可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，應(yīng)用于水下更換海底管道的修復(fù)連接作業(yè)。該連接裝置采用金屬和非金屬等多種密封技術(shù)有機結(jié)合，保證連接裝置與管道間的密封；調(diào)偏器依據(jù)調(diào)偏體和調(diào)偏座的球面配合及各球形墊片的共同作用實現(xiàn)海底管道的偏心調(diào)節(jié)，并采用○型密封圈密封和金屬環(huán)密封實現(xiàn)連接裝置與新更換管道間的密封；推進(jìn)體軸向推進(jìn)并擠壓主密封器的各金屬圈和金屬環(huán)，實現(xiàn)連接裝置與切割管道預(yù)制環(huán)面及推進(jìn)體與主密封器間的密封；定位器依據(jù)鎖緊機構(gòu)完成連接裝置的自動定位，輔密封盒采用填料密封和○型密封圈密封實現(xiàn)連接裝置與切割管道原環(huán)面間的固定與密封，由此使得該連接裝置具備修復(fù)時間短、作業(yè)強度低等特點。
【專利說明】
可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種海洋工程領(lǐng)域海底管道發(fā)生泄漏或損傷時用的快速修復(fù)連接裝置，特別是涉及一種水下更換海底管道時存在偏心的可調(diào)偏式快速修復(fù)連接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海底管道在海洋工程領(lǐng)域的油氣生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，它將海上平臺與平臺、海上平臺與陸地終端以及海上平臺與FPSO(浮式生產(chǎn)儲油卸貨裝置)等聯(lián)接成一個有機整體，擔(dān)負(fù)著油氣井采出液、合格原油、伴生氣等油氣介質(zhì)外輸，化學(xué)藥劑輸送以及注水等重要生產(chǎn)任務(wù)。海底管道由于其海底工況運行環(huán)境的特殊性，存在風(fēng)險大、失效概率高等實際情況，一旦發(fā)生泄漏，不僅造成海洋環(huán)境污染、油氣資源浪費和油田生產(chǎn)中斷，而且會對其下游及終端用戶的正常生產(chǎn)和生活造成不利影響。
[0003]針對具體的海底管道損傷形式，目前可采取管卡堵漏、復(fù)合材料補強和水下管段更換三種主要手段，管卡堵漏修復(fù)技術(shù)采用機械式封堵，其優(yōu)點在于實施簡單、作業(yè)周期短，可用于腐蝕、母材缺陷、裂紋等原因引起的管道泄漏，但一旦海底管道出現(xiàn)嚴(yán)重破損或有較大變形，該技術(shù)就難以實現(xiàn)有效的封堵修復(fù)。復(fù)合材料補強修復(fù)技術(shù)，如注環(huán)氧樹脂等材料，該修復(fù)技術(shù)易對海底管道的管體產(chǎn)生沖擊破壞，且注劑設(shè)備本身復(fù)雜龐大，現(xiàn)場材料制作和水下操作工藝復(fù)雜，不利于海底管道的快速修復(fù)。水下管段更換修復(fù)技術(shù)其特點是適用范圍廣，可完成腐蝕或斷裂等各種形式的海底管道破損修復(fù)，但缺點是修復(fù)用機械連接器這一關(guān)鍵備件的生產(chǎn)技術(shù)一直掌握在國外專業(yè)公司手中，國內(nèi)還沒有形成相應(yīng)的研發(fā)與生產(chǎn)技術(shù)能力，其國外訂貨周期教長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了有效解決海底管道的快速修復(fù)問題并克服現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)與裝備存在的缺陷和不足，本實用新型的目的是提供一種適合海底管道發(fā)生泄漏或損傷時水下更換管段用的快速修復(fù)連接裝置。該快速修復(fù)連接裝置采用金屬和非金屬等多種密封技術(shù)有機結(jié)合，保證連接裝置與管道間的固定與密封，并依據(jù)球面可調(diào)偏式的特殊構(gòu)造和定位器的鎖緊機構(gòu)，實現(xiàn)修復(fù)作業(yè)中海底管道間的偏心調(diào)節(jié)和連接裝置的自動定位，具備操作簡單、修復(fù)時間短、作業(yè)強度低等特點。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是開發(fā)一種可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，從上而下依次由調(diào)偏器、推進(jìn)體、主密封器、定位器和輔密封盒組成。調(diào)偏器與新更換的海底管道進(jìn)行聯(lián)接，而主密封器、定位器和輔密封盒與切割后的管端進(jìn)行固定，修復(fù)作業(yè)中，該快速修復(fù)連接裝置首先通過調(diào)偏器的調(diào)偏體與新更換的海底管道焊接預(yù)制在一起，然后實施吊裝下水并與切割后的海底管道管端進(jìn)行水下對接;接著通過調(diào)偏器調(diào)偏體和調(diào)偏座間的球面配合和各球形墊片的共同作用，完成新更換管道與切割管道間的偏心調(diào)節(jié)，并快速旋緊各調(diào)偏螺栓，依靠調(diào)偏體所傳遞的夾緊壓力，上?型密封圈和上六邊形金屬環(huán)產(chǎn)生變形并形成?型密封圈密封和金屬環(huán)密封;然后沿管道軸向移動整個快速修復(fù)連接裝置，待定位器鎖緊機構(gòu)中的鎖銷滑入切割管道預(yù)制的環(huán)形溝槽后完成連接裝置在切割管道上的定位;接著旋緊定位器的各夾緊螺柱，依靠定位本體所傳遞的推力，梯形金屬圈軸向移動并逐步與切割管道預(yù)制環(huán)面貼合后產(chǎn)生變形，形成梯形金屬圈密封;再接著旋緊推進(jìn)體上的各推進(jìn)螺柱，依次擠壓矩形金屬圈、錐形金屬圈和下六邊形金屬環(huán)并產(chǎn)生變形，而形成金屬圈密封及金屬環(huán)密封;最后旋緊輔密封盒的各調(diào)節(jié)螺柱，通過壓套擠壓盤根并產(chǎn)生變形，而形成填料密封，最終實現(xiàn)新更換管道與切割管道間的連接。
