CN204116026U - 一种用于h4型面的静水压试验装置 - Google Patents

一种用于h4型面的静水压试验装置 Download PDF

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左其川
王秉武
淮超
雷广进
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Abstract

本实用新型公开了一种用于H4型面的静水压试验装置,包括主壳体外壁下端与下壳体固连,主壳体与下壳体之间的空腔中设置有活塞,主壳体内壁沿圆周开有多个径向的内孔,每个内孔中的锁块内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合,每个锁块下端面坐在调整环上表面,调整环固定在下壳体上;活塞沿径向开有多个轴向的长槽,每个长槽中穿有一个锁块拉杆与锁块螺纹连接,锁块拉杆外端头伸出主壳体外壁与弹簧挡圈及其锁紧螺母螺纹连接,在锁块拉杆圆周上套装有弹簧;在主壳体内腔底板开有水压口P,内腔设置有承载环,承载环套装有金属密封垫环。本实用新型的装置,适用于在无外压情况下对H4型面的试验和研究。

Description

一种用于H4型面的静水压试验装置
技术领域
本实用新型属于海洋石油钻采装备技术领域,涉及一种用于H4型面的静水压试验装置。
背景技术
H4型面是由Vetco Gray公司开发的一种连接机构和密封结构,该型面由4个齿槽、导向锥面和密封面等组成,因其采用锁块齿槽啮合的连接方式,因此具有良好的抗弯、抗拉承载性能,连接及脱开迅速可靠,尤其适合于深海设备间的连接等作业要求。目前该结构广泛使用于海洋水下承受内压比较高的设备之间连接,如水下井口头、水下采油树及液压连接器等水下采油设备中,额定工作压力最高达105MPa(15000psi)。但因其特殊的型面,在对该结构的设备进行静水压试验时,如何实现对H4型面的设备快速有效连接、锁紧、脱开,且保证锁紧时的密封有效性,成为一个急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于H4型面的静水压试验装置,解决了现有技术中H4型面不能有效、快捷地进行连接和水压试验的问题。
本实用新型所采用的技术方案是,一种用于H4型面的静水压试验装置,包括夹层结构的主壳体,主壳体外壁下端通过双头螺栓及其螺母、保险螺母与“L”型截面结构的下壳体固定连接,主壳体内外壁与下壳体之间的空腔中设置有活塞,主壳体内壁沿圆周开有多个径向的内孔,每个内孔中设置有一个锁块,每个锁块内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合,每个锁块下端面坐在调整环上表面,调整环固定在下壳体上;
活塞外圆下部与主壳体外壁内表面之间构成密闭空腔,称为锁紧腔A;活塞下端面与主壳体、下壳体之间的密封空间称为解锁腔B;活塞沿径向开有多个轴向的长槽,每个长槽中穿有一个锁块拉杆,锁块拉杆内端头与锁块螺纹连接,锁块拉杆外端头伸出主壳体外壁与弹簧挡圈及其锁紧螺母螺纹连接,在锁块拉杆圆周上套装有弹簧;
在主壳体内腔底板开有加压用的水压口P,内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环,承载环内圆表面套装有金属密封垫环。
本实用新型的用于H4型面的静水压试验装置,其特点还在于:
活塞的内圆上部与锁块外圆上角对应设置有斜率相同的锥面。
活塞在锥面上方另外设置有锥面,锥面角度大于锥面角度。
本实用新型的有益效果是,包括锁紧机构、解锁机构、承载机构和水压机构,它依靠锁紧机构对H4型面进行连接、锁紧,水压机构进行密封和试验,承载机构承担载荷,解锁机构完成解锁,实现了与H4型面的快速连接、锁紧、试验和解锁的试验全过程。结构新颖,操作简单,大大提高了生产效率,减轻劳动强度,节约生产成本,适用于在无外压情况下对H4型面的试验和研究。
附图说明
图1是本实用新型装置试验对象的H4型面结构示意图;
图2是本实用新型装置的结构示意图;
图3是图2中A-A截面结构示意图;
图4是图2中Ⅰ处的局部放大示意图;
图5是本实用新型装置中的活塞结构示意图。
图中,1.主壳体,2.活塞,3.锁块,4.调整环,5.下壳体,6.双头螺栓,7.螺母,8.保险螺母,9.螺钉,10.锁块拉杆,11.弹簧,12.弹簧挡圈,13.锁紧螺母,14.承载环,15.金属密封垫环,16.H4型面;
另外,A.锁紧腔,B.解锁腔,P.水压口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
以下文本中的“H4型面水压试验装置”均简称为“试验装置”。
