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专利号: 2017111015663
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其夹紧器和液压周推器对称布置于牵引体的两侧端,两套液压轴推器和导移体沿轴向对称布置于海管连接器的两端,该修复作业装置采用左右对称式构造,并依据剖分式夹紧器的快速夹紧、花键导轨式牵引体的轴向牵引作用、花键槽式导移体的轴向导引作用以及液压轴推器和液压周推器提供的推进动力,实施轴向牵引连接海底管道修复作业流程,完成海底管道的水下快速连接与修复,其特征在于:一夹紧器;所述夹紧器采用剖分式筒体,前夹紧体和后夹紧体采用沿轴向全对称布置的厚壁筒体且其剖分面的顶端均设有等间距布置的夹紧轴套,后夹紧体的夹紧轴套内配置衬瓦,前夹紧体剖分面的下部设置方形插块,且后夹紧体剖分面的下部设置矩形沟槽,夹紧支座分两组并对称布置于夹紧器的两侧,每组夹紧支座整体呈现类U形;

一海管连接器;所述海管连接器采用厚壁筒体,端部密封器的挤压套通过锥形卡环与轴推盘的锥形卡槽相配合,对接器的对接体和导向器中导向体的环形沟槽内配置透镜密封环,导向器的导向体为导移体的上导移盘和下导移盘提供轴向导引的花键滑道;

一牵引体;所述牵引体依据牵引主杆与导移体之间的花键导轨而实现其在海管连接器和导移体滑移时的轴向牵引作用,牵引盘采用圆盘体,其内壁由半圆柱面和两相互平行的垂直平面组合而成,牵引盘的外缘铣有三个沿周向均布的花键齿孔,每个花键齿孔的孔壁上均加工有六个沿周向均布的矩形花键齿槽,各花键齿孔轴线所在的柱面上钻有两个沿径向对称布置的圆形孔眼,牵引盘的花键齿孔与其锥状凸台之间的部位铣有三个沿周向均布的减阻孔;牵引主杆和牵引辅杆均采用分体式长杆体且其杆接箍由管体加工而成,杆接箍的外环面上铣有扳手方径,主杆体、主杆身和主杆头沿轴向由内而外依次同轴心排列并对称布置于牵引主杆的两侧;牵引主杆的主杆身和主杆体上均设有六个沿周向均布的花键齿,牵引主杆的各花键齿采用矩形平键,作为海管连接器和导移体轴向滑移时的花键导轨;

辅杆体、辅杆身和辅杆头沿轴向由内而外依次同轴心排列并对称布置于牵引辅杆的两侧,连接板分两组并沿轴向对称布置于牵引主杆的两侧,每组连接板的内连接板和外连接板均由条形钢板加工而成;

一导移体;所述导移体依据上导移盘和下导移盘与导向体花键滑道之间的移动副以及上导移盘、下导移盘、内导移支座和外导移支座与牵引主杆花键导轨之间的移动副而实现其在液压轴推器液压缸推进中的轴向导引作用,上导移盘和下导移盘采用沿径向对称布置的盘体,上导移盘的剖分面上设有沿径向对称布置的定位卡块,下导移盘的剖分面上铣有沿径向对称布置的定位卡槽,上导移盘的外缘切有与牵引盘圆形孔眼相同数量和位置的导移槽,上导移盘导移槽的槽底面采用圆拱面而导移槽的两侧槽面则采用平面,上导移盘和下导移盘的剖分面两端均设有柱状圆台;上导移盘和下导移盘的环腔内壁铣有沿周向均布的渐开线花键齿槽,而其环腔内壁的四周沿径向依次设置锥状凸台和减阻沟槽,各渐开线花键齿槽的齿槽顶面采用圆拱面,同时上导移盘和下导移盘的外缘沿径向呈辐射状依次布置锥状卡环和花键齿孔;沿轴向相同位置处的内导移支座和外导移支座整体呈现U形,内导移支座和外导移支座的外侧端沿径向呈辐射状依次设置矩形槽孔和花键齿孔,外导移支座的花键齿孔内配置牵引主杆的主杆身,且内导移支座的花键齿孔内配置牵引主杆的主杆体;

