改进的水下快速连接数个接头的装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种改进的水下快速连接数个接头的装置，包括固定端和移动端；该固定端由公接头安装板、弹性夹头心轴、中心导向套筒、公接头、外部导向套筒以及固定安装板组成；该移动端由ROV旋转接口、传动轴、限位轴承、传动螺母、母接头安装板、垫圈、防护套筒、弹性夹头、外部导向柱、母接头、剪切销以及中心导向柱组成；其改进之处是，所述移动端的防护套筒侧壁上设有防沉积物护罩，有效防止各种沉积物直接进入移动端内部，减少设备故障率，利于移动端移动；在移动端的传动螺母和弹性夹头之间设有过载套筒，当遇到突然卡死的情况时，可以通过专用的扭矩工具拉动过载套筒切断剪切销来实现移动端与固定端的紧急脱离。
【专利说明】改进的水下快速连接数个接头的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改进的水下快速连接数个接头的装置。
【背景技术】
[0002]目前，海底石油和天然气生产过程中，一般都需要在井口安装一个采油树设备，为了方便的输送油气和控制油气的开采，采油树上安装有大量的液压控制阀，这些阀的控制管路通过接头安装在一个固定的安装板上，控制油液和电信号通过一个脐带缆(用热塑性材料将多条管束缠绕在一起)传送到采油树上，脐带缆的另一端安装在一个水下的生产控制设备上或直接安装在海面上的生产设备上。脐带缆水下接头的连接需要潜水员或ROV进行操作，考虑到安全因素，潜水员只能在浅海进行作业，在深水区，就必须运用ROV进行连接和脱离的操作。为了同时实现多个接头的可靠密封和连接，以防止海水渗入管道内，除了需要对多个接头的正确连接提供导向外，还必须施加一个可靠的锁紧力来使接头之间形成可靠的密封。现有的水下快速接头装置包括固定端和移动端；其中，该固定端主要包括公接头安装板、弹性夹头心轴、中心导向套筒、公接头、外部导向套筒以及固定安装板；该移动端主要包括ROV旋转接口、传动轴、限位轴承、传动螺母、母接头安装板、垫圈、防护套筒、弹性夹头、外部导向柱、母接头、剪切销以及中心导向柱。
[0003]现有水下快速接头装置采用的是螺纹锁紧方式，且螺纹部面直接暴露在海水中，没有任何防护装置，因此极易受海底沉积物和各种浮游生物的影响，可能导致螺纹联接部分卡死，影响装置的使用寿命。另外，由于传动螺母和螺栓都是直接固定在固定端和移动端，当遇到突然卡死的情况时，没有相应的应急方案，因此有待进行改进。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种改进的水下快速连接数个接头的装置，其在移动端防护套筒侧壁上安装防沉积物护罩，有效防止各种沉积物直接进入移动端内部，减少设备故障率，利于移动端移动；在移动端的传动螺母和弹性夹头之间设有过载套筒，当遇到突然卡死的情况时，可以通过专用的扭矩工具拉动过载套筒切断剪切销来实现移动端与固定端的紧急脱离。
[0005]本发明的目的是由以下技术方案实现的。
[0006]本发明改进的水下快速连接数个接头的装置，包括固定端和移动端；该固定端主要包括公接头安装板、弹性夹头心轴、中心导向套筒、公接头、外部导向套筒以及固定安装板；该移动端主要包括ROV旋转接口、传动轴、限位轴承、传动螺母、母接头安装板、垫圈、防护套筒、弹性夹头、外部导向柱、母接头、剪切销以及中心导向柱；其特征在于，所述移动端的防护套筒侧壁上设有防沉积物护罩，且移动端的传动螺母和弹性夹头间设有过载套筒。
