CN213809195U - 一种新型海底管道水下维修连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海底管道局部损坏管段的水下更换和维修装置，具体为一种新型海底管道水下维修连接装置。包括动旋环、定旋环、前端盖、原始管道、推臂、锁块撑环、锁块、锁块挡环、壳体、凸型法兰、后外密封挡环、前卡环、后内密封挡环、后卡环、凹型法兰组成；装置主密封采用石墨材料实现永久性密封；以动旋环和定旋环为主要形式并配合其他结构体，可适用于具有变形大的海底管道；凸型法兰与凹型法兰配合型式提高了密封性能并简化了水下施工要求；密封螺柱和锁紧螺柱间隔均匀、独立作用，提高了密封和锁紧可靠性，便于水下安装作业；整套装置具有适应管道变形能力大、便于水下安装机具作业、操作简便、固定与密封可靠、不受作业水深限制等特点。

Description

一种新型海底管道水下维修连接装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于海底管道局部损坏管段的水下更换和维修装置，具体是一种海底管道水下维修连接装置。

背景技术

在役海底油气输送管道，由于腐蚀、外力等因素的影响，可能会在局部管段出现缺陷或损伤，影响使用安全，需更换有缺陷或损伤的管段，通常采用的是水下焊接或水下机械式连接方式。水下焊接受水深限制，且难以保障质量，目前，水下机械式连接方式应用较多，但水下施工难度较大，使用寿命较短，被修复的海底管道要求管体条件较高。本实用新型通过采用特殊的结构型式和密封材料，适用范围大且寿命长。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种海底管道水下维修连接装置。实现海底管线的管段水下更换和维修，该装置具有水下易安装、对原始海底管道条件要求低、固定可靠、使用寿命长、不受水深限制等特点，特别适用于海底管线水下维修。

其技术方案如下：

一种新型海底管道水下维修连接装置，包括动旋环（1）、定旋环（2）、前端盖（3）、推臂（12）、锁块（15）、壳体（23）、凹型法兰（32）；

所述定旋环（2）、推臂（12）、前端盖（3）依次通过锁紧螺柱（10）固设于所述壳体（23）前端，锁紧螺柱（10）端部螺纹连接锁紧螺母（9）；所述动旋环套设于所述壳体（23）前端面和定旋环（2）之间；

所述壳体（23）内设通孔，通孔前端设有阶梯孔，阶梯孔包括中孔、大孔；所述中孔与原始管道（4）间隙配合；

所述推臂（12）后端延伸入所述大孔与原始管道（4）之间；所述锁块（15）套设于所述推臂（12）后端与所述原始管道（4）之间。

进一步的，所述动旋环（1）与定旋环（2）成对配置，动旋环（1）与定旋环（2）间的相对面设置多个成对配置的斜面且相互牙嵌配合，动旋环（1）内表面为圆柱面，与设置于定旋环（2）上的导向体间隙配合。

所述动旋环（1）与定旋环（2）相配合的斜面上均设置锯齿形细牙。

所述壳体（23）后端设置与壳体（23）成一体的凸型法兰（25），所述凹型法兰（32）前端设有凹进圆锥面，所述凸型法兰（25）设有与凹进圆锥面插接配合的凸起圆锥面。

所述原始管道（4）伸入到壳体（23）内部的端部与所述中孔后端面之间的距离大于凸型法兰（25）伸入到凹型法兰（32）内部的尺度。

更进一步的，还包括套设于推臂（12）与锁紧螺母（9）之间的垫圈（11），所述垫圈（11）的厚度大于推臂（12）移动的距离，外径与推臂（12）前端主体外径相同，内径与锁紧螺柱（10）配合。

还包括顺次套设于大孔后端面与锁块（15）后端面之间的内挡圈（22）、内密封圈（21）、中挡圈（20）、外密封圈（19）、外挡圈（17）、锁块挡环（16）。

所述外密封圈（19）、中挡圈（20）的外圆面均设有凹槽，并在径向方向上设有一定数量的通孔，在壳体（23）径向方向上，对应于中挡圈（20）凹槽位置设置压力测试孔、对应于外挡圈（17）凹槽位置设置注油孔。

