分体式液压修复海底管道装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种分体式液压修复海底管道装置，应用于海底管道严重破损时的修复作业。该修复装置采用锥形金属圈和梯形金属圈及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道快速修复；依据双锥形金属圈和梯形金属圈的双重金属圈密封技术有机结合，实现修复装置与切割管道间的固定与密封；依据单锥形金属圈结合各六边形金属环的多重金属密封技术，实现管端密封器与修复器以及修复器与滑移密封器和滑移体间的固定与密封；液压推进系统提供驱动力确保管端密封器、修复器和滑移密封器沿滑移体轴向推进，实现修复装置与切割管道两管端快速自动对接，使得该修复装置具备密封可靠和修复时间短的特点。
【专利说明】
分体式液压修复海底管道装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种海洋工程领域修复海底管道装置，特别是涉及一种海底管道严重破损时用的分体式液压修复装置。
【背景技术】
[0002]海洋工程领域的海底管道由于其水下运行工况的特殊性，存在介质腐蚀、船舶抛锚、地质灾害和海洋开发第三方破坏等风险，并由此引发海底管道损伤事故，海底管道一旦发生泄漏或严重损伤后，不仅会造成海洋水体污染、油气资源浪费和海上生产中断，而且还会对其下游及终端用户的正常生产造成不利的影响。
[0003]海底管道具体的修复技术和方案因其损伤形式和作业水深而异，目前采取的主要修复手段可概括为水下修复技术和水上修复技术。其中，机械式封堵和复合补强材料封堵为水下修复技术，其优点在于作业简单、实施周期较短，可用于腐蚀、母材缺陷、裂纹等原因引起的无大机械变形的管道泄漏，然而对于海底管道出现严重破损或有较大变形的情况，就难以实现有效的封堵修复。提升法修复主要为一种水上修复技术，是将破损管段在水下切除后将切割后的两管端分别提升至水上作业线焊接法兰，最后下水完成连接，该技术规避了水下过程中的风险，目前在浅水区域应用较多，其缺点是海上焊接对接施工技术复杂，作业风险大，提升和下水作业易造成管段局部屈曲和发生弯折，更重要的是该技术的流程较为复杂且修复时间较长。水下管段更换修复技术的特点是适用范围广，可完成腐蚀或断裂等各种形式的海底管道破损修复，但缺点是修复用机械连接器这一关键备件的生产技术一直掌握在国外专业公司手中，国内还没有形成相应的研发与生产技术能力，且其国外订货周期较长。
【发明内容】
[0004]为了有效解决海底管道的快速修复问题并克服现有修复技术和装置存在的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种适合海底管道严重破损或发生较大变形时用的分体式液压修复装置。该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复，具备密封可靠和修复时间短的特点。
[0005]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分体式液压修复海底管道装置，主要由管端密封器、修复器、滑移密封器、液压推进系统和滑移体几部分组成。修复作业中，依靠液压推进系统提供的驱动力管端密封器、修复器和滑移密封器沿滑移体轴向推进，直至管端密封器外密封本体的内壁外锥面与切割管道管端的预制锥面重合为止；然后拆卸液压推进系统，并快速旋紧管端密封器的各管端螺柱，依靠外密封本体和内密封本体以及修复本体间所传递的夹紧力和推力，双锥形金属圈和梯形金属圈依次产生变形并与切割管道的预制环面形成金属圈密封，同时外六边形金属环产生变形并与管端密封器各密封本体之间以及管端密封器与修复器之间形成金属环密封;接着旋紧滑移密封器的各滑移螺柱，依靠滑移盘和滑移环以及修复本体所传递的推力和夹紧力，单锥形金属圈轴向移动并逐步与滑移本体的外环面贴合后产生变形，形成金属圈密封，同时内六边形金属环产生变形并在修复器与滑移密封器之间形成金属环密封，由此实现修复装置各部件及其与切割管道间的固定连接与密封。
