CN113623461A - 一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，包括：机架、扶位模块和连接模块，所述扶位模块与所述连接模块通过驱动连接座设置在所述机架上，所述扶位模块包括扶位液压缸和扶位叉，所述扶位叉设置在所述扶位液压缸的前端；所述连接模块包括驱动液压缸、钩型块和箱体，所述箱体设置在所述驱动液压缸的前端，所述钩型块设置在所述箱体上；所述扶位液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的上端，所述驱动液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的下端，本发明主要利用卡箍式连接主要以卡箍结构对上法兰及下法兰进行夹紧，从而起到实现水下立管连接器的快速拆装，而且可以实现管端法兰的对中的效果。

Description

一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具

技术领域

本发明涉及水下管道连接技术领域，具体而言，尤其涉及一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具。

背景技术

在水下生产作业过程中，水下管道运输的过程是工程顺利进行的枢纽。水下管道连接是水下生产系统设计的重要环节之一，其主要应用于连接或修复水下管道。目前国内的水下管道连接技术尚处于起步阶段，进行水下管道连接器及机具的研究，可以实现水下管道的快速连接，为工程节省时间与成本。

目前实现水下管道连接的方式包括:管道焊接、螺栓法兰连接、卡压连接、卡爪连接、卡箍连接等。其中螺栓法兰式连接应用最为广泛，但是螺栓法兰连接需要复杂的对中及螺栓预紧过程，这大大增加了海上作业周期。

因此需要设计一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具。

发明内容

根据上述提出现有的水下管道连接方式存在连接需要复杂的对中及螺栓预紧过程的技术问题，而提供一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具。本发明主要利用卡箍式连接主要以卡箍结构对上法兰及下法兰进行夹紧，从而起到实现水下立管连接器的快速拆装，而且可以实现管端法兰的对中的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，包括：机架、扶位模块和连接模块，所述扶位模块与所述连接模块通过驱动连接座设置在所述机架上，所述扶位模块包括扶位液压缸和扶位叉，所述扶位叉设置在所述扶位液压缸的前端；所述连接模块包括驱动液压缸、钩型块和箱体，所述箱体设置在所述驱动液压缸的前端，所述钩型块设置在所述箱体上；所述扶位液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的上端，所述驱动液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的下端。

进一步地，所述机架上设有轨道板，所述轨道板中心处设有贯通孔，所述连接模块与所述轨道板之间通过轨道滑块结构相连。

进一步地，所述扶位叉为半圆环状管叉结构；所述箱体为方形主体结构，所述箱体的上端面上设有卡箍槽，所述箱体上的所述驱动液压缸轴线方向设有贯通的阶梯孔。

进一步地，所述箱体的所述卡箍槽两侧设有钩型块槽，所述钩型块槽与所述钩型块相匹配，所述箱体的上端面设有吊装环。

进一步地，所述驱动连接座为截面为L型的油缸座，所述油缸座固定在所述机架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过液压驱动扶位装置的方式，使扶位叉在管道下放时推动管道，实现在管道下放过程中管道的预对中；本发明通过液压驱动机具的方式实现对水下立式管道卡箍连接器的安装与拆卸，能够在连接过程中将有偏离的法兰推动至目标位置，实现管端法兰的自动对中；本发明通过箱体内部开设与卡箍外轮廓相同的内槽，可以将卡箍在连接开始前预先放置，实现卡箍的预定位；本发明通过油缸座腰孔及滑块燕尾槽与机架及导轨分别间隙配合，可以使机具在连接过程中发生一定的横向偏移，用于抵消机架固定管道带来的位置偏差，实现机具在连接过程中左右方向的调节，提高连接的准确性；本发明一套连接设备仅需预紧一对连接螺栓，且采用液压驱动、电动工具安装与拆卸的模式，较传统螺栓-法兰连接连接速度更快，为工程降低施工成本与难度。

基于上述理由本发明可在水下管道连接等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的安装完成的整体视图。

