CN115199842A - 一种水下管道液压连接器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下管道液压连接器及使用方法，设有连接主体，其中心线两侧，对称设置左、右两个连接组件，左连接组件结构是：设有左密封环、左液压缸体及左右两个活塞、左卡瓦及左卡瓦套和圆筒形左预紧环；左密封环和设在两边的两条楔形环组设在连接主体左端内腔里；液压缸体右端与连接主体的左端旋接，液压缸体的左端与左预紧环右端旋接；左、右两活塞的中间一部分相互重叠，两活塞对接处设有注油孔；卡瓦套包覆在卡瓦外周。右连接组件的结构与左连接组件的结构相同，以连接主体的中心线为轴，与左连接组件对称地设置在连接主体的右侧。本发明用于水下管道连接，具有结构设计新颖、简洁合理、操作简单方便、连接快、效果好、检测精度高、安全可靠的特点。

Description

一种水下管道液压连接器及使用方法

技术领域

本发明涉及海洋油气田的油气输送管道、固体输送管道等管道的连接技术，具体是一种水下管道液压连接器及使用方法，一种改进的水下管道快速连接密封装置及使用方法。

背景技术

随着海洋石油开采的加速，与开采技术的提高，对于石油的油气产品的输送量越来越大。输送管道越来越多，越来越长。那些服役年限过长的海下管道常有损坏，为了加长海管的长度，也需要管道的水下连接。因此，水下管道的连接施工越来越多。现用的水下管道连接技术的操作工序较为复杂，过程较慢，用时较长，还有质量问题，不能满足现在连接海管的需求。因此，需要对现用水下管道连接设备和使用方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种水下管道快速连接装置，即一种水下管道液压连接器及使用方法。该液压连接器采用液压结构设计，设计为圆筒形单侧缸壁的液压缸，双向推动的双活塞，活塞体为圆筒形，两活塞中间部分重叠，体积小，推距长，并设计有卡紧装置和密封装置，能同时完成管道接头的锁紧和管道连接处的密封，同时实现管道连接和密封作业的双重功能；还设计自检试压结构，能进行连接密封效果的自检，确保管道连接的高质量，有效保证生产安全。并可利用ROV控制系统进行水下机器人作业。具有结构设计新颖、简洁合理、操作简单方便、连接快、效果好、检测精度高、安全可靠的特点，该连接器具有较为广阔的应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水下管道液压连接器，设有圆筒形连接主体，其内腔中间位置设为两个连接管道的管口对接处，在该连接主体的中心线两侧，对称设置左、右两个管道口连接和密封的连接组件，即左连接组件和右连接组件；

所述左连接组件结构是：从里到外依次设有左密封环、圆筒状的左液压缸体及液压缸体内圆筒状的左活塞和右活塞、圆环状的左卡瓦及包在左卡瓦外周的左卡瓦套，在左卡瓦和左卡瓦套外周设有圆筒形左预紧环；所述左密封环设在连接主体左端内腔里，在该左密封环的左右两侧分别设有一个由两条相对的横截面为楔形的楔形环构成的楔形环组，即在接管操作中压紧左密封环的左楔形环组和右楔形环组；所述液压缸体为左右两端开口的圆筒形，右端缸口通过螺纹与所述连接主体的左端口旋接，液压缸体的左端缸口通过螺纹与所述左预紧环右端口旋接；所述圆筒形的左活塞与右活塞两活塞体的中间一部分相互重叠，重叠部分各为一半壁厚，两活塞对接口处设有注入液压油的注油孔，在液压油的压力推动下，两活塞在液压缸体内侧和被连接的管道外壁之间，分别向左、右移动，右活塞向右推压两楔形环组及左密封环，左活塞向左推压左卡瓦套；所述卡瓦为圆筒形，内壁设有锯齿状条纹，内壁锯齿状条纹中间，轴向间隔设有方便卡瓦体紧缩的沟槽，卡瓦壁的厚度由右向左逐渐增厚，所述卡瓦套包覆在卡瓦外周，卡瓦套的壁厚由左向右逐渐增厚；所述左活塞向左移动时，推动左卡瓦和左卡瓦套两者向壁厚部分逐渐重合，使卡瓦内腔缩小抱紧连接管；在所述左预紧环壁上对准左卡瓦套的位置设有用于固定卡瓦套位置的锁紧阀，该锁紧阀下部设有弹簧和锁块，该锁块下面和卡瓦套上侧面均设相互卡紧的锯齿状条纹；所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有供活塞自由移动的间隙。