所述前端盖（3）的前端设有导向锥孔（8）。

所述前端盖（3）的内壁与原始管道（4）的外壁之间、所述凹型法兰（32）的凹进圆锥面与所述凸型法兰（25）的凸起圆锥面之间设有密封圈，所述密封圈为石墨材质。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型主密封采用石墨材料实现永久性密封；以动旋环和定旋环为主要形式并配合其他结构体，可适用于变形大的海底管道；凸型法兰与凹型法兰配合型式提高了密封性能并简化了水下施工要求；密封螺柱和锁紧螺柱间隔均匀、独立作用，提高了密封和锁紧可靠性，便于水下安装作业；整套装置具有适应管道变形能力大、便于水下安装机具作业、操作简便、固定与密封可靠、不受作业水深限制等特点。

附图说明

图1为一种海底管道水下维修连接装置的主视图

图2为一种海底管道水下维修连接装置的右视图

图3为一种海底管道水下维修连接装置的左视图

图4为一种海底管道水下维修连接装置的剖视图

动旋环1、定旋环2、前端盖3、原始管道4、密封螺母5、密封螺柱6、端盖密封圈7、导向锥孔8、锁紧螺母9、锁紧螺柱10、垫圈11、推臂12、外封圈13、锁块撑环14、锁块15、锁块挡环16、外挡圈17、密封圈固边18、外密封圈19、中挡圈20、内密封圈21、内挡圈22、壳体23、后端螺栓24、凸型法兰25、后外密封圈26、后外密封挡环27、前卡环28、后内密封圈29、后内密封挡环30、后卡环31、凹型法兰32。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案更加清楚，下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，功能相同的元件只出现一次标号，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一：

