CN211371562U - 自带张紧功能的螺栓及海管法兰连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自带张紧功能的螺栓及海管法兰连接结构，自带张紧功能的螺栓包括杆件、液压驱动组件、第一锁紧螺母以及第二锁紧螺母；杆件包括相对且均设有螺纹的第一端和第二端，第一锁紧螺母通过螺纹配合在第一端上，第二锁紧螺母通过螺纹配合在第二端上；液压驱动组件配合在杆件上且位于第二锁紧螺母朝向第一锁紧螺母的一侧，用于产生轴向力通过第二锁紧锁母拉紧杆件，使得杆件产生轴向张紧力。本实用新型的自带张紧功能的螺栓，具有张紧功能，能在锁紧的同时通过液压驱动拉紧杆件，使杆件发生一定弹性形变，产生轴向张紧力，实现高强度锁紧。应用于海管法兰连接，可由ROV操作安装，解决了在300米以上深水领域法兰连接锁紧的难题。

Description

自带张紧功能的螺栓及海管法兰连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种螺栓，尤其涉及一种自带张紧功能的螺栓及海管法兰连接结构。

背景技术

近年来，深水海管数量不断增加，由于海管设计建造年限已久、管道腐蚀、拖网渔船拖拽等原因导致海管损坏的事故越来越频繁。一旦海管发生损坏，将对海洋环境、油气田生产带来巨大威胁。这种突发的海管损坏伴随的海管维修方式一般为更换受损段的海管，海管更换后新海管与旧海管之间的连接均为法兰连接。

为减少海洋环境污染及原油停产等巨额的经济损失，安全、快速、可靠的更换受损管道尤为重要。然而，深水海管维修更换难度大，且费用高出浅水海管维修数倍。因此，针对深水海管的损坏问题，研究相应的应急维修方案，并研制配套维修更换装备对保障油气田的安全生产具有重要意义。

为保证海管法兰连接的牢固性和稳定性，在对连接法兰的螺栓进行锁紧的基础上，需要对螺杆轴向张紧使螺杆发生拉伸弹性形变，然后锁紧螺母使螺杆保持形变状态，螺杆收缩力可保证法兰实现高强度的锁紧海管。

目前的海管法兰连接方式是采用普通全螺纹螺柱穿过法兰螺栓孔，两端分别锁上螺母，然后在每个螺栓上安装螺栓张紧工具使螺栓张紧，安装过程极其复杂且必须由潜水员操作，工作效率低且在300米以上深水水域无法使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于海管法兰连接的自带张紧功能的螺栓以及使用该螺栓的海管法兰连接结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自带张紧功能的螺栓，包括杆件、液压驱动组件、第一锁紧螺母以及第二锁紧螺母；

所述杆件包括相对且均设有螺纹的第一端和第二端，所述第一锁紧螺母通过螺纹配合在所述第一端上，所述第二锁紧螺母通过螺纹配合在所述第二端上；

所述液压驱动组件配合在所述杆件上且位于所述第二锁紧螺母朝向所述第一锁紧螺母的一侧，用于拉紧所述杆件，使所述杆件产生轴向张紧力。

优选地，所述液压驱动组件包括套设在所述杆件上的壳体，设置在所述壳体内并配合在所述杆件上、可受液压驱动沿所述杆件轴向移动的活塞；

所述杆件的第二端上设有用于与所述活塞接触的台阶面。

优选地，所述杆件的第二端上设有环形凸起，所述第二端上的螺纹设置在所述环形凸起上；

所述环形凸起的朝向所述第一端的端面形成所述台阶面。

优选地，所述液压驱动组件还包括分别设置在所述壳体和所述杆件的配合处、所述活塞外周与所述壳体内壁之间、所述活塞内周与所述杆件外周之间的密封圈。

优选地，所述壳体上设有至少一个连通至其内部空间的液压油路接口。

优选地，所述壳体包括筒体、配合在所述筒体一端处的端板，所述筒体的相对另一端形成开口端；所述端板设有与所述杆体相适配并连通所述筒体内部空间的通孔；

在所述杆件上，所述端板朝向所述杆件的第一端，所述筒体的开口端与所述环形凸起相配合。

优选地，所述液压驱动组件还包括挡环；所述挡环设置在所述环形凸起的外周和所述筒体的开口端之间。

优选地，所述杆件的第一端端部向外轴向延伸形成有导向段；所述导向段的外径小于所述第一端的外径。

本实用新型还提供一种海管法兰连接结构，包括分别设置在海管端部上并相对配合的两个法兰、至少一个以上任一项所述的螺栓；

所述螺栓的杆件的第一端穿过两个所述法兰，所述第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别配合在所述杆件的第一端和第二端上并分别位于两个所述法兰相背的一侧；所述螺栓的液压驱动组件位于所述第二锁紧螺母和对应的一所述法兰之间，提供液压驱动力使所述杆件产生轴向张紧力，拉紧所述法兰。