所述右连接组件的结构是：与上述的左连接组件的结构相同，以所述连接主体的中心线为轴，与左连接组件对称地设置在所述连接主体的右侧；

在所述连接主体的管壁上设有由管外通入管内的用于管道连接后测试连接管内压力的试压孔；在所连接主体的外壁上方设有控制面板，该控制面板上设有显示油压的压力表、油缸注油孔控制开关、试压孔控制开关和注油管的总注油口，该注油管的总注油口通过油缸注油孔控制开关与油缸注油孔连通，通过试压孔控制开关与试压孔连通；该面板为能由ROV机器人控制系统操作的控制面板。

所述连接器主体内壁中心线位置设有向内腔突出的挡圈，用以使左右两连接管道的管口固定在连接主体内的中间位置，避免一侧管道插入过长或过短。

所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有的供活塞自由移动的间隙为8-10mm。

在所述连接器的管体外壁上设有用于吊装移动连接器的吊装环。

本发明的水下液压连接器的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)插入连接管道：将需要连接的两个管道从连接主体的两端插入，两管道口对接在连接主体的中间位置；

2)液压缸注入液压油，同时进行连接管道、密封管道操作：将注油管插入控制面板上的总注油口，打开控制面板上的油缸注油孔控制开关，启动注油管，向油缸的注油孔注入液压油，从而推动左、右两活塞分别向左右两个方向移动，一个活塞推动卡瓦套移动，卡瓦套与卡瓦为斜面重合运动，使卡瓦内径收缩，直到收缩到卡瓦内径与连接管道外径相同，并卡紧管道；同时另一活塞移动，推压两楔形环组挤压两楔形环中间的密封环，使密封环变形增大将管道接口外壁与连接主体内壁之间密封；该操作为左右连接组件同时操作，并同时完成左右两连接管道的连接和密封；

3)锁紧管道：拧紧左右预紧环上的锁紧阀，将卡瓦和卡瓦套固定，锁紧并牢固保持两个连接管道的紧固连接状态；

4)自试压测试：管道连接好后，进行自试压检测管道连接和密封的效果。将注油管插入控制面板上的总注油口，打开控制面板上的试压孔控制开关，启动注油管，向试压孔注入液压油加压进行测试；自试压操作前，在连接的两管道口内送入两个封堵器，分别设置在连接器两边，并操作封堵器将连接器两边管道密封，再从试压孔加压，当压力表显示压力达到设定值时，结束自试压，取出封堵器；如果连接管道不太长或中间设有法兰盘接口，封堵器从管道的另一端口或法兰盘接口取出；如果管道太长，可先行试连接，封堵器从连接管口处放入连接器两边密封，当连接后试压取得准确液压缸压力数据后，再从连接口取出封堵器后，再正式连接管道；所述封堵器为商购品。

上述操作能够使用人工和机器人两种操作：一是人工进行水下操作，二是使用ROV机器人控制系统进行施工操作，即通过ROV系统和设置的控制面板，利用水下机器人进行水下和远程自动控制操作，效果更好，更加方便安全。

本发明的有益效果：

1、结构设计新颖，所设置的液压缸结构中缸体和活塞形状结构为新颖的筒形，简洁合理，运行过程灵活适用，特别适合于管道作业的动力，而且设置单侧壁的液压缸体，另一侧液压缸壁借用被连接的管道外壁，活塞体中间部分重叠的双活塞，双向推动力，液压缸体积小，推距长，同时完成管道的连接和密封两种功能，具有新颖性和创造性。并且具有自试压结构，能实现连接和密封效果自测试，保证管道连接的效果和质量。

2、本装置运行简单便捷，省工省力，施工安全，效果好，效率高，特别适合水下作业，解决了长期以来难度很大的水下管道连接的施工困难。

3、本装置具有使用ROV机器人控制系统的功能，不用工作人员下水，就能够方便地进行水下机器人操作，而且灵活性、安全性和不同水下环境的适应性很强。

4、本装置制作、使用、维护成本低。

附图说明

图1为本发明的轴向剖视结构示意图。

图2为本发明的主要部件分离结构示意图。

图3为本发明的外形结构示意图。

图4为本发明的控制面板结构示意图。

图5为本发明的管道连接后轴向剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行具体说明：一种水下管道液压连接器及使用方法，设有圆筒形连接主体8，其内腔中间位置设为两个连接管道1的管口对接处，在该连接主体的中心线两侧，对称设置左、右两个管道口连接和密封的连接密封组件，即左连接组件和右连接组件；

