一种海底管道水下封堵作业装置的制作方法

本发明涉及海洋管道修复装备领域中的一种海底管道水下封堵作业装置，应用于海底管道漏点封堵的水下施工作业。

背景技术：

海底油气输送管线在使用一段时间后，由于腐蚀、外力等因素的影响，可能会在管道的某一位置出现缺陷或损伤，甚至泄漏，需对管道进行水下堵漏补强，现行的做法是通过水下机器人或潜水员借助机械扳手或者液压扳手将封堵器上的螺栓或螺栓螺帽组进行连接和紧固，由于在水下作业环境复杂，造成水下作业施工难度大、效率低、危险性高，且受气候条件影响大，因此，亟待一种海底管道水下封堵作业装置来替代水下机器人或潜水员进行水下封堵施工作业。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了弥补现有技术的空白，提供一种可完成封堵器对海底管道漏点的水下作业，实现海底管线的水下可靠性封堵的海底管道水下封堵作业装置。该装置具有水下易施工、不受水深限制、封堵可靠等特点，特别适用于海底管线的水下应急封堵维修。

一种海底管道水下封堵作业装置，包括立柱、导向套、油缸a、连接座a、液压扳手a、封堵器、螺栓或螺栓螺帽组a、对位油缸和对位导向缸；所述立柱与对位油缸和对位导向缸连接构成u形框架结构；所述连接座a为两个，两个连接座a分别通过导向套和油缸a对称连接在两侧立柱内侧，并通过导向套和油缸a沿垂直立柱方向相向滑动配合；所述封堵器为对合式封堵器，封堵器外壁周向设置有耳板，耳板与吊板构成锁止配合，两块封堵器分别通过耳板和吊板对称连接在两侧立柱内侧；所述螺栓或螺栓螺帽组a间隔均布在两块封堵器对合处凸边缘上；所述液压扳手a为四组，四组液压扳手上下左右对称固定在两侧的连接座a内侧，四组液压扳手分别对应于两块封堵器对合处凸边缘外侧，且每组液压扳手的数量与对应的螺栓或螺栓螺帽组a相配套。

上述装置还包括：液压扳手b、螺栓或螺栓螺帽组b、连接座b、导向杆和油缸b；其中，螺栓或螺栓螺帽组b间隔均布在两块封堵器轴向端口周边；四组液压扳手b分别与对应的封堵器轴向端螺栓或螺栓螺帽组b配合，并对称固定在相对应的连接座b内侧；四个连接座b外侧分别与对应的油缸b活塞杆端连接，每个连接座b上设置有与导向杆穿插配合导向孔，两侧的连接座b沿导向杆构成相向滑动配合；导向杆内端通过连接件固定连接在立柱内侧，导向杆外端通过连接件与油缸b缸体固定连接。

上述方案进一步包括：

在导向套a上套有弹簧a，弹簧两端分别对接在连接座a和导向套a之间；在导向杆上套有弹簧b，弹簧b两端分别对接在连接座b和导向杆之间。

每块封堵器上设置两个平行对称的耳板，吊板设在两个耳板之间，耳板和吊板上分别设置对应于锲销的孔；锲销一端为椎体，与耳板上的孔配合，另一端为圆柱体，与吊板上的孔配合，两吊板外侧通过锲销与耳板构成锁止配合；在两吊板内侧垂直锲销轴心方向设置一旋轴，旋轴一端设有锲销撑杆，旋轴另一端固定有旋柄，锲销撑杆位于两个锲销之间的中心线上，锲销撑杆与两个锲销构成过盈配合。

锲销撑杆与锲销间的配合面为圆弧面，圆弧面直径与锲销撑杆的长度相同。

锲销插入到耳板孔内的深度小于锲销撑杆对应于锲销的端面和旋轴外径之间的距离。

对位导向缸设置一个或两个。

对应于单个立柱上的导向套a和导向杆的数量均为两个或四个。

所述液压扳手a和液压扳手b均采用密封结构；油缸a、油缸b均为单向作用油缸。

发明的效果：本发明中的耳板、锲销、吊板及锲销撑杆的组合使用可使封堵器可靠的安装到立柱上，实现吊装；锲销撑杆、旋柄、旋轴与锲销配合使用，便于潜水员或水下机器人在封堵器安装完成后的解锁；立柱、对位油缸、对位导向缸实现封堵器对原始管道在海上吊装动态下对位；在船上通过操作液压控制器实现对封堵器螺栓或螺栓螺帽组a和螺栓或螺栓螺帽组b的旋拧；导向套a、弹簧a、油缸a保障液压扳手持续作业和解锁；导向杆、弹簧b、油缸b保障液压扳手b持续作业和解锁；整套装置的作业可在潜水员或水下机器人的协助下，在船上操作下完成封堵器的安装作业，具有水下施工方便、适应性高、操作简便可靠、不受作业水深限制等特点，实现了海底管道缺陷点的水下快速修复。