一种海底管道水下维修连接装置由动旋环1、定旋环2、前端盖3、原始管道4、密封螺母5、密封螺柱6、端盖密封圈7、导向锥孔8、锁紧螺母9、锁紧螺柱10、垫圈11、推臂12、外封圈13、锁块撑环14、锁块15、锁块挡环16、外挡圈17、密封圈固边18、外密封圈19、中挡圈20、内密封圈21、内挡圈22、壳体23、后端螺栓24、凸型法兰25、后外密封圈26、后外密封挡环27、前卡环28、后内密封圈29、后内密封挡环30、后卡环31、凹型法兰32组成；壳体23的前面依次布置有动旋环1、定旋环2、前端盖3，后端依次布置有凸型法兰25、凹型法兰32；壳体23内部设置通孔，通孔直径与原始管道4内径相同，前端内部设置阶梯孔，中孔与原始管道4外圆面配合，大孔依次与内挡圈22、内密封圈21、中挡圈20、外密封圈19、外挡圈17、锁块挡环16、推臂12、前端盖3后部的外圆面配合，壳体23前端面与动旋环1的后端面配合，在端面上沿圆周方向均匀设置垂直于端面且与锁紧螺柱11和密封螺柱6配合的丝孔，壳体23后端设置与壳体23成一体的凸型法兰25，壳体23在凸型法兰25前的部分外表面为阶梯状圆柱面；凸型法兰25内设与壳体23相同的通孔，前部外表面为方形，后部外表面依次设置与凹型法兰32前端内部前段锥形孔相配合的园锥面、与后外密封圈26相配合圆柱面、与后外密封挡环27相配合的环形凹槽、与前卡环28相配合的圆柱面、与凹型法兰32前端内部后段锥形孔相配合的园锥面、与后内密封圈29相配合的圆柱面、与后内密封挡环30相配合的环形凹槽、与后卡环31相配合的圆柱面，在凸型法兰25四个角部位置设置与后端螺栓24中的螺柱相配合的通孔，前端面与后端螺栓24的螺栓配合，后端面与凹型法兰32的前端面配合；前端盖3的内部设置通孔并与原始管道4的外圆面间隙配合，通孔的前端依次设置锥孔8和与端盖密封圈7相配合的凹槽，前端盖3的前部外表面为大圆柱面，直径与壳体23最大圆柱面的外径相同，后端为柱体并与锁块挡环16连接成一体，在柱体上、锁块挡环16的前面设置与锁块15相配合的矩形通孔和与推臂12相配合的弧面凹槽，柱体外表面与壳体23内部大孔配合，内孔与原始管道4的外圆面间隙配合，前端盖3的大圆柱体上设置垂直于端面且与推臂11上的柱体、密封螺柱6相配合的孔，前端盖3的前端面与密封螺母5配合，后端面与定旋环2、外封圈13配合，锁块挡环16后端面与外挡圈17配合；推臂12前端为圆柱形柱体、后端为环形长条块、并通过中间立板连成一体，前端柱体内设通孔与锁紧螺柱10 配合，外圆面与前端盖3上对应的孔配合，环形长条块的外表面为圆弧形，与壳体23上相对应的孔配合，内表面为圆弧形，前部与前端盖3上相对应的弧形凹槽配合，在后端加工成多个圆锥体结构，与锁块15外表面的圆锥体相配合，侧面与前端盖3上相对应的凹槽侧面配合；动旋环1与定旋环2成对配置，外表面均为圆柱面，与外封圈13配合，动旋环1与定旋环2间的相对面设置多个成对配置的斜形结构且相互配合，动旋环1内表面为圆柱面，与定旋环2上的导向体配合，后端面与壳体23的前端面配合，定旋环2的内孔与原始管道4间隙配合，前端面与前端盖3的后端面配合，定旋环2上设置与密封螺柱6相配合的通孔、与锁紧螺柱19相配合的凹槽，定旋环2上设置与动旋环1相配合的导向体，定旋环2固定到前端盖3相对应的端面上；锁块15为环形长方体结构，布置在前端盖3上的矩形通孔内，外表面为弧形且加工多个圆锥体结构，与推臂12配合，内表面为弧形，两端分别设置凹槽与锁块撑环14配合，中间设置三角形牙与原始管道4配合；外挡圈17、中挡圈20、内挡圈22对应于密封圈的一侧均设置密封圈固边18；凹型法兰32与凸型法兰25成对配置，凹型法兰32的前端外部为与方形，后端为圆柱形，内部设有与原始管道4内径相同的通孔，前端内部设置与凸型法兰25相配合的阶梯型锥孔，后端焊接管道，凹型法兰32的四个角部位置设置与后端螺栓24相配合的孔；外密封圈19、内密封圈21材质为石墨，后外密封挡环27、后内密封圈29材料为不锈钢，端盖密封圈7、外封圈13为氟橡胶。

其中：动旋环1与定旋环2相配合的斜面上均设置锯齿形细牙。原始管道4伸入到壳体23内部的端部与内挡圈22后端面之间的距离大于凸型法兰25伸入到凹型法兰32内部的尺度。垫圈11的厚度大于推臂12移动的距离，外径与推臂12前端主体外径相同，内径与锁紧螺柱10配合。外密封圈19、中挡圈20的外圆面均设有凹槽，并在径向方向上设有一定数量的通孔，在壳体23径向方向上，对应于中挡圈20凹槽位置设置压力测试孔、对应于外挡圈17凹槽位置设置注油孔。

实施例二：

一种新型海底管道水下维修连接装置，包括动旋环（1）、定旋环（2）、前端盖（3）、推臂（12）、锁块（15）、壳体（23）、凹型法兰（32）；

所述定旋环（2）、推臂（12）、前端盖（3）依次通过锁紧螺柱（10）固设于所述壳体（23）前端，锁紧螺柱（10）端部螺纹连接锁紧螺母（9）；所述动旋环套设于所述壳体（23）前端面和定旋环（2）之间；

所述壳体（23）内设通孔，通孔前端设有阶梯孔，阶梯孔包括中孔、大孔；所述中孔与原始管道（4）间隙配合；

所述推臂（12）后端延伸入所述大孔与原始管道（4）之间；所述锁块（15）套设于所述推臂（12）后端与所述原始管道（4）之间。

所述动旋环（1）与定旋环（2）为套管结构，动旋环（1）内表面为外螺纹，与设置于定旋环（2）上外螺纹配合。

所述壳体（23）后端设置与壳体（23）成一体的凸型法兰（25），所述凹型法兰（32）前端设有凹进圆锥面，所述凸型法兰（25）设有与凹进圆锥面插接配合的凸起圆锥面。

