一種新型海底管道連接器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種新型海底管道連接器，包括用于連接兩個管路的基本體和對稱設置在基本體外表面兩側的兩個擠壓環，所述基本體是以中間過渡段為基準的管狀對稱式結構，中間過渡段的兩側的基本體上分別設置有承載環，所述基本體上還對稱設置有兩個球形凸起，所述基本體的內表面的兩端對稱設置有螺紋，每個所述擠壓環的端部設置有與承載環配合的套杯，擠壓環的內表面依次設置第一內錐面、第一內柱面、第二內錐面和第二內柱面，所述基本體的內表面還設置有密封環，且密封環位于球形凸起的下方。本實用新型結構簡單，能能快速可靠的實現破損管道的連接。
【專利說明】
一種新型海底管道連接器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種管道連接器，尤其涉及一種新型海底管道連接器，屬于海底管道連接器領域。
【背景技術】
[0002]海底管道連接器作為海底管道維修系統中的一個重要組成，能修復并連接破損的管道，降低經濟損失的同時，保護了海洋環境。目前管道的連接方法主要有:焊接、螺栓法蘭連接、卡箍連接、卡爪連接等，這幾種方法的連接機具結構復雜，操作過程繁瑣，費用高，而且失效的可能性高，不能達到在緊急情況下實現快速可靠連接的要求。
[0003]雖然國內對管道連接器的研究還處于起步階段，但是哈爾濱工程大學的海洋智能機械研究所已經研究出了若干種海底管道連接器，做出了樣機，但都沒有投入實際生產和應用。其設計的各種連接器的主要不足是連接可靠性不高，不能抵抗很大的軸向載荷，而且2個密封環的連接器的加工過于復雜。本申請只擁有一個密封環和凸起，但密封效果與單個密封環的密封效果相當。該連接器與哈爾濱工程大學海洋智能機械研究所的機械自適應管道連接器有相似之處，但是在關鍵部位的尺寸參數變化以及結構形式變化，是具有突破性進展的。本申請把兩個密封環減少到一個，但密封性能不降低，同時增加到兩個螺紋段，間距為30mm，增大了抵抗軸向外力的能力，同時減小壓力環楔形面的角度到2度，連接過程的行程增大，加載更穩定，與機械自適應連接器相比，它的軸向安裝加載力大大降低。而且，該連接器的密封凸起圓與下端的密封環結構有一個微小的偏心距，這就彌補了加載過程中連接器的凸起的軸向微小塑性變形，使得密封接觸面的接觸更加均勻可靠，并且一種新型海底管道連接器的安裝過程也與機械自適應管道連接器的不同。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是為了能快速可靠的實現破損管道連接、操作簡單而提供一種結構簡單的適用于4英寸的海底管道的新型海底管道連接器。該連接器的應用可大大提高維修效率、降低維修成本，增加連接器的可靠連接時間，特別適用于4英寸的管道修復或連接。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:包括用于連接兩個管路的基本體和對稱設置在基本體外表面兩側的兩個擠壓環，所述基本體是以中間過渡段為基準的管狀對稱式結構，中間過渡段的兩側的基本體上分別設置有承載環，所述基本體上還對稱設置有兩個球形凸起，且所述球形凸起位于對應承載環的旁側，所述基本體的內表面的兩端對稱設置有螺紋，每個所述擠壓環的端部設置有與承載環配合的套杯，擠壓環的內表面依次設置第一內錐面、第一內柱面、第二內錐面和第二內柱面，第一內錐面與套杯的連接處形成與承載環端面配合的止推面，所述第一內柱面與球形凸起配合，第二內柱面與基本體的具有螺紋段的外表面配合，所述基本體的內表面還設置有密封環，且密封環位于球形凸起的下方。
[0006]本實用新型還包括這樣一些結構特征:
[0007]1.所述中間過渡段是環形槽結構。
[0008]2.所述螺紋段在工作過程中嵌入至對應管道的外表面。