[0006]该修复海底管道装置整体设计为分体式筒体全对称构造，其中管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均采用左右分体式结构，即管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，且其左右两个单体均对称布置于滑移体的两侧，而滑移体则采用左右对称的单管体结构。
[0007]该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重金属密封技术有机结合。梯形金属圈的截面呈等腰梯形，锥形金属圈包括双锥形金属圈和单锥形金属圈，双锥形金属圈的外环面采用对称布置的双锥面形状，两锥面的锥度和锥高均相等，而单锥形金属圈的外环面则采用单圆锥面形状。梯形金属圈、双锥形金属圈和单锥形金属圈外锥面的锥度依次减小而其外锥面的锥高则逐渐增大，同时单锥形金属圈、矩形金属圈和双锥形金属圈沿轴向由内而外分别同轴心布置于滑移本体的外环面和切割管道的预制环面上，而且各金属圈内部设置有均匀分布的金属丝且其外部包裹有金属箔片。
[0008]金属环密封技术包括内六边形金属环和外六边形金属环，内六边形金属环和外六边形金属环成组沿轴向由内而外分层布置，每组均含有两个同轴心排列的六边形金属环，其中外六边形金属环包含有两组且两组金属环之间平行放置，而内六边形金属环仅有一组。各六边形金属环的横截面均呈长六边形，各长六边形均全等且其长形截面的中心线均与修复装置的筒体轴线相平行，同时各六边形金属环均采用粗金属环体且其外部均包裹有金属箔片。
[0009]管端密封器采用分体式厚壁筒体构造，并依据金属环多重金属密封技术实现管端密封器各密封本体间及管端密封器与修复器间的固定连接与密封，它包括外密封本体、内密封本体、双锥形金属圈和外六边形金属环。
[0010]外密封本体的内壁采用阶梯回转体的环面，其内壁的外侧环面采用倒圆锥面，且外密封本体内壁外锥面的锥度和锥高与切割管道管端预制锥面的锥度和锥高相等;而外密封本体内壁的内侧环面则采用圆锥面，外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均大于切割管道管端预制锥面的锥度和锥高，且其内壁内锥面的锥度等于双锥形金属圈外锥面的锥度而其锥高则大于双锥形金属圈外锥面的锥高。外密封本体的外环面外侧车制有圆锥面，该圆锥面的锥度等于外密封本体内壁内锥面的锥度。外密封本体的内侧端面上设置有两个同轴心排列的环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形且其内配置一组外六边形金属环。
[0011]内密封本体的外侧端面和中部端面上所设置的两个环形凹槽均与外密封本体的环形凹槽规格大小和形状相同，且其中部端面的环形凹槽内配置另外一组外六边形金属环，而内密封本体的内侦U端面则采用圆锥面。内密封本体的内壁外侧环面采用倒圆锥面，内密封本体的内壁锥面与外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均相同，而且内密封本体的外环面内侧与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时其内壁内侧柱面与切割管道的预制环面间采用间隙配合而形成移动副。
[0012]外密封本体和内密封本体的四周相同位置处沿圆周方向钻有同样规格大小和数量的管端圆孔，同时外密封本体和内密封本体的各管端圆孔内配置管端螺柱实现管端密封器的两分体与修复器之间的联接。此外，外密封本体的内壁内锥面和内密封本体的内壁锥面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置双锥形金属圈。