附图说明

图1为一种海底管道水下封堵作业装置主视结构图；

图2为图1的左视结构图；

图3为图1的b-b向示意图；

图4为图1的c-c向示意图。

图中：1、立柱，2、导向套，3、弹簧a，4、油缸a，5、连接座a，6、液压扳手a，7、封堵器，8、螺栓或螺栓螺帽组a，9、连接座b，10、对位油缸，11、对位导向缸，12、耳板，13、锲销，14、吊板，15、原始管道，16、液压扳手b，17、螺栓或螺栓螺帽组b，18、导向杆，19、锲销撑杆，20、旋柄，21、旋轴，22、油缸b，23、弹簧b。

具体实施方式

现结合说明书附图1、附图2、附图3、附图4对本发明作进一步描述：

实施例1：

一种海底管道水下封堵作业装置，包括立柱1、导向套2、油缸a4、连接座a5、液压扳手a6、封堵器7、螺栓或螺栓螺帽组a8、对位油缸10和对位导向缸11；所述立柱1与对位油缸10和对位导向缸11连接构成u形框架结构；所述连接座a5为两个，两个连接座a5分别通过导向套2和油缸a4对称连接在两侧立柱1内侧，并通过导向套2和油缸a4沿垂直立柱1方向相向滑动配合；所述封堵器7为对合式封堵器，封堵器7外壁周向设置有耳板12，耳板12与吊板14构成锁止配合，两块封堵器7分别通过耳板12和吊板14对称连接在两侧立柱1内侧；所述螺栓或螺栓螺帽组a8间隔均布在两块封堵器7对合处凸边缘上；所述液压扳手a6为四组，四组液压扳手6上下左右对称固定在两侧的连接座a5内侧，四组液压扳手6分别对应于两块封堵器7对合处凸边缘外侧，且每组液压扳手6的数量与对应的螺栓或螺栓螺帽组a8相配套。

该实施例仅限于对封堵器7周向封堵加固使用。

实施例2：在上述实施例1的基础上，还包括：液压扳手b16、螺栓或螺栓螺帽组b17、连接座b9、导向杆18和油缸b22；其中，螺栓或螺栓螺帽组b17间隔均布在两块封堵器7轴向端口周边；四组液压扳手b16分别与对应的封堵器7轴向端螺栓或螺栓螺帽组b17配合，并对称固定在相对应的连接座b9内侧；四个连接座b9外侧分别与对应的油缸b22活塞杆端连接，每个连接座b9上设置有与导向杆18穿插配合导向孔，两侧的连接座b9沿导向杆18构成相向滑动配合；导向杆18内端通过连接件固定连接在立柱1内侧，导向杆18外端通过连接件与油缸b22缸体固定连接。

实施例2可以满足对封堵器7周向和轴向封堵加固使用。

上述实施例进一步：

在导向套2上套有弹簧a3，弹簧3两端分别对接在连接座a5和导向套2之间；在导向杆18上套有弹簧b23，弹簧b23两端分别对接在连接座b9和导向杆18之间。

每块封堵器7上设置两个平行对称的耳板12，吊板14设在两个耳板12之间，耳板12和吊板14上分别设置对应于锲销13的孔；锲销13一端为椎体，与耳板12上的孔配合，另一端为圆柱体，与吊板14上的孔配合，两吊板14外侧通过锲销13与耳板12构成锁止配合；在两吊板14内侧垂直锲销13轴心方向设置一旋轴21，旋轴21一端设有锲销撑杆19，旋轴21另一端固定有旋柄20，锲销撑杆19位于两个锲销13之间的中心线上，锲销撑杆19与两个锲销13构成过盈配合。

锲销撑杆19与锲销13间的配合面为圆弧面，圆弧面直径与锲销撑杆19的长度相同。

锲销13插入到耳板12孔内的深度小于锲销撑杆19对应于锲销13的端面和旋轴21外径之间的距离。

对位导向缸11设置一个或两个。

对应于单个立柱1上的导向套2和导向杆18的数量均为两个或四个。

所述液压扳手a6和液压扳手b16均采用密封结构；油缸a4、油缸b22均为单向作用油缸。

实施例3：

一种海底管道水下封堵作业装置由立柱1、导向套2、弹簧3、油缸a4、连接座a5、液压扳手a6、封堵器7、螺栓或螺栓螺帽组a8、连接座b9、对位油缸10、对位导向缸11、耳板12、锲销13、吊板14、原始管道15、液压扳手b16、螺栓或螺栓螺帽组b17、导向杆18、锲销撑杆19、旋柄20、旋轴21、油缸b22、弹簧b23组成。其中：

立柱1由两根截面为矩形的撑杆组成，两个立柱1分布于原始管道15的两侧，对位导向缸11的两端分别固定在两个立柱1的上部，对位油缸10的两端分别通过油缸销连接到两个立柱1上。

