专利名称：具有超扭矩保护的遥控潜水器接口的制作方法
技术领域：
本公开大体涉及用于接收用于旋转海底装备(例如海底阀促动器)的遥控潜水器的传动工具的接ロ，并且更具体而言，涉及具有超扭矩保护装置的接ロ。
背景技术：
诸如海底树的海底井装备采用典型地以液压或电カ的方式促动的阀。阀促动器通常具有允许以手动而非液压或电力的方式打开或关闭阀的超越机制。响应于传动杆或轴被外部装置(例如遥控潜水器(ROV))旋转而发生手动促动。海底井装备可具有被ROV旋转的其它轴。将ROV部署在来自水面船舶的脐带上，并且从水面船舶控制R0V。阀促动器在它们的传动系中具有在ROV所施加的扭矩过度时可能失效或受损的构件。典型地，操作员将在船舶上时校准R0V，使得ROV不会施加大于它要旋转的装置的最 大能力的扭矩。有时，员エ可能会犯错，并且将ROV的扭矩极限设定得太高。如果发生那种情况，则存在海底装置的传动系将受损的可能性。取回海底装置以进行修理可为困难和费钱的。
发明内容
一种联接到海底井装置的轴上的接口装置适于接收ROV传动工具，以旋转接口装置和井装置的轴。接口装置具有两个构件永久模块和可取回模块。永久模块联接到井装置的轴上，以将永久模块的旋转传输给轴。安装ROV接ロ的这个永久部分，以便使其保持在海底达延长的时段。ROV接ロ具有带有驱动部件和从动部件的可取回模块，驱动部件和从动部件通过剪切元件来联接在一起，以一致地旋转。从动部件可释放地联接到永久模块上，以将从动部件的旋转传输给永久模块。可取回模块的驱动部件能够与ROV的传动工具接合，以使驱动部件、从动部件和永久模块旋转海底井装置轴。可取回模块还具有ROV取回轮廓，以在剪切元件进行剪切的情况下取回可取回模块。取回轮廓构造成被ROV的取回工具接合。驱动部件和从动部件能够共同被ROV取回，同时永久模块保持附连到轴上。在优选实施例中，驱动部件和从动部件具有彼此匹配的圆柱形表面。圆柱形表面中的一个中的凹部与圆柱形表面中的另ー个中的凹部匹配，以限定剪切元件腔体。剪切元件位于这个剪切元件腔体内。弹簧加载式固持器可释放地固持从动部件，使其与永久模块接合。在ROV施加足以克服弹簧加载式固持器的力的笔直拉力之后，固持器将释放。优选地，ROV的取回轮廓位于从动部件上。取回轮廓可包括位于从动部件的前部端中的槽ロ对。各个槽ロ可具有入口部分，入口部分具有大小设置成接收ROV的取回工具的开ロ端。各个槽ロ具有固持部分，一旦取回工具从入口部分旋转到槽ロ的固持部分中，固持部分防止取回工具被移除。优选地，从动部件和驱动部件通过固持机构来固定在一起，固持机构防止从动部件和驱动部件在剪切和取回之后分开。在所显示的实施例中，永久模块包括具有前部端和后部端的壳体。传动腔体从后部端延伸到壳体中，以联接到井装置轴上。吊舱腔体从前部端延伸到壳体中。可取回模块包括位于吊舱腔体中以与壳体一起旋转的吊舱本体。吊舱本体具有从吊舱本体的前部端延伸到吊舱本体中的圆柱形容座。弹簧加载式固持器可释放地将吊舱本体固持在吊舱腔体中。可取回模块还包括传动销，该传动销是驱动部件。传动销具有位于吊舱本体的容座内的圆柱形基部。传动销具有用于由ROV的驱动部件接合的突起的多边形部分。剪切元件可位于传动销的基部和容座之间。剪切元件对吊舱本体施加ROV在传动销上施加的扭矩，以使在壳体和传动轴处有旋转。剪切元件在ROV施加过度的扭矩的情况下进行剪切。在所显示的实施例中，接收吊舱本体的壳体腔体不是圆柱形。在所显示的实施例中，壳体腔体是伸长的，其具有长轴线尺寸和短轴线尺寸。长轴线尺寸大于短轴线尺寸。吊舱本体的位于壳体的腔体内的部分具有用于对准和传递扭矩的匹配构造。在一个实施例中，壳体腔体的伸长侧部是平的，并且彼此平行。在那种情况下，弹簧加载式固持器可包括两个锁销部件，它们各自均突入腔体中，并且接合形成于吊舱本体的平的侧部上的凹陷。锁 销部件被螺旋弹簧偏置成与凹陷中的ー个接合。
