海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，应用于油气输送管道的堵漏作业。该堵漏装置采用金属垫片和○型环双重密封技术，并依据液压轴向和周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，尤其适用于海上平台油气危险区域下高压工艺管道不停输作业的快速堵漏；推进夹紧器为液压轴向推进系统提供轴向推进的支点，液压轴向和周向两套独立推进系统分别提供驱动力完成管道的快速夹紧，以缩短堵漏时间并降低作业强度；垫片密封器实现金属垫片密封并依据锁紧体完成快速锁紧，同时堵漏器依据前后剖分式对称构造和○型环密封完成高压工艺管道的快速堵漏，该装置具备操作简便、施工成本低、堵漏时间短、作业强度低等特点。
【专利说明】
海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种海洋工程领域油气输送管道发生泄漏时用的堵漏装置，特别是涉及一种油气危险区域高压工艺管道不停输工况下的液压快速堵漏装置及其堵漏方法。
【背景技术】
[0002]海上油气田开发中，油气井采出液、合格原油、伴生气等带压油气介质广泛采用管道的方式进行输送，由于管道本身制造工艺的缺陷及输送流体时介质腐蚀等因素，导致管道难免会发生各种形式的泄漏，由此引发油气资源浪费、海水污染、火灾和爆炸、关井停产、甚至危及平台有限区域内人身安全等一系列问题和严重后果。带压油气输送管道，尤其是平台特殊工况下的高压工艺管道快速堵漏是海上油气管输作业安全运行的重要保障，同时由于高压不停输堵漏所产生的成本不仅包括堵漏装置及人力和物力费用，而且还包含堵漏作业过程中泄漏油气的成本，由此利用海上平台有限资源对快速堵漏技术进行研究将具有重要意义。
[0003]带压快速堵漏的方式和途径有多种，目前国内外常用的快速堵漏技术可以归纳为:I)钢带捆扎技术，其产品定型无需预制，对泄漏区域管线的现场应变能力较强，但仅靠钢带拉紧所产生的作用力难以满足高压工艺管道的流体输送要求;2)低压粘补技术，同样只适用于较低压力工况的堵漏，并且现有的各种胶粘剂均不易直接进行带压粘补，而需要一种导流装置来实现带压粘补，现场操作不方便;3)注剂式技术，如环氧树脂等，可用于压力大于2MPa的油气泄漏，但易对工艺管道的管体产生冲击破坏，且注剂设备本身复杂庞大，现场材料制作和操作工艺复杂，不利于海上平台管道的快速堵漏;4)堵焊技术，在工艺管道的泄漏点处先采用打木塞的方式进行前期堵漏，再采用电焊进行修补，虽然可以实现堵漏，但是施工不方便，堵漏时间较长，且施焊方式本身并不适用于海上平台油气危险区域的堵漏作业。
[0004]综上所述，现有的快速堵漏技术在海上平台特定场合施工中存在诸多的问题，一部分快速堵漏技术是由于技术本身适用范围的限制，限制了在油气危险区域和高压工艺管道上的推广应用，另一部分快速堵漏技术是由于堵漏工艺复杂且速度慢，达不到快速堵漏的要求。为此依托现有可行性技术的基础上，从施工成本、平台有限资源利用、作业时间和劳动强度、危险区域作业要求等多方面加以考虑，设计出适用高压工艺管道泄露的快速堵漏装置。
【发明内容】
[0005]为了克服现有带压油气输送管道快速堵漏技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种适合海上平台高压工艺管道泄漏用的液压模式快速堵漏装置。该液压快速堵漏装置采用金属垫片和?型环双重密封技术，并依据液压轴向和周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，具备操作简便、施工成本低、堵漏时间短、作业强度低等特点，尤其适用于海上平台油气危险区域下高压工艺管道不停输作业的快速堵漏要求。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，主要由推进夹紧器、液压轴向推进系统、垫片密封器、液压周向推进系统和堵漏器几部分组成。堵漏作业中，推进夹紧器通过上下卡瓦、螺旋轴和球形垫片快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，然后垫片密封器和堵漏器通过液压周向推进系统快速夹紧高压工艺管道，并经垫片密封器的锁紧体实现锁紧，同时维持液压周向推进系统的推力，依靠液压轴向推进系统将堵漏器和垫片密封器轴向推进，直至?型环的几何中心与泄漏点的中心近似重合，然后快速旋紧堵漏器的各夹紧螺柱，依靠堵漏本体所传递的夹紧压力，?型环产生变形并与高压工艺管道外环面形成?型环密封，接着旋紧垫片密封器的调节螺柱，依靠调节环和推进环所传递的推力，金属垫片轴向移动并逐步与高压工艺管道贴合后产生变形，形成金属垫片密封，达到止住流体继续泄漏的目的。