[0006]該快速修復(fù)連接裝置整體設(shè)計為厚壁筒形回轉(zhuǎn)體構(gòu)造，其主要部件的材質(zhì)均與新更換管道和切割管道的材質(zhì)保持一致，同時它采用金屬圈和金屬環(huán)等金屬密封與?型密封圈密封和填料密封等非金屬密封的多種密封技術(shù)有機結(jié)合，以取長補短而達(dá)到最佳的密封效果。其中，金屬圈密封技術(shù)包括矩形金屬圈、錐形金屬圈和梯形金屬圈，矩形金屬圈、錐形金屬圈和梯形金屬圈由上而下依次同軸心布置于切割管道預(yù)制環(huán)面上且其內(nèi)表面直徑均大于切割管道預(yù)制環(huán)面的直徑，各金屬圈內(nèi)部設(shè)置有均勻分布的金屬絲且其外部包裹有金屬箔片，各金屬圈本體的材質(zhì)均采用強度高和耐溫性能強的金屬，金屬絲的材質(zhì)均選用蒙乃爾合金，而金屬箔片的材質(zhì)則均與海底管道的材質(zhì)相同。
[0007]金屬環(huán)密封技術(shù)包括上六邊形金屬環(huán)和下六邊形金屬環(huán)，上六邊形金屬環(huán)含兩個上下平行布置的六邊形金屬環(huán)，而下六邊形金屬環(huán)僅有一個并與各上六邊形金屬環(huán)同軸心放置，各金屬環(huán)的截面均呈長六邊形，下六邊形金屬環(huán)長形截面的中心線與海底管道的軸線相平行，而上六邊形金屬環(huán)各長形截面的中心線則均與海底管道的軸線交于同一點；各金屬環(huán)采用粗金屬環(huán)體，其金屬環(huán)本體的材質(zhì)均采用強度高和耐溫性能強的金屬，各金屬環(huán)外部均包裹有金屬箔片，金屬箔片的材質(zhì)均與海底管道的材質(zhì)相同。
[0008]?型密封圈密封技術(shù)包括上?型密封圈和下?型密封圈，各?型密封圈的材質(zhì)均選用耐腐蝕耐高溫膠料;填料密封技術(shù)的填料采用環(huán)形盤根，其截面為矩形，盤根由預(yù)浸聚四氟乙烯乳液的碳素纖維編織而成。
[0009]調(diào)偏器依據(jù)調(diào)偏體和調(diào)偏座間的球面配合以及各球形墊片的共同作用實現(xiàn)海底管道間的偏心調(diào)節(jié)，并采用上?型密封圈和上六邊形金屬環(huán)以形成?型密封圈密封和金屬環(huán)密封，實現(xiàn)連接裝置與新更換管道間的密封，它包括調(diào)偏體、調(diào)偏座、上?型密封圈、上六邊形金屬環(huán)和球形墊片。調(diào)偏體通過焊接將快速修復(fù)連接裝置與新更換管道預(yù)制在一起，它采用柱形筒體和球形筒體相結(jié)合的構(gòu)造，調(diào)偏體上部柱形筒體的壁厚與新更換管道和切割管道的壁厚相同，而其下部球形筒體內(nèi)球面和外球面的小端圓面直徑分別與新更換管道和切割管道的內(nèi)徑和外徑相等，同時調(diào)偏體球形筒體的內(nèi)外球面同心且內(nèi)外球面的球心均位于調(diào)偏器的軸線上，此外球形筒體的外球面進(jìn)行防腐和噴漆處理。
[0010]調(diào)偏座的本體內(nèi)表面采用圓柱面且其本體的內(nèi)表面直徑等于新更換管道的內(nèi)徑，而其本體的外環(huán)面則采用圓球面，該圓球面與調(diào)偏體球形筒體的內(nèi)球面均進(jìn)行精密研磨處理，且兩球面始終保持同心而構(gòu)成球面配合，調(diào)偏體和調(diào)偏座間的球面結(jié)合帶的軸向長度需大于調(diào)偏座圓球面高度的二分之一，以保證二者之間較高的密封性。調(diào)偏座的圓球面由上而下設(shè)有分層布置的環(huán)形溝槽，共三層，各層環(huán)形溝槽均沿調(diào)偏座的圓球面傾斜放置，且其中心線所在錐面的錐頂點均與調(diào)偏體內(nèi)外球面和調(diào)偏座圓球面的球心保持同心，調(diào)偏座上面兩層環(huán)形溝槽的截面相同且均采用矩形和等腰梯形相結(jié)合的形狀，其內(nèi)依次配置上六邊形金屬環(huán)，而調(diào)偏座最下層環(huán)形溝槽的截面采用矩形，其內(nèi)配置上?型密封圈。
[0011]調(diào)偏體和調(diào)偏座的下端均設(shè)置盤狀法蘭且其盤狀法蘭的四周加工有規(guī)格大小相同的調(diào)偏螺孔，調(diào)偏體調(diào)偏螺孔的下部和調(diào)偏座調(diào)偏螺孔的上部均設(shè)計有圓錐形的孔壁，各調(diào)偏螺栓均采用球形墊片，并分別置入調(diào)偏體調(diào)偏螺孔上部和調(diào)偏座調(diào)偏螺孔下部的凹槽內(nèi)，而完成調(diào)偏體和調(diào)偏座的聯(lián)接。由此，在新更換管道和切割管道間產(chǎn)生偏心時，通過調(diào)整各調(diào)偏螺栓的球形墊片，并依靠調(diào)偏體和調(diào)偏座間的側(cè)向力及其球面配合自行調(diào)整，而達(dá)到海底管道調(diào)節(jié)偏心的目的。
