CN1295115C

CN1295115C - 密封钢圈取放器

Info

Publication number: CN1295115C
Application number: CNB031334350A
Authority: CN
Inventors: 张将; 张竺英; 张艾群; 康守权
Original assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Current assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: CN1565927A

Abstract

本发明涉及水下作业工具，具体公开一种无人遥控潜水器用密封钢圈取放器。它包括夹爪、弹簧压紧装置、弹簧压缩油缸，所述弹簧压紧装置两端安装在夹爪之间；弹簧压缩油缸设在两个弹簧压紧装置中间；还包括垂直运动机构、上板、下板，整体呈矩形，其中：夹爪分为固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪两种，固定圆弧夹爪位于上板和下板之间，分别与上板、下板的一端相连接；弹簧压缩油缸及两个弹簧压紧装置一端分别与固定圆弧夹爪固连，另一端分别与活动圆弧夹爪安装在一起；在所述固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪上设有橡胶圈；所述垂直运动机构安装在上板上。本发明能在保证工作安全可靠的同时，还具有重量轻、结构简单、可在各种作业型无人遥控潜水器上使用等特点。

Description

密封钢圈取放器

技术领域

本发明涉及水下作业工具，具体地说是一种无人遥控潜水器用密封钢圈取放器。

背景技术

自上世纪七十年代中期以来，无人遥控潜水器(水下机器人)在海洋石油工业上的应用得到了迅猛地发展，无人遥控潜水器逐渐由观察型，发展到作业型。无人遥控潜水器在海洋石油钻井平台可完成的主要作业任务有：带缆挂钩，水下切割钢缆、电缆或麻缆，用高压水枪冲洗井口或水平仪所覆盖的泥浆，打开或关闭液压连接器，AX或VX型密封钢圈的取放等等，无人遥控潜水器是通过其携带的水下机械手和各种专用水下工具完成各种特定的水下作业任务。密封钢圈取放器是海上石油钻井平台打生产井过程中不可缺少的水下作业工具，将它配置在无人遥控潜水器上用于钻井平台水下井口处取放AX或VX型密封钢圈。

密封钢圈是一种用于海上石油钻井平台井口与防喷器组之间液压连接器密封用金属圈，比较常见的是AX或VX型钢圈。相同规格的AX和VX型钢圈其内径尺寸基本相同，但重量上AX型钢圈重些。钢圈取放器的工作原理是通过一对夹爪夹紧或松开钢圈内环来取放密封钢圈，夹爪的开合靠液压油缸或液压油缸和压缩弹簧的组合来实现。在现有技术中，取放钢圈的工具采用整体呈圆形两个对称布置半圆状夹爪，两个夹爪之间开口。不足之处在于：开口结构，刚性差，不适于水下碰撞；夹爪外形尺寸大，重量较重，且摩擦力不够；结构相对复杂，只适用于有效载荷较大的作业型无人遥控潜水器。

发明内容

本发明的目的是提供一种能保证工作安全可靠的同时，还具有重量轻、结构简单、可在各种作业型无人遥控潜水器上使用特点的密封钢圈取放器。

为了实现上述目的，本发明技术方案是：包括夹爪、弹簧压紧装置、弹簧压缩油缸，所述弹簧压紧装置两端安装在夹爪之间；弹簧压缩油缸设在两个弹簧压紧装置中间；还包括垂直运动机构、上板、下板，整体呈矩形，其中：夹爪分为固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪两种，固定圆弧夹爪位于上板和下板之间，分别与上板、下板的一端相连接；弹簧压缩油缸及两个弹簧压紧装置一端分别与固定圆弧夹爪固连，另一端分别与活动圆弧夹爪安装在一起，使活动圆弧夹爪通过弹簧压缩油缸和弹簧压紧装置在上板和下板间作横向往复运动；弹簧压紧装置为导向芯轴和导向筒之间设置一弹簧的结构；

另外，在固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪上粘接有至少3道橡胶圈；固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪的圆弧尺寸等同于密封钢圈内径尺寸；垂直运动机构与上板相连；可以采用伸缩油缸或与机械手夹钳外形尺寸相适应的把手。

本发明原理是：当弹簧压缩油缸不工作时，固定和活动圆弧夹爪在两个弹簧压紧力作用下，紧紧压靠在钢圈内环上；而活动圆弧夹爪的回缩，靠弹簧压缩油缸压缩2个压紧弹簧完成。钢圈取放器靠弹簧压紧力夹持钢圈，使得潜水器只需在取圈或放圈作业期间接通液压动力，而在吊放和搜寻目标的很长一段时间内无需提供液压动力，提高了作业安全性和可靠性。

本发明具有如下优点：

1.经过实验并已证明，本发明钢圈取放器所设计的结构、采用的水下密封技术、制造材料及材料的防腐技术是切实可行的。钢圈取放器重量轻，结构简单，便于在潜水器上换装，耐海水腐蚀。

2.本发明在固定圆弧夹爪和活动圆弧夹爪上粘接有4道橡胶圈，所以具有足够的摩擦力；另外，本发明整体呈矩形刚性好，两个夹爪尺寸小，位于上、下板之间，较牢固适于水下碰撞，工作安全可靠。

3.应用范围广。本发明设有垂直运动机构，可在各种作业型无人遥控潜水器上使用(不仅适用于有效载荷较大的作业型无人遥控潜水器，也适于有效载荷较小的作业型无人遥控潜水器)。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图3为本发明另一个实施例结构示意图。