[0007]推进夹紧器采用上下剖分式卡瓦结构和滑动螺旋传动，作为液压轴向推进系统液压缸沿轴向推进的支点，它包括上下卡瓦、转动轮、螺旋轴、球形垫片和左支座。转动轮采用轮辐式结构，用来实现螺旋轴的快速螺旋传动，它由转动手柄和转动手轮组成，通体镀铬处理，柱形转动手柄通过其下端的螺纹与转动手轮的轮缘进行联接，转动手轮的轮缘采用圆形截面的环体，并通过沿圆周方向均匀布置的轮辐与轮毂进行联接，轮毂采用厚壁筒结构，中间设置方形通孔，与贯穿其中的螺旋轴方径接头过盈配合进行联接。螺旋轴用来传递动力，并通过传力轴的轴向运动实现上下卡瓦的快速夹紧，它由方径接头、传力轴、球面轴颈和轴头组成，其材质选用中碳结构钢且整体调质处理，方径接头位于螺旋轴的最上端，主体采用方体构造，其下连接的传力轴是螺旋轴的主体;传力轴通过梯形螺纹实现滑动螺旋传动和上下卡瓦夹紧后的自锁，其下端设置有卸载槽实现传力轴和球面轴颈间的连接，卸载槽用来减轻由于传力轴和球面轴颈端面变化引发的应力集中现象;球面轴颈采用半球体构造，其球心位于螺旋轴的轴线上，用于及时调整上下卡瓦结合面不平行时引发的偏心现象，球面轴颈上端面的直径小于传力轴梯形螺纹的公称直径而其下端面的直径则等于轴头外环面的直径。
[0008]上下卡瓦均采用两头宽中间窄的半圆形筒体结构，并通过螺旋轴实现推进夹紧器与高压工艺管道间的快速夹紧，上下卡瓦通体喷漆处理。上卡瓦的左端布置有三个等间距排列的销轴套，销轴套中间设有与销轴配合的孔眼；下卡瓦的左端设置两个等间距分布的销轴套，并与上卡瓦的销轴套依次交错排列，下卡瓦销轴套中间加工有与上卡瓦销轴套等径的孔眼。上下卡瓦的销轴套与卡瓦本体结合的部位均焊接有补强板进行加强，销轴分别与上卡瓦销轴套和下卡瓦销轴套的孔眼配合，其轴端配置开口销进行固定，从而实现上卡瓦和下卡瓦间的铰接。上卡瓦的右端设有水平布置的上卡板，上卡板中部辅以柱形凸台加强其强度和刚度，同时上卡板和凸台的中央部位加工有与传力轴相匹配的梯形螺纹孔;下卡瓦的右端水平布置有与上卡板同样大小的下卡板，下卡板的中部加工有拱形槽，拱形槽的槽宽大于传力轴的外径，拱形槽的四周沿圆周方向均匀布置有三个螺钉孔。
[0009]左支座均匀分布于上下卡瓦的外环面，共分三组，其中一组位于上卡瓦的正上方，每组左支座均含有两个单体的左支托，每个左支托的规格尺寸相同，且其宽度均等于上下卡瓦筒体中部的轴向长度，每个左支托中间的开孔直径均相等，并分别与各左销轴配合而实现上下卡瓦与液压轴向推进系统各液压缸间的联接。
[0010]球形垫片采用柱形铜板，其中部设有与下卡板同样大小的拱形槽，而其下端布置有精密研磨的球面，并与球面轴颈配合；同时球形垫片拱形槽的四周设置有与下卡板螺钉孔相匹配的变截面圆形孔眼，并通过螺钉实现球形垫片在下卡瓦上的定位。
[0011 ]推进夹紧器的作业流程为，下卡瓦绕过高压工艺管道后盖好上卡瓦，通过转动轮旋紧螺旋轴的传力轴将推进夹紧器快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，同时通过螺旋轴球面轴颈与球形垫片间的球面配合及时调整上下卡瓦结合面之间产生的偏心。
[0012]海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置包含两套独立的液压推进系统，即液压轴向推进系统和液压周向推进系统，用来提供动力，实现高压工艺管道的快速夹紧，以缩短堵漏时间并降低作业强度。液压轴向推进系统通过左支座和右支座实现推进夹紧器和垫片密封器间的联接，并完成垫片密封器和堵漏器的轴向推进和定位，液压轴向推进系统采用沿高压工艺管道圆周方向均匀分布的三个独立液压缸，各液压缸轴向布置;而液压周向推进系统通过上支架实现垫片密封器和堵漏器前后两分体部件的合拢，并完成垫片密封器和堵漏器与高压工艺管道的快速夹紧，液压周向推进系统包括两个独立的液压缸，分别径向布置于堵漏器的两侧。所有独立液压缸的液压油均通过主油栗和多路换向阀统一供给和分配，分别实现轴向推进和周向推进两个功能，以及液压轴向推进系统的自动同步轴向推进和液压周向推进系统的自动同步周向推进。所有独立的液压缸均采用活塞式油缸，通过两端进出液压油口的通油或回油实现双向运动，液压轴向推进系统液压缸的缸筒通过右销轴与垫片密封器进行固定，其液压缸的活塞杆通过左销轴与推进夹紧器进行锚定，而液压周向推进系统的液压缸则通过上销轴与堵漏器锚定在一起，左销轴与上销轴的轴端均配置有开口销加以固定，而右销轴的轴端加工有螺纹盲孔并配置圆柱头螺钉进行固定。
