液壓卡爪式管道聯接器的製作方法
2023-05-27 00:52:06
專利名稱：液壓卡爪式管道聯接器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管道連接裝置，具體地說是一種遙操縱海底管道聯接器。
(二)
背景技術：
卡爪式管道聯接器常用於提供管道或其它管件之間的遠程驅動聯接。目前在 一些公開資料中能夠找到的與本發明申請比較相關的報導是美國專利申請號為 4153278的專利文件中公開的技術方案。
美國專利申請號為4153278的專利文件中的技術方案的動力源由液壓缸提 供，液壓缸活塞帶動驅動環上下運動，從而使卡爪轉動實現開合，閉合時， 一種 型式是卡爪內側上部和下部為部分球面孔與相配合管道端法蘭的球面相配合，實 現聯接，另一種型式是卡爪內側上部錐孔與相配合管道端法蘭的錐面配合，下部 為部分球面孔與相配合管道端法蘭的球面相配合，實現聯接轉動時均存在衝擊、 不靈活問題；管道聯接體與海底管道之間為雙錐面密封，採用彈簧固定，定位不 準確，水域更深可以改進密封結構。
另一份美國專利申請號為4730853的專利文件中公開的技術方案與上述專利
文件中的技術方案相比，增加了指示標可以指示聯接的開合狀態；管道對準靠管 道接觸錐面引導；卡爪的形狀有所改變。
還有一份美國專利申請號為4708376的專利文件中的技術方案與美國專利申 請號為4730853的專利文件中的技術方案相比，聯接器底部增加了密封板，防止 雜物進入聯接器；卡爪的形狀有所改變，對管道外徑不同時局部結構又有所變化， 但適配件與卡爪本體圓柱面配合，存在應力集中。
無論是美國專利申請號為4730853中的技術方案和還是美國專利申請號為 4708376的專利文件中公開的技術方案均未解決與美國專利申請號為4153278的 專利文件中的技術方案的缺點。
(三)
發明內容
本發明的目的在於提供一種可以解決深水海底管道自動聯接，卡爪定位準 確、轉動靈活，能改善應力狀況，密封可靠的液壓卡爪式管道聯接器。本發明的目的是這樣實現的它包括由底板、下部殼體、上部殼體、聯接環 板連接構成的外殼，管道聯接體安裝在聯接環板上，管道聯接體上開有圓柱孔， 卡爪上的卡爪軸位於管道聯接體上的圓柱孔中，卡爪的尾部通過彈簧安裝在管道 聯接體外，卡爪的尾部帶有卡爪尾部錐面、另一端帶有與海底原有管道連接面相 匹配的連接面，液壓缸安裝在底板上，液壓缸的雙作用活塞上安裝驅動環，驅動 環上設置有與卡爪尾部錐面相配合的驅動環張開錐孔。本發明還可以包括1、 在底板內側安裝有引導圓筒、在底板外側安裝有引導錐形筒。2、 引導錐形筒外壁與底板之間設置有加強肋。3、 管道聯接體上安裝有雙錐環，雙錐環上設置有O形圈。4、 驅動環上安裝有指示標，指示標穿過聯接環板且與聯接環板之間設置有 O形圈。5、 卡爪的一端帶有的與海底原有管道連接面相匹配的連接面是與海底原有 管道法蘭錐面相配合的卡爪夾緊錐孔。6、 卡爪的一端帶有的與海底原有管道連接面相匹配的連接面是與海底管道 端匹配槽相配合的、設置在卡爪適配件上的卡爪適配件夾緊爪，卡爪適配件固定 在卡爪上。本發明的聯接器，上部與待聯接管道螺栓聯接，下部與海底管道通過卡爪聯 接。,包括數個卡爪，卡爪一端具有獨特的軸結構，另一端帶有與海底管道端法蘭 錐面相配合的錐孔。卡爪的軸布置在管道聯接體中的相應的數個圓柱孔中，並用 彈簧兜住，驅動環環繞安裝在卡爪背部，另與液壓缸活塞相連，同時對卡爪起支 撐作用。當活塞伸出時，驅動環相對管道聯接體向上運動，推動卡爪尾部繞卡爪 軸的軸線轉動，使卡爪處於張開狀態；當活塞縮回時，驅動環相對管道聯接體向 下運動，推動卡爪背部繞卡爪軸軸的線轉動，最終驅動環的錐孔與卡爪的背部錐 面配合，使卡爪錐孔鎖緊在海底管道的錐面上，從而完成管道的聯接，同時實現 載荷的傳遞。本發明獨特的卡爪結構，解決了原有卡爪定位不準確、轉動不靈活的問題， 使卡爪結構更為簡單、靈巧。並設計了與多種管件端部形狀匹配的適配件，使聯 接的用途更廣。聯接器與海底管道端面密封採用雙錐環本體和O形圈組合密封的形式，並 預先經螺釘聯接在管道聯接體上。本發明比原有密封在雙錐面密封本體上設置了 O形圈，增強了深水密封的可靠性。