[0007]前述的改进的水下快速连接数个接头的装置，其中，所述防沉积物护罩包括上防沉积物护罩和下防沉积物护罩；该上防沉积物护罩和下防沉积物护罩为相同且对称的具有开口槽的两个长方形体，上防沉积物护罩和下防沉积物护罩的四个角端分别设有螺孔，供螺钉将上防沉积物护罩和下防沉积物护罩分别对称固定在防护套筒的上下侧壁面上；所述下防沉积物护罩底部设有贯通开口槽的连通孔。设置防沉积物护罩后，可以有效防止各种沉积物直接进入移动端内部，避免旋转部位的卡死，从而有效减少设备故障率；下防沉积物护罩上设有连通孔供移动端内部与海水连通，可以防止内部空间的封闭而导致阻碍移动端移动。
[0008]前述的改进的水下快速连接数个接头的装置，其中，所述过载套筒为外壁面为阶梯形的中空筒体，该过载套筒的大直径端面为法兰端面，该法兰端面等距设六个螺钉孔供螺钉穿过与传动螺母螺接，过载套筒小直径端的侧壁径向等距设有六个通孔，等距选择其中三个通孔通过剪切销与弹性夹头连接。
[0009]本发明改进的水下快速连接数个接头的装置的有益效果，其在移动端防护套筒侧壁上安装防沉积物护罩，可以有效防止各种沉积物直接进入移动端内部，避免螺旋机构处卷入杂物而导致旋转部分卡死，从而有效减少故障率；该防沉积物护罩设有数个通孔，使移动端内部与海水连通，防止出现因内部空间封闭而导致阻碍移动端移动的缺陷；当遇到突然卡死的情况时，移动端与固定端不能正常脱离，可通过专用扭矩工具拉动设置在移动端的传动螺母和弹性夹头之间的过载套筒切断剪切销来实现移动端与固定端的紧急脱离。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明移动端结构示意图。
[0011]图2为本发明移动端装配结构剖示意图。
[0012]图3为本发明固定端结构示意图。
[0013]图4为本发明防沉积物护罩的上罩体结构示意图。
[0014]图5为本发明防沉积物护罩的下罩体结构示意图。
[0015]图6为本发明过载套筒结构示意图。
[0016]图7为本发明整体结构示意图。
[0017]图中主要标号说明:I为ROV旋转接口，2传动轴，3限位轴承，4传动螺母，5防旋转凸台，6导向键，7母接头安装板，8公接头安装板，9弹性夹头心轴，10中心导向套筒，11垫圈，12防护套筒，13弹性夹头，14外部导向柱，15母接头，16公接头，17中心导向柱，18前端标识线，19后端标识线，20外部导向套筒，21固定安装板，22防沉积物护罩，23过载套筒，24剪切销，25通孔，26上防沉积物护罩，27下防沉积物护罩，28开口槽，29螺孔，30连通孔，31螺钉孔，32锁紧到位标识线，33插入到位标识线。
【具体实施方式】
[0018]如图1至图7所示，本发明改进的水下快速连接数个接头的装置，包括固定端和移动端；该固定端主要包括公接头安装板8、弹性夹头心轴9、中心导向套筒10、公接头16、夕卜部导向套筒20以及固定安装板21 ;该移动端主要包括ROV旋转接口 1、传动轴2、限位轴承
3、传动螺母4、母接头安装板7、垫圈11、防护套筒12、弹性夹头13、外部导向柱14、母接头
15、剪切销24以及中心导向柱17 ;其改进之处在于，所述移动端的防护套筒12侧壁上设有防沉积物护罩22，且移动端传动螺母4和弹性夹头13之间设有过载套筒23。
[0019]如图1至图7所示，本发明改进的水下快速连接数个接头的装置，其中，所述防沉积物护罩22包括上防沉积物护罩26和下防沉积物护罩27 ;该上防沉积物护罩26和下防沉积物护罩27为相同且对称的具有开口槽28的两个长方形体，上防沉积物护罩26和下防沉积物护罩27的四个角端分别设有螺孔29，供螺钉将上防沉积物护罩26和下防沉积物护罩27分别对称固定在防护套筒12的上下侧壁面上；所述下防沉积物护罩27底部设有贯通开口槽的连通孔30。设置防沉积物护罩后，可以有效防止各种沉积物直接进入移动端内部，避免旋转部位的卡死，从而有效减少设备故障率；下防沉积物护罩上设有连通孔供移动端内部与海水连通，防止内部空间的封闭而导致阻碍移动端移动。所述过载套筒23为外壁面为阶梯形的中空筒体，该过载套筒23的大直径端面为法兰端面，该法兰端面等距设六个螺钉孔31供螺钉穿过与传动螺母4螺接，过载套筒23小直径端的侧壁径向等距设有六个通孔25，等距选择其中三个通孔通过剪切销24与弹性夹头13连接。