[0013]垫片密封器依据变截面的阶梯回转体及锲形自锁结构实现金属垫片密封，并依据锁紧体实现快速锁紧，它采用左右分体式和前后剖分式的双对称构造，其主体材质选用中碳结构钢且进行调质和喷漆处理，垫片密封器包括左右两个结构和规格尺寸均相同的分体密封器，即左密封器和右密封器，左右密封器分别对称布置于堵漏器的两端，且左右密封器均包括调节环、推进环、金属垫片、锁紧体和右支座等构件。金属垫片呈锲形轴瓦结构，其内径大于高压工艺管道的外径，同时其外锥面的锥度小于当量摩擦角而使得垫片密封器具备锲形自锁功能。金属垫片内部布置有金属丝同时外部包裹有金属箔，以提高金属垫片的强度，金属垫片本体的材质采用黄铜、紫铜和镍等强度高和耐温性能强的金属，金属丝的材质选用蒙乃尔合金，而金属箔的材质则与高压工艺管道的材质相同，以避免金属垫片与管道之间发生电化学腐蚀。
[0014]调节环采用厚壁筒体构造，其外环面上沿轴向加工有两个相互平行的平面，调节环的筒体四周沿圆周方向对称布置圆形孔眼，并通过调节螺柱实现垫片密封器与堵漏器间的联接。剖分式垫片密封器前部的半个调节环下端设有U形凹槽，U形凹槽两侧的中间部位均加工有圆孔，且圆孔内壁进行精加工，并分别与锁紧体的锁块间隙配合，而U形凹槽两侧靠近高压工艺管道的端部设置锲形坡口，与锁紧体锁块端部的锲形坡口相配合，保证锁块顺利滑入U形凹槽的圆形孔道内。垫片密封器后部的半个调节环下端设有与U形凹槽相配合的插块，插块的中间部位加工有变截面圆形孔道，圆形孔道壁进行精加工，且其两侧通过螺纹联接而分别嵌入挡板。推进环用来将调节螺柱所施加的推力传递至金属垫片，其内径等于调节环的内径，且调节环和推进环的内表面均与高压工艺管道的外环面间隙配合，推进环内表面的中部加工有环形凹槽，以便减小推进环的局部应力；推进环的外环面采用外细内粗的阶梯轴结构，且其外环面与堵漏本体的内表面精密配合而组成移动副。
[0015]锁紧体用于实现垫片密封器和堵漏器的快速锁紧，锁紧体包括左右对称布置的两个锁块和挡板及一个弹簧。锁块采用阶梯轴结构，其材质选用35CrMo，调质处理后表面进行磷化处理，每个挡板的中间加工有孔眼且孔眼的内壁进行精加工，而每个锁块则由锁销和定位销两部分组成，锁销表面进行精加工，分别与挡板的孔眼和调节环U形凹槽的圆孔进行配合而组成移动副;锁销的端部加工有与调节环U形凹槽相对应的锲形坡口，锁销与定位销之间设有退刀槽;定位销外侧销体的环面精加工处理，并与调节环插块的圆形孔道精密配合而组成移动副，同时定位销内侧和外侧销体的端面结合处形成台肩，定位贯穿定位销内侧销体的弹簧，由此通过弹簧的伸缩运动实现锁紧体的自动锁紧功能。
[0016]右支座均匀分布于调节环的外环面，左密封器上的右支座分为三组，其位置与各组左支座的位置相对应，而右密封器上的右支座仅有一组，它位于右密封器调节环的正上方。每组右支座均含有两个单体的右支托，每个右支托的规格尺寸相同，且其宽度均等于调节环的宽度;每个右支托中间的开孔直径均相等，并分别与各右销轴配合而实现垫片密封器调节环与液压轴向推进系统各液压缸间的联接。
[0017]堵漏器采用前后剖分式的对称构造，并依据?型环密封以及液压周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，它包括堵漏本体、?型环和上支架等构件，其主体材质选用中碳结构钢且进行调质和喷漆处理。?型环采用圆形截面的环形粗金属圈体，?型环内部本体的材质为黄铜、紫铜和镍等，同时?型环外部包裹有金属箔，金属箔的材质与高压工艺管道的材质相同，以避免?型环与管道间发生电化学腐蚀。
[0018]堵漏本体采用沿轴向对称布置的厚壁筒体构造，分为前堵漏本体和后堵漏本体，前后堵漏本体的左右两端均加工有与调节环圆形孔眼相同位置和布置形式的螺孔，且其两端面分别与对应的上支架端面处于同一平面上；堵漏本体的外径大于调节环的外径，且其外环面上沿轴向加工有两个相互平行的平面，这两个平面分别与对应调节环外环面上的平面相平齐。堵漏本体的内表面采用阶梯回转体结构，各阶梯面分别进行精加工，堵漏本体内锥面的锥度与金属垫片外锥面的锥度相等，两锥面精密配合而组成移动副，且其初始结合面所在的锥高不小于金属垫片外锥面锥高的一半，同时堵漏本体内锥面的锥高大于金属垫片外锥面的锥高。后堵漏本体内表面的中部由里而外等间距分层布置环形沟槽，共分三层，每层环形沟槽的中心均与后堵漏本体的几何中心重合，且每层环形沟槽在垂直面上的投影呈四边倒角的矩形，最内层环形沟槽的各个槽边均可以容纳泄漏处对应的周边，每层环形沟槽内均放置有?型环。