管道對準是靠與焊在底板上的引導錐形筒實現的，使深水對中更加便利。
驅動環由液壓缸驅動，液壓缸易於拆卸和更換。
本發明可以解決深水海底管道自動聯接；解決了卡爪定位準確、轉動靈活的 問題，以降低原有卡爪運動中的衝擊；通過改進卡爪聯接器實現與多種管件端部 形狀匹配，並且適配件與卡爪本體通過圓環軸配合，可以改善應力狀況；密封件 採用了雙錐本體和O形圈組合的密封形式，提供更為可靠的密封。本發明能實 現深水海底管道之間及管道與井口之間的自動可拆式垂直聯接、水平聯接和跨 接，在深海油氣田開發中具有廣闊的應用前景。
(四)
圖1是管道端面相同時的聯接器鎖緊後的聯接剖視圖2是管道端面相同時、海底原有管道16拆下後，聯接器處於打開狀態的 剖視圖3是雙錐密封部位局部放大圖； 圖4是管道端面不同時夾緊配合部分的局部剖視圖。
具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述
結合圖1至圖3，主要包括待聯接管道1、螺栓2、金屬八角墊或橢圓墊3、 管道聯接體4、彈簧5、卡爪軸6、圓柱孔7、卡爪背部錐面8、驅動環鎖緊錐孔 9、 O形圈10、雙錐環ll、螺釘12、卡爪13、卡爪夾緊錐孔14、海底原有管道 法蘭錐面15、海底原有管道16、螺釘17、引導錐形筒18、加強肋19、螺釘20、 0形圈21 、底板22、引導圓筒23、下部殼體24、液壓缸25、螺釘26、 O形圈 27、雙作用活塞28、驅動環29、指示標30、螺釘31、上部殼體32、螺釘33、 0形圈34、聯接環板35、 0形圈36、驅動環張開錐孔37、卡爪尾部錐面38、 螺栓39 、 0形圈40。
其中聯接器不包括待聯接管道、金屬八角墊或橢圓墊及海底原有管道，包 括管道聯接體4，其上表面經螺栓2聯接到待聯接管道1上，待聯接管道1和管道聯接體4之間採用金屬八角墊或金屬橢圓墊3進行密封。
管道聯接體4的下表面設有密封結構，見圖3，本體是雙錐環ll，其上設有 O形圈10，靠螺釘12使雙錐環11向外延伸的環板部分固定在管道聯接體4上， 使密封件定位準確，以防損傷密封面。靠雙錐環的錐面分別與與管道聯接體4和 海底管道16的內部錐孔形成密封，O形圈IO又增加了一道密封防線。
引導錐形筒18焊接到底板22上，使聯接器與海底原有管道16對準，加強 肋19起到增加引導錐形筒18剛性的作用。引導圓筒23經螺栓17聯接到底板 22上，完成聯接器與海底原有管道16對準之後的接合。
管道聯接體4上周向均布開有數個圓柱孔7，容納結構獨特的卡爪13的卡 爪軸6，彈簧5對於卡爪軸6置於管道聯接體4上圓柱孔7中起到輔助定位作用。
驅動環29包圍在卡爪13背部周圍，靠螺釘31固定在雙作用活塞28的端部， 同時對卡爪13起支撐作用。
聯接環板35靠螺栓39固定在管道聯接體4。上部殼體32經螺栓33固定在 聯接環板35上。
下部殼體24經螺釘26聯接到上部殼體32。底板22支撐液壓缸25，下部殼 體24和引導圓筒23對液壓缸25有軸向限位作用。
指示標30螺紋聯接到驅動環29上，顯示聯接器的開合狀態。 所有O形圈均起密封作用。