优选地，所述海管法兰连接结构包括多个所述螺栓；多个所述螺栓沿所述法兰周向间隔分布并锁紧在两个所述法兰上。

本实用新型的自带张紧功能的螺栓，具有张紧功能，能在锁紧的同时通过液压驱动拉紧杆件，使杆件发生一定弹性形变，产生轴向张紧力，实现高强度锁紧。本实用新型的自带张紧功能的螺栓应用于海管法兰连接，通过产生的轴向张紧力张紧法兰，可由ROV操作安装，解决了在300米以上深水领域法兰连接锁紧的难题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的海管法兰连接结构的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的海管法兰连接结构的部分剖面结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的自带张紧功能的螺栓的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、2所示，本实用新型一实施例的海管法兰连接结构，包括分别设置在海管1的端部上并相对配合的两个法兰10、至少一个螺栓20。螺栓20用于将相对配合的两个法兰10进行锁紧，从而实现海管1的连接。

其中，法兰10上设有数个沿其周向间隔分布的螺栓孔(未图示)，两个法兰10的螺栓孔相对连通，螺栓20穿设在相对的螺栓孔中将两个法兰10锁紧。

如图2、3所示，螺栓20包括杆件21、液压驱动组件22、第一锁紧螺母23以及第二锁紧螺母24。杆件21包括相对的第一端和第二端，第一端和第二端上分别设有螺纹211、212(外螺纹)。第一锁紧螺母23通过螺纹配合在杆件21的第一端上，第二锁紧螺母24通过螺纹配合在杆件21的第二端上。液压驱动组件22配合在杆件21上，位于第二锁紧螺母24朝向第一锁紧螺母23的一侧，用于拉紧杆件21，使杆件21产生轴向张紧力。

在海管法兰连接结构中，螺栓20的杆件21的第一端穿过两个法兰10，第一锁紧螺母23和第二锁紧螺母24分别配合在杆件21的第一端和第二端上并分别位于两个法兰10相背的一侧，通过紧抵法兰10的表面将两个法兰10锁紧在一起。液压驱动组件22位于第二锁紧螺母24和对应的一法兰10之间，提供液压驱动力使杆件21产生轴向张紧力，拉紧法兰10。

具体地，杆件21的第一端的外径与法兰10的螺栓孔内径对应匹配设置。螺纹211可以只设置在第一端远离第二端的部分段上供第一锁紧螺母23配合即可，也可以轴向延伸至整个第一端上。杆件21的第一端端部向外轴向延伸形成有导向段25；导向段25的外径小于第一端的外径，起到引导杆件21穿进螺栓孔的作用。导向段25可以呈锥形状，或者如图2所示的阶梯柱状。

液压驱动组件22可包括包括壳体221以及活塞222。壳体221整体呈筒状结构，套设在杆件21上，与杆件21之间形成有空间。活塞222设置在壳体221内并配合在杆件21上，处于杆件21和壳体221形成的空间内，活塞222可受液压驱动沿杆件21轴向移动。

杆件21的第二端上设有用于与活塞222接触的台阶面213，活塞222在壳体221内受液压驱动后可沿杆件21轴向来回移动并抵压台阶面213，进而驱使杆件21发生一定弹性形变，产生轴向张紧力。

本实施例中，杆件21的第二端上设有环形凸起214，第二端上的螺纹212设置在环形凸起214上；环形凸起214的朝向杆件21的第一端的端面形成台阶面213。杆件21的第二端上通过环形凸起214的设置使得该第二端的外径大于第一端的外径，台阶面213形成两者之间的连接过渡面。环形凸起214一体形成在第二端上。

壳体221上设有至少一个连通至壳体221的内部空间的液压油路接口223，用于将液压油输入到壳体221内以驱动活塞222进行来回移动。

进一步地，壳体221可包括筒体2212、配合在筒体2212一端处的端板2211。端板2212将筒体2212的一端封闭，而筒体2212的相对另一端形成开口端。端板2211设有连通筒体2212内部空间的通孔(未图示)，通孔与杆体21相适配，用于杆件21穿过。

壳体221通过穿套方式配合在杆件21的外周。在杆件21上，端板2211朝向杆件21的第一端，筒体2212的开口端与环形凸起214相配合。台阶面213处于壳体221中，以与活塞222抵接。

液压驱动组件22还包括挡环224；挡环224设置在环形凸起214的外周和筒体2212的开口端之间，主要对活塞222的移动起到限位作用。挡环224与筒体2212的开口端之间可以螺纹配合，即挡环224设置外螺纹，筒体2212的开口端设置内螺纹。

