CN218253744U - 海底连接器手柄 - Google Patents

Abstract

一种湿式插接海底连接器手柄(19)包括手柄部件(10)、衬套支撑环(12)、弹性衬套(14)、连接器安装件(16)和固定销(15)。制造湿式插接海底连接器手柄(19)的方法包括：通过二维切割工艺从一片具有固有耐腐蚀性能的金属板材上切割出手柄部件(10)；将衬套支撑环(12)和衬套(14)组装到自手柄部件延伸的臂(13)上；将连接器安装件(16)安装到衬套(14)上，并且通过固定销(15)将连接器安装件与衬套固定于手柄部件(10)。

Description

海底连接器手柄

技术领域

本公开涉及海底连接器或者水下连接器、以及操作该连接器的方法。

背景技术

海底连接器或者水下连接器被设计成在水面以下操作。典型地，海底连接器包括两个部分，通常称为插头和插座。插座可以包括一个或多个导体插针，并且插头可以包括用于插座导体插针的相应的插头插口。连接可以在水上(干式插接)或海底(湿式插接)进行，并且根据连接器是湿式插接连接器还是干式插接连接器来调整具体设计。对于湿式插接连接器，被移除和更换的部件通常配置有专用手柄，以使ROV或者潜水员能够保持和操纵连接器部件。需要熟练的工人来制造这些手柄，每个手柄必须单独进行测试和认证，这增加了成本。因此，需要一种改进的湿式插接海底连接器手柄。

实用新型内容

根据本公开的第一方面，提出了一种制造湿式插接海底连接器手柄的方法，该手柄包括手柄部件、衬套支撑环、弹性衬套、连接器安装件和固定销，该方法包括：通过二维切割工艺从一片具有固有耐腐蚀性能的金属板材上切割出手柄部件；将衬套支撑环和衬套组装到自该手柄部件延伸的臂上；将连接器安装件安装到该衬套上；以及用固定销将连接器安装件和衬套固定于手柄部件。

该方法还可包括在臂的远离手柄部件的一端形成孔和/或倒角(chamfer)，以接收固定销的一端。

二维切割工艺可包括水射流切割。

这具有的益处是，避免金属板材的强度或者耐腐蚀性能的与热相关的改性，因此不需要后处理认证。

可替代地，二维切割工艺可包括激光切割、等离子切割、火焰切割、机械加工或者冲压中的一种。

该方法还可包括：热处理的基于切割的后热步骤，以去除残余应力，如退火；和/或矫正应力引起的弯曲的处理。

根据本公开的第二方面，湿式插接海底连接器手柄包括：手柄部件，该手柄部件通过在一片具有固有耐腐蚀性能的金属板材中切割预定形状而形成；衬套支撑环，其通过在车床上车削金属盘而形成；弹性衬套；连接器安装件；以及固定销，该固定销用于将连接器安装件和衬套固定到位。

金属可包括超级双相不锈钢、钛或者因科耐尔合金(Inconel)。

弹性衬套可包括橡胶或者其他弹性体。

衬套支撑环可包括用于衬套施加反作用的表面、用于保持和对中衬套的环形槽和用于手柄施加反作用的表面。

固定销可包括两件式螺纹销、单件式(single)压入配合式销或者弹簧销中的一种。

附图说明

现在将参照附图描述根据公开的海底连接器手柄和制造方法的示例，在附图中：

图1是传统湿式插接海底连接器手柄的一个示例的立体图；

图2示出了图1的手柄的部件的更多细节；

图3示出了图1的手柄的部件的更多细节；

图4是根据本公开的制造湿式插接海底连接器手柄的方法的流程图；

图5示出了图4的方法的切割步骤；

图6示出了图4的方法的组装步骤的更多细节；

图7示出了图4的方法的组装步骤的更多细节；

图8是根据本公开的方法制造的海底湿式插接手柄的一个示例的立体图；

图9示出了根据本公开制造的图8的海底湿式插接手柄的更多细节；以及，

图10示出了根据本公开制造的图8的海底湿式插接手柄的更多细节。

具体实施方式

降低与新的深水油气开发相关的总体生命周期成本(即，降低资本支出(CAPEX，capital expenditure)和管理支出(OPEX，operational expenditure)二者)的趋势，意味着期望对现有设计、制造工艺和操作进行改进。希望海底连接器系统具有较低的成本，可以相对快速和容易地进行安装，同时能够降低维护要求，或者降低在其整个工作寿命期间影响其所连接到的系统的干预的需要。