所述原始管道（4）伸入到壳体（23）内部的端部与所述中孔后端面之间的距离大于凸型法兰（25）伸入到凹型法兰（32）内部的尺度。

还包括套设于推臂（12）与锁紧螺母（9）之间的垫圈（11），所述垫圈（11）的厚度大于推臂（12）移动的距离，外径与推臂（12）前端主体外径相同，内径与锁紧螺柱（10）配合。

还包括顺次套设于大孔后端面与锁块（15）后端面之间的内挡圈（22）、内密封圈（21）、中挡圈（20）、外密封圈（19）、外挡圈（17）、锁块挡环（16）。

所述外密封圈（19）、中挡圈（20）的外圆面均设有凹槽，并在径向方向上设有一定数量的通孔，在壳体（23）径向方向上，对应于中挡圈（20）凹槽位置设置压力测试孔、对应于外挡圈（17）凹槽位置设置注油孔。

所述前端盖（3）的前端设有导向锥孔（8）。

所述前端盖（3）的内壁与原始管道（4）的外壁之间、所述凹型法兰（32）的凹进圆锥面与所述凸型法兰（25）的凸起圆锥面之间设有密封圈。

实施例三：

一种海底管道水下维修连接装置由动旋环1、定旋环2、前端盖3、原始管道4、密封螺母5、密封螺柱6、端盖密封圈7、导向锥孔8、锁紧螺母9、锁紧螺柱10、垫圈11、推臂12、外封圈13、锁块撑环14、锁块15、锁块挡环16、外挡圈17、密封圈固边18、外密封圈19、中挡圈20、内密封圈21、内挡圈22、壳体23、后端螺栓24、凸型法兰25、后外密封圈26、后外密封挡环27、前卡环28、后内密封圈29、后内密封挡环30、后卡环31、凹型法兰32组成。

一种海底管道水下维修连接装置的作用就是通过与原管道采用机械的方式进行可靠的固定与密封，从而实现被修复管道的管段更换。具体作业过程为：

下水前组装：锁块15、推臂12、端盖密封圈7、定旋环2、动旋环1、锁块撑环14依次安装到前端盖3上，再将外封圈13安装到定旋环2和动旋环1上；内挡圈22、中挡圈20、外挡圈17相应位置分别固定密封圈固边18；内挡圈22、内密封圈21、中挡圈20、外密封圈19、外挡圈17依次安装到壳体23的孔内，再将密封螺柱6、锁紧螺柱10分别安装壳体23上，前端盖3及其已安装的组件一起安装到壳体23的孔内；将垫圈11安装到锁紧螺柱10上，分别将密封螺母5、锁紧螺母9安装到初始位置；分别将在与壳体23成一体结构的凸型法兰25上，依次安装后外密封圈26、后外密封挡环27、前卡环28、后内密封圈29、后内密封挡环30、后卡环31；新更换管段的两端分别焊接到凹型法兰32上。

下水后与原始管道4安装：将一个维修连接装置通过导向锥孔8安装到原始管道4上，另一个维修连接装置同样安装到原始管道4相对的另一端，原始管道4均插入到壳体23上与原始管道4外径配合的中孔的底部，在新更换管段的两端的凹型法兰32分别与两个维修连接装置的轴向中心线及其上的螺栓孔均对中后，将新更换管段的一端上的凹型法兰32与对应的维修连接装置上的凸型法兰25通过后端螺栓24连接并拧紧到预定力矩，使后外密封挡环27和后内密封圈29分别达到预定应力并密封，将该维修连接装置上的所有密封螺母5均匀拧紧到预定力矩，前端盖3在密封螺母5的作用下将内密封圈21、外密封圈19分别压紧到预定应力，转动动旋环1，使动旋环1、定旋环2分别与壳体23、前端盖3相对应的端面密实接触，将所有锁紧螺母9均匀拧紧到预定力矩，使锁块15在推臂12的作用下卡紧到原始管道4上，即可完成该端的安装工作；同样，将新更换管段的另一端上的凹型法兰32与另一个维修连接装置上的凸型法兰25通过后端螺栓24连接并拧紧到预定力矩，将该维修连接装置上的所有密封螺母5均匀拧紧到预定力矩，转动动旋环1，使动旋环1、定旋环2分别与壳体23、前端盖3相对应的端面密实接触，将所有锁紧螺母9均匀拧紧到预定力矩，即可完成该端的安装工作。