卡爪13 —端具有獨特的軸結構卡爪軸6，另一端有卡爪夾緊錐孔14與海底 原有管道法蘭錐面15相配合。當雙作用活塞28縮回時，驅動環29相對管道聯 接體4向下運動，推動卡爪13背部繞卡爪軸6的軸線向內轉動，最終驅動環29 的驅動環鎖緊錐孔9與卡爪背部錐面8配合，使卡爪夾緊錐孔14鎖緊在海底原 有管道法蘭錐面15上，從而完成管道之間的聯接，同時實現載荷的傳遞，驅動 環29的驅動環鎖緊錐孔9與卡爪背部錐面8的半錐頂角小於等於5.7°，使配合 面具有自鎖功能；當雙作用活塞28伸出時，驅動環29相對管道聯接體4向上運 動，驅動環29上的驅動環張開錐孔37推動卡爪尾部錐面38繞卡爪軸6的軸線 向外轉動，使卡爪13處於張開狀態，見圖2。
結合圖4，若海底管道116端無法蘭錐面，帶有海底管道端匹配槽115，則 將帶有圓環孔的卡爪適配件41與卡爪本體件113的下部圓環軸配合，並用螺釘42固定。使聯接器處於張開的原理同上，使聯接器鎖緊是通過使適配件夾緊爪 114鎖緊在海底管道端匹配槽115上，從而完成管道的聯接，同時實現載荷的傳 遞。
權利要求
1. 一種液壓卡爪式管道聯接器，它包括由底板、下部殼體、上部殼體、聯接環板連接構成的外殼，它還包括管道聯接體，其特徵是管道聯接體安裝在聯接環板上，管道聯接體上開有圓柱孔，卡爪上的卡爪軸位於管道聯接體上的圓柱孔中，卡爪的尾部通過彈簧安裝在管道聯接體外，卡爪的尾部帶有卡爪尾部錐面、另一端帶有與海底原有管道連接面相匹配的連接面，液壓缸安裝在底板上，液壓缸的雙作用活塞上安裝驅動環，驅動環上設置有與卡爪尾部錐面相配合的驅動環張開錐孔。
2、 根據權利要求1所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是在底板內側 安裝有引導圓筒、在底板外側安裝有引導錐形筒。
3、 根據權利要求2所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是引導錐形筒 外壁與底板之間設置有加強肋。
4、 根據權利要求3所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是管道聯接體上安裝有雙錐環，雙錐環上設置有o形圈。
5、 根據權利要求4所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是驅動環上安 裝有指示標，指示標穿過聯接環板且與聯接環板之間設置有O形圈。
6、 根據權利要求l-5任何一項所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是 卡爪的一端帶有的與海底原有管道連接面相匹配的連接面是與海底原有管道法 蘭錐面相配合的卡爪夾緊錐孔。
7、 根據權利要求1-5任何一項所述的液壓卡爪式管道聯接器，其特徵是 卡爪的一端帶有的與海底原有管道連接面相匹配的連接面是與海底管道端匹配 槽相配合的、設置在卡爪適配件上的卡爪適配件夾緊爪，卡爪適配件固定在卡 爪上。
全文摘要
本發明提供的是一種液壓卡爪式管道聯接器。它包括由底板、下部殼體、上部殼體、聯接環板連接構成的外殼，管道聯接體安裝在聯接環板上，管道聯接體上開有圓柱孔，卡爪上的卡爪軸位於管道聯接體上的圓柱孔中，卡爪的尾部通過彈簧安裝在管道聯接體外，卡爪的尾部帶有卡爪尾部錐面、另一端帶有與海底原有管道連接面相匹配的連接面，液壓缸安裝在底板上，液壓缸的雙作用活塞上安裝驅動環，驅動環上設置有與卡爪尾部錐面相配合的驅動環張開錐孔。發明定位準確、轉動靈活、密封可靠。本發明能實現深水海底管道之間及管道與井口之間的自動可拆式垂直聯接、水平聯接和跨接，在深海油氣田開發中具有廣闊的應用前景。
文檔編號F16L37/00GK101290082SQ20081006456
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者關俊鋒, 嵐 張, 時黎霞, 王立權, 邢曉冬 申請人:哈爾濱工程大學