CN214947151U - 一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，包括伸缩机构、锁紧机构、密封总成、张紧环，所述伸缩机构上部的外部通过螺栓连接所述锁紧机构，下部的外周面设置有绕所述伸缩机构轴心旋转的所述张紧环，所述密封总成通过螺栓连接于所述伸缩机构外周、且位于靠近所述锁紧机构的一端。其优点是：可保证在深海采矿作业过程中，当采矿船受风浪流的影响，采矿平台和管道末端会出现动态的相对升沉位移，导致硬管系统发生升沉位移时，本实用新型的管船联接伸缩补偿装置对硬管系统进行被动补偿，避免硬管系统失效损坏，提升了硬管系统的可靠性及稳定性，从而保证了深海采矿作业的顺利进行。

Description

一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置

技术领域

本实用新型涉及深海采矿技术领域，具体地说是一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置。

背景技术

深海采矿工程是个融合了多学科、多领域的复杂系统工程。水面支持系统作为深海采矿工程的重要组成部分之一，涉及众多设备，由于海底情况复杂、海洋风浪流流场复杂，深海采矿工程面临的环境极为恶劣。

海洋油气开发的发展为深海矿产资源的开发提供了大量可以利用和借鉴的相关技术和装备，在海洋钻井隔水管领域，隔水管需要深入海底，隔水管下部设有隔水管底部总成和井口防喷器，工作状态下隔水管下端是固定的；在应急避台情况下，隔水管呈悬挂状态。

深海采矿通过集矿车采集海底矿浆，由于集矿车需要行走，集矿车与硬管之间通过软管相连，即硬管下部是自由状态。由于深海采矿硬管下部连接为自由状态，采矿船在进行采矿作业时，受风、浪、流的影响，采矿船会出现升沉等六个自由度的运动。升沉运动使得船体和海底之间的距离存在波动，这种周期性的上下升沉运动将影响硬管管串及水面支持平台的安全性及稳定性，甚至带来灾难性的后果。而采矿作业需要保持一个相对恒定的顶张力，需要一种硬管与船舶之间可以伸缩补偿的装置，来补偿采矿试验母船的升沉运动对硬管串系统所造成的影响，提高整个采矿工程的可靠性和安全性。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，目的是克服上述技术缺陷，以保证整个采矿工程安全可靠的进行。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，包括伸缩机构、锁紧机构、密封总成、张紧环，所述伸缩机构上部的外部通过螺栓连接所述锁紧机构，下部的外周面设置有绕所述伸缩机构轴心旋转的所述张紧环，所述密封总成通过螺栓连接于所述伸缩机构外周、且位于靠近所述锁紧机构的一端。

优选地，所述伸缩机构包括内筒、外筒、上法兰接头、下法兰接头、内筒锁紧块、锁紧母头、锁紧公头，相对所述内筒运动的所述外筒套设在其外部，所述上法兰接头套设于所述内筒上端，所述下法兰接头套设于所述外筒尾端；

所述内筒锁紧块安装于所述锁紧母头内部后与所述内筒上部齿槽连接，所述上法兰接头通过螺栓与所述锁紧母头连接，所述锁紧公头位于所述内筒外，且其上部、尾端均通过螺栓分别与所述锁紧机构、所述密封总成连接，使得所述锁紧机构连接于所述锁紧公头上部的外表面，所述密封总成位于所述锁紧公头的下部、且与所述内筒抵接；

所述锁紧母头通过螺栓与所述锁紧机构上部连接。

优选地，所述内筒上远离所述伸缩机构的一端焊接有筒靴。

优选地，所述内筒上远离锁紧机构一端的底部开有过流孔。

优选地，所述锁紧机构包括上护板、下护板、锁紧机构本体、液压管线，所述上护板、所述下护板分别通过螺栓连接于所述锁紧机构本体的上端、下端，所述液压管线位于所述锁紧机构本体上；所述上护板通过螺栓与所述锁紧母头连接；所述锁紧机构本体连接于所述锁紧公头上部的外表面。

优选地，所述密封总成包括密封胶筒、密封支撑套、备用液压口、与常用液压口连通的第二液压管线，所述密封胶筒位于所述密封支撑套内、且所述密封胶筒背离所述密封支撑套的一面与所述内筒的外表面抵接，所述密封支撑套的上部通过螺栓与所述锁紧公头连接，所述密封支撑套下部通过螺栓与所述外筒的顶部连接；所述备用液压口、常用液压口均穿过所述密封支撑套设置在所述密封胶筒上。