为保证各配合处的密封，液压驱动组件22还包括分别设置在壳体221和杆件21的配合处、活塞222外周与壳体221内壁之间、活塞222内周与杆件21外周之间的密封圈225、226、227，使得整个液压油路拥有良好的密封性能。

密封圈225具体设置在端板2211上通孔内周和对应的杆体21外周之间，保证壳体221与杆件21之间的密封。密封圈226设置在活塞222外周和筒体2212的内壁之间，保证活塞222与壳体221之间的密封。密封圈227设置在活塞222内孔壁面和对应的杆件21外周之间，保证活塞222与杆件21之间的密封。

可以理解地，上述各处设置的密封圈并不限于一个。

又如图1、2所示，本实施例的海管法兰连接结构包括多个螺栓20；多个螺栓20沿法兰10周向间隔分布并锁紧在两个法兰10上。

本实用新型用于深水法兰连接时，首先将两个法兰10的螺栓孔一一对齐连通，两个法兰10相对配合形成法兰组，将杆件21的第一端穿进两个法兰10的螺栓孔至端部伸出法兰组的一侧，杆件21的第二端上的壳体221抵接法兰组的另一侧上。然后ROV操作在第一端上安装第一锁紧螺母23并锁紧在法兰组的一侧。ROV将液压管线接入到壳体221上的液压油路接口223，液压油进入到壳体221内，活塞222受液压驱动发生轴向位移挤压杆件21，杆件21受压轴向拉紧法兰10，同时杆件21发生一定弹性形变，产生轴向张紧力。此时保持液压动力不变使杆件21持续保持形变状态，ROV使用安装工具旋转第二锁紧螺母24与壳体221贴合，完成一次张紧动作。接着ROV调节加大液压动力输入，重复上述张紧动作直至压力值达到预先设定的压力值。最后完成张紧螺栓的安装。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自带张紧功能的螺栓，其特征在于，包括杆件、液压驱动组件、第一锁紧螺母以及第二锁紧螺母；

所述杆件包括相对且均设有螺纹的第一端和第二端，所述第一锁紧螺母通过螺纹配合在所述第一端上，所述第二锁紧螺母通过螺纹配合在所述第二端上；

所述液压驱动组件配合在所述杆件上且位于所述第二锁紧螺母朝向所述第一锁紧螺母的一侧，用于拉紧所述杆件，使所述杆件产生轴向张紧力。

2.根据权利要求1所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述液压驱动组件包括套设在所述杆件上的壳体，设置在所述壳体内并配合在所述杆件上、可受液压驱动沿所述杆件轴向移动的活塞；

所述杆件的第二端上设有用于与所述活塞接触的台阶面。

3.根据权利要求2所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述杆件的第二端上设有环形凸起，所述第二端上的螺纹设置在所述环形凸起上；

所述环形凸起的朝向所述第一端的端面形成所述台阶面。

4.根据权利要求2所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述液压驱动组件还包括分别设置在所述壳体和所述杆件的配合处、所述活塞外周与所述壳体内壁之间、所述活塞内周与所述杆件外周之间的密封圈。

5.根据权利要求2所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述壳体上设有至少一个连通至其内部空间的液压油路接口。

6.根据权利要求3所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述壳体包括筒体、配合在所述筒体一端处的端板，所述筒体的相对另一端形成开口端；所述端板设有与所述杆件相适配并连通所述筒体内部空间的通孔；

在所述杆件上，所述端板朝向所述杆件的第一端，所述筒体的开口端与所述环形凸起相配合。

7.根据权利要求6所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述液压驱动组件还包括挡环；所述挡环设置在所述环形凸起的外周和所述筒体的开口端之间。

8.根据权利要求1所述的自带张紧功能的螺栓，其特征在于，所述杆件的第一端端部向外轴向延伸形成有导向段；所述导向段的外径小于所述第一端的外径。

9.一种海管法兰连接结构，其特征在于，包括分别设置在海管端部上并相对配合的两个法兰、至少一个权利要求1-8任一项所述的螺栓；

所述螺栓的杆件的第一端穿过两个所述法兰，所述第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别配合在所述杆件的第一端和第二端上并分别位于两个所述法兰相背的一侧；所述螺栓的液压驱动组件位于所述第二锁紧螺母和对应的一所述法兰之间，提供液压驱动力使所述杆件产生轴向张紧力，拉紧所述法兰。

10.根据权利要求9所述的海管法兰连接结构，其特征在于，所述海管法兰连接结构包括多个所述螺栓；多个所述螺栓沿所述法兰周向间隔分布并锁紧在两个所述法兰上。

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