[0009]3.每個螺紋段的周向均勻設置有八個小槽。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型加工連接可靠，操作方便，適用于4英寸管道的快速可靠連接。本實用新型的整體結構簡單，僅由3個部分組成，而且連接器的密封功能只由基體的密封環實現，連接器所受的外載荷由螺紋段承受。這種單密封環多螺紋段的結構與多密封環單螺紋段相比，密封性能相當(多密封環中的主密封環失效時，其他密封環也會相繼失效)，但連接更可靠，加工制造成本更低。本實用新型只擁有一個密封環和凸起，但密封效果與單個密封環的密封效果相當。本實用新型把兩個密封環減少到一個，但密封性能不降低，同時增加到兩個螺紋段，間距為30mm，增大了抵抗軸向外力的能力，同時減小壓力環楔形面的角度到2度，連接過程的行程增大，加載更穩定，與機械自適應連接器相比，它的軸向安裝加載力大大降低。而且，本實用新型的密封凸起圓與下端的密封環結構有一個微小的偏心距，這就彌補了加載過程中連接器的凸起的軸向微小塑性變形，使得密封接觸面的接觸更加均勻可靠。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的整體結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型的擠壓環未安裝之前的結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型的擠壓環安裝之后的結構示意圖；
[0014]圖4是本實用新型的擠壓環的結構示意圖；
[0015]圖5是本實用新型的基本體的結構示意圖；
[0016]圖6是本實用新型的三維結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0018]結合圖1至圖6，本實用新型的一種新型海底管道連接器，在連接器安裝時，首先通過水下機器人確定破損段管道的位置及大小，根據破損大小確定切除管道的長度并預制具有相同管徑、材料和壁厚的新管道，新管道的長度比切除部份略短，便于連接時管道的安裝與對接。然后從作業船下放4臺提管架，調整到指定位置。提管架抬起管道使其離開海底一段距離，用管道切割機具在預定位置對管道進行切割，將切割下來的管道通過纜繩回收到操作船。從作業船下放預制管道，由提管架提起到指定位置，通過提管架調節先連接的兩個管口的位置，使其對正。根據連接器的尺寸，在被連接管道的兩端，標記擠壓環2、4初始位置。之后對齊、安裝管道連接器，先將連接器安裝在待連接管道I的一端，移動連接器使擠壓環4到達標記位置，管道端部卡在基本體3的管道止推面24上，實現軸向定位，再移動預制管道25，使擠壓環2到達標記位置，預備管道25端面卡在管道止推面28上。之后加載連接機具，連接機具的裝夾板嵌入連接器基本體3中部環形槽中，由外置液壓源裝置驅動連接機具的液壓活塞產生收縮運動，帶動擠壓環4向連接器中心移動至止推面16接觸承載環10右端面停止移動。在擠壓環4移動過程中，其上的內錐面19依此擠壓螺紋段5、7，使其嵌入到管道I外表面，保證連接器與管道I的相對位置固定，使連接過程中連接器能承受復雜外力。螺紋段5、7周向均勻分布的八個小槽21，有利于連接過程中螺紋段5、7的徑向收縮，可防止其周向失穩，小槽21寬度由安裝結束后螺紋段5、7的徑向收縮量決定。擠壓環4上的內錐面17向左擠壓球形突起8，使其產生向左的塑性變形，抵消其相對密封環11向右的偏心距，使球形突起8的圓心與密封環11的中心線相互重合，球形突起8同時向下擠壓密封環11，密封環11緊緊咬合在管道I外表面，依靠與管道I之間的金屬塑性變形實現密封。擠壓環4的內柱面18、20緊緊壓在球形突起8和螺紋段5、7的外表面，防止連接器松動。之后由外置液壓源裝置驅動連接機具的液壓活塞產生收縮運動，帶動擠壓環2向連接器中心移動至止推面16接觸承載環10左端面停止移動。至此，完成了預備管道25—端與待連接管道I 一端的連接。移動連接工具至第二連接處，連接過程與第一連接處一致，最后回收連接工具。
[0019]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0020]結合圖1、4、5、6，本實用新型由擠壓環2、擠壓環4、基本體3組成，擠壓環2、擠壓環4為軸對稱結構，且對稱布置于基本體3的外端，基本體3為軸對稱結構，套在管道上。
[0021]結合圖2、3、5，本實用新型的基本體3主要由密封環11，球形突起8，螺紋段5、螺紋段7，過渡段3、6、9、12，過度圓弧22、23，管道止推面24、28組成。螺紋段5、7上沿周向均勻分布的8個小槽21組成，螺紋段5、7通過過渡段6相連，螺紋段7通過過渡段12與球形突起8相連，球形突起8通過過渡段9與承載環10相連，承載環10之間通過過渡段13連接，球形突起8與過渡段9通過過度圓弧23連接，球形突起8與過渡段12通過過度圓弧22連接。