典型的海底连接器包括具有插头的第一连接器部件和具有插座的第二连接器部件。使插头部件与插座部件接触以建立连接。手柄固定到连接器部件中的一个连接器部件的后部，以使水面下的ROV或潜水员能够插接或拆卸这些连接器部件。湿式插接海底连接器的部分成本在于制造允许插接和拆卸的手柄的成本。例如在GB2361363中描述了典型的手柄设计。

目前，连接器手柄可由铸造金属或焊接金属制成。在图1至3中示出了铸造手柄的一个示例。手柄1包括铸造手柄部件2，其具有安装的衬套支撑件3a、3b、3c。衬套支撑件包括平的部分3a、弯曲的邻接部分3b，邻接部分3b具有用于在径向方向上保持衬套的环形槽、和用于使衬套居中并将手柄连接到连接器接口的突出的柱3c。铸造工艺是通常由专业操作人员执行的技术，然后将铸造部件供应到装配线。铸造部件的形状意味着每个部件在制造过程中运输或存储时需要相对较大的空间。组装前，必须对每个铸件进行腐蚀测试，以验证材料状况。在腐蚀测试之后，将顺应式橡胶衬套4装配到衬套支撑件3a、3b、3c。将安装件5或者连接器接口板组装到手柄部件2和衬套4上，并用横向固定销6固定。

一种替代方案是焊接手柄，而不是铸造手柄。可以将直的或弯曲的杆焊接到直的或弯曲的板上，以获得所希望的形状，或者可以在车床上加工突出的杆和支撑板，然后将平板或杆柄焊接到背面。然而，焊接需要由高素质的工人或者昂贵的焊机进行，然后必须使用CT扫描或染料渗透检验焊接质量。因此，这种制造手柄的替代方法也是昂贵的并且需要相当的技能来执行。在制造之后，每个批次都需要费用昂贵的测试要求来验证性能，这也增加了生产工艺的时间。

通过下面的说明和附图描述，特别是图4至图10，可以进一步理解本公开的更多细节。本公开提供了一种使用更简单的技术来制造湿式插接海底连接器手柄的方法，以降低成本并避免例如由制造过程中的多个认证步骤引起的延迟。在本公开的方法中，如图4所示，使用具有制造板材的板材厂出具的材料认证的金属板材。由于板材具有来自工厂的材料认证，因此能够取消执行腐蚀测试以验证精确的材料特性的要求。选择本身耐腐蚀的金属，例如超级双相不锈钢。其他合适的金属可以包括钛、因科耐尔合金或者其他机械强度高的耐腐蚀金属。在步骤20中，在制造工位接收金属板材，并且在步骤21中，由板材通过使用切割工艺制造手柄部件10，特别是使用水射流切割工艺，例如使用水射流切割机30进行二维(2D)切割，如图5所示。切割机31、32在板材中切割出轮廓，并且切割出的工件10可以收集在箱33中以用于传送到图6所示的下一个组装阶段。通过2D切割是指切割机在一个维度上移动以限定被切割的线，但是该线以从板材的上边缘到板材的下边缘的直线来切割。没有可能如铸件那样的凸起或成型。可以使用其他类型的切割，如下所述，尽管它们不具有水喷射切割的全部优点。