图4为图3为的A-A视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详述本发明。

参见图1、2，本发明钢圈取放器包括夹爪、弹簧压紧装置、弹簧压缩油缸，所述弹簧压紧装置两端安装在夹爪之间；弹簧压缩油缸8设在两个弹簧压紧装置7中间；还包括垂直运动机构、上板、下板，整体呈矩形，其中：夹爪分为固定圆弧夹爪3和活动圆弧夹爪6两种，固定圆弧夹爪3位于上板2和下板5之间，分别与上板2和下板5的一端固连；弹簧压紧装置为导向芯轴和导向筒之间设置一弹簧的结构；弹簧压缩油缸8及两个弹簧压紧装置7一端分别与固定圆弧夹爪3固连，另一端与分别活动圆弧夹爪6安装在一起，使活动圆弧夹爪通过弹簧压缩油缸8和弹簧压紧装置7在上板和下板间作横向往复运动；

另外，在固定圆弧夹爪3和活动圆弧夹爪6上粘接有4道矩形橡胶圈4；固定圆弧夹爪3和活动圆弧夹爪6的圆弧尺寸等同于密封钢圈内径尺寸；垂直运动机构为1伸缩油缸或与机械手夹钳相适应的把手；本实施例采用伸缩油缸1作垂直运动，通过下部的连接圆盘与上板2相连，通过中部的连接板与潜水器的底框架相连。

本发明工作过程如下：

当作业型无人遥控潜水器有效载荷有限时，本发明钢圈取放器可安装在无人遥控潜水器底架上，通过潜水器运动和水下机械手配合作业完成钢圈取放工作，为降低取放钢圈时操控潜水器的难度，本发明采用伸缩油缸，靠其上下伸缩运动代替潜器的升降运动。当潜水器运动到井口附近上方准备取圈时，潜水器处于自动定深控制状态，这时潜水器被自动控制在同一深度中浮游。启动潜水器液压系统，使弹簧压缩油缸8活塞杆缩回，克服弹簧张紧力后带动活动圆弧夹爪6回缩，在安装在潜水器底部的水下灯和摄像头的观察配合下，伸缩油缸1活塞杆缓慢伸出，同时前后左右微动潜水器，使钢圈取放工具慢慢进入钢圈内孔直至上板2接触到钢圈上沿，使弹簧压缩油缸8活塞杆伸出，在弹簧压紧力作用下，活动圆弧夹爪6和固定圆弧夹爪3通过其上的橡胶圈紧紧压靠在钢圈内环上，当伸缩油缸1活塞杆缩回时，就可取出钢圈。而潜水器在井口处释放钢圈的过程则相对简单些。当潜水器运动到井口上方时，伸缩油缸活塞杆伸出，使弹簧压缩油缸8活塞杆缩回，释放钢圈于井口上，即使钢圈未放正，借助机械手推挤动作，也可将钢圈最终送人井口。

为减轻重量和耐海水腐蚀，本发明钢圈取放器的零件除压紧弹簧、少量轴和油缸活塞杆等用不锈钢制成外其余都采用了铝合金材料制成，铝合金材料经硬阳极化处理，其抗腐蚀能力、强度和氧化层表面硬度都非常高。伸缩油缸1通过下部的连接圆盘与上板2相连，通过中部的连接板与潜水器的底框架相连。钢圈取放器在海洋石油钻井平台使用完毕后，要用淡水进行清洗。

实施例2

与实施例1不同之处在于：

如图3、4所示，当作业型无人遥控潜水器有效载荷较大时，本发明钢圈取放器可以由配置在其前部的水下机械手抓持完成钢圈取放工作，此时垂直运动机构采用与机械手夹钳相适应的把手，拆去伸缩油缸，换一个与机械手夹钳相适应的把手与上板2相连(见图2)。这样当潜水器运动到井口附近准备取放钢圈时，水下机械手夹持住钢圈取放器，通过水下机械手伸缩、俯仰等动作，完成钢圈的取放工作。由于水下机械手的动作比潜水器的运动灵活、准确，因此用水下机械手夹持钢圈取放器取放密封钢圈，比用潜水器携带钢圈取放器取放钢圈相对容易些。这种结构型式的密封钢圈取放器，目前国内、国外均未见报道。

Claims

1.一种钢圈取放器，包括夹爪、弹簧压紧装置、弹簧压缩油缸，所述弹簧压紧装置两端安装在夹爪之间；弹簧压缩油缸设在两个弹簧压紧装置中间；其特征在于：还包括垂直运动机构、上板、下板，整体呈矩形，其中：夹爪分为固定圆弧夹爪(3)和活动圆弧夹爪(6)两种，固定圆弧夹爪(3)位于上板(2)和下板(5)之间，分别与上板(2)和下板(5)的一端相连接；弹簧压缩油缸(8)及两个弹簧压紧装置(7)一端分别与固定圆弧夹爪(3)固连，另一端分别与活动圆弧夹爪(6)安装在一起；在所述固定圆弧夹爪(3)和活动圆弧夹爪(6)上设有橡胶圈(4)；所述垂直运动机构安装在上板(2)上。

2.按照权利要求1所述钢圈取放器，其特征在于：所述固定圆弧夹爪(3)和活动圆弧夹爪(6)的圆弧尺寸等同于密封钢圈内径尺寸。

3.按照权利要求1所述钢圈取放器，其特征在于：所述垂直运动机构可以为伸缩油缸或与机械手夹钳外形尺寸相适应的把手。