CN114962826A - 一种水下液压加载可伸缩式连接器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水下液压加载可伸缩式连接器，用于在水下将第一管道连接到第二管道，包括：第一接头，用于连接到所述第一管道；第二接头，所述第二接头包括连接部和接合部，所述连接部适于连接到所述第二管道，所述接合部适于容纳所述第一接头的至少一部分；支撑件，所述支撑件支撑在所述第一接头和所述第二接头之间，所述支撑件包括靠近所述第一管道设置的第一端和靠近所述第二管道设置的第二端，所述第一端适于推动所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动，所述第二端设置在所述第一接头和所述第二接头之间形成的径向间隙中。抵消了所连接管道的轴向误差。

Description

一种水下液压加载可伸缩式连接器

技术领域

本申请属于海洋工程领域，尤其涉及一种水下液压加载可伸缩式连接器。

背景技术

水下连接器用于在水下连接两根管道，由于制造以及水下安装的误差，连接器所连接的两根管道的轴向误差有时会相差很大。水下复杂的环境，对测量管道的轴向误差尤为不利。因此，需要水下可伸缩式连接器根据管道的轴向实际误差，调节可伸缩式连接器的轴向长度，以便连接两根管道。但是，由于海底工作环境的特殊性，为可伸缩式连接器的工作带来了极大的困难。因此，需要发明一种适用于水下的可伸缩式连接器，为管道的连接带来便捷。

发明内容

针对上述问题，本申请的目的是提供一种水下液压加载可伸缩式连接器，用于在水下将第一管道连接到第二管道。

为实现上述目的，本申请采取以下技术方案：

一种水下液压加载可伸缩式连接器，用于在水下将第一管道连接到第二管道，包括：

第一接头，用于连接到第一管道；

第二接头，第二接头包括连接部和接合部，连接部连接到第二管道，接合部容纳第一接头的部分；

支撑件，支撑件支撑在第一接头和第二接头之间，支撑件包括靠近第一管道设置的第一端和靠近第二管道设置的第二端，第一端推动第一接头在第二接头中在从第二管道朝向第一管道的方向上轴向地移动，第二端设置在第一接头和第二接头之间形成的径向间隙中。

第一接头包括：

主体，主体为带有腔体的大致圆柱形；

密封端，密封端在主体的临近第二管道的一端处容纳在第二接头的接合部中；

致动端，致动端设置在主体的临近第一管道的一端处，致动端与支撑件的第一端接触。

第二接头包括台阶部，台阶部设置在连接部和接合部之间，使得接合部的内径大于连接部的内径。

在支撑件的第一端处设置有注油孔，从注油孔注入的液压油推动第一接头在第二接头中在从第二管道朝向第一管道的方向上轴向地移动。

水下液压加载可伸缩式连接器，还包括：

限位件，限位件设置在第二接头的接合部的远离第二管道的一端，限位件与支撑件的第二端配合，限制第一接头在第二接头中在从第二管道朝向第一管道的方向上轴向地移动。

限位件包括：扣板和螺栓，扣板通过螺栓固定在第二接头上；

支撑件包括凸块，扣板与支撑件的凸块配合，限制第一接头在第二接头中在从第二管道朝向第一管道的方向上轴向地移动。

水下液压加载可伸缩式连接器还包括防松组件，防松组件包括：

第一凹槽，第一凹槽设置在第一接头的主体的外周表面上；

第二凹槽，第二凹槽为设置在支撑件的外周表面上的通孔；

防松块，当第一凹槽与第二凹槽径向对齐时，防松块放入在第一凹槽与第二凹槽形成的空间中。

水下液压加载可伸缩式连接器，还包括：

密封件，密封件设置在第一接头和第二接头之间形成的径向间隙中，密封件包括多个密封圈，在相邻密封圈之间设置有垫片。

在垫片中径向地设置有通孔，在第一接头的主体上设置有径向小孔，当第一接头在第二接头中在从第二管道朝向第一管道的方向上轴向地移动到位时，垫片中的通孔与主体上的小孔对准。

水下液压加载可伸缩式连接器还包括吊环，吊环设置在第二接头的外周表面上。

本申请由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

可在浅水以人工饱和潜水的方式安装，有效的减少了作业时间，提高了作业的效率；

抵消了所连接管道的轴向误差；

能够防止密封胶筒受力不均；

为纯机械结构，在海底复杂条件下，工作更加安全可靠。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的工作状态示意图。