参照图1,本实用新型装置的实验对象是H4型面16的结构,该型面由4个齿槽、导向锥面和密封面构成。
参照图2、图3、图4和图5,本实用新型的试验装置结构是,
包括夹层结构的主壳体1,主壳体1外壁下端通过双头螺栓6及其螺母7、保险螺母8与“L”型截面结构的下壳体5固定连接,主壳体1内外壁与下壳体5之间的空腔中设置有活塞2,主壳体1内壁沿圆周开有多个径向的内孔,每个内孔中设置有一个锁块3,实施例共设置有12块,每个锁块3内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合,每个锁块3下端面坐在调整环4上表面,调整环4通过螺钉9固定在下壳体5上;活塞2外圆下部与主壳体1外壁内表面之间构成密闭空腔,称为锁紧腔A;活塞2下端面与主壳体1、下壳体5之间的密封空间称为解锁腔B;活塞2沿径向开有多个轴向的长槽,每个长槽中穿有一个锁块拉杆10,锁块拉杆10内端头与锁块3螺纹连接,锁块拉杆10外端头伸出主壳体1外壁与弹簧挡圈12及其锁紧螺母13螺纹连接,在锁块拉杆10圆周上套装有弹簧11,弹簧11的外端与弹簧挡圈12顶接,弹簧11的内端与主壳体1外壁顶接;
活塞2的中部及下端外圆周分别设置有密封圈17;
在主壳体1内腔底板开有用于加压的水压口P,内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环14,承载环14内圆表面套装有金属密封垫环15。
本实用新型的试验装置从功能上可以分为锁紧机构、解锁机构、承载机构和水压机构四个部分,
锁紧机构包括主壳体1、活塞2和锁块3,每个锁块上有4个齿槽与H4型面的齿面啮合,从而实现了对具有H4型面设备的有效连接和锁紧,锁紧力通过H4型面的传递,转换为向上挤压金属密封垫环的密封预紧力;锁紧腔A通过液压驱动系统泵入液压,驱动活塞2向下运动;活塞2的内圆上部与锁块3外圆上角对应设置有斜率相同的锥面均称为锥面A,即图4中显示的锥面A;活塞2下移时的锥面推动锁块3向内孔收缩,通过锥面A接触和相对运动产生锁紧力,即产生锁紧力;活塞2在锥面A上方另外设置有锥面B,锥面A角度较大,产生的锁紧力小,位移大;锥面B角度较小,并且锥面B角度小于锥面A角度,产生的锁紧力大,位移小,锥面B为自锁角度,防止活塞2和锁块3自动解锁;在锁块3外圆周齿槽与H4型面接触过程中,活塞2和锁块3的接触由锥面A过渡到锥面B。
解锁机构包括解除锁紧和解锁两部分,解除锁紧部分由主壳体1、活塞2和下壳体5组成,解锁腔B通过液压驱动系统泵入规定压力的液压油来驱动活塞2向上运动,从而解除锁紧力;解锁部分由锁块3、锁块拉杆10、弹簧11、弹簧挡圈12和锁紧螺母13组成,锁块拉杆10与锁块3螺纹连接,通过锁紧螺母13可任意调节弹簧11的压缩量,以始终保持弹簧11对锁块3的施加解锁力。当锁紧力解除后,在弹簧力的作用下锁块拉杆10带动锁块3向外运动,从而达到解锁目的。
承载机构包括锁块3、调整环4、下壳体5、双头螺栓6、螺母7、保险螺母8,调整环4采用螺钉9固定在下壳体5上端面,一方面用来承载锁块3的压力和磨损,另一方面可通过增减调整环4的厚度来调整锁块3的高、低位置,以获取锁块3的最佳锁紧力;下壳体5、双头螺栓6、螺母7、保险螺母8一起承受来自锁块3的所有载荷。
水压机构包括主壳体1、承载环14和金属密封垫环15,主壳体1上设有水压口P用于打压、试验,还设有水压密封面用于密封水压;承载环14用于承载和平衡部分密封预紧力,金属密封垫环15则用于水压试验的密封。
从功能上来看,锁紧机构负责连接、锁紧和施加密封预紧力;解锁机构负责解除锁紧力和解锁;承载机构负责承载金属密封垫环的密封预紧载荷和水压试验载荷等;水压机构负责密封和施加水压试验,四种机构相互协作配合,可实现快速与H4型面的连接、锁紧、试验和解锁。
本实用新型的工作原理是,
水压试验时,将H4型面、承载环14和金属密封垫环15装入试验装置中;然后通过向锁紧腔A内泵入液压,驱动活塞2向下运动使锁块3向内收缩,并使得锁块3与H4型面的齿槽啮合;继续泵入液压推动活塞2继续向下运动,迫使锁块3通过齿槽挤压H4型面齿槽,使得H4型面向上运动并挤压金属密封垫环15,以达到密封效果;然后从水压口P打入水压,进行水压试验。
水压试验完成后,从水压口P卸掉水压,然后向解锁腔B内泵入液压,驱动活塞2向上运动,并解除了对锁块3的锁紧力;由于弹簧11始终保持对锁块3的施加解锁力,所以在解锁力的作用下锁块拉杆10带动锁块3向外运动,并脱离齿槽啮合,最终到达解锁状态。
锁块拉杆10穿过主壳体1和活塞2拧在锁块3上,并设有弹簧11、弹簧挡圈12和锁紧螺母13。通过锁紧螺母13可任意调节弹簧10的压缩量,以始终保持弹簧10对锁块3的施加解锁力。当锁紧力解除后,解锁力即可拉到锁块3向外运动,达到解锁目的。