[0020]下面结合附图，通过具体实施例对本发明进行详细说明。
[0021]本发明提供了一种用于水下且能够同时连接多个接头的装置，多个接头可以是液压接头、电接头、光纤信号接头或输送化学液体的接头，并且能够由ROV机械手进行移动、连接和脱离的操作，该装置能够为多个接头的正确连接提供轴向及圆周方向上的导向，并且能够为多个接头之间的可靠密封提供足够大的锁紧力，其锁紧机构采用弹簧夹头式的锁紧方式，安全可靠，易于操作，在发生意外情况，当移动端与固定端不能正常的脱离时，还可以通过专用的扭矩工具拉动过载套筒23切断剪切销24来实现移动端与固定端的紧急脱离。
[0022]本发明改进的水下快速连接数个接头的装置由移动端和固定端组成。使用时，该装置具有连接和拔出等操作过程，其中连接过程分为两个阶段:插入过程和锁紧过程。
[0023]水下多功能快速接头插入过程:在实际使用的过程中，固定端通过固定安装板21借助螺栓连接到海底基座上。ROV机械手抓住移动端的旋转接口 1，沿轴向进入固定端，在此之前，必须逆时针旋转传动轴2，使弹性夹头13沿轴向向背离固定端的方向移动，弹性夹头13手指从中心导向柱17内部凸台上滑下，沿径向张开，此时防旋转凸台5位于防护套筒12轴向槽远离母接头安装板侧。移动端的外部导向柱14前端首先进入固定端的外部导向套筒20中,进彳丁粗略的轴向定位，随后中心导向柱17和外部导向柱14的后端分别进入中心导向套筒10和外部导向套筒20中，实现精确的轴向定位，与此同时，导向键6进入外部导向套筒20的键槽中，起到圆周方向上定位的作用。在轴向及圆周方向上导向的作用下，十三个公接头和母接头分别对齐，当弹性夹头心轴9的前端帽刚好接触到弹性夹头13手指时，ROV机械手提供推力，该推力控制在机械手的推力范围内，使弹性夹头13手指越过弹性夹头心轴9端帽，这样手指拉住端帽在轴向提供预紧力。此时，导向键上的前端标识线与插入到位标识线对齐，这样ROV通过观察插入到位标识线和前端标识线对齐后，即判断移动端在轴向方向已经插入到位。插入到位时，公接头16还没有插入到母接头15中，但此时两者已经对齐。
[0024]水下多功能快速接头锁紧过程:当移动端插入到位后，ROV机械手抓住扭矩工具，使扭矩工具准确插入到传动轴2的方形螺帽上，然后开始顺时针旋转传动轴2，由于传动轴2轴向运动被限制，故其只能产生旋转运动；传动螺母4与防旋转凸台5连接一起，而防旋转凸台5只能在防护套筒12的限位槽中轴向移动，故传动螺母4将带动防旋转凸台5及弹性夹头13沿着轴向向固定端侧移动，这个过程中，弹性夹头13手指不断拉紧弹性夹头心轴9,使移动端向固定端靠近,母接头15向公接头16靠拢,最终使公接头16完全插入到母接头15中，并提供一个足够大的锁紧力使接头之间形成可靠的密封，接头完全导通，实现信号的传递。与此同时，弹性夹头13的手指向固定端侧运动，最终运动到中心导向柱17的内部，手指被径向压缩，弹性夹头13手指与弹性夹头心轴9之间的拉力达到最大，在此可靠的锁紧力下，能够保证十三个接头之间的可靠密封和导通。与此同时，防旋转凸台5向固定端侧运动，最后运动到防护套筒12轴向槽后端。与此同时，导向键6继续插入外部导向套筒20的键槽中，最后其前端标识线18与锁紧到位标识线32对齐，后端标识线19与插入到位标识线33对齐，当ROV观察到锁紧到位标识线32与前端标识线对齐，插入到位标识线33与后端标识线对齐后，可判断此时锁紧到位，连接作业结束。