图2为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的预连接状态的三维示意图。

图3为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的扶位模块的三维示意图。

图4为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的连接模块的三维示意图。

图5为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的箱体的三维示意图Ⅰ。

图6为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的箱体的三维示意图Ⅱ。

图7为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的滑块的结构示意图Ⅰ。

图8为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的滑块的结构示意图Ⅱ。

图9为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的油缸座的三维示意图。

图10为本发明一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具的轨道板的三维示意图。

图中：1、扶位模块；2、连接模块；3、卡箍；4、油缸座；5、燕尾槽短导轨；6、燕尾槽长导轨；7、轨道板；8、钩型块；9、扶位液压缸；10、扶位叉；11、驱动液压缸；12、箱体；13、滑块；14、吊装环；15、钩型块槽；16、卡箍槽；17、阶梯孔；18、吊装螺纹孔；19、滑块螺纹孔；20、螺纹孔；21、滑块槽；22、连接孔；23、燕尾槽；24、扶位连接孔；25、驱动连接孔；26、固定腰孔；27、大槽；28、导轨槽；29、连接孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-10所示，本发明提供了一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，包括：机架、扶位模块1和连接模块2，所述扶位模块1与所述连接模块2通过驱动连接座设置在所述机架上，所述扶位模块1包括扶位液压缸9和扶位叉10，所述扶位叉10设置在所述扶位液压缸9的前端；所述连接模块2包括驱动液压缸11、钩型块8和箱体12，所述箱体12设置在所述驱动液压缸11的前端，所述勾形块设置在所述箱体12上；所述扶位液压缸9的固定端设置在所述驱动连接座的上端，所述驱动液压缸11的固定端设置在所述驱动连接座的下端；所述机架上设有轨道板7，所述轨道板7中心处设有贯通孔，所述连接模块2与所述轨道板7之间通过轨道滑块结构相连；所述扶位叉10为半圆环状管叉结构；所述箱体12为方形主体结构，所述箱体12的上端面上设有卡箍槽16，所述箱体12上的所述驱动液压缸11轴线方向设有贯通的阶梯孔17；所述箱体12的所述卡箍槽16两侧设有钩型块槽15，所述钩型块槽15与所述钩型块8相匹配，所述箱体12的上端面设有吊装环14；所述驱动连接座为截面为L型的油缸座4，所述油缸座4固定在所述机架上。

实施例1

如图1-10所示，本发明的装卸机具结构对称。由扶位模块1、连接模块2、油缸座4、燕尾槽长导轨6、燕尾槽短导轨5、轨道板7、钩型块8组成。

扶位模块1与油缸座4前侧上端螺栓连接，扶位模块1包括：扶位液压缸9与扶位叉10，扶位叉10后端带有螺纹孔，与扶位液压缸9外伸杆端螺纹配合连接，使扶位叉10能沿扶位液压缸9行程方向移动。

连接模块2上部与油缸座4前侧下端螺栓连接，下部与燕尾槽长导轨6、燕尾槽短导轨5配合，连接模块2包括：驱动液压缸11、箱体12、吊装环14、滑块13，驱动液压缸11包括液压缸体与连接法兰，箱体12与连接法兰螺栓连接，使箱体12能沿驱动液压缸11行程方向移动；吊装环14与箱体12上部螺纹孔配合连接，用于吊装箱体12；滑块13与箱体12下部凹槽配合，通过螺栓实现连接。

箱体12包括卡箍槽16，阶梯孔17，钩型块槽15，连接螺纹孔20，吊装螺纹孔18，滑块槽21，滑块螺纹孔19。卡箍槽16位于箱体前部中央，用于放置卡箍；阶梯孔17对称分布于卡箍槽16两侧，用于连接过程电动扳手的穿过；钩型块槽15位于两阶梯孔17上方、接近箱体前部，连接时与钩型块8配合；四个连接螺纹孔20均布于于箱体后部中央，吊装螺纹孔18均布于箱体上部两外侧，滑块槽21均布于箱体下部两外侧，滑块螺纹孔19均布于滑块槽21上方。

滑块13包括燕尾槽23，连接孔22。燕尾槽23位于滑块下部，略宽于燕尾槽导轨外轮廓，与燕尾槽长导轨6、燕尾槽短导轨5间隙配合；六个连接孔22均布于燕尾槽23两侧，与箱体滑块螺纹孔19通过螺栓连接。