优选地，所述张紧环通过支撑台阶设置于所述外筒的外部，且所述张紧环位于所述密封总成与所述下法兰接头之间。

本实用新型的一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其优点是：采用上述技术方案可保证在深海采矿作业过程中，当采矿船受风浪流的影响，采矿平台和管道末端会出现动态的相对升沉位移，导致硬管系统发生升沉位移时，本实用新型的管船联接伸缩补偿装置对硬管系统进行被动补偿，避免硬管系统失效损坏，提升了硬管系统的可靠性及稳定性，从而保证了深海采矿作业的顺利进行。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置锁紧时的半剖结构示意图；

图2为本实用新型一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置对硬管进行升沉补偿时的半剖结构示意图；

图3为图1中A部放大结构示意图；

其中：

伸缩机构1、内筒11、外筒12、上法兰接头13、下法兰接头14、内筒锁紧块15、锁紧母头16、锁紧公头17、筒靴18；

锁紧机构2、上护板21、下护板22、锁紧机构本体23、第一液压管线24；

密封总成3、密封胶筒31、密封支撑套32、备用液压口33、常用液压口34、第二液压管线35；

张紧环4、支撑台阶5。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据图1、图2所示，为保证深海采矿工程采矿作业的正常进行，本实用新型提供一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，包括伸缩机构1、锁紧机构2、密封总成3、张紧环4，所述伸缩机构1上部的外部通过螺栓连接所述锁紧机构2、下部的外周面设置有绕所述伸缩机构1轴心旋转的所述张紧环4，使得本实用新型在作业过程中，所述张紧环4实现张紧器与管串的连接和荷载的传递，同时，为了便于本实用新型装置与张紧器的连接操作，利用法兰接头的硬管短节来补充本装置的长度(详细描述见下文)；所述密封总成3通过螺栓连接于所述伸缩机构1外周、且位于靠近所述锁紧机构2的一端；

其中，所述伸缩机构1通过所述张紧环4与张紧器连接，所述锁紧机构2用于限制所述伸缩机构1，所述密封总成3用于防止矿浆泄露，本实用新型装置在锁紧状态时，承受下放立管过程中所有载荷；本实用新型装置结构简单，操作方便，安全可靠，适用于深海采矿工况。

根据图1、图2、图3所示，具体实施例中，所述伸缩机构1包括内筒11、外筒12、上法兰接头13、下法兰接头14、内筒锁紧块15、锁紧母头16、锁紧公头17，相对所述内筒11运动的所述外筒12套设在其外部，所述内筒11上远离所述伸缩机构1的一端焊接有筒靴18，为所述内筒11伸缩时具有导向作用；所述内筒11上远离锁紧机构2一端的底部开有过流孔，在本实用新型装置进行伸缩运动时保持压力平衡，减小运动阻力。所述上法兰接头13套设于所述内筒11上端，所述下法兰接头14套设于所述外筒12尾端；

更具体地，所述内筒锁紧块15为两半结构，所述内筒锁紧块15安装于所述锁紧母头16内部后与所述内筒11上部齿槽连接，所述上法兰接头13通过螺栓与所述锁紧母头16连接，所述锁紧公头17位于所述内筒11外，且其上部、尾端均通过螺栓分别与所述锁紧机构2、所述密封总成3连接，使得所述锁紧机构2连接于所述锁紧公头17上部的外表面，所述密封总成3位于所述锁紧公头17的下部、且与所述内筒11抵接；所述锁紧母头16通过螺栓与所述锁紧机构2上部连接。

本实用新型装置通过对所述伸缩机构1解锁，使所述内筒11、所述外筒12之间相对滑动，以满足采矿船在目标海域的升沉位移补偿要求，并保证相对滑动过程中的运动平稳；所述密封总成3对所述内筒11、所述外筒12进行动态密封；本实用新型中所述伸缩机构1的结构设计承载能力强，方便拆卸。

具体实施例中，所述锁紧机构2包括上护板21、下护板22、锁紧机构本体23、第一液压管线24，所述上护板21、所述下护板22分别通过螺栓连接于所述锁紧机构本体23的上端、下端，防止在下放、运输等过程中意外碰撞造成所述锁紧机构本体23的损坏；所述第一液压管线24位于所述锁紧机构本体23上；所述上护板21通过螺栓与所述锁紧母头16连接；所述锁紧机构本体23连接于所述锁紧公头17上部的外表面；

更详细地，所述锁紧机构本体23有六个、且沿所述伸缩机构1轴向布置，打压口通过所述第一液压管线24依次串联；所述锁紧机构本体23由液缸、锁销、弹簧等构成(图中未画出)，使用液压解锁、弹簧复位的液压锁紧机构本体23，承受下放立管过程中所有载荷，使用方便可靠。

