CN113502797A - 一种主动式封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动式封隔器，包括套筒，套筒的内部设置有钢管柱，套筒和钢管柱的中间设置有复合筒体，复合筒体的一侧设置有高强连接层，高强连接层的一端设置有低强连接层，高强连接层的一侧设置有双T头背贴层，双T头背贴层的一端设置有压板，压板的一侧设置有压紧装置，压紧装置的一侧设置有延伸至压板内部的螺栓，复合筒体的一侧设置有延伸至套筒外侧的气嘴，复合筒体的内部设置有柔性内筒。该一种主动式封隔器通过设置柔性内筒、骨架层、外保护层、高强连接层、低强连接层和背贴层，可以达到本发明的主动式封隔器可提供远大于水泥浆重力的支撑力，提高了封隔器的密封能力和抗破坏能力。

Description

一种主动式封隔器

技术领域

本发明涉及海上导管架安装技术领域，具体为一种主动式封隔器。

背景技术

目前海上固定式平台一般是由上部组块和下部导管架组成。导管架与海底的固定一般是通过安置在导管架主腿底部的套筒与穿过套筒并打入海底的钢桩之间的固定连接来完成的，而套筒内径和桩外径之间的固定是通过水泥灌浆的形式来达到的。海上导管架两种施工作业方式，导管架与钢桩之间的连接固定均采用水泥浆粘结固定的方式。因海上作业的特殊性以及水泥浆易流动的特性，钢桩与套筒的环形空间下部需要设置封隔器产品，封堵两者之间的环形空间，确保环形空间内部水泥浆不流出，避免钢桩与导管架之间连接失效，阻隔下部海底污泥对上部的水泥浆进行污染，避免影响水泥浆的凝固质量。

现有技术存在以下缺陷或问题：

目前，海上用的水下封隔器按工作类型分为主动式封隔器和被动式封隔器，该方式系统复杂，需要配备动力站、液压管线、水下机器人应急接口，一旦管线损坏需要水下机器人水下连接软管；陆地安装调试工作量大和费用高，海上操作复杂；有残留的五金件消耗阳极，管线的存在危害潜水员水下操作，造价高；被动式封隔器应用水深受限制；桩快速下落，有可能造成封隔器破坏、失效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种主动式封隔器，解决了背景技术中所提出系统复杂、工作量大、操作复杂、费用高、危害性大、受水深限制、和易造成分割器破坏、失效的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种主动式封隔器，包括套筒，所述套筒的内部设置有钢管柱，所述套筒和钢管柱的中间设置有复合筒体，所述复合筒体的一侧设置有高强连接层，所述高强连接层的一端设置有低强连接层，所述高强连接层的一侧设置有双T头背贴层，所述双T 头背贴层的一端设置有压板，所述压板的一侧设置有压紧装置，所述压紧装置的一侧设置有延伸至压板内部的螺栓，所述复合筒体的一侧设置有延伸至套筒外侧的气嘴，所述复合筒体的内部设置有柔性内筒，所述柔性内筒的外侧设置有骨架层，所述骨架层的外侧设置有外保护层，所述螺栓与压板之间设置有垫板，所述套筒的上端设置有与套筒内壁相连接的导向板，所述气嘴的上端设置有阀块，所述阀块的上端设置有单向阀，所述阀块的一侧设置有锁紧螺母，所述气嘴与阀块中间设置有进气通道，所述进气通道的上端设置有进气孔，所述进气孔的一侧设置有密封槽。

作为本发明的优选技术方案，所述双T头背贴层为两端开口的筒状结构，且轴向截面的两端均呈“T”形，两端的“T”形处通过压紧装置固定在套筒的内表面上。

作为本发明的优选技术方案，所述压紧装置包括垫板、压板及螺栓，所述垫板固定连接在套筒的内表面，并与双T头背贴层的端面抵接，所述压板的一端与双T头背贴层的端部卡接，且另一端通过螺栓固定连接在垫板上。

作为本发明的优选技术方案，所述压板的轴向截面呈“L”形，且该“L”形的一条边与双T头背贴层的端部卡接，“L”形的另一条边通过螺栓固定连接在垫板上。

作为本发明的优选技术方案，所述垫板、压板及螺栓的总成厚度尺寸小于或等于导向板的厚度尺寸。

作为本发明的优选技术方案，所述骨架层外部包有外保护层，且该外保护层与柔性内筒、骨架层可相互独立的分体结构或固定为一体，所述柔性内筒内填充有高吸水性树脂和水泥的混合物。