[0022]結合圖3、4，擠壓環2由套環14、止推面16，連接機具定位圓柱面15，內錐面17、19，內柱面18、20組成，安裝前套環14套在承載環10上，內柱面20、18的內徑分別小于螺紋段5、7以及球形突起8的外徑。
[0023]結合圖1、3，安裝時，首先將基本體3與連接機具軸向卡緊，實現基本體3在連接過程中的軸向定位，然后在外部連接機具的軸向載荷作用下，擠壓環4沿接頭軸線向中部運動，迫使連接器基本體上的球形突起8產生徑向收縮，密封環11徑向收縮，緊緊咬合住管道I表面，同時連接器基本體3外端的螺紋段5、7被壓進管道I表面，管道I 一端與連接器一端連接完畢，接著用同樣的方法推動擠壓環2對預備管道25—端與連接器另一端進行連接，移動連接機具，對管道I另一端進行連接。
[0024]本實用新型的安裝過程如下:
[0025](I)在管道表面標記管道需要插入連接器內部深度；
[0026](2)將待維修管道I一端插入連接器基本體3內部，直到標記深度；
[0027](3)將預備管道25—端插入連接器基本體3內部，直到標記深度；
[0028](4)外部連接機具軸向加載基本體3外部的擠壓環4，使擠壓環4向基體3中部運動，達到預定位置；
[0029](5)同樣由外部加載機具軸向加載基本體3外部的擠壓環2，將其推向接頭中部至預定位置，完成待維修管道I 一端和預備管道25—端的連接。
[0030](6)撤走連接機具，對管道I另一端進行連接
[0031]—種新型海底管道連接器，其主要由擠壓環2、擠壓環4和基本體3組成。基本體3套在管道上，靠連接機具軸向定位，擠壓環2、擠壓環4分別套在基本體3的兩端。基本體3與管道間通過塑形變形后的金屬擠壓實現密封，密封性能可靠;擠壓環2、擠壓環4具有楔形面和平面的交替結構，便于液壓缸推動其沿著基本體3的軸向移動，實現壓緊。
[0032]擠壓環2、4由套環14、止推面16，連接機具定位圓柱面15，第一內錐面17、第二內錐面19，第一內柱面18、第二內柱面20組成，安裝前套環14套在承載環10上，內柱面20、18的內徑小于螺紋段5、7以及球形突起8的外徑。
[0033]基本體3主要由密封環11，球形突起8，螺紋段5、螺紋段7，過渡段3、6、9、12，過度圓弧22、23，管道止推面24、28，螺紋段5、7上沿周向均勻分布的8個小槽21組成，螺紋段5、7通過過渡段6相連，螺紋段7通過過渡段12與球形突起8相連，球形突起8通過過渡段9與承載環10相連，承載環10之間通過過渡段13連接，球形突起8與過渡段9通過過度圓弧23連接，球形突起8與過渡段12通過過度圓弧22連接。
[0034]本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、連接可靠的一種新型海底管道連接器的設計，該連接器適用外徑4英寸管道的快速可靠連接。在連接器安裝時，首先將基本體3與連接機具軸向卡緊，實現基本體3在連接過程中的軸向定位，然后在外部連接機具的軸向載荷作用下，擠壓環2沿接頭軸線向中部運動，迫使連接器基本體上的球形突起8產生徑向收縮，密封環11徑向收縮，緊緊咬合住管道I表面，同時連接器基本體3外端的螺紋段5、7被壓進管道I表面，完成對管道I的連接，以同樣的方法連接管道的另外一端。
[0035]本實用新型提供的是一種用于海底管道連接或修補的新型海底管道連接器。連接器由擠壓環2、擠壓環4和基本體3組成。擠壓環2、擠壓環4和基本體3為軸對稱結構。當管道放入基本體3內，擠壓環2、擠壓環4在軸向力的作用下分別緊緊壓在球面突起8和球面26上，球面突起8向下擠壓密封環11，球面突起26向下擠壓密封環27，實現可靠的密封。擠壓環2和擠壓環4分別套在基本體3的外側，套環14套在承載環10上，由連接工具分兩次進行安裝。安裝工具產生軸向力，擠壓環4在力的作用下，沿軸線向內移動，在過盈量的作用下，迫使基本體3上的球形突起8徑向收縮，同時基本體3上密封環11徑向收縮，緊緊的壓在管道I表面上，產生牢固的密封，與此同時基本體3上的螺紋段5、螺紋段7緊緊壓在管道I上，壓入管道內部抱緊管道，抵抗各種外力。管道I 一端與連接器一端連接完畢，接著用同樣的方法推動擠壓環2，對預備管道25—端與連接器另一端進行連接。最后移動連接機具，對管道I另一端進行連接