图I是示出了根据本公开而构建的ROV接ロ的截面图。图2是图I的接ロ的传动销的透视图。图3是图I的接ロ的吊舱本体和剪切块的透视图。图4是示出了安装在吊舱本体中的传动销和安装在图I的接ロ的壳体中的吊舱本体的透视图。图5是沿着图4的5-5得到的图I的接ロ的放大截面图，并且示出了 ROV的取回工具从永久模块中拉出可取回模块。图6是示出了沿着图4的6-6得到的且移除了衬环和轴的图I的接ロ的截面图。图7示出了图I的接口装置的弹簧加载式固持器中的ー个的放大视图。
具体实施例方式參照图I，遥控潜水器(ROV)接ロ 11具有包括壳体13的永久模块。壳体13具有前部端15和后部端17。用语“前部”和“后部”是任意的；前部端15定位成比后部端17更能够接近R0V。壳体13可具有从前部端15向外延伸的外部圆柱形凸缘19。在这个实施例中，壳体13为大体圆柱形，并且安装到海底井装置上，例如海底井装置面板21。壳体13能够相对于面板21的至少一部分旋转。虽然显示为向上，但是前部端15可沿水平或其它方向而定向。可将衬环23固定到壳体13的外径上，并且使衬环23抵靠海底面板21。面板21的一部分装配在凸缘19和衬环23之间。将壳体13安装到海底井装置上的其它方式是可行的。壳体13被认为是永久模块的一部分，因为一旦安装到海底面板21上,壳体13就意图保持在那里达不定的时期，这可为几年。壳体13具有沿向前方向从壳体后部端17延伸的传动腔体25。示出了传动腔体25为圆柱形的封闭的底孔，但是它可具有不同的构造。圆柱形传动杆或轴27安装在传动腔体25内，以与壳体13 —起旋转。传动轴27是海底井装置的一部分，例如海底阀促动器的可旋转的传动杆。在这个实例中，传动轴27的端部部分具有平滑的圆柱形外表面，并且由抗旋转装置固定，使得壳体13的旋转导致传动轴27旋转。抗旋转装置可为许多不同的类型。作为实例，它被显示为延伸通过壳体13中的带螺纹的孔的固定螺钉29。固定螺钉29具有接合形成于传动轴27中的圆锥形凹部或凹陷31的内部端。完全延伸通过传动轴27且在两端处由开ロ销固定的销是另一种类型的抗旋转装置。在传动轴27和腔体25之间的键或花键也将是可行的。传动轴27和传动腔体25沿着ROV接ロ 11的旋转轴线33延伸。也沿着轴线33在壳体13中形成吊舱腔体35。吊舱腔体35从前部端15延伸到壳体13中。在这个实例中，吊舱腔体35不与传动腔体25相交，而是沿向前方向与传动腔体25的基部隔开短的距离。參照图4，吊舱腔体35可不为圆柱形。它被显示为具有通过两个弯曲端39连结的两个平行的平侧部37。其它构造是可行的。在这个实施例中，与平的侧部37相比，弯曲端39彼此离得更远。回头參照图1，在这个实施例中，吊舱腔体具有平的底部41，但是底部41可不为平的。形成可取回模块的一部分的吊舱本体43具有与吊舱腔体35匹配的轮廓，并且装 配在吊舱腔体35内。吊舱本体43的前部端可与壳体13的前部端15齐平。在图3中更加详细地示出了吊舱本体43。吊舱本体43具有带有长轴线45和短轴线47的伸长构造。长轴线45垂直于短轴线47，并且在垂直于旋转轴线33 (图I)的平面上示出了两者。吊舱本体43具有彼此平行的两个平的侧部49。吊舱本体43具有连结平的侧部49的圆形端51。