[0013]修复器采用厚壁筒体构造，并依据其梯形金属圈和管端密封器双锥形金属圈的双重金属圈密封技术有机结合实现修复装置与切割管道之间的固定连接与密封，同时依据修复器单锥形金属圈和金属环的金属密封技术实现修复器与滑移体和滑移密封器之间的固定连接与密封，它包括修复本体、梯形金属圈、垫环、单锥形金属圈、内六边形金属环、压套和支托。
[0014]修复本体的两端沿圆周方向钻有与外密封本体和内密封本体管端圆孔相同位置和数量的管端螺纹孔。修复本体的内壁外侧环腔的变截面处形成卡箍并定位垫环，且其内壁内侧环腔的变截面处也形成卡箍并定位压套，而其内壁的中间环腔则加工有沿圆周方向均匀排列的沟槽，共八个，各沟槽沿轴向布置，同时各沟槽的两侧面相互平行且各沟槽的顶面均处于同一圆柱面上，修复本体的内壁及其沟槽的各壁均进行精加工。
[0015]垫环的外侧端面采用倒圆锥面，并与内密封本体内侧端面的锥度和锥高均相同，同时与内密封本体的内侧端面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置梯形金属圈。
[0016]压套的外环面采用阶梯回转面并与修复本体的内壁相配合，压套内壁的外侧采用柱面而其内侧则采用圆锥面，压套内壁所形成的锥面环腔内配置单锥形金属圈，压套内壁锥面的锥度与单锥形金属圈外锥面的锥度相等而其锥高则大于单锥形金属圈外锥面的锥尚O
[0017]支托均匀分布于修复本体的外环面中部，共分为三组，其中一组位于修复本体的正上方，每组支托含有两个单体的分支托且两分支托平行放置，每个分支托的规格大小和尺寸均相同，且每个分支托均采用方形钢板，其中间的开孔直径相等，并分别与各外销轴配合而实现修复本体与液压推进系统各液压缸间的联接。
[0018]滑移密封器采用法兰盘和环体相结合的构造，并通过轴向推进挤压运动而实现锥形密封圈和金属环密封，它包括滑移盘和滑移环。
[0019]滑移盘的四周沿圆周方向钻有与外密封本体和内密封本体管端圆孔同样规格大小和数量的滑移圆孔，同时各滑移圆孔内配置滑移螺柱实现滑移密封器与修复器之间的联接。滑移盘的内壁和滑移环的外环面均采用阶梯回转面，滑移盘内壁的内外柱面变截面处采用倒圆锥面进行过渡。
[0020]滑移环外环面的外侧进行精加工且与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时其外环面的外侧设置有两个分层排列的环形凹槽，每层环形凹槽的截面均呈矩形且其内充满润滑脂。另外，滑移环外环面的内外柱面及柱面变截面处的倒圆锥面分别与滑移盘的内壁精确配合。
[0021]滑移体为管端密封器、修复器和滑移密封器提供轴向推进的滑移通道，它包括滑移本体、滑移键和支座。滑移本体的内径等于切割管道的内径，同时滑移本体的外环面进行精加工，且其外环面的两侧车制有管螺纹。
[0022]滑移键含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，其左右两个单体对称布置于滑移本体的两侧。滑移键采用花键构造，各键的规格和位置与修复本体的沟槽相对应，同时滑移键的各键与修复本体沟槽的各壁之间均形成滑动副。滑移键的内壁通过管螺纹联接而定位于滑移本体的两侧端，且滑移键的外侧端面与滑移本体的两侧端面分别保持平齐。
[0023]支座分层排列于滑移本体的外环面中部，共分为两层且对称放置，每层支座沿圆周方向均匀布置，其位置和数量与各组支托相对应。每个支座的规格大小和尺寸均相同，同时每个支座均采用类直角梯形钢板，且其内侧面均加工成圆弧面，以改善各支座上的应力分布状态，而其短边侧则设计有U形凹槽，U形凹槽两侧壁上的开孔直径相等，并分别与各内销轴配合而实现滑移本体与液压推进系统各液压缸间的联接。