[0019]前后堵漏本体的上端均布置有两组沿轴向对称布置的下销轴套，其中前堵漏本体每组下销轴套均含有两个单体的下轴套，每个下轴套中间均设有孔眼且孔眼内嵌入轴衬，下轴套孔眼内壁与轴衬外环面间隙配合同时轴衬内表面与下销轴过盈配合由此构成转动副;而后堵漏本体每组下销轴套仅设置一个下轴套，并与前堵漏本体的各下轴套交错排列，后堵漏本体的每个下轴套中间也加工有孔眼且孔眼内壁与下销轴过盈配合，下销轴的轴端加工有螺纹盲孔并配置圆柱头螺钉进行固定。堵漏本体上下端的前后两侧均设置有三个等间距排列的柱形凸台，并与各组下销轴套依次交错排列，每个柱形凸台的轴线均与堵漏本体的剖分面相垂直，且每个柱形凸台的中间均加工有圆形通孔，并通过夹紧螺柱实现前后堵漏本体间的联接以及施加夹紧压力形成?型环密封。
[0020]上支架分两组对称布置于堵漏本体两端的外环面上，且位于堵漏本体的正上方，每组上支架均含有两个对称分布的上支托;每个上支托的结构和规格尺寸相同，且采用矩形钢板和等腰梯形钢板相结合的结构，上支托钢板结合处均用圆弧进行过渡，其中上支托矩形钢板沿其长度方向垂直布置，而上支托等腰梯形钢板的中心线与水平面间呈45°且等腰梯形钢板的下斜面与堵漏本体的外环面及其外环面上的平面交于同一条直线上，由此每组上支架整体呈现“类牛角”的外形;每个上支托矩形钢板中间的开孔直径均相等，并分别与各上销轴配合而实现堵漏器与液压周向推进系统各液压缸间的联接。
[0021]垫片密封器和堵漏器的作业流程为，剖分式垫片密封器和堵漏器的前半部分和后半部分绕过高压工艺管道，然后驱动液压周向推进系统进行快速夹紧，垫片密封器锁紧体的锁块顺利滑入调节环U形凹槽的圆形孔道内实现垫片密封器和堵漏器的快速锁紧，接着依靠液压轴向推进系统将堵漏器和垫片密封器沿轴向推至泄漏点处，然后快速旋紧堵漏器的各夹紧螺柱，使堵漏本体与高压工艺管道间形成?型环密封，接着拆卸液压轴向推进系统并旋紧左右密封器上的调节螺柱，使金属垫片与高压工艺管道间形成金属垫片密封，从而完成堵漏作业。
[0022]本实用新型所能达到的技术效果是，该液压快速堵漏装置采用金属垫片和?型环双重密封技术，并依据液压轴向和周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，尤其适用于海上平台油气危险区域下高压工艺管道不停输作业的快速堵漏;推进夹紧器采用上下剖分式卡瓦结构和滑动螺旋传动为液压轴向推进系统液压缸提供轴向推进的支点，液压轴向和周向两套独立推进系统分别提供驱动力，实现高压工艺管道的快速夹紧，以缩短堵漏时间并降低作业强度;垫片密封器依据变截面的阶梯回转体及锲形自锁结构实现金属垫片密封，并依据锁紧体实现快速锁紧;堵漏器采用前后剖分式的对称构造，并依据?型环密封以及液压周向推进系统完成高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，由此使得该液压快速堵漏装置具备操作简便、施工成本低、堵漏时间短、作业强度低等特点。
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
[0024]图1是根据本实用新型所提出的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置的典型结构简图。
[0025]图2是海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置中推进夹紧器和液压轴向推进系统的结构简图。
[0026]图3是推进夹紧器的左视图。
[0027]图4是海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置中垫片密封器的结构简图。
[0028]图5是垫片密封器的左视图。
[0029]图6是海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置中堵漏器和液压周向推进系统的结构简图。
[0030]图7是图6的A—A剖视图。
[0031]图8是图6的B—B剖视图。
[0032]图9是海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置中液压推进系统的原理图。
[0033]图10是海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置的堵漏作业流程简图。
[0034]图中I一推进夹紧器，2 —液压轴向推进系统，3 —垫片密封器，4 一液压周向推进系统，5—堵漏器，6—上卡瓦，7 —转动轮，8—螺旋轴，9 一球形垫片，1—下卡瓦，11 一左支座，12 —左销轴，13 —锁紧体，14 —推进环，15 —金属垫片，16 —调节环，17 —右支座，18 —右销轴，19 一左密封器，20—右密封器，21—下销轴，22 —轴衬，23—上销轴，24—上支架，25—堵漏本体，26 —〇型环，27—前堵漏本体，28—后堵漏本体，29 —活塞杆，30—进液压油口，31 —缸筒，32—出液压油口，33 —多路换向阀。
