卡爪连接器的制作方法

本发明涉及一种卡爪连接器，适用于深水管道连接。

背景技术：

深水管道的连接技术应用前景很广，但是技术难度非常之大，其作业难度不亚于在宇宙太空作业。国外高技术设备从不单独对我国出售，必须根据整个工程项目为合同进行租借，其作业的一切外部条件均由国外公司决定，这实质上是对我国海油资源的一种掠夺，严重制约了我国海洋石油的开采及海洋工程技术的发展。因此，研制出可用于深海工程的专用设备，尽力缩短与国外先进技术的差距，尽早打破国外垄断的局势是我国海洋工程走向深海的关键。

通过自主研发深海管道连接器，可以大大缩短海洋工程工期，降低海洋工程的作业费用，具有绝对的自主权，同时可以避免租用国外设备造成的冲突；其次，在研发的过程中，可以培养一大批国内在深水作业技术领域的精英人才，逐渐掌握并完善深水管道连接以及相关深水作业技术，为我国进一步走向深水打下坚实的基础；再次，研究深水管道连接器可以满足广大的市场需求并同时可以带来巨大的经济效益，同时，也象征着国家征服海洋实力的强大，在国防上也有一定的战略意义。

技术实现要素：

为了克服现有的连接器接头的密封效果不良，导致接头密封的泄漏率较大的实际使用问题，本发明提供一种新型的卡爪连接器及其接头的密封方案，采用了新型透镜垫密封圈，减小了密封所需的预紧力；减小了泄漏率，使得泄漏率很小，在可接受范围之内。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：卡爪接头是卡爪连接器的核心，承担着整个连接工作的重任，卡爪接头由顶盖、顶盖套筒、压力环、卡爪、上法兰以及透镜垫密封圈五部分组成，在高压管道中采用透镜垫密封，透镜垫密封是自紧式密封的典型密封形式，能够在内部管道压力下使透镜垫密封圈与卡爪之间产生径向力，更有利于密封；采用一种既能封外部海水又能承受内部油压的复合式密封圈，由金属透镜垫密封圈和 O 型密封圈组成，在透镜垫的上端部制作成薄片齿状结构，安装时与上法兰固定，由卡爪接头携带与底座接头的下法兰完成对接，透镜垫侧面开两个环形槽，用于放置 O 型圈；底座接头则需要预先固定在海底管汇的管道接口上，并调平整个装置；卡爪接头由安装工具携带，在陆地或甲板上预先完成连接；法兰结构采用分为法兰内部结构和法兰外部结构，上法兰向下运动使密封圈密封面与下法兰密封面相接触，并且保证上、下法兰止口外端的平台之间留有一定的间隙。

本发明的有益效果是：本发明提供的水下可回收式卡爪连接器，连接操作便捷，可操作性能较强；接头密封需要采用复合式密封，既能抵抗内部高温高压又能抵抗外部海水的压力密封性能良好，且密封不易失效，具有广泛的应用空间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是法兰与密封圈结构示意图。

图2是带齿透镜垫密封圈。

图1中1.透镜垫密封球面，2. O型圈。

具体实施方式

如图1中所示，在透镜垫的上端部采用薄片齿状结构，安装时与上法兰固定，由卡爪接头携带与底座接头的下法兰完成对接，透镜垫侧面开两个环形槽，用于放置 O 型圈。

如图2所示，为了便于陆地打压试验的时候水能流过密封圈下密封面，从而测试下端 O 型圈的密封性能，在透镜垫密封面偏下端位置打两个φ3 的小孔。

如图2所示，原本密封结构中使用镶环，优选的，如图1所示，取消使用镶环，消除镶环本身在密封副中存在的缺陷引起的密封不良的问题。

优选的，法兰结构可分为法兰内部结构和法兰外部结构，上、下法兰密封面与竖直方向夹角为 70°；外部结构需要考虑法兰外表面与卡爪内槽结构表面配合完成锁紧动作，上、下法兰与卡爪内槽配合表面与水平方向夹 30°，将卡爪径向的运动转化为两法兰的轴向运动，提供足够的轴向力实现密封。

优选的，上法兰向下运动使密封圈密封面与下法兰密封面相接触，并且保证上、下法兰止口外端的平台之间留有间隙，从密封圈与上、下法兰密封面相接触到施加预紧力实现密封，使密封圈达到弹性极限，从而实现密封；施加完预紧力后，上、下法兰止口外端的平台端面相互接触，但相互之间无作用力，轴向力继续增大时，多余的力由上、下法兰止口外端的平台端面承担，起到了保护密封圈的作用，并且相对密封面，上、下法兰接触面比较大，法兰变形较小，保证了法兰的刚度。

优选的，卡爪接头由顶盖、顶盖套筒、压力环、卡爪（12 个）、上法兰以及透镜垫密封圈五部分组成，透镜垫由上法兰携带，十二瓣卡爪周向均匀分布在上法兰周围，卡爪完全张开时卡爪上部内表面与法兰管道外表面完全接触，压力环套在卡爪外圈，上法兰、卡爪、压力环组成一个整体通过上法兰上端部的螺栓孔与顶盖相连接，从而组成一个部件，顶盖套筒焊接在顶盖下端。

优选的，卡爪的内表面与法兰外表面严格配合，卡爪运动过程中以卡爪内槽表面上端为转动原点 ，为方便卡爪接头与底座接头的对接，卡爪完全张开时，卡爪底端与下法兰留有间隙，转动角度为 15°；当卡爪处于完全张开状态时，卡爪内表面上端长直圆弧面与法兰管道外径相等，与法兰外径表面完全接触抱紧法兰管道，卡爪内表面上端长直圆弧面与法兰管道外径相等，与法兰外径表面完全接触抱紧法兰管道，同时，卡爪外表面上端斜面与压力环上下端小斜面接触贴合，实现卡爪接头在吊装过程中卡爪的轴向定位。

优选的，底座接头由下法兰、卡板、上下壁筒、加强筋等组成，用以支撑下法兰以及将其固定在水下管汇上；底座接头中上板相对上壁筒突出一小段距离，以使安装工具下导向椎体与底座接头对接后，锁紧机构动作卡住上板，完成安装工具与底座接头的锁紧，提高整个作业流程的可靠性；为保证在对接的过程中有一定的冗余角度，底座接头上、下板的直径略小于安装工具下部导向椎体中上部直筒的直径。

优选的，下法兰由两个分瓣的卡板夹紧固定在底座接头上板上，上板、上壁筒、下板、下壁筒分别由上到下焊接而成，在下壁筒周向均匀焊接 12 个加强筋以固定整个装置。