油缸座4包括扶位连接孔24，驱动连接孔25，固定腰孔26。扶位连接孔24位于油缸座前侧上端，驱动连接孔24位于油缸座前侧下端，固定腰孔26均布于油缸座下部四角，与机架通过螺栓连接。

轨道板7包括大槽27，导轨槽28，连接孔29。大槽27位于轨道板中部，，用于连接管道的通过；导轨槽28均布于轨道板上部两侧，分别与燕尾槽长导轨6、燕尾槽短导轨5配合，连接孔29均布于导轨槽中部，与机架螺栓连接。

实施例2

机具装备过程：首先将轨道板7、燕尾槽长导轨6及燕尾槽短导轨5安放在机架上，并通过螺栓进行连接。其次将已完成与吊装环14及滑块13连接的箱体12通过吊装机构吊装至与导轨配合的位置，并从两侧进行安放与配合，箱体12要尽量向里安置。之后依次安装油缸座4、驱动液压缸11与扶位液压缸9，安装过程中液压缸处于零行程状态。之后将扶位叉10与连接法兰通过活塞杆螺纹与相应油缸进行连接。最后将连接法兰与箱体12通过螺栓进行连接。至此，装卸机具与机架配合过程完成。

实施例3

管道安装过程：连接开始的状态，扶位模块1及连接模块2都是张开的状态。首先吊装机构吊放第一根管道，下放至指定高度并固定，放置O型密封圈于下法兰沟槽中，吊装机构离开，第一根管道下放完成。吊装机构将第二根管道下放至法兰低于扶位叉10之后，驱动扶位液压缸9驱动扶位叉10闭合进行管道预定位。之后将卡箍3安放在箱体12上，连接液压缸11驱动箱体12推动卡箍进行连接，在两卡箍夹3紧法兰时，即实现卡箍3的定位与法兰的对中。此处为避免船体摇晃等外部因素的影响，用钩型块8对卡箍3进行固定。之后装卸机具保持不动，电动扳手通过箱体12上的阶梯孔17将带有齿形垫圈的连接螺栓预紧在卡箍3上。最后驱动液压缸使扶位模块1及连接模块2张开，下放已连接完成的管道，完成第一段管道的连接。重复以上过程，进行其余管道的连接，直至管道全部连接完成下放。

管道拆除过程：首先将最上端管道吊装至指定高度并固定，然后驱动连接液压缸11使箱体12闭合至卡箍位置，用电动扳手拆卸连接螺栓与齿形垫圈。之后用钩型块8将卡箍3与箱体12固定，再次驱动连接液压缸11使箱体12带着卡箍3离开。最后将管道吊离，完成第一个接头的拆卸。重复以上过程，进行其余接头的拆卸，直至接头全部拆卸完成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，包括：机架、扶位模块和连接模块，所述扶位模块与所述连接模块通过驱动连接座设置在所述机架上，所述扶位模块包括扶位液压缸和扶位叉，所述扶位叉设置在所述扶位液压缸的前端；所述连接模块包括驱动液压缸、钩型块和箱体，所述箱体设置在所述驱动液压缸的前端，所述钩型块设置在所述箱体上；所述扶位液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的上端，所述驱动液压缸的固定端设置在所述驱动连接座的下端。

2.根据权利要求1所述的一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，所述机架上设有轨道板，所述轨道板中心处设有贯通孔，所述连接模块与所述轨道板之间通过轨道滑块结构相连。

3.根据权利要求1所述的一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，所述扶位叉为半圆环状管叉结构；所述箱体为方形主体结构，所述箱体的上端面上设有卡箍槽，所述箱体上的所述驱动液压缸轴线方向设有贯通的阶梯孔。

4.根据权利要求3所述的一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，所述箱体的所述卡箍槽两侧设有钩型块槽，所述钩型块槽与所述钩型块相匹配，所述箱体的上端面设有吊装环。

5.根据权利要求1所述的一种水下立式管道卡箍式连接器自动装卸机具，其特征在于，所述驱动连接座为截面为L型的油缸座，所述油缸座固定在所述机架上。

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