【具体实施方式】
[0035]在图1中，海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置由推进夹紧器1、液压轴向推进系统2、垫片密封器3、液压周向推进系统4和堵漏器5组成。该液压快速堵漏装置组装前，推进夹紧器1、垫片密封器3和堵漏器5主体部件的外表面分别进行喷漆处理，防止发生腐蚀;推进夹紧器I的转动轮和螺旋轴应旋动灵活且无阻滞，垫片密封器3的锁紧体应正常滑动且能反复锁紧，并保持垫片密封器3和堵漏器5内表面的清洁；同时检查垫片密封器3的金属垫片和堵漏器5的?型环有无损伤，检查各销轴和螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。
[0036]在图1中，该液压快速堵漏装置组装时，液压轴向推进系统2通过左销轴与推进夹紧器I进行锚定且通过右销轴与垫片密封器3进行固定从而实现推进夹紧器I和垫片密封器3间的联接，液压周向推进系统4通过上销轴与堵漏器5锚定在一起，而垫片密封器3和堵漏器5之间通过调节螺柱进行联接。
[0037]在图1中，该液压快速堵漏装置作业时，推进夹紧器I快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，作为液压轴向推进系统2沿轴向推进的支点，垫片密封器3和堵漏器5通过液压周向推进系统4和锁紧体与高压工艺管道快速锁紧，并通过液压轴向推进系统2轴向推进至泄漏点，堵漏器5依据夹紧螺柱形成?型环密封且垫片密封器3依据调节螺柱形成金属垫片密封，由此依据双重密封技术达到止住流体继续泄漏的目的。
[0038]在图2和图3中，上卡瓦6和下卡瓦10的内表面直径依据高压工艺管道的外径进行调整，上卡瓦6和下卡瓦10的厚度以及螺旋轴8梯形螺纹的强度依据推进夹紧器I的夹紧力进行设计，而液压轴向推进系统2液压缸中液压油的供油压力则依据垫片密封器3和堵漏器5与高压工艺管道间的摩擦力进行设计。
[0039]在图2和图3中，上卡瓦6和下卡瓦10结合面不平行引发的偏心通过螺旋轴8的球面轴颈与球形垫片9下端球面的配合及时调整，通过将转动轮7的旋转运动变成螺旋轴8的快速螺旋传动和轴向运动从而实现上卡瓦6和下卡瓦10的快速夹紧，上卡瓦6和下卡瓦10通过左支座11与左销轴12配合与液压轴向推进系统2的各液压缸间进行联接。
[0040]在图4和图5中，左密封器19和右密封器20的推进环14、金属垫片15及调节环16的内表面直径依据高压工艺管道的外径进行调整，金属垫片15的规格依据高压工艺管道中油气输送压力进行选型，而调节螺柱的数量和螺纹强度则依据推进环14和调节环16挤压金属垫片15产生变形所需的推力进行设计。
[0041]在图4和图5中，锁紧体13的锁块通过弹簧顺利滑入调节环16的U形凹槽圆形孔道内而完成垫片密封器3和堵漏器5的快速锁紧，左密封器19的调节环16通过右支座17和右销轴18配合与液压轴向推进系统2的各液压缸间进行联接，同时左密封器19和右密封器20的调节环16正上方的右支座17各自配置有右销轴18则起到共同定位的作用。
[0042]在图6?图8中，堵漏本体25的前堵漏本体27和后堵漏本体28内表面直径依据高压工艺管道的外径进行调整，?型环26的规格依据高压工艺管道中油气输送压力进行选型，前堵漏本体27和后堵漏本体28的厚度以及夹紧螺柱的螺纹强度依据堵漏本体25夹紧?型环26产生变形所需的压力进行设计，而液压周向推进系统4液压缸中液压油的供油压力则依据前堵漏本体27和后堵漏本体28对高压工艺管道的夹紧力以及油气输送压力进行设计。
[0043]在图6?图8中，前堵漏本体27和后堵漏本体28的下销轴套通过与下销轴21和轴衬22配合实现前堵漏本体27和后堵漏本体28之间的铰接，前堵漏本体27和后堵漏本体28通过其柱形凸台的圆形通孔与夹紧螺柱配合实现与高压工艺管道间的夹紧，同时前堵漏本体27和后堵漏本体28通过上支架24与上销轴23配合与液压周向推进系统4的各液压缸间进行联接。
[0044]在图9中，液压轴向推进系统2配置三个同一型号的独立液压缸而液压周向推进系统4则含有两个同一型号的独立液压缸，所有独立的液压缸均公用一个主油栗并通过多路换向阀33统一分配液压油，液压轴向推进系统2液压缸的活塞杆29与推进夹紧器I进行锚定而其液压缸的缸筒31则与垫片密封器3进行联接，液压周向推进系统4液压缸的活塞杆29和缸筒31通过上支架24与堵漏器5进行锚定，多路换向阀33分配的液压油通过各独立液压缸两端的进液压油口 30和出液压油口 32进行通油或回油。