[0024]该修复海底管道装置包含两套独立的液压推进系统，用来提供驱动力，实现修复装置与切割管道两管端的快速自动对接。两套液压推进系统均通过支托和支座实现修复器和滑移体间的联接，并完成管端密封器、修复器和滑移密封器的轴向推进和定位。每套液压推进系统均采用沿滑移本体外环面均匀分布的三个独立液压缸且沿滑移体中间截面对称布置，各液压缸顺着滑移体轴向放置。所有独立液压缸的液压油均通过主油栗统一供给并经多路换向阀独立分配，分别实现管端密封器、修复器和滑移密封器左右两个单体的轴向推进功能，以及每套液压推进系统中各液压缸的自动同步推进。所有独立的液压缸均采用同一型号的活塞式油缸，液压缸的缸筒通过外销轴与修复器进行固定，而其活塞杆则通过内销轴与滑移体进行锚定，同时内销轴和外销轴的轴端均加工有螺纹盲孔并配置六角头螺钉进行固定。
[0025]管端密封器中双锥形金属圈的内径、外密封本体内壁的最小环面直径以及内密封本体内壁内侧柱面的直径与修复器中垫环和梯形金属圈的内径均相等。同时，管端密封器中外密封本体和内密封本体与滑移密封器中滑移盘以及修复器中修复本体的外环面直径均相等。
[0026]修复器中单锥形金属圈的内径和压套内壁柱面的直径、滑移密封器中滑移环的内径以及滑移体中滑移本体的外径均等于切割管道的外径。
[0027]修复器中修复本体中间环腔的轴向长度大于切割管道预制环面和滑移体中单个滑移键的轴向长度之和。同时，滑移体中滑移本体外环面的轴向长度大于滑移体中两个滑移键和支座长边侧、左右两个修复器中压套外环面和左右两个滑移密封器中滑移环外环面的轴向长度总和。
[0028]修复器中修复本体两侧端面和滑移密封器中滑移盘外侧端面上所设置的两个环形凹槽均与外密封本体和内密封本体的环形凹槽规格大小和形状相同，且修复本体内侧端面的环形凹槽内配置内六边形金属环。
[0029]修复器中压套内壁柱面和滑移密封器中滑移环的内壁均与滑移体中滑移本体的外环面之间采用间隙配合而形成移动副。
[0030]本实用新型所能达到的技术效果是，该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复;依据双锥形金属圈和梯形金属圈双重金属圈密封技术有机结合，实现修复装置与切割管道间的固定与密封;通过滑移密封器轴向推进挤压完成单锥形金属圈和内六边形金属环密封并结合外六边形金属环密封的多重金属密封技术，实现管端密封器与修复器以及修复器与滑移密封器和滑移体之间的固定连接与密封;液压推进系统提供驱动力以确保管端密封器、修复器和滑移密封器可以沿滑移体轴向推进，完成修复装置与切割管道两管端的快速自动对接，由此使得该修复海底管道装置具备密封可靠和修复时间短的特点。
【附图说明】
[0031]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。
[0032]图1是根据本实用新型所提出的分体式液压修复海底管道装置的典型结构简图。
[0033]图2是分体式液压修复海底管道装置中管端密封器的结构简图。
[0034]图3是分体式液压修复海底管道装置中修复器的结构简图。
[0035]图4是图3的A—A剖视图。
[0036]图5是分体式液压修复海底管道装置中滑移密封器的结构简图。
[0037]图6是分体式液压修复海底管道装置中滑移体和液压推进系统液压缸的结构简图。
[0038]图7是图6的左视图。
[0039]图8是分体式液压修复海底管道装置中液压推进系统的原理图。
[0040]图9是分体式液压修复海底管道装置的自动对接作业流程简图。
[0041]图10是分体式液压修复海底管道装置的固定连接与密封作业流程简图。
[0042]图中I一管端密封器，2—修复器，3—液压推进系统，4一滑移密封器，5—滑移体，6 —内密封本体，7 -双锥形金属圈，8 -外密封本体，9 -外六边形金属环，1 —管端螺柱，11 一梯形金属圈，12 —垫环，13 —支托，14一外销轴，15—内六边形金属环，16—单锥形金属圈，17 —压套，18 —修复本体，19一滑移盘，20—滑移环，21—滑移螺柱，22—滑移键，23—滑移本体，24—支座，25 —内销轴，26 —液压缸，27 —活塞杆，28 —进油口，29 —缸筒，30 —出油口，31 —多路换向阀。
【具体实施方式】