所述左连接组件结构是：从里到外依次设有橡胶制成的左密封环6、圆筒状的左液压缸体16及液压缸体内圆筒状的左活塞14和右活塞15、圆环状的左卡瓦17及包在左卡瓦外周的左卡瓦套12，在左卡瓦和左卡瓦套外周设有圆筒形左预紧环13；所述左密封环设在连接主体左端内腔里，在该左密封环的左右两侧分别设有一个由两条橡胶制成的相对的横截面为楔形的楔形环构成的楔形环组，即在接管操作中压紧左密封环的左楔形环组4和右楔形环组5；所述液压缸体为左右两端开口的圆筒形，右端缸口通过螺纹与所述连接主体的左端口旋接，液压缸体的左端缸口通过螺纹与所述左预紧环右端口旋接；所述圆筒形的左活塞与右活塞两活塞体的中间一部分相互重叠，重叠部分各为一半壁厚，两活塞对接口处设有注入液压油的注油孔2，在液压油的压力推动下，两活塞在液压缸体内侧和被连接的管道外壁之间，分别向左、右移动，右活塞向右推压两楔形环组及左密封环，左活塞向左推压左卡瓦套；所述卡瓦为圆筒形，内壁设有锯齿状条纹，内壁锯齿状条纹中间，轴向间隔设有方便卡瓦体紧缩的沟槽11，卡瓦壁的厚度由右向左逐渐增厚，所述卡瓦套包覆在卡瓦外周，卡瓦套的壁厚由左向右逐渐增厚；所述左活塞向左移动时，推动左卡瓦和左卡瓦套两者向壁厚部分逐渐重合，使卡瓦内腔缩小抱紧连接管；在所述左预紧环壁上对准左卡瓦套的位置设有用于固定卡瓦套位置的锁紧阀9，该锁紧阀下部设有弹簧和锁块10，该锁块下面和卡瓦套上侧面均设相互卡紧的锯齿状条纹；所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有供活塞自由移动的间隙。

所述右连接组件的结构是：与上述的左连接组件的结构相同，以所述连接主体的中心线为轴，与左连接组件对称地设置在所述连接主体的右侧；

在所述连接主体的管壁上设有由管外通入管内的用于管道连接后测试连接管内压力的试压孔7；在所连接主体的外壁上方设有控制面板19，该控制面板上设有显示油压的压力表22、油缸注油孔控制开关20、试压孔控制开关21和注油管的总注油口23，该注油管的总注油口通过油缸注油孔控制开关与油缸注油孔连通，通过试压孔控制开关与度压孔连通；该面板为能由ROV机器人控制系统操作的控制面板。所述连接器主体内壁中心线位置设有向内腔突出的挡圈18，用以使左右两连接管道的管口固定在连接主体内的中间位置，避免一侧管道插入过长或过短。所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有的供活塞自由移动的间隙为9mm。在所述连接器的管体外壁上设有用于吊装移动连接器的吊装环24。

本实施例的水下液压连接器的使用方法是以下步骤：1)插入连接管道：将需要连接的两个管道从连接主体的两端插入，两管道口对接在连接主体的中间位置；2)液压缸注入液压油，同时进行连接管道、密封管道操作：将注油管插入控制面板上的总注油口23，打开控制面板上的油缸注油孔控制开关20，启动注油管，向油缸的注油孔注入液压油，该操作为左右连接组件同时操作，并同时完成左右两连接管道的连接和密封；3)锁紧管道：拧紧左右预紧环上的锁紧阀，将卡瓦和卡瓦套固定；4)自试压测试：管道连接好后，进行自试压检测管道连接和密封的效果。

本实施例通过人工和使用ROV机器人控制系统进行了两种施工操作，都取得了很好的效果，而且安全性也很好。

本领域技术人员根据本实施例的揭示，不脱离本发明的技术方案还可做出大同小异的改进和变化，所做出的改进和变化的技术方案都应该在本发明的保护范围之内，其产品应视为侵权产品。

Claims (6)

1.一种水下管道液压连接器，设有圆筒形连接主体(8)，其内腔中间位置设为两个连接管道(1)的管口对接处，在该连接主体的中心线两侧，对称设置左、右两个管道口连接和密封的连接组件，即左连接组件和右连接组件；