[0045]在图10中，该液压快速堵漏装置堵漏作业流程的第一步为:推进夹紧器I的下卡瓦10绕过高压工艺管道，然后盖好上卡瓦6，快速旋转转动轮7并通过旋紧螺旋轴8的传力轴将螺旋轴8的球面轴颈旋进球形垫片9的下端球面内，从而将推进夹紧器I快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，同时通过螺旋轴8球面轴颈与球形垫片9球面间的配合及时调整上卡瓦6和下卡瓦10结合面之间产生的偏心。
[0046]在图10中，该液压快速堵漏装置堵漏作业流程的第二步为:液压周向推进系统4液压缸的活塞杆29和缸筒31分别通过上销轴23与堵漏器5的上支架24进行锚定，然后将剖分式垫片密封器3的前半部分和后半部分以及堵漏器5的前堵漏本体27和后堵漏本体28—起绕过高压工艺管道，并调整?型环26的几何中心，使其与泄漏点的中心近似处于同一水平面上，接着加载液压周向推进系统4，通过多路换向阀33为其两个液压缸的进液压油口 30同时供油，并通过周向推进将垫片密封器3和堵漏器5快速夹紧于高压工艺管道泄漏点与推进夹紧器I中间的部位，再接着锁紧体13的锁块顺利滑入调节环16的U形凹槽圆形孔道内将垫片密封器3和堵漏器5快速锁紧，最后在左密封器19和右密封器20的调节环16正上方的右支座17内分别插入右销轴18，并在前堵漏本体27和后堵漏本体28的各柱形凸台圆形通孔内依次安装夹紧螺柱，此时将各夹紧螺柱旋至较为旋松的状态即可。
[0047]在图10中，该液压快速堵漏装置堵漏作业流程的第三步为:液压轴向推进系统2液压缸的活塞杆29通过左销轴12与推进夹紧器I的左支座11进行锚定，同时其液压缸的缸筒31则通过右销轴18与左密封器19的右支座17进行联接，然后维持液压周向推进系统4各液压缸的推力，并加载液压轴向推进系统2，通过多路换向阀33为其三个液压缸的进液压油口30同时供油，将堵漏器5和垫片密封器3沿高压工艺管道轴向推进Δ I的位移，直至?型环26的几何中心与泄漏点的中心近似重合为止。
[0048]在图10中，该液压快速堵漏装置堵漏作业流程的第四步为:快速旋紧堵漏本体25上的各夹紧螺柱，依靠前堵漏本体27和后堵漏本体28所传递的夹紧压力，?型环26产生变形并与高压工艺管道外环面形成?型环密封，然后卸载液压轴向推进系统2，通过其三个液压缸的出液压油口 32回油，并分别拆卸液压轴向推进系统2各液压缸的活塞杆29和缸筒31，接着按顺序依次旋紧左密封器19和右密封器20上的各调节螺柱，依靠调节环16和推进环14所传递的推力，使金属垫片15轴向移动Ae的位移且产生变形，并与高压工艺管道紧密贴合后形成金属垫片密封，由此彻底止住流体继续产生泄漏。
[0049]在图10中，该液压快速堵漏装置堵漏作业流程的第五步为:卸载液压周向推进系统4，通过其两个液压缸的出液压油口 32回油，并分别拆卸液压周向推进系统4各液压缸的活塞杆29和缸筒31，接着通过旋转转动轮7来旋松螺旋轴8的传力轴，拆卸推进夹紧器I，从而完成整个堵漏作业。
[0050]上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【主权项】
1.一种海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，主要包括推进夹紧器、液压轴向推进系统、垫片密封器、液压周向推进系统和堵漏器，它采用金属垫片和?型环双重密封技术，并依据液压轴向和周向推进系统实现高压工艺管道的快速夹紧和堵漏，其特征在于: 一推进夹紧器;所述推进夹紧器采用上下剖分式卡瓦结构和滑动螺旋传动，作为液压轴向推进系统液压缸轴向推进的支点，螺旋轴的传力轴通过梯形螺纹实现滑动螺旋传动和上下卡瓦夹紧后的自锁，其球面轴颈采用半球体构造，上下卡瓦均采用两头宽中间窄的半圆形筒体结构，上卡瓦上卡板和凸台的中央部位加工有与传力轴相匹配的梯形螺纹孔，下卡瓦下卡板的中部加工有拱形槽，左支座均匀分布于上下卡瓦的外环面，球形垫片中部设有与下卡板同样大小的拱形槽，而其下端布置有精密研磨的球面，并与球面轴颈配合； 一液压轴向推进系统和液压周向推进系统;所述液压轴向推进系统通过左支座和右支座实现推进夹紧器和垫片密封器的联接，并完成垫片密封器和堵漏器的轴向推进和定位，它采用沿高压工艺管道圆周方向均匀分布的三个独立液压缸，各液压缸轴向布置;而液压周向推进系统通过上支架实现垫片密封器和堵漏器前后两分体部件的合拢，并完成垫片密封器和堵漏器与高压工艺管道的快速夹紧，它包括两个独立的液压缸，分别径向布置于堵漏器的两侧； 