[0012]推進(jìn)體用來實現(xiàn)軸向推進(jìn)而擠壓主密封器的各金屬圈和金屬環(huán)。推進(jìn)體的上端面通過焊接與調(diào)偏器調(diào)偏座的盤狀法蘭相聯(lián)接，同時推進(jìn)體的中部也設(shè)置有盤狀法蘭，并通過推進(jìn)螺柱實現(xiàn)推進(jìn)體與主密封器間的聯(lián)接，且推進(jìn)體的盤狀法蘭下端面設(shè)置環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽的截面呈等腰梯形。推進(jìn)體的內(nèi)表面采用階梯回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面上部柱面的直徑與新更換管道的內(nèi)徑相等，而內(nèi)表面下部柱面的直徑則與切割管道預(yù)制環(huán)面的直徑相等。推進(jìn)體外環(huán)面的下部加工有分層布置的環(huán)形凹槽，共兩層，環(huán)形凹槽的截面呈矩形且其內(nèi)充滿潤滑油。推進(jìn)體內(nèi)外環(huán)面的下部均進(jìn)行精加工，且其外環(huán)面的上部進(jìn)行防腐和噴漆處理，此外，推進(jìn)體外環(huán)面的下部與主密封本體的內(nèi)壁過渡配合且與主密封器推力環(huán)的內(nèi)壁間隙配合，而推進(jìn)體內(nèi)表面的下部則與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合，由此推進(jìn)體與主密封本體之間形成摩擦副，同時與主密封器推力環(huán)和切割管道之間形成移動副。
[0013]主密封器采用梯形金屬圈、矩形金屬圈和錐形金屬圈以形成金屬圈密封，實現(xiàn)連接裝置與切割管道預(yù)制環(huán)面間的固定與密封，同時通過下六邊形金屬環(huán)形成金屬環(huán)密封，而實現(xiàn)推進(jìn)體與主密封器間的密封。主密封器主要包括主密封本體、推力環(huán)、襯套、梯形金屬圈、矩形金屬圈、錐形金屬圈和下六邊形金屬環(huán)，其中梯形金屬圈的截面呈等腰梯形，矩形金屬圈的截面呈矩形，而錐形金屬圈的截面則呈直角梯形。主密封本體的上端面加工有與推進(jìn)體盤狀法蘭相同規(guī)格大小的環(huán)形溝槽，且主密封本體環(huán)形溝槽和推進(jìn)體環(huán)形溝槽中心線所在的柱面重合，主密封本體的環(huán)形溝槽內(nèi)配置下六邊形金屬環(huán)。主密封本體上下端面的四周均加工有沿圓周方向均勻布置的螺紋盲孔，其中部則設(shè)計有沿圓周方向均勻排列的注膠孔眼，每個注膠孔眼的軸線均與主密封本體的軸線相垂直，且注膠孔眼的孔壁通過內(nèi)螺紋與緊定螺釘進(jìn)行聯(lián)接。主密封本體的內(nèi)表面上細(xì)下粗，其內(nèi)表面的變截面處放置襯套，且其內(nèi)表面的上下兩端均進(jìn)行精加工，而主密封本體的外環(huán)面則進(jìn)行防腐和噴漆處理。
[0014]推力環(huán)和襯套均采用柱形筒體，推力環(huán)的截面呈類L的形狀，而襯套的截面則呈楔形。推力環(huán)的內(nèi)外環(huán)面均進(jìn)行精加工，且其外環(huán)面與主密封本體的內(nèi)表面過渡配合以形成摩擦副，而其內(nèi)表面的下部則與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合以形成移動副，同時推力環(huán)的上部環(huán)腔中配置矩形金屬圈。襯套的外環(huán)面通過設(shè)置環(huán)形卡箍而定位于主密封本體的腔室中，襯套的環(huán)腔中配置錐形金屬圈，而襯套筒體的中上部加工有與主密封本體注膠孔眼相同數(shù)量和規(guī)格大小的圓孔，該圓孔與注膠孔眼一一對應(yīng)且其軸線重合。錐形金屬圈的圈體上割有與襯套圓孔相對應(yīng)的矩形割縫，割縫的縫隙與襯套軸線平行，且割縫的寬度大于襯套圓孔的直徑，割縫內(nèi)充滿密封膠。襯套內(nèi)表面的上部采用倒圓錐面，該倒圓錐面的錐度等于錐形金屬圈外錐面的錐度同時大于襯套內(nèi)壁與錐形金屬圈間的當(dāng)量摩擦角，而該倒圓錐面的錐高則大于錐形金屬圈的高度，襯套內(nèi)表面的下部也與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合而形成移動副。襯套的下端面設(shè)計為圓錐面，與定位本體上端的錐面一起構(gòu)成截面為等腰梯形的環(huán)腔并容納梯形金屬圈。
[0015]定位器依據(jù)其鎖緊機構(gòu)而實現(xiàn)整個連接裝置在切割管道上的自動定位，它包括定位本體和鎖緊機構(gòu)，定位本體和主密封本體之間采用墊片輔助密封。定位本體含上筒體和下筒體兩部分，其中上筒體的外環(huán)面與主密封本體的內(nèi)壁過渡配合，而其上端錐面的錐度和錐高均與襯套下端面的錐度和錐高相同；定位本體的下筒體外環(huán)面進(jìn)行防腐和噴漆處理，且其直徑與調(diào)偏體和調(diào)偏座盤狀法蘭的外徑、推進(jìn)體盤狀法蘭的外徑以及主密封本體外環(huán)面的直徑均相等；同時其下筒體的四周設(shè)有分組排列的夾緊螺孔，每組三個夾緊螺孔，夾緊螺孔鉆成圓形通孔并通過設(shè)置夾緊螺柱實現(xiàn)定位器在主密封器上的固定。定位本體的內(nèi)表面與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合，且其內(nèi)表面的下部通過螺紋實現(xiàn)定位器與輔密封盒間的聯(lián)接;定位本體的中部加工有沿圓周方向均勻布置的鎖孔，鎖孔內(nèi)容納有鎖緊機構(gòu)，鎖孔與定位本體下筒體上的各組夾緊螺孔依次交錯排列，各鎖孔的軸線均與定位本體的軸線相垂直，各鎖孔的孔壁進(jìn)行精加工，且其最外側(cè)孔壁上車制有螺紋。