吊舱本体43具有从其前部端延伸到吊舱本体43中的圆柱形容座53。吊舱本体43还在相对的平的侧部49上具有固持凹陷55。參照图I和7，显示了弹簧加载式锁销57用于接合凹陷55。各个锁销57承载在延伸通过壳体13的一部分的带螺纹的孔58内。当与凹陷55接合时，锁销57防止吊舱本体43从吊舱腔体35中释放或移除，除非沿向前方向应用了足够的拉力来克服锁销57所施加的力。用于各个锁销57的组件包括具有接合带螺纹的孔58的外部螺纹61的套筒59。各个锁销57包括圆柱形销，圆柱形销承载在套筒59内，以沿着锁销轴线63沿向内和向外的方向运动。圆柱形之外的形状是可行的。螺旋弹簧65包围锁销57，以沿向内方向推动锁销57。螺旋弹簧65具有外部端，该外部端在套筒59的外部端上抵靠内部凸肩67。螺旋弹簧65具有抵靠开ロ环或凸肩69的内部端，开ロ环或凸肩69在锁销57的内部端附近安装在锁销57的周围。在套筒59的内部端附近从套筒59向内延伸的内部凸肩71抵靠开ロ环69，以对锁销57的沿向内方向的运动提供止动件。锁销57在其内部端上具有斜面73，该斜面73与凹陷55 (图I)的类似的构造匹配。斜面73可为圆锥形的。而且，如图I中所显示的那样，衬环23可在各个锁销57附近具有孔74。当锁销57相对于轴线33向外运动时，孔74接收锁销57的外部端。仍然參照图1，吊舱本体43可具有底部75，底部75的下表面抵靠吊舱腔体底部41。可取回模块的另一部分包括传动销77，传动销77具有紧密接收在圆柱形容座53内的圆柱形基部81。传动销77通过固持环或装置79来固定在容座53内。用虚线示意性地显示了固持装置79。固持装置79可包括开ロ环、带螺纹的环或一些其它装置。在海底时，固持装置79 —直将传动销77与吊舱本体43固持在一起。传动销77和吊舱本体43可认为是ROV接ロ 11的可取回模块或部分，因为它可容易地取回，同时包括壳体13的永久部分仍然在海底。传动销77可认为是驱动部件，而吊舱本体43则可认为是从动部件，它们各自具有彼此匹配的圆柱形表面53、81。在图2中所显示的那样，传动销77具有从其基部81沿向前方向延伸的多边形部分83。显示了多边形部分83具有用于由ROV传动工具84(图I)接合的平的外部传动表面。这个实例示出了四个传动表面，但是可存在不同的数量，而且传动表面可不为平的。在这个实例中，传动工具84是在多边形部分83的上面滑动的套筒或承窝。但是，这个布置可反过来，多边形部分83是在ROV的销驱动部件的上面滑动的套筒。仍然參照图2，基部81具有至少ー个剪切元件槽ロ 85，并且在这个实施例中采用了四个。各个剪切元件槽ロ 85形成于基部81的圆柱形表面中，并且沿轴向延伸选定的距离。如图3和6中显示的那样，剪切元件槽ロ 85与圆柱形容座53中的剪切元件槽ロ 87对准和匹配。如图3中显示的那样，示出了各自隔开大约90度的四个槽ロ 87。数量可有所改 变。槽ロ 87与槽ロ 85 (图2)匹配，以形成用于接收剪切元件89的长方形腔体。各个剪切元件89的大约一半位于槽ロ 85中的ー个内，而另一半则位于槽ロ 87中的ー个内。各个剪切元件89由一定材料形成，并且具有在传动销77和吊舱本体43之间的选定的扭矩被超过时将使剪切元件89进行剪切的大小。所选定的扭矩将低于将损害井装置的扭矩。显示了剪切元件89为长方形，但是它们可具有其它形状，例如圆柱形。由槽ロ 85、87限定的各个腔体在传动销基部81的后部端上具有入口。在这个实例中，容座槽ロ 87从容座底部75延伸到吊舱本体43的前部端。