图2为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的正视图。

图3为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的侧视图。

图4为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的A-A剖视图。

图5为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的图4标注位置的局部放大图。

图6为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的工作状态剖视图。

图7为本申请的水下液压加载可伸缩式连接器的立体图。

附图中各标记表示如下：

1筒壁

2法兰

3法兰端盖

4液压端盖

5顶头

6/6’垫片

7/7’密封胶筒

8“O”型圈

9格莱圈

10防松块

11扣板

12固定螺栓

13法兰防松环槽

13’顶头凹槽

14法兰小孔

15顶头凸台

16吊环

17法兰底端

18顶头大端

19测试接口

20顶头液压接口

21导向圆台

22导向槽

23防松块通孔

24法兰端盖环形槽

25垫片环槽

26垫片通孔

27法兰侧管道

28筒壁侧管道

32螺栓

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

针对水下管道安装存在不确定的轴向误差，需要可伸缩式连接器进行轴向调节并密封的要求，提供一种在水下由人工操作可轴向调节和密封的可伸缩式连接器。筒壁和法兰端盖设置为间隙配合，在液压驱动顶头轴向移动前，法兰可在筒壁内轴向自由伸缩，用于抵消被连接管道的轴向误差；筒壁侧面设置有扣板，可保证法兰在轴向伸缩时，不会脱出筒壁；顶头大端内侧与法兰底端相配合，用四个格莱圈密封，通过顶头侧面的液压接口，可向顶头与法兰底端形成的密封腔注油，驱动顶头轴向移动；顶头端部设置有液压端盖，用于限位，可限制顶头轴向移动的位移；顶头周向均布设置三个凹槽，可与法兰防松环槽相配合，在顶头轴向被限位时，顶头的凹槽与法兰的防松环槽在轴向重合，可将防松块放入，并拧紧固定螺栓，起防松作用；垫片内侧设置有环槽，与法兰内部的小孔配合可实现背压测试，在顶头轴向移动过程中，轴向加垫片可保证密封胶筒在挤压过程中，不会被挤入法兰的径向小孔中。

参照附图详细描述本申请的实施例。

如图1至图7所示，本申请为一种水下液压加载可伸缩式连接器，包括：筒壁1、法兰2、法兰端盖3、液压端盖4、顶头5、垫片6、6’、密封胶筒7、7’、O型圈8、格莱圈9、防松块10、扣板11和若干螺栓32。

法兰2设置有防松环槽13。法兰2的防松环槽13与顶头5的凹槽13’相配合。

在法兰2内部设置有小孔14。

在法兰底端17上设置有测试接口19，用于测试背压。

法兰2可在筒壁1内轴向地自由伸缩，在确定法兰2的伸缩位置后，由液压力推动顶头5，使顶头5推动垫片6，挤压密封胶筒7、7’，完成水下连接器的密封工作。

筒壁1的内侧与法兰端盖3间隙配合。在液压力驱动顶头5轴向地移动之前，法兰2可在筒壁1内自由伸缩。

在筒壁1的外侧设置有吊环螺钉16。吊环螺钉16可以是多个，例如是四个。

在顶头5中设置有液压接口20。通过顶头5的液压接口20，可向在顶头5与法兰底端17之间形成的密封腔中注油，以获得驱动顶头5轴向地移动的液压力。

顶头大端18的内侧与法兰底端17相配合。顶头大端18与法兰底端17之间用格莱圈9密封。格莱圈9可以是多个，例如四个。

在顶头5的侧面设置有液压端盖4，用于限位。液压端盖4可以限制顶头5轴向地移动的位移，以防止过度地挤压密封圈7、7’，导致密封失效。

在顶头5的周向上，均匀地布设有凹槽13’。凹槽13’可以是多个，例如三个。凹槽13’可与法兰2的防松环槽13相配合。当顶头5轴向地移动到最大距离时，液压端盖4起限位作用时。此时，凹槽13’与防松环槽13在轴向重合，可将防松块10放入重合的凹槽13’和防松环槽13中，并拧紧固定螺栓12。