[0016]鎖緊機構(gòu)實現(xiàn)連接裝置的快速鎖緊功能，它由鎖銷、彈簧和擋蓋組成，鎖銷和擋蓋均采用階梯軸，擋蓋外側(cè)柱體的環(huán)面通過螺紋而將鎖緊機構(gòu)固定于定位本體上，其中央部位加工有六邊形盲孔以方便擋蓋的拆卸，擋蓋內(nèi)側(cè)柱體的端面結(jié)合處形成軸肩；鎖銷的柱體環(huán)面與對應(yīng)定位本體鎖孔的孔壁間形成移動副，且鎖銷內(nèi)側(cè)柱體上加工有鍥形坡口，而其外側(cè)柱體端面結(jié)合處的軸肩與擋蓋的軸肩共同定位貫穿其內(nèi)的彈簧，由此完成鎖銷的徑向伸縮運動。
[0017]輔密封盒采用盤根和下?型密封圈以形成填料密封和?型密封圈密封，實現(xiàn)連接裝置與切割管道原環(huán)面間的固定與密封，它包括輔密封本體、壓套、下?型密封圈和盤根。輔密封本體的外環(huán)面上車制有密封性管螺紋，其下端面的四周鉆有沿圓周方向均勻布置的調(diào)節(jié)螺孔，并通過調(diào)節(jié)螺柱實現(xiàn)壓套的軸向推進(jìn);輔密封本體的上部腔室加工有環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽的截面采用矩形，其內(nèi)配置下?型密封圈，而輔密封本體的下部腔室內(nèi)填充盤根，且其下部腔室壁與壓套的外環(huán)面間采用過渡配合而形成摩擦副。壓套的外環(huán)面進(jìn)行精加工，且其內(nèi)表面的直徑等于切割管道的外徑，壓套的下端采用盤形法蘭，該盤形法蘭的直徑與輔密封本體的外環(huán)面直徑相等。
[0018]本實用新型所能達(dá)到的技術(shù)效果是，該快速修復(fù)連接裝置采用金屬和非金屬等多種密封技術(shù)有機結(jié)合，保證連接裝置與管道間的固定與密封，并依據(jù)球面可調(diào)偏式的特殊構(gòu)造和定位器鎖緊機構(gòu)，實現(xiàn)修復(fù)作業(yè)中海底管道間的偏心調(diào)節(jié)和連接裝置的自動定位；調(diào)偏器依據(jù)調(diào)偏體和調(diào)偏座間的球面配合以及各球形墊片的共同作用實現(xiàn)海底管道間的偏心調(diào)節(jié)，并采用?型密封圈密封和金屬環(huán)密封實現(xiàn)連接裝置與新更換管道間的密封;推進(jìn)體用來實現(xiàn)軸向推進(jìn)而擠壓主密封器的各金屬圈和金屬環(huán)，主密封器采用梯形金屬圈、矩形金屬圈和錐形金屬圈以形成金屬圈密封，實現(xiàn)連接裝置與切割管道預(yù)制環(huán)面間的固定與密封，同時通過金屬環(huán)密封實現(xiàn)推進(jìn)體與主密封器間的密封;定位器依據(jù)其鎖緊機構(gòu)完成連接裝置在切割管道上的自動定位，輔密封盒采用填料密封和?型密封圈密封實現(xiàn)連接裝置與切割管道原環(huán)面間的固定與密封，由此使得該快速修復(fù)連接裝置具備操作簡單、修復(fù)時間短、作業(yè)強度低等特點。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但本實用新型并不局限于以下實施例。
[0020]圖1是根據(jù)本實用新型所提出的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的典型結(jié)構(gòu)簡圖。
[0021]圖2是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置中調(diào)偏器的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0022]圖3是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置中推進(jìn)體的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0023]圖4是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置中主密封器的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024]圖5是主密封器內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0025]圖6是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置中定位器和輔密封盒的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0026]圖7是圖6的A—A剖視圖。
[0027]圖8是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的偏心調(diào)節(jié)作業(yè)流程簡圖。
[0028]圖9是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的主密封作業(yè)流程簡圖。
[0029]圖10是可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的輔密封作業(yè)流程簡圖。