所述左连接组件结构是：从里到外依次设有左密封环(6)、圆筒状的左液压缸体(16)及液压缸体内圆筒状的左活塞(14)和右活塞(15)、圆环状的左卡瓦(17)及包在左卡瓦外周的左卡瓦套(12)，在左卡瓦和左卡瓦套外周设有圆筒形左预紧环(13)；所述左密封环设在连接主体左端内腔里，在该左密封环的左右两侧分别设有一个由两条相对的横截面为楔形的楔形环构成的楔形环组，即在连接管道操作中压紧左密封环的左楔形环组(4)和右楔形环组(5)；所述液压缸体为左右两端开口的圆筒形，右端缸口通过螺纹与所述连接主体的左端口旋接，液压缸体的左端缸口通过螺纹与所述左预紧环右端口旋接；所述圆筒形的左活塞与右活塞两活塞体的中间一部分相互重叠，重叠部分各为一半壁厚，两活塞对接口处设有注入液压油的注油孔(2)，在液压油的压力推动下，两活塞在液压缸体内侧和被连接的管道外壁之间，分别向左、右移动，右活塞向右推压两楔形环组及左密封环，左活塞向左推压左卡瓦套；所述卡瓦为圆筒形，内壁设有锯齿状条纹，内壁锯齿状条纹中间，轴向间隔设有方便卡瓦体紧缩的沟槽(11)，卡瓦壁的厚度由右向左逐渐增厚，所述卡瓦套包覆在卡瓦外周，卡瓦套的壁厚由左向右逐渐增厚；所述左活塞向左移动时，推动左卡瓦和左卡瓦套两者向壁厚部分逐渐重合，使卡瓦内腔缩小抱紧连接管；在所述左预紧环壁上对准左卡瓦套的位置设有用于固定卡瓦套位置的锁紧阀(9)，该锁紧阀下部设有弹簧和锁块(10)，该锁块下面和卡瓦套上侧面均设有相互卡紧的锯齿状条纹；所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有供活塞自由移动的间隙；

所述右连接组件的结构是：与上述的左连接组件的结构相同，以所述连接主体的中心线为轴，与左连接组件对称地设置在所述连接主体的右侧；

在所述连接主体的管壁上设有由管外通入管内的用于管道连接后测试连接管道内压力的试压孔(7)；在所连接主体的外壁上方设有控制面板(19)，该控制面板上设有显示油压的压力表(22)、油缸注油孔控制开关(20)、试压孔控制开关(21)和注油管的总注油口(23)，该注油管的总注油口通过油缸注油孔控制开关与油缸注油孔连通，并通过试压孔控制开关与试压孔连通；该面板为能由ROV机器人控制系统操作的控制面板。

2.根据权利要求1所述的水下液压连接器，其特征是：所述连接器主体内壁中心线位置设有向内腔突出的挡圈(18)，用以使左右两连接管道的管口固定在连接主体内的中间位置，避免一侧管道插入过长或过短。

3.根据权利要求1所述的水下液压连接器，其特征是：所述左、右活塞的内壁与被连接管道的外壁之间设有的供活塞自由移动的间隙为8-10mm。

4.根据权利要求1所述的水下液压连接器，其特征是：在所述连接器的管体外壁上设有用于吊装移动连接器的吊装环(24)。

5.根据权利要求1-4中之一所述的水下液压连接器的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)插入连接管道：将需要连接的两个管道从连接主体的两端插入，两管道口对接在连接主体的中间位置；

2)液压缸注入液压油，同时进行连接管道、密封管道操作：将注油管插入控制面板上的总注油口(23)，打开控制面板上的油缸注油孔控制开关(20)，启动注油管，向油缸的注油孔注入液压油，从而推动左、右两活塞分别向左右两个方向移动，一个活塞推动卡瓦套移动，卡瓦套与卡瓦为斜面重合运动，使卡瓦内径收缩，直到收缩到卡瓦内径与连接管道外径相同，并卡紧管道；同时另一活塞移动，推压两楔形环组挤压两楔形环中间的密封环，使密封环变形将管道接口外壁与连接主体内壁之间密封；该操作为左右连接组件同时操作，并同时完成左右两连接管道的连接和密封；

3)锁紧管道：拧紧左右预紧环上的锁紧阀，将卡瓦和卡瓦套固定，锁紧并牢固保持两个连接管道的紧固连接状态；

4)自试压测试：管道连接好后，进行自试压检测管道连接和密封的效果。将注油管插入控制面板上的总注油口，打开控制面板上的试压孔控制开关，启动注油管，向试压孔注入液压油加压测试；自试压操作前，在连接的两管道口内送入两个封堵器，分别设置在连接器两边，并操作封堵器将连接器两边管道密封，再从试压孔加压，当压力表显示压力达到设定值时，结束自试压，取出封堵器；如果连接管道不太长或中间设有法兰盘接口，封堵器从管道的另一端口或法兰盘接口取出；如果管道太长，可先行试连接，封堵器从连接管口处放入连接器两边密封，当连接后试压取得准确液压缸压力数据后，再从连接口取出封堵器后，再正式连接管道；所述封堵器为商购品。

6.根据权利要求5所述的水下液压连接器的使用方法，其特征是：所述操作步骤有人工和机器人两种操作，即本连接器的连接施工操作是用人工水下操作，或是使用ROV机器人控制系统进行施工操作，即通过ROV系统和设置的控制面板，利用水下机器人进行水下和远程自动控制操作，效果更好，更加方便安全。

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