[0036]—種新型海底管道連接器，它由擠壓環2、擠壓環4和基本體3組成。修復一段管道需要左右共2組連接器將新管段與已有管道連接起來，此連接過程需要進行2次才能完成修復工作，修復管道需要經過如下程序。首先通過水下機器人確定破損段管道的位置及大小，根據破損大小確定切除管道的長度并預制具有相同管徑、材料和壁厚的新管道，新管道的長度比切除部份略短，便于連接時管道的安裝與對接。然后從作業船下放4臺提管架，調整到指定位置。提管架抬起管道使其離開海底一段距離，用管道切割機具在預定位置對管道進行切割，將切割下來的管道通過纜繩回收到操作船。從作業船下放預制管道，由提管架提起到指定位置，通過提管架調節先連接的兩個管口的位置，使其對正。根據連接器的尺寸，在被連接管道的兩端，標記擠壓環2、4初始位置。之后對齊、安裝管道連接器，先將連接器安裝在待連接管道I的一端，移動連接器使擠壓環4到達標記位置，管道端部卡在基本體3的管道止推面24上，實現軸向定位，再移動預制管道25，使擠壓環2到達標記位置，預備管道25端面卡在管道止推面28上。之后加載連接機具，連接機具的裝夾板嵌入連接器基本體3中部環形槽中，由外置液壓源裝置驅動連接機具的液壓活塞產生收縮運動，帶動擠壓環4向連接器中心移動至止推面16接觸承載環10右端面停止移動。在擠壓環4移動過程中，其上的內錐面19依此擠壓螺紋段5、7，使其嵌入到管道I外表面，保證連接器與管道I的相對位置固定，使連接過程中連接器能承受復雜外力。螺紋段5、7周向均勻分布的八個小槽21，有利于連接過程中螺紋段5、7的徑向收縮，可防止其周向失穩，小槽21寬度由安裝結束后螺紋段5、7的徑向收縮量決定。擠壓環4上的內錐面17向左擠壓球形突起8，使其產生向左的塑性變形，抵消其相對密封環11向右的偏心距，使球形突起8的圓心與密封環11的中心線相互重合，球形突起8同時向下擠壓密封環11，密封環11緊緊咬合在管道I外表面，依靠與管道I之間的金屬塑性變形實現密封。擠壓環4的內柱面18、20緊緊壓在球形突起8和螺紋段5、7的外表面，防止連接器松動。之后由外置液壓源裝置驅動連接機具的液壓活塞產生收縮運動，帶動擠壓環2向連接器中心移動至止推面16接觸承載環10左端面停止移動。至此，完成了預備管道25—端與待連接管道I 一端的連接。移動連接工具至第二連接處，連接過程與第一連接處一致，最后回收連接工具。
[0037]擠壓環2、4由套環14、止推面16，連接機具定位圓柱面15，內錐面17、19，內柱面18、20組成，安裝前套環14套在承載環10上，內柱面18、20的內徑分別小于球形突起8以及螺紋段5、7的外徑。
[0038]基本體3主要由密封環11，球形突起8，螺紋段5、螺紋段7，過渡段3、6、9、12，過度圓弧22、23，管道止推面24、28，螺紋段5、7上沿周向均勻分布的8個小槽21組成，螺紋段5、7通過過渡段6相連，螺紋段7通過過渡段12與球形突起8相連，球形突起8通過過渡段9與承載環10相連，承載環10之間通過過渡段13連接，球形突起8與過渡段9通過過度圓弧23連接，球形突起8與過渡段12通過過度圓弧22連接。
【主權項】
1.一種新型海底管道連接器，其特征在于:包括用于連接兩個管路的基本體和對稱設置在基本體外表面兩側的兩個擠壓環，所述基本體是以中間過渡段為基準的管狀對稱式結構，中間過渡段的兩側的基本體上分別設置有承載環，所述基本體上還對稱設置有兩個球形凸起，且所述球形凸起位于對應承載環的旁側，所述基本體的內表面的兩端對稱設置有螺紋，每個所述擠壓環的端部設置有與承載環配合的套杯，擠壓環的內表面依次設置第一內錐面、第一內柱面、第二內錐面和第二內柱面，第一內錐面與套杯的連接處形成與承載環端面配合的止推面，所述第一內柱面與球形凸起配合，第二內柱面與基本體的具有螺紋段的外表面配合，所述基本體的內表面還設置有密封環，且密封環位于球形凸起的下方。2.根據權利要求1所述的一種新型海底管道連接器，其特征在于:所述中間過渡段是環形槽結構。3.根據權利要求1或2所述的一種新型海底管道連接器，其特征在于:所述螺紋段在工作過程中嵌入至對應管道的外表面。4.根據權利要求1或2所述的一種新型海底管道連接器，其特征在于:每個螺紋段的周向均勻設置有八個小槽。5.根據權利要求3所述的一種新型海底管道連接器，其特征在于:每個螺紋段的周向均勻設置有八個小槽。
【文檔編號】F16L13/16GK205424098SQ201620156196
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月1日
【發明人】王立權, 關雨, 魏宗亮, 李紹凱
【申請人】哈爾濱工程大學