[0030]圖中I一調(diào)偏器，2 -推進(jìn)體，3 一主密封器，4 -定位器，5 一輔密封盒，6 —調(diào)偏體，7—上六邊形金屬環(huán)，8—上〇型密封圈，9一調(diào)偏螺檢，10—球形墊片，11 一調(diào)偏座，12—推進(jìn)螺柱，13—下六邊形金屬環(huán)，14一矩形金屬圈，15—推力環(huán)，16—錐形金屬圈，17 —緊定螺釘，18 —襯套，19一梯形金屬圈，20 —主密封本體，21 —定位本體，22 —擋蓋，23 —彈黃，24 —鎖銷，25 —夾緊螺柱，26-調(diào)節(jié)螺柱，27 —壓套，28-輔密封本體，29 一盤根，30 —下?型密封圈，31—鎖緊機構(gòu)。
【具體實施方式】
[0031]在圖1中，可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置由調(diào)偏器1、推進(jìn)體2、主密封器3、定位器4和輔密封盒5組成。該快速修復(fù)連接裝置組裝前，調(diào)偏器1、推進(jìn)體2、主密封器3和定位器4主體部件的外表面分別進(jìn)行防腐和噴漆處理;調(diào)偏器I的球面結(jié)合處應(yīng)任意方向旋轉(zhuǎn)靈活且無阻滯，推進(jìn)體2與主密封器3、定位器4與主密封器3以及輔密封盒5壓套和輔密封本體之間可靈活移動，定位器4的鎖緊機構(gòu)可正?；瑒?，并保持主密封器3、定位器4和輔密封盒5腔體的清潔；同時檢查各金屬圈、金屬環(huán)、?型密封圈和盤根有無缺陷和損傷，檢查各螺紋聯(lián)接處是否牢固且有無銹蝕。
[0032]在圖1中，該快速修復(fù)連接裝置組裝時，調(diào)偏器I與新更換管道之間通過調(diào)偏體的焊接進(jìn)行聯(lián)接，推進(jìn)體2通過焊接固定于調(diào)偏器I的調(diào)偏座上，推進(jìn)體2與主密封器3之間通過推進(jìn)螺柱進(jìn)行聯(lián)接，同時主密封器3與定位器4之間通過夾緊螺柱進(jìn)行聯(lián)接，輔密封盒5則通過密封性管螺紋而定位于定位器4上。
[0033]在圖1中，該快速修復(fù)連接裝置作業(yè)時，海底管道通過調(diào)偏器I進(jìn)行偏心調(diào)節(jié)，新更換管道與連接裝置之間通過旋緊調(diào)偏螺栓形成的?型密封圈密封和金屬環(huán)密封進(jìn)行密封，連接裝置通過定位器4的鎖緊機構(gòu)在切割管道上進(jìn)行定位，連接裝置與切割管道預(yù)制環(huán)面之間通過旋緊定位器4夾緊螺柱形成的梯形金屬圈密封和旋緊推進(jìn)體2推進(jìn)螺柱形成的金屬圈密封及金屬環(huán)密封進(jìn)行固定與密封，連接裝置與切割管道原環(huán)面之間通過旋緊輔密封盒5調(diào)節(jié)螺柱形成的填料密封進(jìn)行固定與密封。
[0034]在圖2中，調(diào)偏器I的調(diào)偏體6和調(diào)偏座11的內(nèi)表面直徑依據(jù)海底管道的內(nèi)徑進(jìn)行調(diào)整，同時調(diào)偏體6腔體的壁厚與海底管道的壁厚保持一致，上六邊形金屬環(huán)7和上?型密封圈8的規(guī)格依據(jù)海底管道中油氣介質(zhì)物性和最大輸送壓力進(jìn)行選型，調(diào)偏螺栓9的數(shù)量和螺紋強度則依據(jù)調(diào)偏體6和調(diào)偏座11夾緊上六邊形金屬環(huán)7和上?型密封圈8產(chǎn)生變形所需的壓力進(jìn)行設(shè)計，最后球形墊片10依據(jù)所設(shè)計的調(diào)偏螺栓9規(guī)格進(jìn)行選型。海底管道通過調(diào)偏體6和調(diào)偏座11間的球面配合以及各球形墊片10的共同作用完成偏心調(diào)節(jié)，調(diào)偏體6和調(diào)偏座11間通過調(diào)偏螺栓9進(jìn)行聯(lián)接并采用上六邊形金屬環(huán)7和上?型密封圈8實現(xiàn)密封。
[0035]在圖3中，推進(jìn)體2的內(nèi)表面直徑依據(jù)海底管道的內(nèi)徑和外徑進(jìn)行調(diào)整，推進(jìn)螺柱12的數(shù)量和螺紋強度依據(jù)擠壓主密封器3金屬圈和金屬環(huán)產(chǎn)生變形所需的推力進(jìn)行設(shè)計，推進(jìn)體2通過旋緊各推進(jìn)螺柱12實現(xiàn)軸向推進(jìn)。
[0036]在圖4和圖5中，主密封器3的下六邊形金屬環(huán)13、矩形金屬圈14、推力環(huán)15、錐形金屬圈16、襯套18、梯形金屬圈19和主密封本體20的內(nèi)表面直徑均依據(jù)海底管道的外徑進(jìn)行調(diào)整，主密封本體20的壁厚依據(jù)矩形金屬圈14、錐形金屬圈16和梯形金屬圈19變形產(chǎn)生的徑向推力進(jìn)行設(shè)計，矩形金屬圈14、錐形金屬圈16和梯形金屬圈19的規(guī)格依據(jù)海底管道中油氣介質(zhì)物性和最大輸送壓力進(jìn)行選型，下六邊形金屬環(huán)13的規(guī)格則依據(jù)海底管道周圍海水的物性和壓力進(jìn)行選型。
[0037]在圖4和圖5中，主密封器3的下六邊形金屬環(huán)13和矩形金屬圈14通過推進(jìn)體2下部的筒體部分?jǐn)D壓產(chǎn)生變形而形成密封，而錐形金屬圈16則通過推力環(huán)15所傳遞的軸向推力和襯套18的擠壓力產(chǎn)生變形并結(jié)合密封膠而形成密封;注膠作業(yè)在水上作業(yè)線完成，密封膠經(jīng)主密封本體20的各注膠孔眼注入并保證其充滿錐形金屬圈16的各割縫，最后擰上各緊定螺釘17。