作为本发明的优选技术方案，所述柔性内筒内未充入气体或液体时，且该柔性内筒与骨架层、外保护层、高强连接层、双T头背贴层与高强连接层接触部位的厚度尺寸总和小于导向板的厚度尺寸。

作为本发明的优选技术方案，所述气嘴通过进气孔与进气通道相连通，所述单向阀的数目至少为两个，且每个单向阀的一端分别通过气管与气源独立连接，每个单向阀的另一端分别与进气通道相连通。

与现有技术相比，本发明提供了一种主动式封隔器，具备以下有益效果：

1、该一种主动式封隔器，通过设置柔性内筒、骨架层和外保护层，改进后的密封隔膜的骨架由浸胶帘线组成，浸胶帘线的高拉伸性能可极大提升密封隔膜的耐压能力，浸胶帘线与橡胶的高抽出力可保证密封隔膜在受力过程中保持为帘线的整体受力；密封隔膜外表面设置的密封薄层可防止骨架间隙发生渗水、漏水，同时在密封隔膜边缘设置了防脱环，既可保证密封隔膜的固定，又能够在密封隔膜受力变形时而拉扯防脱环实现“O型圈”原理的密封，密封隔膜通过凸型结构设计可减少结构应力集中，有效减少骨架层强度需求；

2、该一种主动式封隔器，通过设置高强连接层、低强连接层和背贴层，改进后的主动式封隔器可提供远大于水泥浆重力的支撑力，提高了封隔器的密封能力和抗破坏能力，提高使用过程中的安全性，还能够对桩起到一定的保护作用，避免去损坏，同时同个封闭器采用上、下法兰夹持，便于安装固定。

附图说明

图1为本发明复合筒体未膨胀时结构示意图；

图2为本发明复合筒体膨胀后结构示意图；

图3为本发明气嘴处的局部放大结构示意图；

图4为本发明气嘴外的外部放大结构示意图。

图中：1、套筒；2、钢管柱；3、复合筒体；4、高强连接层；5、低强连接层；6、双T头背贴层；7、压紧装置；8、气嘴；9、柔性内筒；10、骨架层；11、外保护层；12、导向板；13、垫板；14、压板；15、螺栓；16、单向阀；17、进气通道；18、进气孔；19、阀块；20、锁紧螺母；21、密封槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本实施方案中：一种主动式封隔器，包括套筒1，套筒1 的内部设置有钢管柱2，套筒1和钢管柱2的中间设置有复合筒体3，复合筒体3的一侧设置有高强连接层4，高强连接层4的一端设置有低强连接层 5，高强连接层4的一侧设置有双T头背贴层6，双T头背贴层6的一端设置有压板14，压板14的一侧设置有压紧装置7，压紧装置7的一侧设置有延伸至压板14内部的螺栓15，复合筒体3的一侧设置有延伸至套筒1外侧的气嘴8，复合筒体3的内部设置有柔性内筒9，柔性内筒9的外侧设置有骨架层10，骨架层10的外侧设置有外保护层11，螺栓15与压板14之间设置有垫板13，套筒1的上端设置有与套筒1内壁相连接的导向板12，气嘴8 的上端设置有阀块19，阀块19的上端设置有单向阀16，阀块19的一侧设置有锁紧螺母20，气嘴8与阀块19中间设置有进气通道17，进气通道17 的上端设置有进气孔18，进气孔18的一侧设置有密封槽21。

本实施例中，双T头背贴层6为两端开口的筒状结构，且轴向截面的两端均呈“T”形，两端的“T”形处通过压紧装置7固定在套筒1的内表面上，用于固定连接作用；压紧装置7包括垫板13、压板14及螺栓15，垫板13固定连接在套筒1的内表面，并与双T头背贴层6的端面抵接，压板14的一端与双T头背贴层6的端部卡接，且另一端通过螺栓15固定连接在垫板13 上，提高固定连接时的稳固性；压板14的轴向截面呈“L”形，且该“L”形的一条边与双T头背贴层6的端部卡接，“L”形的另一条边通过螺栓15固定连接在垫板13上，结构合理，且易实现；垫板13、压板14及螺栓15的总成厚度尺寸小于或等于导向板12的厚度尺寸，实现内部原理的可行性；骨架层10外部包有外保护层11，且该外保护层11与柔性内筒9、骨架层10可相互独立的分体结构或固定为一体，柔性内筒9内填充有高吸水性树脂和水泥的混合物，提高密封性，防止在使用过程中出现漏水的情况；柔性内筒9 内未充入气体或液体时，且该柔性内筒9与骨架层10、外保护层11、高强连接层4、双T头背贴层6与高强连接层4接触部位的厚度尺寸总和小于导向板12的厚度尺寸，减少结构应力集中，有效减少骨架层10强度需求，结构合理；气嘴8通过进气孔18与进气通道17相连通，单向阀16的数目至少为两个，且每个单向阀16的一端分别通过气管与气源独立连接，每个单向阀16的另一端分别与进气通道17相连通，用于冲入气体或者液体。