[0043]在图1中，分体式液压修复海底管道装置由管端密封器1、修复器2、液压推进系统
3、滑移密封器4和滑移体5组成。该修复海底管道装置组装前，管端密封器1、修复器2、滑移密封器4和滑移体5主体部件的外表面分别进行喷漆处理，防止海水腐蚀;修复器2的压套和滑移密封器4的滑移环应沿滑移体5的滑移本体灵活移动且无阻滞;滑移体5的滑移键应沿修复器2的修复本体各沟槽正常滑动且无阻滞，并保持修复器2和滑移体5内壁的清洁；同时，检查管端密封器I的各金属环和修复器2的各金属圈和金属环有无损伤，检查各销轴和螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。
[0044]在图1中，该修复海底管道装置组装时，管端密封器I和修复器2之间通过沿圆周方向均匀布置的管端螺柱进行联接，而修复器2和滑移密封器4之间则通过沿圆周方向均匀布置的滑移螺柱进行联接;液压推进系统3通过外销轴与修复器2进行固定并通过内销轴与滑移体5进行锚定从而实现修复器2和滑移体5间的联接，同时滑移体5的滑移键与修复器2的修复本体精密配合。
[0045]在图1中，该修复海底管道装置作业时，修复装置通过液压推进系统3轴向推进管端密封器1、修复器2和滑移密封器4与切割管道两管端快速自动对接;修复装置与切割管道之间通过旋紧管端螺柱形成的双锥形金属圈和梯形金属圈双重金属圈密封进行固定连接，同时管端密封器I各密封本体之间以及管端密封器I与修复器2之间也通过旋紧管端螺柱形成的多重外六边形金属环密封进行固定连接;修复器2与滑移体5和滑移密封器4之间通过旋紧滑移螺柱形成的单锥形金属圈密封和内六边形金属环密封进行固定连接。
[0046]在图2中，管端密封器I中内密封本体6和外密封本体8的内壁直径以及双锥形金属圈7和外六边形金属环9的内径均依据切割后海底管道的预制环面直径进行调整，内密封本体6和外密封本体8的壁厚依据双锥形金属圈7变形产生的径向推力进行设计;双锥形金属圈7和外六边形金属环9的规格综合考虑海底管道中油气介质物性和最大输送压力以及海底管道周围海水的物性和压力等因素后进行选型。
[0047]在图2中，管端密封器I中管端螺柱10的数量和螺纹强度依据内密封本体6和外密封本体8夹紧双锥形金属圈7产生变形所需的夹紧力、内密封本体6挤压梯形金属圈产生变形所需的推力以及内密封本体6、外密封本体8与修复本体夹紧外六边形金属环9产生变形所需要的夹紧力的合力进行设计。
[0048]在图2中，管端密封器I中双锥形金属圈7通过内密封本体6和外密封本体8的夹紧产生变形而形成密封，而外六边形金属环9则分别通过内密封本体6和外密封本体8以及内密封本体6和修复本体的夹紧产生变形而形成密封。
[0049]在图3和图4中，修复器2中垫环12的内壁直径和梯形金属圈11的内径依据切割后海底管道的预制环面直径进行调整，而压套17和修复本体18的内壁直径以及单锥形金属圈16和内六边形金属环15的内径均与要修复的海底管道外径保持一致，同时修复本体18的壁厚依据梯形金属圈11和单锥形金属圈16变形产生的径向推力进行设计。梯形金属圈11和单锥形金属圈16的规格依据海底管道中油气介质物性和最大输送压力进行选型，而内六边形金属环15的规格则依据海底管道周围海水的物性和压力进行设计。
[0050]在图3和图4中，修复器2中梯形金属圈11通过内密封本体6和垫环12的共同挤压产生变形而形成密封，单锥形金属圈16通过压套17和滑移密封器4滑移环的共同挤压产生变形而形成密封，而内六边形金属环15则通过修复本体18和滑移密封器4滑移盘的夹紧产生变形而形成密封。而且，修复本体18通过其外环面上的支托13与外销轴14配合而与液压推进系统3的各液压缸间进行联接。
[0051]在图5中，滑移密封器4中滑移环20的内壁直径依据要修复的海底管道外径进行调整，滑移螺柱21的数量和螺纹强度依据滑移环20挤压单锥形金属圈16产生变形所需的推力以及修复本体18和滑移盘19夹紧内六边形金属环15产生变形所需要的夹紧力的合力进行设计。