切割工艺通常由计算机控制，其中，所需的手柄部件形状10的具体设计已经编程于系统中。与铸造相比，这产生了另一个优点，即可以简单地通过改变编程于系统中的指令就能够容易地改变设计。对于铸造，需要制造昂贵的模具，因此很少有定制的机会。图8至图10示出了根据本公开的手柄19的示例。手柄设计包括中间杆7以能够为ROV手提供一些东西去抓握。在边缘杆8和中间杆7的接触使得接触整体更长，因此ROV手更容易控制手柄的角度。尽管具有单个后杆的手柄是可行的，但这样将难以控制。中间杆中的凹口9允许ROV手的第三指部滑入凹口内，典型地，ROV手包括在一侧上的两个指部和在另一侧上的第三指部，这进一步有助于控制手柄方向。凹口允许ROV的手指进行安装并控制角度运动。手柄的总体尺寸被设计成能够允许改装，因为它避免了改变预认证的连接器的空间包络。该形状适合其必须适配的连接器的尺寸和操作它们的ROV手。

手柄部件10的设计选择为基本二维的切出部(cut out)，其他部件随后可以组装到该切出部上。根据同时操作的水射流切割射流31、32的数量，多个手柄部件10可在步骤21中连续地或并行地从一片板材上切割获得。水射流切割工艺的操作成本相当便宜，并且不需要像焊接或者铸造工艺那样的高技能或者合格的操作者。随后的修整步骤22也可以在切割的金属表面上进行。在水射流切割之后，可以处理手柄以去除锋利的边缘，例如通过在具有磨石的振动器中翻滚。这也会产生磨损的表面，该表面与待施加的粉末涂层良好键合，并且能够除去残留在板材表面上的任何铣屑等。可以在突出的臂13中钻出孔40，并且执行倒角切割步骤以将倒角11施加到手柄10的突出部分13中的孔40。这些步骤可以在同一操作中执行。倒角的孔40设计成能够接收横向固定销15的端部，该横向固定销15用于将安装件或连接器16保持在适当位置。固定销提供了一种保持在连接器中的方法，其可以采用许多不同形式中的一种，例如两件式螺纹销、单件式压入配合式销或者某种形式的弹簧销。销15可以是圆柱形的，以配合穿过手柄10中的倒角的孔11，并允许手柄在销上移动，从而提供顺应性。可替代地，销可以是双锥形的，以配合穿过没有倒角的简单开孔，其中销上的锥形允许顺应运动。

水射流切割机30可以设置成能够在从片材上切割出手柄之前进行取孔和对孔倒角，或者可以在切割出手柄之后执行该步骤。在切割完成后，移开剩余的金属板并回收。使用水射流不会产生热影响区，因此不会改变基材的机械性能，这意味着不需要材料强度的后处理认证。另一个优点是水喷射过程对板材施加非常小的负载，因此在进行机加工之后部件通常不移动。相比之下，用CNC铣床进行切割需要将部件刚性地固定就位，以防止移动。

然后，如图6和图7所示，执行组装步骤。可以通过使用机器人自动组装，或者可以由操作人员36执行组装。制造的部件，例如手柄部件10、衬套支撑环或垫圈12、衬套14、固定销15和连接器安装件16，可以从存储容器33、34、35中取出，并且如图6的爆炸图所示组装在一起，以制造手柄19。在步骤23中，接收衬套支撑盘，并且在步骤24中将其组装到切割的手柄部件10上。在步骤25中，将衬套14安装在衬套支撑件12、13上，并且在步骤26中，将连接器安装件16通过固定销15固定在手柄上。衬套通常包括橡胶或者其他弹性体，例如腈类、氟硅酮或硅酮。可替代地，该衬套可以包括由耐腐蚀材料制成的机械弹簧，例如塑料或者耐腐蚀金属，诸如因科耐尔合金。

因为制成简单的2D切出部，手柄部件的设计与铸造部件相比得到了简化，然后在步骤23中单独制造其他部件，诸如衬套支撑环，其通常为垫圈或盘12的形式，并在步骤24中将它们组装到手柄部件10上。衬套支撑盘12可以使用传统的经济方法在计算机数控(CNC)车床上车削，并且还可以形成为基本二维的设计。在传统的铸件设计中，衬套支撑件邻接部3b形成为手柄部件铸件2的一部分。相比之下，金属板材的水切割技术允许用具有基本上相似或者甚至相同的几何形状的散的衬套支撑盘12来替换这个邻接部分。衬套支撑环可包括用于衬套14施加反作用的表面、用于保持和对中衬套的环形槽和用于手柄10施加反作用的表面。