[0038]在圖6和圖7中，定位器4的定位本體21內(nèi)表面直徑依據(jù)海底管道的外徑進(jìn)行調(diào)整，而定位本體21的外環(huán)面直徑則與主密封本體20的外環(huán)面直徑保持一致，夾緊螺柱25的數(shù)量和螺紋強度依據(jù)定位本體21擠壓梯形金屬圈19產(chǎn)生變形所需的推力進(jìn)行設(shè)計。梯形金屬圈19通過定位本體21上筒體所傳遞的軸向推力和襯套18的擠壓力產(chǎn)生變形而形成密封，定位器4的鎖緊機構(gòu)31通過擋蓋22臺肩和鎖銷24臺肩共同定位的彈簧23完成鎖銷24的徑向伸縮運動，從而實現(xiàn)整個連接裝置在切割管道上的自動定位，鎖緊機構(gòu)31與各組夾緊螺柱25沿圓周方向依次交錯排列。
[0039]在圖6和圖7中，輔密封盒5的壓套27和輔密封本體28的內(nèi)表面直徑以及盤根29和下?型密封圈30的內(nèi)徑均依據(jù)海底管道的外徑進(jìn)行調(diào)整，定位本體21和輔密封本體28的密封性管螺紋強度以及盤根29和下?型密封圈30的規(guī)格依據(jù)海底管道周圍海水的物性和壓力進(jìn)行選型，而調(diào)節(jié)螺柱26的數(shù)量和螺紋強度則依據(jù)壓套27擠壓盤根29產(chǎn)生變形所需的推力進(jìn)行設(shè)計。盤根29通過壓套27擠壓產(chǎn)生變形而形成密封，而下?型密封圈30則通過輔密封本體28的環(huán)形溝槽和切割管道原環(huán)面共同擠壓產(chǎn)生變形而形成密封。
[0040]在圖8中，該快速修復(fù)連接裝置的偏心調(diào)節(jié)作業(yè)流程為，調(diào)偏器I的調(diào)偏體6通過調(diào)偏螺栓9并配合球形墊片10與調(diào)偏座11進(jìn)行聯(lián)接，保持調(diào)偏螺栓9處于松弛狀態(tài)，在新更換管道和切割管道間產(chǎn)生Θ的偏心時，通過調(diào)整各調(diào)偏螺栓9的球形墊片10，依靠調(diào)偏體6和調(diào)偏座11間的側(cè)向力及其球面配合自行調(diào)整，將新更換管道與切割管道間的夾角調(diào)為Θ，從而使新更換管道兩端的海底管道軸線保持平行，最后快速旋緊各調(diào)偏螺栓9，依靠調(diào)偏體6所傳遞的夾緊壓力，兩個上六邊形金屬環(huán)7和一個上?型密封圈8分別產(chǎn)生變形并形成?型密封圈密封和金屬環(huán)密封，保證新更換管道與連接裝置間的密封，完成海底管道的偏心調(diào)節(jié)。
[0041]在圖9中，該快速修復(fù)連接裝置的主密封作業(yè)流程為，整個快速修復(fù)連接裝置的主密封器3、定位器4和輔密封盒5—起沿切割管道管端的外環(huán)面軸向移動，鎖銷24的軸肩與擋蓋22的軸肩共同定位彈簧23并由此完成鎖銷24的徑向伸縮運動，待定位器4鎖緊機構(gòu)31中的鎖銷24滑入切割管道預(yù)制的環(huán)形溝槽后，連接裝置被卡在切割管道上并完成其自動定位;接著，先旋緊定位器4的各夾緊螺柱25，依靠定位本體21所傳遞的推力，主密封器3中的梯形金屬圈19軸向移動并逐步與切割管道預(yù)制環(huán)面貼合后產(chǎn)生變形，形成梯形金屬圈密封;然后，旋緊推進(jìn)體2上的各推進(jìn)螺柱12，依靠推進(jìn)體2的下部筒體擠壓主密封器3中的矩形金屬圈14產(chǎn)生變形而形成矩形金屬圈密封;接著，推進(jìn)體2繼續(xù)軸向移動，依靠推力環(huán)15所傳遞的推力和襯套18的擠壓力，主密封器3中的錐形金屬圈16產(chǎn)生變形并結(jié)合密封膠而形成錐形金屬圈密封，由此保證切割管道預(yù)制環(huán)面與連接裝置間的密封;最后，推進(jìn)體2繼續(xù)軸向移動至其環(huán)形溝槽卡入主密封器3中的下六邊形金屬環(huán)13，并擠壓下六邊形金屬環(huán)13產(chǎn)生變形而形成金屬環(huán)密封，保證推進(jìn)體2與主密封器3間的密封，完成主密封作業(yè)。
[0042]在圖10中，該快速修復(fù)連接裝置的輔密封作業(yè)流程為，旋緊輔密封盒5的各調(diào)節(jié)螺柱26，通過壓套27所傳遞的推力，擠壓盤根29并產(chǎn)生變形而形成填料密封，保證切割管道原環(huán)面與連接裝置間的密封，完成輔密封作業(yè)，由此依據(jù)連接裝置實現(xiàn)新更換管道與切割管道間的連接。
[0043]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，從上而下依次由調(diào)偏器、推進(jìn)體、主密封器、定位器和輔密封盒組成，其整體設(shè)計為厚壁筒形回轉(zhuǎn)體構(gòu)造，同時它采用金屬圈和金屬環(huán)等金屬密封與?型密封圈密封和填料密封等非金屬密封的多種密封技術(shù)有機結(jié)合，保證連接裝置與管道間的固定與密封，并依據(jù)球面可調(diào)偏式的特殊構(gòu)造和定位器的鎖緊機構(gòu)，實現(xiàn)修復(fù)作業(yè)中海底管道間的偏心調(diào)節(jié)和連接裝置的自動定位，其特征在于: 一調(diào)偏器;所述調(diào)偏器的調(diào)偏體采用柱形筒體和球形筒體相結(jié)合的構(gòu)造，其球形筒體的內(nèi)外球面同心且內(nèi)外球面的球心均位于調(diào)偏器的軸線上;調(diào)偏座的本體外環(huán)面采用圓球面，該圓球面與調(diào)偏體球形筒體的內(nèi)球面均進(jìn)行精密研磨處理，且兩球面始終保持同心而構(gòu)成球面配合;調(diào)偏座的圓球面由上而下設(shè)有分層布置的環(huán)形溝槽，上面兩層環(huán)形溝槽的截面相同且均采用矩形和等腰梯形相結(jié)合的形狀，其內(nèi)依次配置上六邊形金屬環(huán)，而調(diào)偏座最下層環(huán)形溝槽的截面采用矩形，其內(nèi)配置上?