在顶头5上设置有凸台15。凸台15与扣板11配合，可防止法兰2轴向地被拉出。

扣板11与顶头5的凸台15配合，可防止法兰2在筒壁1内轴向地移动时，被轴向地拉出。扣板11可以是两个半圆形扣板。扣板11通过螺栓32固定到筒壁1。

设置有液压端盖4，用于限制顶头5轴向地移动的位移，以防止由于顶头5过度挤压密封胶筒7、7’而导致密封失效。

法兰端盖3与筒壁1间隙配合。法兰端盖3和筒壁1通过固定螺栓12安装在法兰2上。

在法兰端盖3上设置有导向圆台21。在法兰2上设置有导向槽22。导向圆台21与导向槽22相配合，以保证法兰端盖3正确安装。

在法兰端盖3上设置有环形槽24。O型圈8设置在环形槽24中，在法兰轴向地移动过程中，可阻隔杂质，并且确保密封胶筒7、7’的密封性能。

密封胶筒7、7’的截面近似正方形。密封胶筒7和密封胶筒7’轴向地设置，相互配合可实现双重密封。

垫片6、6’与密封胶筒7、7’交错地设置。

在垫片6’的内侧设置有环槽25。在垫片6’中径向地设置有通孔26。

在顶头5挤压密封胶筒7、7’轴向地移动时，设置在垫片6’的内侧的环槽25与设置在法兰2中的径向小孔14逐渐地靠近，使得在顶头5的轴向移动完成以后，设置在垫片6’的内侧的环槽25正位于法兰2中的径向小孔14的正上方。由于在轴向上设置了垫片6’，可以保证密封胶筒7、7’在挤压过程中不会被挤入法兰2中的径向小孔14中。

测试接口19、法兰2中的径向小孔14、垫片6’的内侧环槽25和通孔26形成通路，可以测试背压。

当凹槽13’与防松环槽13在轴向上重合时，可将防松块10放入重合的凹槽13’和防松环槽13中，然后使用固定螺栓12固定。在防松块中设置有防松块通孔23。固定螺栓12通过防松块通孔23拧入。防松块10可以是多个，例如，周向地设置有三个。

当顶头5轴向地移动到最大距离时，液压端盖4起限位作用。

通过吊车吊钩勾住吊环16，将水下液压加载可伸缩式连接器下放到海底。

吊环16通过螺钉固定在筒壁1上。

本申请的一种水下液压加载可伸缩式连接器，其工作工作过程描述如下：

使用吊车吊钩钩住吊环16，将水下液压加载可伸缩式连接器下放至待被连接的管道27和管道28之间。

先将筒壁1与管道28焊接在一起。

然后，调节法兰2的轴向伸缩，再将法兰2与管道27焊接在一起。

由液压力推动顶头5，使顶头5推动垫片6，垫片6沿轴向挤压密封胶筒7、7’。当液压端盖4起限位作用时，密封胶筒7、7’达到密封要求，并且顶头凹槽13’与法兰防松环槽13在轴向上重合。将防松块10放入重合的顶头凹槽13’和法兰防松环槽13中，然后拧紧固定螺栓12。

通过防松块10来保证法兰2与顶头5在轴向上的相对位置保持不变，使得密封胶筒7、7’保持密封性能，从而完成管道27与管道28之间的连接。

本申请的一种水下液压加载可伸缩式连接器的工作原理如下：

水下液压加载可伸缩式连接器的法兰2和筒壁1为间隙配合，在顶头5轴向移动前，法兰2可在筒壁1内轴向自由伸缩，以实现轴向距离不确定的管道27和管道28之间的连接。

在筒壁1上设置有扣板11，用于防止法兰2在伸缩调节时被拉出筒壁1。

顶头5可与法兰底端17配合，以在顶头5与法兰底端17之间形成密封腔。通过设置在顶头5侧面的液压接口20，可向密封腔注油，以驱动顶头5轴向地移动。顶头5能够保证密封胶筒7、7’的周向压缩量一致，防止由于密封胶筒7、7’局部受力不均而导致的密封失效。

液压端盖4可限制顶头5轴向移动的距离，防止过度挤压密封胶筒7、7’。

顶头5周向均布三个凹槽13’，当顶头5移动到最大距离，液压端盖4起限位作用时，顶头凹槽13’与法兰环槽13轴向对齐，可将防松块10通过顶头凹槽13’放入法兰环槽13中，并拧紧螺栓12，由防松块10保证顶头5与法兰2的轴向相对位置不变。