一垫片密封器;所述垫片密封器依据变截面的阶梯回转体及锲形自锁结构实现金属垫片密封，并依据锁紧体实现快速锁紧，它采用左右分体式和前后剖分式的双对称构造，并包括左右两个结构和规格尺寸均相同的分体密封器，即左密封器和右密封器，左右密封器分别对称布置于堵漏器的两端;金属垫片呈锲形轴瓦结构，其内部布置有金属丝同时外部包裹有金属箔;调节环采用厚壁筒体构造，剖分式垫片密封器前部的半个调节环下端设有U形凹槽，U形凹槽两侧靠近高压工艺管道的端部设置锲形坡口，与锁紧体锁块端部的锲形坡口相配合，同时垫片密封器后部的半个调节环下端设有与U形凹槽相配合的插块;推进环的外环面采用外细内粗的阶梯轴结构，且其外环面与堵漏本体的内表面精密配合而组成移动副;锁紧体包括左右对称布置的两个锁块和挡板及一个弹簧，锁块采用阶梯轴结构，每个锁块的锁销分别与挡板的孔眼和调节环U形凹槽的圆孔进行配合而组成移动副；右支座均匀分布于调节环的外环面，左密封器上的右支座分为三组，而右密封器上的右支座仅有一组； 一堵漏器;所述堵漏器采用前后剖分式的对称构造，其?型环采用圆形截面的环形粗金属圈体，同时其外部包裹有金属箔;堵漏本体采用沿轴向对称布置的厚壁筒体构造，分为前堵漏本体和后堵漏本体，堵漏本体内锥面的锥度与金属垫片外锥面的锥度相等，两锥面精密配合而组成移动副，且其初始结合面所在的锥高不小于金属垫片外锥面锥高的一半；后堵漏本体内表面的中部由里而外等间距分层布置环形沟槽，每层环形沟槽内均放置有〇型环;前后堵漏本体的上端均布置有两组沿轴向对称布置的下销轴套，其中前堵漏本体每组下销轴套均含有两个单体的下轴套，下轴套孔眼内壁与轴衬外环面间隙配合同时轴衬内表面与下销轴过盈配合由此构成转动副，而后堵漏本体每组下销轴套仅设置一个下轴套，并与前堵漏本体的各下轴套交错排列，堵漏本体上下端的前后两侧均设置有三个等间距排列的柱形凸台，并与各组下销轴套依次交错排列；上支架分两组对称布置于堵漏本体两端的外环面上，每个上支托采用矩形钢板和等腰梯形钢板相结合的结构，每组上支架整体呈现“类牛角”的外形。2.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述推进夹紧器的转动轮采用轮辐式结构，它由转动手柄和转动手轮组成，转动手轮的轮缘采用圆形截面的环体，并通过沿圆周方向均匀布置的轮辐与轮毂进行联接，轮毂采用厚壁筒结构，中间设置方形通孔，与贯穿其中的螺旋轴方径接头过盈配合进行联接； 所述螺旋轴由方径接头、传力轴、球面轴颈和轴头组成，方径接头主体采用方体构造，球面轴颈的球心位于螺旋轴的轴线上，且球面轴颈上端面的直径小于传力轴梯形螺纹的公称直径而其下端面的直径则等于轴头外环面的直径； 所述左支座共分三组，其中一组位于上卡瓦的正上方，每组左支座均含有两个单体的左支托，每个左支托的规格尺寸相同，且其宽度均等于上下卡瓦筒体中部的轴向长度，每个左支托中间的开孔直径均相等，并分别与各左销轴配合； 所述球形垫片采用柱形铜板，其拱形槽的四周设置有与下卡板螺钉孔相匹配的变截面圆形孔眼，并通过螺钉实现球形垫片在下卡瓦上的定位。3.根据权利要求1或2所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述上卡瓦和下卡瓦通过螺旋轴实现推进夹紧器与高压工艺管道间的快速夹紧，上卡瓦的左端布置有三个等间距排列的销轴套，而下卡瓦的左端则设置两个等间距分布的销轴套，并与上卡瓦的销轴套依次交错排列，下卡瓦销轴套中间加工有与上卡瓦销轴套等径的孔目艮，销轴分别与上卡瓦销轴套和下卡瓦销轴套的孔眼配合，实现上卡瓦和下卡瓦间的铰接； 所述上卡瓦的右端设有水平布置的上卡板，上卡板中部辅以柱形凸台，而下卡瓦的右端水平布置有与上卡板同样大小的下卡板，下卡板拱形槽的槽宽大于传力轴的外径。4.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述推进夹紧器的作业流程为，下卡瓦绕过高压工艺管道后盖好上卡瓦，通过转动轮旋紧螺旋轴的传力轴将推进夹紧器快速夹紧于高压工艺管道泄漏点的一侧，同时通过螺旋轴球面轴颈与球形垫片间的球面配合及时调整上下卡瓦结合面之间产生的偏心。5.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置包含两套独立的液压推进系统，即液压轴向推进系统和液压周向推进系统;所有独立液压缸的液压油均通过主油栗和多路换向阀统一供给和分配，分别实现轴向推进和周向推进两个功能，以及液压轴向推进系统的自动同步轴向推进和液压周向推进系统的自动同步周向推进； 所述液压轴向推进系统和液压周向推进系统所有独立的液压缸均采用活塞式油缸，通过两端进出液压油口的通油或回油实现双向运动，液压轴向推进系统液压缸的缸筒通过右销轴与垫片密封器进行固定，其液压缸的活塞杆通过左销轴与推进夹紧器进行锚定，而液压周向推进系统的液压缸则通过上销轴与堵漏器锚定在一起，左销轴与上销轴的轴端均配置有开口销加以固定，而右销轴的轴端加工有螺纹盲孔并配置圆柱头螺钉进行固定。