传动销槽ロ 85从传动销77的后部端延伸传动销基部81的长度的一部分。为组装传动销77与吊舱本体43，剪切元件89从传动销77的后部端插入到槽ロ 85中，然后在剪切元件89滑入槽ロ 87中吋，传动销77插入到容座53中。然后固持环79 (图I)被固定。再次參照图3，吊舱本体43在其前部侧具有用于与ROV接合的取回轮廓91，以从壳体13(图I)中拉出吊舱本体43。取回轮廓91可有所改变，并且包括将接收ROV的取回工具且闩锁到该取回工具上的结构，从而允许沿着轴线33(图I)沿向前方向在吊舱本体43上施加力。在这个实施例中，取回轮廓91包括相对于轴线33(图I)彼此间隔开大约180度的两个槽ロ。各个取回轮廓91位于弯曲端51中的ー个和吊舱本体43的容座53之间。各个取回轮廓91是弯曲的，并且包括入口部分93和固持部分95。入口部分93具有大于固持部分95的开ロ宽度的槽ロ开ロ宽度。如图5中示出的那样，ROV取回工具97可包括两个取回工具部件，它们各自具有在其自由端上带有头部99的柄部。头部99尺寸设置成插入到槽ロ入口部分93 (图3)中。使取回工具部件97绕着轴线33沿周向旋转短的距离会导致头部99从入口部分93滑入固持部分95中。固持部分95如提到的那样具有较小的开ロ，从而限定面向向后方向的两个突出物101。头部99接合突出物101，以允许ROV沿向前方向对吊舱本体43施加力。各个工具部件97的柄部部分延伸通过固持部分95的较窄的开ロ。在运行中，将如图I中示出的那样安装ROV接ロ 11。壳体13将被固定到海底井装置轴27上。传动销77将被固定在吊舱本体43内，而吊舱本体43将被固定在壳体13的吊舱腔体35内。为了使轴27旋转，ROV下降到接ロ 11附近，并且ROV传动工具84在传动销77的上面滑动。在水面船舶处的操作员使ROV传动工具84旋转，这又使传动销77、吊舱本体43、壳体13和轴27旋转。在ROV传动工具84应用了过度扭矩的情况下，剪切元件89 (图6)将进行剪切。在剪切之后，ROV传动工具84所施加的旋转将仅旋转传动销77，而不旋转吊舱本体43和壳体13。在水面船舶处的操作员将注意到扭矩减小和/或更迅速的旋转，这是由于剪切元件89被剪切所导致。然后操作员将着手更换由剪切元件89连结的构件。因为可能ROV的校准有误，所以操作员将优选地取回ROV来重新校准。可选地，ROV可具有取回工具97，以在ROV被拉上船进行重新校准的同时取回被剪切的可取回模块。否则，操作员将在校准之后送回ROV与取回工具97。为了开始取回可取回模块，将取回工具部件97推入取回槽ロ 91中。操作员使取回工具97的两个部件有少量旋转，这将把头部99置于突出物101的下面，如图5中显示的那样。然后操作员沿向前方向且以足够的量在取回工具97上施加力，以使锁销57(图I)摆脱与凹陷55的接合。弹簧加载式锁销57的释放允许吊舱本体43和传动销77从吊舱腔体35中抽出，如图5中示出的那样。如果在重新校准之后，ROV承载组装好的替代传动销77和吊舱本体43，ROV将倒转取回程序。ROV将使用取回工具97来将吊舱本体43推入吊 舱腔体35中，直到弹簧锁销57扣回到凹陷55中为止。一旦锁销97接合凹陷55，操作员沿相反的方向旋转取回工具97达短的距离，并且从取回轮廓91中移除取回工具97。经重新校准的ROV可备选地取回被剪切的可取回模块，从而允许操作员更换剪切元件89，以及重新送入修理后的组件。当取回被剪切的可取回模块时，剪切元件89的被剪切的部分也将容纳在可取回模块内，因为这些部分将保留在剪切元件槽ロ 85和87内。为了在水面船舶处修理可取回模块，操作员移除固持环79，并且从容座53中拉出传动销77。操作员更换剪切元件89，并且重新组装传动销77与传动吊舱43。将接ロ构造成可取回部分和永久部分允许取回接ロ 11的能够容易地接近的部分。这个可取回模块仅包括接ロ 11的需要修理或更换的部分，使得不需要取回通常将保持与海底井装置永久地连接的任何部分。虽然本公开仅显示了其形式中的ー个，但是对本领域技术人员应当显而易见的是，本公开不受此限制，而是容易有各种改变和改良。