一液压轴推器和液压周推器;所述液压轴推器通过内导移支座和外导移支座实现对接器和导向器间的连接,它采用沿海底管道周向均布的三个独立液压缸,液压周推器通过夹紧支座实现前夹紧体和后夹紧体的合拢,它包括两个独立的液压缸。

2.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述轴向牵引式连接海底管道修复作业装置的夹紧器、导移体、液压轴推器和液压周推器采用分体式结构,而牵引体和海管连接器则采用单体式结构。

3.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述夹紧器完成牵引体与海底管道间的水下快速夹紧,夹紧器的前夹紧体和后夹紧体依据其剖分式构造而分别套于海底管道的前部和后部;

所述前夹紧体的夹紧轴套与后夹紧体的夹紧轴套之间交错排列,前夹紧体和后夹紧体剖分面的上部和下部均设有沿轴向等间距分组排列的锥状凸台,且每组锥状凸台的中央部位钻有圆形孔眼;前夹紧体方形插块的两侧面上加工有楔形坡口,同时后夹紧体矩形沟槽的两侧槽面上加工有楔形坡口,且后夹紧体的楔形坡口与前夹紧体的楔形坡口相配合;

所述夹紧支座的端面分别与前夹紧体和后夹紧体的两侧端面保持平齐,每组夹紧支座均含有两个同样结构和规格的分夹紧支座,且分夹紧支座中等腰梯形钢块的中心对称面与水平面间呈45°,同时每个分夹紧支座沿径向的顶端设置矩形沟槽并配置周推销轴。

4.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述海管连接器完成海底管道预制后两管段间的固定连接,端部密封器的挤压套同时与对接器中对接体的环腔内壁和海底管道的外环面间精密配合而构成移动副,对接器的对接体通过拱形齿槽与导向器中导向体的拱形卡齿相配合,导向器中导向体的外环面设有沿周向均布的花键齿。

5.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述牵引体依据牵引主杆和牵引辅杆完成海底管道两管段间的对中,且牵引盘正上方牵引主杆的主杆头和部分主杆身布置于牵引盘沿轴向的外侧而作为夹紧器水下快速夹紧时的支撑点;

所述牵引盘由两个相同构造和规格的单体组成并对称布置于牵引主杆和牵引辅杆的两侧,牵引盘的半圆柱面直径及其两垂直平面的间距均等于海底管道的外径,牵引盘内壁的四周设置锥状凸台;牵引盘的花键齿孔内分别配置牵引主杆的主杆身,每个花键齿孔的各矩形花键齿槽沿轴向布置,同时矩形花键齿槽的两侧齿槽面和齿槽顶面均采用平面且各平面之间相互垂直布置;牵引盘的圆形孔眼内分别配置牵引辅杆,牵引盘的花键齿孔与其圆形孔眼之间交错排列,且牵引盘各减阻孔的内侧环面和外侧环面均采用圆拱面,而各减阻孔的两侧端面均采用平面且其两侧端面所在的平面均通过牵引盘的轴线。

6.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述牵引体的牵引主杆包含三个杆接箍、两个主杆头、两个主杆身和两个主杆体,牵引主杆和牵引辅杆中杆接箍的扳手方径由四个沿周向均布的平面组成且各平面之间相互垂直布置;主杆头由两个不同规格的螺纹接头和一个杆肩组成,主杆身沿轴向的外侧端车制螺纹盲孔并与主杆头内侧的螺纹接头相配合,且主杆身的内侧端和主杆体的两侧端设有同样规格的螺纹接头并均与杆接箍相配合,从而组合成一个完整的牵引主杆;

所述牵引主杆中主杆身的花键齿实现内连接板的轴向定位且其花键齿的两侧齿面和上表面分别与牵引盘和外导移支座各矩形花键齿槽的两侧齿槽面和齿槽顶面之间精密配合而构成移动副,同时牵引主杆中主杆体花键齿的两侧齿面和上表面分别与上导移盘、下导移盘和内导移支座各矩形花键齿槽的两侧齿槽面和齿槽顶面之间精密配合而构成移动副。