由于将单独制造衬套支撑盘12并且将其在步骤24中组装到手柄部件10上作为制造工艺的一部分，于是简化了手柄10的设计及其制造过程。然后将衬套14在步骤25中安装到衬套支撑臂或者突出部13上，并且衬套支撑环12由被压缩的衬套14施加的压力保持。由于目前手柄部件10和衬套支撑盘12是独立的基本平坦的物体，而不是包括手柄和衬套支撑件两者的单个三维形状，因此制造的部件10、12在运输或存储期间占用较少空间，从而降低了总成本。与单独铸造整个手柄部件2相比，这些部件10、12可以更快地进行批量制造。

因为新的制造方法，本公开显著降低了成本，并且由于在手柄被切割和组装之后不需要额外的测试，因此减少了交付周期和风险。与焊接或者铸造相比，该方法的伤害性较低，并且因为材料不需要二次熔化，使用的能量消耗明显较低。铸造和焊接都可导致使用或者排放有害的或危险的气体，并且由于两者都是热工艺，所以存在潜在的严重的烧伤等，这需要为操作者提供实质性的个人防护设备或防护。水射流切割仅使用水和粉碎的石榴石。水在被排放之前进行净化，并且石榴石能够再循环利用。操作者只需要眼镜并保持远离射流本身。部件不需要冷却进而可以立即处理。

本公开的主要优点来自于能够使用水射流切割从板材上切割出手柄，因为这不会产生热影响区，因此不会对钣金的强度或者耐腐蚀性造成与热相关的改变。可使用其他方法，例如激光切割、等离子切割、火焰切割、机械加工或冲压，但基于热的切割方法产生热影响区，该热影响区能够影响机械性能，例如强度或耐腐蚀性。在一些情况下，这将意味着仍然需要装配后测试，因此水切割方法是优选的方法，因为它具有上述所有优点。对于产生最小热影响区的冲压，制造冲模的成本很高。

尽管上面已经参考各种实施例描述了本公开，但是应当理解，可以对所描述的实施例做出许多改变和修改。因此，前面的描述旨在视为说明性的而不是限制性的，并且应当理解，在本描述中包括实施例的所有等同和/或组合。

上述示例仅仅是为了解释的目的而提供的，绝不应解释为对本文公开的本公开的限制。虽然已经参考各种实施例描述了本公开，但是应当理解，这里使用的词语是描述和说明性的词语，而不是限制性的词语。此外，虽然在此已经参考特定的装置、材料和实施例描述了本公开，但是本公开并不旨在限于在此公开的细节；相反，本公开扩展到如在所附权利要求书的范围内的所有功能上等同的结构、方法和用途。受益于本说明书的教导的本领域技术人员可以对其进行许多修改，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下在其各方面做出改变。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且“一”或者“一个”不排除多个。可以对结合不同实施例描述的元件进行组合。还应当注意，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。尽管通过优选实施例详细地说明和描述了本公开，但是本公开不限于所公开的示例，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以从中衍生出其他变型。

Claims (4)

1.一种湿式插接海底连接器手柄，其特征在于，所述湿式插接海底连接器手柄包括：

手柄部件，所述手柄部件为具有固有耐腐蚀性能并且具有预定形状的金属结构；

金属衬套支撑环；

弹性衬套；

连接器安装件；以及

固定销，所述固定销用于将所述连接器安装件和所述衬套固定到位。

2.根据权利要求1所述的手柄，其中，所述固定销包括两件式螺纹销、单件式压入配合式销、或者弹簧销中的一种。

3.根据权利要求1所述的手柄，其中，所述弹性衬套包括橡胶或者其他弹性体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的手柄，其中，金属包括超级双相不锈钢、钛或因科耐尔合金。

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