权利要求
1.一种用于将扭矩从遥控潜水器(ROV)传递到海底井装置的ROV接ロ(11)，包括 永久模块(13)，其适于联接到所述井装置的轴(27)上，以将所述永久模块的旋转传输给所述轴； 可取回模块，其具有通过剪切元件(89)来联接在一起以一致地旋转的驱动部件(77)和从动部件(43)，所述从动部件可释放地联接到所述永久模块上，以将所述从动部件的旋转传输给所述永久模块； 所述可取回模块的所述驱动部件能够与所述ROV的传动工具(84)接合，以使所述驱动部件、所述从动部件和所述永久模块旋转所述轴； 在所述可取回模块上的、由所述ROV的取回工具(97)接合的ROV取回轮廓(91);以及其中 所述驱动部件和所述从动部件能够一起被所述ROV取回，同时所述永久模块保持附连到所述轴上。
2.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于 所述驱动部件和所述从动部件具有彼此匹配的圆柱形表面(53，81)； 在所述圆柱形表面中的一个中的凹部(85)与所述圆柱形表面中的另ー个中的凹部(87)匹配，以限定剪切元件腔体；以及 所述剪切元件位于所述剪切元件腔体中。
3.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于，所述接ロ进ー步包括 弹簧加载式固持器(57)，其可释放地固持所述从动部件，使其与所述永久模块接合，从而允许通过所述ROV的克服所述弹簧加载式固持器的力的笔直拉力来从所述永久模块中取回所述可取回模块。
4.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于，所述ROV取回轮廓位于所述从动部件上。
5.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于，所述取回轮廓包括 在所述从动部件的前部端中的至少两个槽ロ(91)； 所述槽口中的各个具有入口部分(93)，所述入口部分(93)具有大小设置成接收所述ROV的所述取回工具(97)的开ロ ；以及 所述槽口中的各个具有防止所述取回工具被移除的固持部分(101)，通过旋转所述取回工具，所述取回工具能够从所述入口部分接近所述固持部分。
6.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于，所述接ロ进ー步包括 在取回期间将所述驱动部件和所述从动部件固持在一起的固持机构(79)。
7.根据权利要求I所述的接ロ，其特征在于 所述永久模块包括具有腔体(35)的壳体(13)； 所述壳体腔体具有彼此垂直且在垂直于所述壳体轴线(33)的平面上測量到的长轴线(45)尺寸和短轴线(47)尺寸,所述长轴线尺寸大于所述短轴线尺寸；以及 所述可取回模块包括具有位于所述壳体腔体内的部分的吊舱本体(43)和装配在所述吊舱本体中的圆柱形容座(53)内的传动销(77)。
8.根据权利要求7所述的接ロ，其特征在于，所述壳体腔体具有平的且彼此平行的两个侧部(37)。