通过壳体23上的压力测试孔可以测试密封是否满足要求；通过壳体23上的注油孔可以在维修连接装置满足作业要求后注入油保护相关部件不受海水腐蚀。

动旋环1与定旋环2相配合的斜面上均设置锯齿形细牙保障其在旋转任何角度后自锁，并保证前端盖3在旋拧锁紧螺母9时不使内密封圈21和外密封圈19再发生应力变化。

端盖密封圈7、外封圈13保障壳体23内所注油不外泄。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，包括动旋环（1）、定旋环（2）、前端盖（3）、推臂（12）、锁块（15）、壳体（23）、凹型法兰（32）；所述定旋环（2）、推臂（12）、前端盖（3）依次通过锁紧螺柱（10）固设于所述壳体（23）前端，锁紧螺柱（10）端部螺纹连接锁紧螺母（9）；所述动旋环套设于所述壳体（23）前端面和定旋环（2）之间；所述壳体（23）内设通孔，通孔前端设有阶梯孔，阶梯孔包括中孔、大孔；所述中孔与原始管道（4）间隙配合；所述推臂（12）后端延伸入所述大孔与原始管道（4）之间；所述锁块（15）套设于所述推臂（12）后端与所述原始管道（4）之间。

2.根据权利要求1所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述动旋环（1）与定旋环（2）成对配置，动旋环（1）与定旋环（2）间的相对面设置多个成对配置的斜面且相互牙嵌配合，动旋环（1）内表面为圆柱面，与设置于定旋环（2）上的导向体间隙配合。

3.根据权利要求2所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述动旋环（1）与定旋环（2）相配合的斜面上均设置锯齿形细牙。

4.根据权利要求3所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述壳体（23）后端设置与壳体（23）成一体的凸型法兰（25），所述凹型法兰（32）前端设有凹进圆锥面，所述凸型法兰（25）设有与凹进圆锥面插接配合的凸起圆锥面。

5.根据权利要求4所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述原始管道（4）伸入到壳体（23）内部的端部与所述中孔后端面之间的距离大于凸型法兰（25）伸入到凹型法兰（32）内部的尺度。

6.根据权利要求5所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，还包括套设于推臂（12）与锁紧螺母（9）之间的垫圈（11），所述垫圈（11）的厚度大于推臂（12）移动的距离，外径与推臂（12）前端主体外径相同，内径与锁紧螺柱（10）配合。

7.根据权利要求6所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，还包括顺次套设于大孔后端面与锁块（15）后端面之间的内挡圈（22）、内密封圈（21）、中挡圈（20）、外密封圈（19）、外挡圈（17）、锁块挡环（16）。

8.根据权利要求7所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述外密封圈（19）、中挡圈（20）的外圆面均设有凹槽，并在径向方向上设有一定数量的通孔，在壳体（23）径向方向上，对应于中挡圈（20）凹槽位置设置压力测试孔、对应于外挡圈（17）凹槽位置设置注油孔。

9.根据权利要求4-8任一所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述前端盖（3）的内壁与原始管道（4）的外壁之间、所述凹型法兰（32）的凹进圆锥面与所述凸型法兰（25）的凸起圆锥面之间设有密封圈，所述密封圈为石墨材质，所述前端盖（3）的前端设有导向锥孔（8）。

10.根据权利要求1-8任一所述的一种新型海底管道水下维修连接装置，其特征是，所述前端盖（3）的前端设有导向锥孔（8）。

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