型密封圈；各調(diào)偏螺栓均采用球形墊片，并分別置入調(diào)偏體調(diào)偏螺孔上部和調(diào)偏座調(diào)偏螺孔下部的凹槽內(nèi)； 一推進(jìn)體;所述推進(jìn)體的盤狀法蘭下端面設(shè)置環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽的截面呈等腰梯形，推進(jìn)體的內(nèi)表面采用階梯回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)，而其外環(huán)面的下部加工有分層布置的環(huán)形凹槽；推進(jìn)體與主密封本體之間形成摩擦副，同時與主密封器推力環(huán)和切割管道之間形成移動副; 一主密封器;所述主密封器的梯形金屬圈的截面呈等腰梯形，矩形金屬圈的截面呈矩形，而錐形金屬圈的截面則呈直角梯形；主密封本體的上端面加工有與推進(jìn)體盤狀法蘭相同規(guī)格大小的環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽內(nèi)配置下六邊形金屬環(huán)，主密封本體的中部設(shè)計有沿圓周方向均勻排列的注膠孔眼，主密封本體的內(nèi)表面上細(xì)下粗，且其內(nèi)表面的變截面處放置襯套;推力環(huán)和襯套均采用柱形筒體，推力環(huán)的截面呈類L的形狀，而襯套的截面則呈楔形;推力環(huán)的外環(huán)面與主密封本體的內(nèi)表面過渡配合以形成摩擦副，而其內(nèi)表面的下部則與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合以形成移動副;襯套筒體的中上部加工有與主密封本體注膠孔眼相同數(shù)量和規(guī)格大小的圓孔，錐形金屬圈的圈體上割有與襯套圓孔相對應(yīng)的矩形割縫，割縫內(nèi)充滿密封膠;襯套內(nèi)表面的上部采用倒圓錐面，且其內(nèi)表面的下部與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合而形成移動副，同時襯套的下端面設(shè)計為圓錐面； 一定位器;所述定位器的定位本體含上筒體和下筒體兩部分，其中下筒體的四周設(shè)有分組排列的夾緊螺孔，定位本體的中部加工有沿圓周方向均勻布置的鎖孔，鎖孔內(nèi)容納有鎖緊機構(gòu)，鎖孔與定位本體下筒體上的各組夾緊螺孔依次交錯排列;鎖緊機構(gòu)的鎖銷和擋蓋均采用階梯軸，鎖銷的柱體環(huán)面與對應(yīng)定位本體鎖孔的孔壁間形成移動副，且鎖銷內(nèi)側(cè)柱體上加工有鍥形坡口 ； 一輔密封盒;所述輔密封盒的輔密封本體上部腔室加工有環(huán)形溝槽，該環(huán)形溝槽的截面采用矩形，其內(nèi)配置下?型密封圈，而輔密封本體的下部腔室內(nèi)填充盤根，且其下部腔室壁與壓套的外環(huán)面間采用過渡配合而形成摩擦副。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的金屬圈密封技術(shù)包括矩形金屬圈、錐形金屬圈和梯形金屬圈，矩形金屬圈、錐形金屬圈和梯形金屬圈由上而下依次同軸心布置于切割管道預(yù)制環(huán)面上且其內(nèi)表面直徑均大于切割管道預(yù)制環(huán)面的直徑，各金屬圈內(nèi)部設(shè)置有均勻分布的金屬絲且其外部包裹有金屬箔片，各金屬圈本體的材質(zhì)均采用強度高和耐溫性能強的金屬； 所述可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的金屬環(huán)密封技術(shù)包括上六邊形金屬環(huán)和下六邊形金屬環(huán)，上六邊形金屬環(huán)含兩個上下平行布置的六邊形金屬環(huán)，而下六邊形金屬環(huán)僅有一個并與各上六邊形金屬環(huán)同軸心放置，各金屬環(huán)的截面均呈長六邊形，下六邊形金屬環(huán)長形截面的中心線與海底管道的軸線相平行，而上六邊形金屬環(huán)各長形截面的中心線則均與海底管道的軸線交于同一點；各金屬環(huán)采用粗金屬環(huán)體，其金屬環(huán)本體的材質(zhì)均采用強度高和耐溫性能強的金屬，各金屬環(huán)外部均包裹有金屬箔片； 所述可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置的?型密封圈密封技術(shù)包括上?型密封圈和下?型密封圈，各?型密封圈的材質(zhì)均選用耐腐蝕耐高溫膠料;填料密封技術(shù)的填料采用環(huán)形盤根，其截面為矩形，盤根由預(yù)浸聚四氟乙烯乳液的碳素纖維編織而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述調(diào)偏器的調(diào)偏體上部柱形筒體的壁厚與新更換管道和切割管道的壁厚相同，而其下部球形筒體內(nèi)球面和外球面的小端圓面直徑分別與新更換管道和切割管道的內(nèi)徑和外徑相等； 所述調(diào)偏座的本體內(nèi)表面采用圓柱面且其本體的內(nèi)表面直徑等于新更換管道的內(nèi)徑，調(diào)偏體和調(diào)偏座間的球面結(jié)合帶的軸向長度需大于調(diào)偏座圓球面高度的二分之一； 所述調(diào)偏座的圓球面上各層環(huán)形溝槽均沿調(diào)偏座的圓球面傾斜放置，且各層環(huán)形溝槽中心線所在錐面的錐頂點均與調(diào)偏體內(nèi)外球面和調(diào)偏座圓球面的球心保持同心。