Claims (3)

1.一种用于H4型面的静水压试验装置,其特点在于:包括夹层结构的主壳体(1),主壳体(1)外壁下端通过双头螺栓(6)及其螺母(7)、保险螺母(8)与“L”型截面结构的下壳体(5)固定连接,主壳体(1)内外壁与下壳体(5)之间的空腔中设置有活塞(2),主壳体(1)内壁沿圆周开有多个径向的内孔,每个内孔中设置有一个锁块(3),每个锁块(3)内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合,每个锁块(3)下端面坐在调整环(4)上表面,调整环(4)固定在下壳体(5)上;
活塞(2)外圆下部与主壳体(1)外壁内表面之间构成密闭空腔,称为锁紧腔A;活塞(2)下端面与主壳体(1)、下壳体(5)之间的密封空间称为解锁腔B;活塞(2)沿径向开有多个轴向的长槽,每个长槽中穿有一个锁块拉杆(10),锁块拉杆(10)内端头与锁块(3)螺纹连接,锁块拉杆(10)外端头伸出主壳体(1)外壁与弹簧挡圈(12)及其锁紧螺母(13)螺纹连接,在锁块拉杆(10)圆周上套装有弹簧(11);
在主壳体(1)内腔底板开有加压用的水压口P,内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环(14),承载环(14)内圆表面套装有金属密封垫环(15)。
2.根据权利要求1所述的用于H4型面的静水压试验装置,其特点在于:所述的活塞(2)的内圆上部与锁块(3)外圆上角对应设置有斜率相同的锥面。
3.根据权利要求1所述的用于H4型面的静水压试验装置,其特点在于:所述的活塞(2)在锥面(1)上方另外设置有锥面(2),锥面(1)角度大于锥面(2)角度。
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