[0025]水下多功能快速接头拨出过程:R0V机械手提供拉力将弹性心轴9从弹性夹头13手指中拔出，同样，此力应在机械手提供拉力范围内，拔出后，在沿着轴向将外部导向柱14慢慢从外部导向套筒20中移出，等中心导向柱17完全从固定端中移出后，由机械手将移动端放置在暂置位或移动到其它地方。
[0026]上述操作过程为现有技术。
[0027]本发明在移动端防护套筒12侧壁上设有防沉积物护罩22后，传动轴上不容易混入海水中澡类等杂物，当混入杂物可能会导致转动传动轴时卡死，同时下防沉积物护罩27底部设有多个连通孔30，以用来使移动端内部与海水连通，防止因内部空间封闭而形成液压锁阻碍移动端的移动。
[0028]本发明在移动端传动螺母4和弹性夹头13之间设有过载套筒，当水下多功能快速接头出现锁紧机构卡死等意外情况，通过ROV机械手操作扭矩工具不能使传动轴发生旋转时，这时候可利用液压驱动高扭矩输出工具施加更大的扭矩旋转传动轴，从而强迫过载套筒23向固定端侧运动，这样在过载套筒23和弹性夹头13之间形成很大拉力，当此拉力足以拉断剪切销24时，三个剪切销24被拉断，再通过机械手拉动移动端，此时弹性夹头13向远离固定端方向运动，弹性夹头手指张开，使弹性夹头13与弹性夹头心轴9之间的锁紧力消失，由于弹性夹头法兰的作用，弹性夹头13不会从移动端中脱落，从而可以跟随移动端一起被回收到海上进行维修，在重新安装上剪切销24后，移动端又可再次重新使用。过载套筒23小直径端的侧壁径向等距设有六个通孔25，但只等距选择三个通孔安装三个剪切销24，另外三个通孔是用来做通道使用，在中心导向柱17插入中心导向套筒10的过程中，此区域中被挤压出来的海水通过该通道，以及下防沉积物护罩27上的多个连通孔30与外界海水连通，可有效防止形成液压锁。
[0029]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种改进的水下快速连接数个接头的装置，包括固定端和移动端；该固定端主要包括公接头安装板、弹性夹头心轴、中心导向套筒、公接头、外部导向套筒以及固定安装板；该移动端主要包括ROV旋转接口、传动轴、限位轴承、传动螺母、母接头安装板、垫圈、防护套筒、弹性夹头、外部导向柱、母接头、剪切销以及中心导向柱；其特征在于，所述移动端的防护套筒侧壁上设有防沉积物护罩，且移动端传动螺母和弹性夹头之间设有过载套筒。
2.根据权利要求1所述的改进的水下快速连接数个接头的装置，其特征在于，所述防沉积物护罩包括上防沉积物护罩和下防沉积物护罩；该上防沉积物护罩和下防沉积物护罩为相同且对称的具有开口槽的两个长方形体，上防沉积物护罩和下防沉积物护罩的四个角端分别设有螺孔，供螺钉将上防沉积物护罩和下防沉积物护罩分别对称固定在防护套筒的上下侧壁面上；所述下防沉积物护罩底部设有贯通开口槽的连通孔。
3.根据权利要求1所述的改进的水下快速连接数个接头的装置，其特征在于，所述过载套筒为外壁面为阶梯形的中空筒体，该过载套筒的大直径端面为法兰端面，该法兰端面等距设六个螺钉孔供螺钉穿过与传动螺母螺接，过载套筒小直径端的侧壁径向等距设有六个通孔，等距选择其中三个通孔通过剪切销与弹性夹头连接。
【文档编号】F16L37/08GK104315282SQ201410421455
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】李志刚, 苏锋, 胡小东, 刘立新, 侯莉, 张磊, 顾临怡, 王凤云, 刘华建, 彭朋 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司, 浙江大学