具体实施例中，所述密封总成3为液动密封，设计两个液压口，一备一用。具体地，所述密封总成3包括密封胶筒31、密封支撑套32、备用液压口33、与常用液压口34连通的第二液压管线35，所述密封胶筒31位于所述密封支撑套32内、且所述密封胶筒31背离所述密封支撑套32的一面与所述内筒11的外表面抵接，所述密封支撑套32的上部通过螺栓与所述锁紧公头17连接，所述密封支撑套32下部通过螺栓与所述外筒12的顶部连接；所述备用液压口33、常用液压口34均穿过所述密封支撑套32设置在所述密封胶筒31与所述密封支撑套32之间的间隙处，使得液压油打入所述密封胶筒31与所述密封支撑套32之间，靠液压油压力压所述密封胶筒31，使所述密封胶筒31挤压所述内筒11。

更具体地，所述密封胶筒31、所述密封支撑套32均采用两瓣式榫接结构，满足矿浆介质的密封和往复磨损要求。本实用新型的所述密封总成3在满足密封要求的同时，便于维护和更换。

具体实施例中，所述张紧环4通过支撑台阶5设置于所述外筒12的外部，且所述张紧环4位于所述密封总成3与下法兰接头14之间。所述张紧环4可绕所述伸缩机构1轴心旋转，补偿采矿船的艏摇运动或管道小角度扭转运动，所述张紧环4一体化设计可以极大的简化张紧部分的结构，减轻重量。

本实用新型可用于深海采矿的管船联接补偿装置，适用于抵消由于波浪流引起的采矿船与管串的相对升沉运动，补偿行程与张紧器的补偿行程一致，利用调整短节补充伸缩补偿装置张紧环设定安装位置的长度，便于伸缩补偿装置张紧环与张紧器的连接操作，补偿采矿试验母船的升沉运动对硬管串系统所造成的影响，保证深海采矿工程采矿作业正常进行。

本实用新型中未详细描述的结构以及其连接关系均为现有技术，在此不做赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：包括伸缩机构(1)、锁紧机构(2)、密封总成(3)、张紧环(4)，所述伸缩机构(1)上部的外部通过螺栓连接所述锁紧机构(2)，下部的外周面设置有绕所述伸缩机构(1)轴心旋转的所述张紧环(4)，所述密封总成(3)通过螺栓连接于所述伸缩机构(1)外周、且位于靠近所述锁紧机构(2)的一端。

2.根据权利要求1所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述伸缩机构(1)包括内筒(11)、外筒(12)、上法兰接头(13)、下法兰接头(14)、内筒锁紧块(15)、锁紧母头(16)、锁紧公头(17)，相对所述内筒(11)运动的所述外筒(12)套设在其外部，所述上法兰接头(13)套设于所述内筒(11)上端，所述下法兰接头(14)套设于所述外筒(12)尾端；

所述内筒锁紧块(15)安装于所述锁紧母头(16)内部后与所述内筒(11)上部齿槽连接，所述上法兰接头(13)通过螺栓与所述锁紧母头(16)连接，所述锁紧公头(17)位于所述内筒(11)外，且其上部、尾端均通过螺栓分别与所述锁紧机构(2)、所述密封总成(3)连接，使得所述锁紧机构(2)连接于所述锁紧公头(17)上部的外表面，所述密封总成(3)位于所述锁紧公头(17)的下部、且与所述内筒(11)抵接；

所述锁紧母头(16)通过螺栓与所述锁紧机构(2)上部连接。

3.根据权利要求2所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述内筒(11)上远离所述伸缩机构(1)的一端焊接有筒靴(18)。

4.根据权利要求2所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述内筒(11)上远离锁紧机构(2)一端的底部开有过流孔。

5.根据权利要求2所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述锁紧机构(2)包括上护板(21)、下护板(22)、锁紧机构本体(23)、第一液压管线(24)，所述上护板(21)、所述下护板(22)分别通过螺栓连接于所述锁紧机构本体(23)的上端、下端，所述第一液压管线(24)位于所述锁紧机构本体(23)上；所述上护板(21)通过螺栓与所述锁紧母头(16)连接；所述锁紧机构本体(23)连接于所述锁紧公头(17)上部的外表面。

6.根据权利要求2所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述密封总成(3)包括密封胶筒(31)、密封支撑套(32)、备用液压口(33)、与常用液压口(34)连通的第二液压管线(35)，所述密封胶筒(31)位于所述密封支撑套(32)内、且所述密封胶筒(31)背离所述密封支撑套(32)的一面与所述内筒(11)的外表面抵接，所述密封支撑套(32)的上部通过螺栓与所述锁紧公头(17)连接，所述密封支撑套(32)下部通过螺栓与所述外筒(12)的顶部连接；所述备用液压口(33)、常用液压口(34)均穿过所述密封支撑套(32)设置在所述密封胶筒(31)上。

7.根据权利要求2所述一种适用于深海采矿的管船联接伸缩补偿装置，其特征在于：所述张紧环(4)通过支撑台阶(5)设置于所述外筒(12)的外部，且所述张紧环(4)位于所述密封总成(3)与所述下法兰接头(14)之间。

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