[0052]在图6和图7中，滑移体5中滑移本体23的外环面直径依据要修复的海底管道外径进行调整，滑移键22的外环面直径则与修复本体18的内壁直径保持一致，而滑移本体23的壁厚则与要修复的海底管道壁厚保持一致。而且，滑移本体23通过其外环面上的支座24和内销轴25配合而与液压推进系统3的各液压缸26间进行联接。
[0053]在图8中，液压推进系统3配置六个同一型号的独立液压缸26，六个液压缸26均分为两套系统并经同一主油栗供给液压油，液压缸26的缸筒29与修复器2进行锚定而其活塞杆27则与滑移体5进行铰接，多路换向阀31分配的液压油通过六个液压缸26的进油口 28和出油口 30进行通油或回油进而实现活塞杆27的双向移动功能。
[0054]在图9中，该修复海底管道装置的自动对接作业流程为，修复装置和切割管道对中后，液压推进系统3的多路换向阀31分配液压油，缸筒29的进油口 28进行通油，活塞杆27提供驱动力并通过支托13和外销轴14以及支座24和内销轴25分别传递至修复本体18和滑移本体23上，结合滑移键22与修复本体18沟槽间的各滑动副，液压推进系统3带动管端密封器
1、修复器2和滑移密封器4的各部件沿着滑移本体23—起轴向推进，直至外密封本体8的内壁外锥面与切割管道管端的预制锥面重合为止，最后缸筒29的出油口 30回油，活塞杆27卸载并拆卸各液压缸26，由此完成修复装置与切割管道两管端的快速自动对接。
[0055]在图10中，该修复海底管道装置的固定连接与密封作业流程为，首先快速旋紧管端密封器I中各管端螺柱10，内密封本体6、修复本体18和垫环12依次朝着外密封本体8的方向轴向移动并逐步挤压双锥形金属圈7、梯形金属圈11和外六边形金属环9，依靠外密封本体8和内密封本体6以及修复本体18间所传递的夹紧力和推力，双锥形金属圈7和梯形金属圈11依次产生变形并与切割管道的预制环面形成金属圈密封，与此同时外六边形金属环9产生变形并与管端密封器I各密封本体之间以及管端密封器I与修复器2之间形成金属环密封。接着，旋紧滑移密封器4的各滑移螺柱21，滑移盘19和滑移环20朝着修复本体18的方向轴向移动并逐步挤压单锥形金属圈16和内六边形金属环15，依靠滑移盘19和滑移环20以及修复本体18所传递的推力和夹紧力，单锥形金属圈16轴向移动并逐步与滑移本体23的外环面贴合后产生变形，形成金属圈密封，与此同时内六边形金属环15产生变形并在修复器2与滑移密封器4之间形成金属环密封，由此完成修复装置各部件及其与切割管道间的固定连接与密封。
[0056]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】
1.一种分体式液压修复海底管道装置，主要由管端密封器、修复器、滑移密封器、液压推进系统和滑移体组成，其整体设计为分体式筒体全对称构造，其中管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均采用左右分体式结构，而滑移体则采用左右对称的单管体结构；同时该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复，其特征在于: 一管端密封器;所述管端密封器采用分体式厚壁筒体构造，外密封本体的内壁采用阶梯回转体的环面，且外密封本体的内侧端面上设置有两个同轴心排列的环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形且其内配置一组外六边形金属环，而内密封本体中部端面的环形凹槽内配置另外一组外六边形金属环;外密封本体的内壁内锥面和内密封本体的内壁锥面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置双锥形金属圈； 