9.根据权利要求7所述的接ロ，其特征在于位于所述壳体腔体内的所述吊舱本体的所述部分具有彼此平行的两个平的侧部(49)； 弹簧加载式固持器(57)突入所述腔体中；以及 在所述吊舱本体的所述平的侧部中的至少ー个中形成凹陷(55)，以由所述弹簧加载式固持器接合。
10.根据权利要求7所述的接ロ，其特征在于，所述取回轮廓包括 在所述吊舱本体的前部端中的、在所述吊舱本体中的所述容座的周围彼此沿周向隔开的至少两个槽ロ(91)； 所述槽口中的各个具有入口部分(93)，所述入口部分(93)具有大小设置成接收所述ROV的工具(97)的开ロ ；以及 所述槽口中的各个具有防止所述工具被移除的固持部分(101)，通过旋转所述工具，所述工具能够从所述入口部分接近所述固持部分。
11.根据权利要求10所述的接ロ，其特征在干，所述槽ロ中的各个的所述固持部分相对于所述吊舱本体的所述容座从所述入口部分沿周向方向延伸。
12.—种旋转海底井装置的轴的方法，包括 提供具有永久部分(13)和可取回部分的遥控潜水器(ROV)接ロ(11)，所述可取回部分具有通过剪切元件(89)来联接在一起以一致地旋转的驱动部件(77)和从动部件(43)，所述从动部件可释放地联接到所述永久部分上； 将所述接ロ的所述永久部分安装到所述井装置的所述轴(27)上； 使所述可取回部分的所述驱动部件与所述ROV的传动工具(84)接合，并且旋转所述传动工具，从而使所述驱动部件、所述从动部件和所述永久部分旋转所述轴； 如果所述ROV所施加的扭矩超过选定的水平，则剪切所述剪切元件，从而使所述轴的旋转停止；然后 用所述ROV的取回工具(97)移除和取回所述可取回部分，同时使所述接ロ的所述永久部分附连到所述轴上。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进ー步包括 在取回所述可取回部分之后，更换所述剪切元件；然后 用所述ROV放下所述可取回部分，并且重新联接所述从动部件与所述永久部分。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，移除所述可取回部分包括接合所述取回工具与所述驱动部件，然后沿笔直方向拉所述取回工具。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于 所述从动部件通过弹簧锁销部件(57)来可释放地联接到所述永久部分上；以及 从所述永久部分中移除所述可取回部分包括克服所述弹簧锁销部件所施加的固持力。
全文摘要
本发明涉及具有超扭矩保护的遥控潜水器接口。一种遥控潜水器(ROV)接口具有可取回部分和永久部分。永久部分包括壳体，壳体具有固定到海底井装置的传动杆上的腔体。壳体在相对的端部上具有吊舱腔体，吊舱腔体接收吊舱本体，吊舱本体是可取回部分的一部分。吊舱本体通过弹簧加载式固持器来固定在吊舱腔体内。吊舱本体具有接收传动销的圆柱形容座，传动销形成可取回部分的另一部分。传动销和圆柱形容座通过剪切元件来接合，以进行旋转。吊舱本体具有能够由ROV接近的ROV取回轮廓。在剪切元件由于过度扭矩的原因而进行剪切的情况下，ROV取回工具接合吊舱本体，并且与传动销一起取回吊舱本体。
文档编号B63C11/52GK102689681SQ20121009038
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者D·D·科莫瓦, E·E·齐默曼, J·R·小门查卡 申请人:韦特柯格雷公司