6.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述垫片密封器的左右密封器均包括调节环、推进环、金属垫片、锁紧体和右支座等构件，金属垫片的内径大于高压工艺管道的外径，同时其外锥面的锥度小于当量摩擦角，金属垫片本体的材质采用黄铜、紫铜和镍等金属，金属丝的材质选用蒙乃尔合金，而金属箔的材质则与高压工艺管道的材质相同； 所述调节环的外环面上沿轴向加工有两个相互平行的平面，剖分式垫片密封器前部的半个调节环U形凹槽两侧的中间部位均加工有圆孔，分别与锁紧体的锁块间隙配合，而垫片密封器后部的半个调节环插块的中间部位加工有变截面圆形孔道，圆形孔道两侧分别嵌入挡板； 所述推进环的内径等于调节环的内径，且调节环和推进环的内表面均与高压工艺管道的外环面间隙配合。7.根据权利要求1或6所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述锁紧体的每个挡板中间加工有孔眼，而其每个锁块则由锁销和定位销两部分组成，锁销的端部加工有与调节环U形凹槽相对应的锲形坡口，定位销外侧销体的环面与调节环插块的圆形孔道精密配合而组成移动副，同时定位销内侧和外侧销体的端面结合处形成台肩，定位贯穿定位销内侧销体的弹簧； 所述左密封器上的右支座位置与各组左支座的位置相对应，而右密封器上的右支座则位于右密封器调节环的正上方;每组右支座均含有两个单体的右支托，每个右支托的规格尺寸相同，且其宽度均等于调节环的宽度;每个右支托中间的开孔直径均相等，并分别与各右销轴配合。8.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述堵漏器包括堵漏本体、?型环和上支架等构件，?型环内部本体的材质为黄铜、紫铜和镍等，而其外部金属箔的材质则与高压工艺管道的材质相同； 所述上支架位于堵漏本体的正上方，每组上支架均含有两个对称分布的上支托，每个上支托的结构和规格尺寸相同，上支托矩形钢板沿其长度方向垂直布置，而上支托等腰梯形钢板的中心线与水平面间呈45°且等腰梯形钢板的下斜面与堵漏本体的外环面及其外环面上的平面交于同一条直线上;每个上支托矩形钢板中间的开孔直径均相等，并分别与各上销轴配合。9.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述堵漏本体中前后堵漏本体的左右两端面分别与对应的上支架端面处于同一平面上，堵漏本体的外径大于调节环的外径，且其外环面上沿轴向加工有两个相互平行的平面，这两个平面分别与对应调节环外环面上的平面相平齐； 所述堵漏本体的内表面采用阶梯回转体结构，堵漏本体内锥面的锥高大于金属垫片外锥面的锥高；后堵漏本体内表面的环形沟槽共分三层，每层环形沟槽的中心均与后堵漏本体的几何中心重合，且每层环形沟槽在垂直面上的投影呈四边倒角的矩形，最内层环形沟槽的各个槽边均可以容纳泄漏处对应的周边； 所述前堵漏本体的每个下轴套中间均设有孔眼且孔眼内嵌入轴衬，后堵漏本体的每个下轴套中间也加工有孔眼且孔眼内壁与下销轴过盈配合，下销轴的轴端加工有螺纹盲孔并配置圆柱头螺钉进行固定； 所述堵漏本体上下端每个柱形凸台的轴线均与堵漏本体的剖分面相垂直，且每个柱形凸台的中间均加工有圆形通孔。10.根据权利要求1所述的海上平台高压工艺管道液压快速堵漏装置，其特征在于:所述垫片密封器和堵漏器的作业流程为，剖分式垫片密封器和堵漏器的前半部分和后半部分绕过高压工艺管道，然后驱动液压周向推进系统进行快速夹紧，垫片密封器锁紧体的锁块顺利滑入调节环U形凹槽的圆形孔道内实现垫片密封器和堵漏器的快速锁紧，接着依靠液压轴向推进系统将堵漏器和垫片密封器沿轴向推至泄漏点处，然后快速旋紧堵漏器的各夹紧螺柱，使堵漏本体与高压工艺管道间形成?型环密封，接着拆卸液压轴向推进系统并旋紧左右密封器上的调节螺柱，使金属垫片与高压工艺管道间形成金属垫片密封，从而完成堵漏作业。
【文档编号】F16L55/172GK205579029SQ201620354547
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】刘新福, 王德祥, 闫江涛, 张明, 张守森, 许晨
【申请人】青岛理工大学