一修复器;所述修复器采用厚壁筒体构造，修复本体的内壁外侧环腔的变截面处形成卡箍并定位垫环，且其内壁内侧环腔的变截面处也形成卡箍并定位压套，而其内壁的中间环腔则加工有沿圆周方向均匀排列的沟槽，各沟槽沿轴向布置;垫环的外侧端面与内密封本体的内侧端面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置梯形金属圈；压套的外环面采用阶梯回转面并与修复本体的内壁相配合，压套内壁所形成的锥面环腔内配置单锥形金属圈；支托均匀分布于修复本体的外环面中部，每组支托含有两个单体的分支托且两分支托平行放置； 一滑移密封器;所述滑移密封器采用法兰盘和环体相结合的构造，并通过轴向推进挤压运动而实现锥形密封圈和金属环密封，滑移盘的内壁和滑移环的外环面均采用阶梯回转面;滑移环外环面的外侧设置有两个分层排列的环形凹槽，同时滑移环外环面的内外柱面及柱面变截面处的倒圆锥面分别与滑移盘的内壁精确配合； 一滑移体;所述滑移体为管端密封器、修复器和滑移密封器提供轴向推进的滑移通道，滑移本体的内径等于切割管道的内径;滑移键含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，其左右两个单体对称布置于滑移本体的两侧，滑移键采用花键构造，各键的规格和位置与修复本体的沟槽相对应;支座分层排列于滑移本体的外环面中部，共分为两层且对称放置，每个支座均采用类直角梯形钢板，其内侧面均加工成圆弧面，且其短边侧设计有U形凹槽； 一液压推进系统;所述液压推进系统用来提供驱动力，实现修复装置与切割管道两管端的快速自动对接，该修复海底管道装置包含两套独立的液压推进系统，且两套液压推进系统均通过支托和支座实现修复器和滑移体间的联接，并完成管端密封器、修复器和滑移密封器的轴向推进和定位;每套液压推进系统均采用沿滑移本体外环面均匀分布的三个独立液压缸且沿滑移体中间截面对称布置，各液压缸顺着滑移体轴向放置。2.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，且其左右两个单体均对称布置于滑移体的两侧； 所述梯形金属圈截面呈等腰梯形，锥形金属圈包括双锥形金属圈和单锥形金属圈，双锥形金属圈的外环面采用对称布置的双锥面形状，两锥面的锥度和锥高均相等，而单锥形金属圈的外环面则采用单圆锥面形状;梯形金属圈、双锥形金属圈和单锥形金属圈外锥面的锥度依次减小而其外锥面的锥高则逐渐增大，同时单锥形金属圈、矩形金属圈和双锥形金属圈沿轴向由内而外分别同轴心布置于滑移本体的外环面和切割管道的预制环面上； 所述分体式液压修复海底管道装置的金属环密封技术包括内六边形金属环和外六边形金属环，内六边形金属环和外六边形金属环成组沿轴向由内而外分层布置，每组均含有两个同轴心排列的六边形金属环，其中外六边形金属环包含有两组且两组金属环之间平行放置，而内六边形金属环仅有一组;各六边形金属环的横截面均呈长六边形，各长六边形均全等且其长形截面的中心线均与修复装置的筒体轴线相平行。3.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述管端密封器依据金属环多重金属密封技术实现管端密封器各密封本体间及管端密封器与修复器间的固定连接与密封； 所述内密封本体的外环面内侧与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时内密封本体的内壁内侧柱面与切割管道的预制环面间采用间隙配合而形成移动副； 所述外密封本体和内密封本体的四周相同位置处沿圆周方向钻有同样规格大小和数量的管端圆孔。4.