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述調(diào)偏體和調(diào)偏座的下端均設(shè)置盤狀法蘭且其盤狀法蘭的四周加工有規(guī)格大小相同的調(diào)偏螺孔，調(diào)偏體調(diào)偏螺孔的下部和調(diào)偏座調(diào)偏螺孔的上部均設(shè)計有圓錐形的孔壁； 在新更換管道和切割管道間產(chǎn)生偏心時，通過調(diào)整各調(diào)偏螺栓的球形墊片，并依靠調(diào)偏體和調(diào)偏座間的側(cè)向力及其球面配合自行調(diào)整，而達(dá)到海底管道調(diào)節(jié)偏心的目的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述推進(jìn)體的上端面通過焊接與調(diào)偏器調(diào)偏座的盤狀法蘭相聯(lián)接，同時推進(jìn)體的中部也設(shè)置有盤狀法蘭，并通過推進(jìn)螺柱實現(xiàn)推進(jìn)體與主密封器間的聯(lián)接； 所述推進(jìn)體的內(nèi)表面上部柱面的直徑與新更換管道的內(nèi)徑相等，而內(nèi)表面下部柱面的直徑則與切割管道預(yù)制環(huán)面的直徑相等;推進(jìn)體外環(huán)面的環(huán)形凹槽的截面呈矩形且其內(nèi)充滿潤滑油，同時推進(jìn)體內(nèi)外環(huán)面的下部均進(jìn)行精加工； 所述推進(jìn)體外環(huán)面的下部與主密封本體的內(nèi)壁過渡配合且與主密封器推力環(huán)的內(nèi)壁間隙配合，而推進(jìn)體內(nèi)表面的下部則與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述主密封器采用梯形金屬圈、矩形金屬圈和錐形金屬圈以形成金屬圈密封，實現(xiàn)連接裝置與切割管道預(yù)制環(huán)面間的固定與密封，同時通過下六邊形金屬環(huán)形成金屬環(huán)密封，而實現(xiàn)推進(jìn)體與主密封器間的密封； 所述主密封本體的環(huán)形溝槽和推進(jìn)體的環(huán)形溝槽中心線所在的柱面重合； 所述主密封本體的每個注膠孔眼的軸線均與主密封本體的軸線相垂直，且注膠孔眼的孔壁通過內(nèi)螺紋與緊定螺釘進(jìn)行聯(lián)接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述推力環(huán)的內(nèi)外環(huán)面均進(jìn)行精加工，同時推力環(huán)的上部環(huán)腔中配置矩形金屬圈； 所述襯套的外環(huán)面通過設(shè)置環(huán)形卡箍而定位于主密封本體的腔室中，襯套的環(huán)腔中配置錐形金屬圈，而襯套筒體中上部的圓孔與注膠孔眼一一對應(yīng)且其軸線重合； 所述錐形金屬圈的割縫縫隙與襯套軸線平行，且割縫的寬度大于襯套圓孔的直徑； 所述襯套內(nèi)表面的倒圓錐面的錐度等于錐形金屬圈外錐面的錐度同時大于襯套內(nèi)壁與錐形金屬圈間的當(dāng)量摩擦角，而該倒圓錐面的錐高則大于錐形金屬圈的高度； 所述襯套的下端面與定位本體上端的錐面一起構(gòu)成截面為等腰梯形的環(huán)腔并容納梯形金屬圈。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述定位器包括定位本體和鎖緊機構(gòu)，定位本體上筒體的外環(huán)面與主密封本體的內(nèi)壁過渡配合，而其上端錐面的錐度和錐高均與襯套下端面的錐度和錐高相同； 所述定位本體的下筒體外環(huán)面直徑與調(diào)偏體和調(diào)偏座盤狀法蘭的外徑、推進(jìn)體盤狀法蘭的外徑以及主密封本體外環(huán)面的直徑均相等；同時其下筒體四周的夾緊螺孔鉆成圓形通孔并通過設(shè)置夾緊螺柱實現(xiàn)定位器在主密封器上的固定； 所述定位本體的內(nèi)表面與切割管道預(yù)制環(huán)面間隙配合； 所述定位本體的各鎖孔軸線均與定位本體的軸線相垂直，各鎖孔的孔壁進(jìn)行精加工。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述定位器的鎖緊機構(gòu)由鎖銷、彈簧和擋蓋組成，擋蓋外側(cè)柱體的環(huán)面通過螺紋而將鎖緊機構(gòu)固定于定位本體上，擋蓋內(nèi)側(cè)柱體的端面結(jié)合處形成軸肩； 所述鎖緊機構(gòu)的鎖銷外側(cè)柱體端面結(jié)合處的軸肩與擋蓋的軸肩共同定位貫穿其內(nèi)的彈簧，由此完成鎖銷的徑向伸縮運動。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏式海底管道快速修復(fù)連接裝置，其特征在于:所述輔密封盒采用盤根和下?型密封圈以形成填料密封和?型密封圈密封，實現(xiàn)連接裝置與切割管道原環(huán)面間的固定與密封； 所述輔密封本體的外環(huán)面上車制有密封性管螺紋，其下端面的四周鉆有沿圓周方向均勻布置的調(diào)節(jié)螺孔，并通過調(diào)節(jié)螺柱實現(xiàn)壓套的軸向推進(jìn)； 所述壓套的外環(huán)面進(jìn)行精加工，且其內(nèi)表面的直徑等于切割管道的外徑； 所述壓套的下端采用盤形法蘭，該盤形法蘭的直徑與輔密封本體的外環(huán)面直徑相等。
【文檔編號】F16L55/172GK205592566SQ201620440400
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】劉新福, 石云, 周曉東, 許晨, 張守森, 閆江濤
【申請人】青島理工大學(xué)