7.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述牵引体的牵引辅杆包含三个杆接箍、两个辅杆头、两个辅杆身和两个辅杆体,辅杆头的杆肩实现牵引盘的轴向定位,辅杆头内侧的螺纹接头与辅杆身的螺纹盲孔相连接,且辅杆身的内侧端和辅杆体的两侧端均通过螺纹接头与杆接箍相配合,从而组合成一个完整的牵引辅杆,由此通过两个同样规格的牵引辅杆和三个同样规格的牵引主杆并配置牵引螺母而将牵引盘、牵引主杆、牵引辅杆和连接板连成一体;

所述连接板实现牵引主杆与夹紧器间的连接,每组连接板均含有两个同样结构和规格的内连接板和外连接板,内连接板和外连接板的一端设有锥状凸台并钻有圆孔,且外连接板的圆孔内配置牵引主杆的主杆头,而内连接板的圆孔则与牵引主杆的主杆身之间采用过渡配合,同时内连接板和外连接板的另一端钻有与夹紧销轴相配合的孔眼,从而将牵引主杆和连接板与前夹紧体和后夹紧体连成一体。

8.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述导移体的上导移盘和下导移盘依据其剖分式构造而分别套于导向器中导向体的上部和下部,上导移盘定位卡块的横截面呈等腰梯形,下导移盘定位卡槽的两侧槽面分别与上导移盘定位卡块的两侧面相配合;上导移盘导移槽的槽底面与牵引辅杆的辅杆体外环面之间精密配合而构成移动副,同时上导移盘导移槽下侧槽面所在的平面通过上导移盘和下导移盘的轴线而导移槽上侧槽面所在的平面则采用垂直平面;上导移盘和下导移盘柱状圆台的中央部位钻有导移螺孔并通过导移螺柱将上导移盘和下导移盘接于导向器的花键滑道上;

所述上导移盘和下导移盘的各渐开线花键齿槽的齿槽顶面位于同一圆柱面上,各渐开线花键齿槽的齿槽顶面所在圆柱面的直径大于导向器中导向体花键齿的齿顶面所在圆柱面的直径,且上导移盘和下导移盘渐开线花键齿槽的两侧齿槽面分别与导向器中导向体花键齿的两侧齿面之间精密配合而构成移动副;上导移盘和下导移盘的各减阻沟槽沿周向均匀布置,且各减阻沟槽的沟槽底面采用圆拱面而其两侧槽面则采用平面,同时减阻沟槽两侧槽面所在的平面均通过上导移盘和下导移盘的轴线。

9.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述上导移盘和下导移盘中的锥状卡环的环腔内壁与液压轴推器液压缸的外环面之间采用过盈配合,且上导移盘和下导移盘的花键齿孔内配置牵引主杆的主杆体,同时上导移盘和下导移盘的锥状卡环和花键齿孔与其减阻沟槽之间交错排列;

所述导移体中的外导移支座沿周向均匀焊接于对接器中对接体的外环面上,内导移支座沿周向均匀焊接于导向器中导向体的外环面上,且内导移支座和外导移支座的数量和规格相同并沿轴向对称布置;外导移支座的矩形槽孔内配置轴推销轴而与液压轴推器液压缸的缸筒进行铰接,内导移支座的矩形槽孔内配置轴推销轴而与液压轴推器液压缸的活塞杆进行铰接,同时上导移盘和下导移盘以及内导移支座和外导移支座上的花键齿孔与牵引盘的花键齿孔相对应且其花键齿孔孔壁上矩形花键齿槽的数量、结构和规格相同。

10.根据权利要求1所述的轴向牵引式连接海底管道修复作业装置,其特征在于:所述轴向牵引式连接海底管道修复作业装置包含两套独立的液压驱动系统,即液压轴推器和液压周推器,液压轴推器完成端部密封器、对接器、上导移盘和下导移盘的轴向推进,液压轴推器的各液压缸沿轴向放置,而液压周推器则完成夹紧器和牵引体与海底管道间的快速夹紧,液压周推器的两个液压缸分别沿周向水平布置于夹紧器的两侧;所有独立液压缸的液压油均通过多路换向阀统一分配以实现液压轴推器的自动同步轴向推进和液压周推器的自动同步周向推进功能。