垫片6’的轴向加厚设置，可保证在挤压密封胶筒7、7’时，密封胶筒7、7’不会被挤入法兰2的径向小孔14中。

考虑到海底复杂的工作环境，该工具采用了纯机械结构，使本申请更为安全可靠。

利用该可伸缩式连接器，避免了人工或水下机器人测量被连接管道的轴向误差，作业效率高，节约了人力和物力，降低了工程的成本。

本申请的优点如下：

可在浅水以人工饱和潜水的方式安装，利用可伸缩式连接器连接管道，解决了水下相连接的两根管道因制造和水下安装产生轴向误差的难题，有效的减少了作业时间，提高了作业的效率；

法兰端盖与筒壁为间隙配合，可实现法兰在筒壁内轴向自由伸缩，用于抵消所连接管道的轴向误差；

顶头大端内侧与法兰底端相配合，用四个格莱圈密封，通过顶头侧面的液压接口，可向顶头与法兰底端形成的密封腔注油，驱动顶头轴向移动；

顶头为液压驱动，可保证密封胶筒在周向的压缩量始终保持一致，防止密封胶筒受力不均；

顶头侧面设置有液压端盖，可限制顶头轴向移动的位移；

在顶头的周向均布地设置有三个凹槽，可与法兰的防松环槽互相配合，当顶头轴向移动被液压端盖限位时，顶头的凹槽可与法兰的防松环槽在轴向对齐，由人工将防松块放入，将固定螺栓通过防松块通孔拧紧，之后可将液压卸载，通过防松块来保证顶头与法兰的轴向相对位置不变；

为纯机械结构，在海底复杂条件下，工作更加安全可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水下液压加载可伸缩式连接器，用于在水下将第一管道连接到第二管道，其特征在于，包括：

第一接头，用于连接到所述第一管道；

第二接头，所述第二接头包括连接部和接合部，所述连接部适于连接到所述第二管道，所述接合部适于容纳所述第一接头的至少一部分；

支撑件，所述支撑件支撑在所述第一接头和所述第二接头之间，所述支撑件包括靠近所述第一管道设置的第一端和靠近所述第二管道设置的第二端，所述第一端适于推动所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动，所述第二端设置在所述第一接头和所述第二接头之间形成的径向间隙中。

2.根据权利要求1所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，

所述第一接头包括：

主体，所述主体为带有腔体的大致圆柱形；

密封端，所述密封端在所述主体的临近所述第二管道的一端处容纳在所述第二接头的所述接合部中；

致动端，所述致动端设置在所述主体的临近所述第一管道的一端处，所述致动端与所述支撑件的所述第一端接触。

3.根据权利要求1所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，

第二接头包括台阶部，所述台阶部设置在所述连接部和所述接合部之间，使得所述接合部的内径大于所述连接部的内径。

4.根据权利要求1所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，在所述支撑件的第一端处设置有注油孔，从所述注油孔注入的液压油推动所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动。

5.根据权利要求1所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，还包括：

限位件，所述限位件设置在所述第二接头的所述接合部的远离所述第二管道的一端，所述限位件与所述支撑件的第二端配合，以限制所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动。

6.根据权利要求5所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，

所述限位件包括：扣板和螺栓，所述扣板通过所述螺栓固定在所述第二接头上；

所述支撑件包括凸块，所述扣板与所述支撑件的所述凸块配合，以限制所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动。

7.根据权利要求2所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，还包括防松组件，所述防松组件包括：

第一凹槽，所述第一凹槽设置在所述第一接头的所述主体的外周表面上；

第二凹槽，所述第二凹槽为设置在所述支撑件的外周表面上的通孔；

防松块，当所述第一凹槽与所述第二凹槽径向对齐时，所述防松块放入在所述第一凹槽与所述第二凹槽形成的空间中。

8.根据权利要求2所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，还包括：

密封件，所述密封件设置在所述第一接头和所述第二接头之间形成的径向间隙中，所述密封件包括多个密封圈，在相邻密封圈之间设置有垫片。

9.根据权利要求8所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，

在所述垫片中径向地设置有通孔，在所述第一接头的所述主体上设置有径向小孔，当所述第一接头在所述第二接头中在从所述第二管道朝向所述第一管道的方向上轴向地移动到位时，所述垫片中的通孔与所述主体上的小孔对准。

10.根据权利要求1所述的水下液压加载可伸缩式连接器，其特征在于，还包括吊环，所述吊环设置在所述第二接头的外周表面上。

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