本发明的工作原理及使用流程：空内腔的复合筒体3固定在套筒1 上，可完全避免打桩过程的破坏。通过气嘴8向柔性内筒9内充入气体或液体，使柔性内筒9膨胀鼓起，骨架层10被撑开并紧箍，进而限制柔性内筒9 过度膨胀；在膨胀过程中，低强连接层5被破坏，膨胀鼓起后的复合筒体3 的轴向截面呈椭圆形，进而逐渐挤满套筒1与钢管柱2之间的环形间隙。骨架层10在柔性内筒9膨胀过程中会限制柔性内筒9的变形，可保证柔性内筒9不会胀破。之后，向环形间隙内部灌入水泥浆，环形间隙内部灌入的水泥浆的重力由主动式封隔器承担；随着复合筒体3内压的增大，该复合筒体 3与钢管柱2内表面之间的摩擦力也随之增大。高强连接层4将压紧固定在套筒1上的双T头背贴层6与复合筒体3固定，双T头背贴层6中也设置有高强骨架来增加竖向抗拉强度，主动式封隔器可提供远大于水泥浆重力的支撑力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种主动式封隔器，其特征在于：包括套筒(1)，所述套筒(1)的内部设置有钢管柱(2)，所述套筒(1)和钢管柱(2)的中间设置有复合筒体(3)，所述复合筒体(3)的一侧设置有高强连接层(4)，所述高强连接层(4)的一端设置有低强连接层(5)，所述高强连接层(4)的一侧设置有双T头背贴层(6)，所述双T头背贴层(6)的一端设置有压板(14)，所述压板(14)的一侧设置有压紧装置(7)，所述压紧装置(7)的一侧设置有延伸至压板(14)内部的螺栓(15)，所述复合筒体(3)的一侧设置有延伸至套筒(1)外侧的气嘴(8)，所述复合筒体(3)的内部设置有柔性内筒(9)，所述柔性内筒(9)的外侧设置有骨架层(10)，所述骨架层(10)的外侧设置有外保护层(11)，所述螺栓(15)与压板(14)之间设置有垫板(13)，所述套筒(1)的上端设置有与套筒(1)内壁相连接的导向板(12)，所述气嘴(8)的上端设置有阀块(19)，所述阀块(19)的上端设置有单向阀(16)，所述阀块(19)的一侧设置有锁紧螺母(20)，所述气嘴(8)与阀块(19)中间设置有进气通道(17)，所述进气通道(17)的上端设置有进气孔(18)，所述进气孔(18)的一侧设置有密封槽(21)。

2.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述双T头背贴层(6)为两端开口的筒状结构，且轴向截面的两端均呈“T”形，两端的“T”形处通过压紧装置(7)固定在套筒(1)的内表面上。

3.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述压紧装置(7)包括垫板(13)、压板(14)及螺栓(15)，所述垫板(13)固定连接在套筒(1)的内表面，并与双T头背贴层(6)的端面抵接，所述压板(14)的一端与双T头背贴层(6)的端部卡接，且另一端通过螺栓(15)固定连接在垫板(13)上。

4.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述压板(14)的轴向截面呈“L”形，且该“L”形的一条边与双T头背贴层(6)的端部卡接，“L”形的另一条边通过螺栓(15)固定连接在垫板(13)上。

5.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述垫板(13)、压板(14)及螺栓(15)的总成厚度尺寸小于或等于导向板(12)的厚度尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述骨架层(10)外部包有外保护层(11)，且该外保护层(11)与柔性内筒(9)、骨架层(10)可相互独立的分体结构或固定为一体，所述柔性内筒(9)内填充有高吸水性树脂和水泥的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述柔性内筒(9)内未充入气体或液体时，且该柔性内筒(9)与骨架层(10)、外保护层(11)、高强连接层(4)、双T头背贴层(6)与高强连接层(4)接触部位的厚度尺寸总和小于导向板(12)的厚度尺寸。

8.根据权利要求1所述的一种主动式封隔器，其特征在于：所述气嘴(8)通过进气孔(18)与进气通道(17)相连通，所述单向阀(16)的数目至少为两个，且每个单向阀(16)的一端分别通过气管与气源独立连接，每个单向阀(16)的另一端分别与进气通道(17)相连通。

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