一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及深海采矿技术领域，具体地说是一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置。


背景技术：

2.深海采矿工程是一个复杂的多学科的系统工程，硬管系统作为联接水下集矿设备、中继站、提升泵的重要系统，深入海底数千米，悬挂在采矿平台上，受波浪流等环境因素作用引起硬管上端角度偏转以及采矿船漂移/摇摆运动引起管道角度偏移，存在硬管在平台的悬挂端失效破坏的风险。
3.在海洋石油钻井工程方面，为补偿海洋石油钻井隔水管系统在波浪流等环境载荷作用及船体运动时产生的较大偏转角，隔水管顶部通常安装挠性接头，挠性接头能有效降低平台纵摇以及横摇运动传递至隔水管顶部的弯矩，从而减小钻井隔水管上的弯曲力矩，改善隔水管在平台波频运动中的受力情况。挠性接头的核心部件——挠性元件为弹性复合元件，由多层钢板和橡胶组成，挠性元件具有足够的强度，良好的耐磨性和密封性能，但是生产加工难点多，成本较高，
4.相较于钻井隔水管对刚度的要求，深海采矿工程仅需满足矿浆的连续输送，保证硬管与平台有效联接，为了适应管道角度偏转范围，最大限度的消减船体与管道之间角度变化对管道造成附加的弯曲应力，对刚度要求较小或者无刚度要求。基于上述情况，需要设计一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，目的是克服上述技术缺陷，有效降低采矿平台与管道之间角度变化造成的硬管顶部的弯曲力矩，改善硬管在平台运动中的受力情况，保证矿浆的连续输送，结构简单，可靠性高。
6.为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了如下技术方案：
7.一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，包括壳体、耐磨环、芯轴总成、支撑球座、固定法兰、防转销，所述壳体的下部通过螺栓与所述固定法兰连接，所述支撑球座通过防转销固定于所述固定法兰上部、并位于所述壳体内；所述芯轴总成的上部坐放于所述支撑球座上，且所述耐磨环位于所述壳体的下部内侧，使得所述耐磨环上部与所述壳体内壁抵接、下部与所述芯轴总成抵接。
8.优选地，所述芯轴总成的内球面与所述耐磨环接触并设有密封圈。
9.优选地，所述耐磨环的球面和上部与所述壳体的接触面均设有密封槽。
10.本实用新型的一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，其优点是：采用上述技术方案用于海上采矿作业时，主要用于适应硬管受因波、浪、流等环境因素作用引起的偏转或采矿船漂移/摇摆运动引起的管道角度偏移，允许在硬管和作业平台存在角度偏差，从而改善和减少硬管端部的弯曲力矩，避免硬管因顶部弯矩过大而折断，保证硬管与平台
的有效联接，保证矿浆输送顺利实现。
附图说明
11.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
12.图1为本实用新型一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置的结构示意图；
13.图2为本实用新型一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置对硬管进行角度补偿时的结构示意图；
14.其中：
15.壳体1、耐磨环2、芯轴总成3、支撑球座4、固定法兰5、防转销6、螺栓7。
具体实施方式
16.以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
17.根据图1、图2所示，本实用新型提供一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，包括壳体1、耐磨环2、芯轴总成3、支撑球座4、固定法兰5、防转销6，所述壳体1的下部通过螺栓7与所述固定法兰5连接，所述支撑球座4通过防转销6固定于所述固定法兰5上部、并位于所述壳体1内；所述芯轴总成3的上部坐放于所述支撑球座4上，且所述耐磨环2位于所述壳体1的下部内侧，使得所述耐磨环2上部与所述壳体1内壁抵接、下部与所述芯轴总成3抵接，用以保护本体不被磨损，再者，所述防转销6的设置，有效防止所述支撑球座4由于所述芯轴总成3的偏转而发生偏转。
18.在深海采矿作业中，本实用新型装置安装于硬管系统顶部，连接采矿船舶平台与硬管系统，当硬管系统受因波、浪、流等环境因素作用引起的偏转或采矿船漂移/摇摆运动引起管道角度偏移时，硬管管柱将带动所述芯轴总成3沿所述支撑球座4的研磨面自由转动，角度补偿装置充当弹性角约束，允许硬管与采矿平台之间发生一定的相对角度位移，减小接触位置的应力，以改善和减少硬管局部弯曲应力。
19.具体实施例中，所述壳体1是本实用新型角度补偿装置的主要零件之一，在采矿作业时承受压力、拉力和弯矩。
20.具体实施例中，所述芯轴总成3的内球面与所述耐磨环2接触并设有密封圈(图中未示出)，阻止内部矿浆喷出，防止矿浆进入所述支撑球座4的研磨面。研磨面采用特殊表面处理，保证研磨面的硬度和表面光洁度，使所述芯轴总成3能够在所述支撑球座4上顺利的转动。所述芯轴总成3的下法兰提供与硬管连接的接口，通过所述芯轴总成3的角度摆动允许硬管串存在角度偏差，从而减少硬管串局部弯曲应力。
21.具体实施例中，所述耐磨环2的球面和上部与所述壳体1的接触面均设有密封槽(图中未示出)，防止矿浆流出硬管通道；
22.不同于石油钻井隔水管领域应用的有刚度的角度补偿装置，本实用新型无需挠性元件，装置简化，可靠性强。可以根据实际工况适应管道角度偏转范围，最大限度的消减采矿平台(船)与管道之间角度变化对管道造成附加的弯曲应力，保证硬管与平台的有效联接，保证矿浆输送顺利实现。
23.本实用新型中未详细描述的结构以及其连接关系均为现有技术，在此不做赘述。
24.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，其特征在于：包括壳体(1)、耐磨环(2)、芯轴总成(3)、支撑球座(4)、固定法兰(5)、防转销(6)，所述壳体(1)的下部通过螺栓(7)与所述固定法兰(5)连接，所述支撑球座(4)通过防转销(6)固定于所述固定法兰(5)上部、并位于所述壳体(1)内；所述芯轴总成(3)的上部坐放于所述支撑球座(4)上，且所述耐磨环(2)位于所述壳体(1)的下部内侧，使得所述耐磨环(2)上部与所述壳体(1)内壁抵接、下部与所述芯轴总成(3)抵接。2.根据权利要求1所述一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，其特征在于：所述芯轴总成(3)的内球面与所述耐磨环(2)接触并设有密封圈。3.根据权利要求1所述一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，其特征在于：所述耐磨环(2)的球面和上部与所述壳体(1)的接触面均设有密封槽。

技术总结
一种适用于深海采矿的管船联接角度补偿装置，包括壳体、耐磨环、芯轴总成、支撑球座、固定法兰、防转销，所述壳体的下部通过螺栓与所述固定法兰连接，所述支撑球座通过防转销固定于所述固定法兰上部、并位于所述壳体内；所述芯轴总成的上部坐放于所述支撑球座上，且所述耐磨环位于所述壳体的下部内侧，使得所述耐磨环上部与所述壳体内壁抵接、下部与所述芯轴总成抵接。其优点是：允许在硬管和作业平台存在角度偏差，从而改善和减少硬管端部的弯曲力矩，避免硬管因顶部弯矩过大而折断，保证硬管与平台的有效联接，保证矿浆输送顺利实现。保证矿浆输送顺利实现。保证矿浆输送顺利实现。


技术研发人员：李源 杨高胜 陈丹东 谢梦琪 杨树森 唐颖 余倩 薛永昌
受保护的技术使用者：武汉船舶设计研究院有限公司
技术研发日：2020.11.19
技术公布日：2021/12/3