液压扳手a6与螺栓或螺栓螺帽组a8配合并固定在连接座a5上，导向套2、油缸a4一端分别固定在连接座a5上，另一端分别固定在立柱1上，弹簧a3套在对应的导向套2上并处于连接座a5和立柱1之间。液压扳手b16与螺栓或螺栓螺帽组b17配合并固定在连接座b9的一侧，连接座b9另一侧固定油缸b22的活塞杆端，连接座b9上设置与导向杆18相配合的孔，导向杆18固定在立柱1上，油缸b22缸体固定在导向杆18上，弹簧b23套在导向杆18上，一端固定在连接座b9上，另一端固定在导向杆18的端部。封堵器7上设置两个耳板12，对应于每个耳板分别设置锲销13和吊板14，耳板12和吊板14上分别设置对应于锲销13的孔，吊板14固定在立柱1上，耳板12的端面与对应于吊板14的端面配合；锲销13一端为椎体，与耳板12上的孔配合，另一端为圆柱体，与吊板14上的孔配合，在立柱1上对应于两个耳板12间的中心位置设有旋轴21，旋轴21对应于锲销13中心线的一端固定有锲销撑杆19，旋轴21另一端固定有旋柄20，锲销撑杆19与锲销13间的配合面为圆弧面，圆弧面直径与锲销撑杆19的长度相同。

进一步的：

对应于每个立柱1两侧的连接座b9和导向杆18为对称布置且结构及部件配置相同，液压扳手b16数量及布置位置对应于螺栓或螺栓螺帽组b。

对应于每个立柱1，布置的导向套2、弹簧3、油缸a4、连接座a5结构相同且位置对称；两个立柱1上的液压扳手a6数量与螺栓或螺栓螺帽组a8的数量相同，其中一个立柱1上的对应于螺栓或螺栓螺帽组a8的位置间隔分布，另一个立柱1上的对应于螺栓或螺栓螺帽组a8的位置间隔分布且与之错开。

对应于每个立柱1上布置的耳板12、锲销13、吊板14、锲销撑杆19、旋柄20、旋轴21结构相同且位置对称。

锲销13插入到耳板12孔内的深度小于锲销撑杆19对应于锲销13的端面和旋轴21外径之间的距离。

对位导向缸可设置一个或两个。

对应于单个立柱1上的导向套2和导向杆18的数量可以为两个或四个。

液压扳手a6和液压扳手b16均采用密封结构，装置中使用的液压油为水基无污染液压油。

油缸a、油缸b均为单向作用油缸。

上述螺栓或螺栓螺帽组中的螺栓是指封堵器对合面设有螺丝孔的情形下；除此之外需要螺栓、螺帽组合使用。

上述实施例的具体应用实例：

一种海底管道水下封堵作业装置的作用就是在水下完成海底管道或类似工程的安装作业。具体作业过程分为：在陆地或船上将封堵器7分别通过耳板12、锲销13、吊板14固定在立柱1上，锲销撑杆19与锲销13处于平行状态，以防止锲销13从耳板孔中脱出；螺栓或螺栓螺帽组a8和螺栓或螺栓螺帽组b17分别放置到封堵器上的对应孔内，液压扳手a6对应于螺栓或螺栓螺帽组a8安装到连接座a5上，油缸a4活塞杆处于缩回状态；液压扳手b16对应于螺栓或螺栓螺帽组b17安装到连接座b9上，油缸b22处于非启动状态；将对位油缸10活塞杆伸出；通过海上吊装设施吊装下，吊放至海底原始管道15待封堵之处，使两个立柱1横跨于原始管道15之间，对位油缸10活塞杆逐渐缩回，两个立柱1在对位油缸10的作用下沿对位导向缸11逐渐靠近，固定在两个立柱1上的所有部件跟随移动，在两个半圆式封堵器7相互接触或与原始管道15接触后，作用力将大于对位导向缸11的拉力而停止运动，油缸a4停止动作，弹簧3将液压扳手a6上的梅花套筒压紧到封堵器7上，液压扳手a6启动，便可将螺栓或螺栓螺帽组a8拧紧，从而完成封堵器7的径向固紧作业；液压扳手b16启动，连接座b9在弹簧b23的作用下沿着导向杆18移动，将螺栓或螺栓螺帽组b17拧紧，即可完成端部作业，从而完成装置对海底原始管道15的整个封堵作业过程；油缸b22启动，压缩弹簧b23使液压扳手b16脱离螺栓或螺栓螺帽组b17，通过潜水员或水下机器人将旋柄20旋转90度，进而带动旋轴21和锲销撑杆19也旋转90度，实现对锲销13的解锁，对位油缸10活塞杆伸出，便可将整套装置移走。

弹簧3的作用是保障液压扳手a6与螺栓或螺栓螺帽组a8有良好的配合；弹簧b23的作用是保障液压扳手b16与螺栓或螺栓螺帽组b17有良好的配合；导向套2保障液压扳手a6移动时的位置度；对位导向缸11保障两立柱1间的位置度；导向杆18保障液压扳手b16移动时的位置度。

本发明采用系列机构与油缸、导向套和弹簧相结合的方式，能够在船上借助于监视设备，通过操控油缸完成位置对准，再通过水下液压扳手拧紧螺栓或螺栓螺帽组，实现管道封堵的水下安装，具有水下操作性强、自动化程度高、可靠性好等特点，可大大减少对其他施工装备及人员的要求，缩短施工时间，提高作业质量。