根据权利要求1或3所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述外密封本体的内壁外侧环面采用倒圆锥面，且外密封本体内壁外锥面的锥度和锥高与切割管道管端预制锥面的锥度和锥高相等;而外密封本体内壁的内侧环面则采用圆锥面，外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均大于切割管道管端预制锥面的锥度和锥高，且其内壁内锥面的锥度等于双锥形金属圈外锥面的锥度而其锥高则大于双锥形金属圈外锥面的锥高； 所述外密封本体的外环面外侧车制有圆锥面，该圆锥面的锥度等于外密封本体内壁内锥面的锥度； 所述内密封本体的外侧端面和中部端面上所设置的两个环形凹槽均与外密封本体的环形凹槽规格大小和形状相同，而其内侧端面则采用圆锥面；内密封本体的内壁外侧环面采用倒圆锥面，内密封本体的内壁锥面与外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均相同。5.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述修复器依据其梯形金属圈和管端密封器双锥形金属圈的双重金属圈密封技术有机结合实现修复装置与切割管道之间的固定连接与密封，同时依据修复器单锥形金属圈和金属环的金属密封技术实现修复器与滑移体和滑移密封器之间的固定连接与密封； 所述修复本体的两端沿圆周方向钻有与外密封本体和内密封本体管端圆孔相同位置和数量的管端螺纹孔，修复本体内壁中间环腔的各沟槽两侧面相互平行且各沟槽的顶面均处于同一圆柱面上，修复本体的内壁及其沟槽的各壁均进行精加工； 所述垫环的外侧端面采用倒圆锥面，并与内密封本体内侧端面的锥度和锥高均相同； 所述压套的内壁外侧采用柱面而其内侧则采用圆锥面，压套内壁锥面的锥度与单锥形金属圈外锥面的锥度相等而其锥高则大于单锥形金属圈外锥面的锥高； 所述修复器的支托共分为三组，其中一组位于修复本体的正上方;每个分支托的规格大小和尺寸均相同，且每个分支托均采用方形钢板，其中间的开孔直径相等，并分别与各外销轴配合而实现修复本体与液压推进系统各液压缸间的联接。6.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述滑移密封器包括滑移盘和滑移环，滑移盘的四周沿圆周方向钻有与外密封本体和内密封本体管端圆孔同样规格大小和数量的滑移圆孔，且滑移盘内壁的内外柱面变截面处采用倒圆锥面进行过渡； 所述滑移环的外环面外侧进行精加工且与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时其外环面外侧的每层环形凹槽截面均呈矩形且其内充满润滑脂。7.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述滑移体包括滑移本体、滑移键和支座，滑移本体的外环面进行精加工，且其外环面的两侧车制有管螺纹； 所述滑移键的各键与修复本体沟槽的各壁之间均形成滑动副，滑移键的内壁通过管螺纹联接而定位于滑移本体的两侧端，且滑移键的外侧端面与滑移本体的两侧端面分别保持平齐； 所述支座分层排列而且每层支座沿圆周方向均匀布置，其位置和数量与各组支托相对应;每个支座的规格大小和尺寸均相同，同时每个支座短边侧的U形凹槽两侧壁上的开孔直径相等，并分别与各内销轴配合而实现滑移本体与液压推进系统各液压缸间的联接。8.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述液压推进系统的所有独立液压缸的液压油均通过主油栗统一供给并经多路换向阀独立分配，分别实现管端密封器、修复器和滑移密封器左右两个单体的轴向推进功能，以及每套液压推进系统中各液压缸的自动同步推进； 所述液压推进系统所有独立的液压缸均采用同一型号的活塞式油缸，液压缸的缸筒通过外销轴与修复器进行固定，而其活塞杆则通过内销轴与滑移体进行锚定，同时内销轴和外销轴的轴端均加工有螺纹盲孔并配置六角头螺钉进行固定。9.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述管端密封器中双锥形金属圈的内径、外密封本体内壁的最小环面直径以及内密封本体内壁内侧柱面的直径与修复器中垫环和梯形金属圈的内径均相等； 所述管端密封器中外密封本体和内密封本体与滑移密封器中滑移盘以及修复器中修复本体的外环面直径均相等； 所述修复器中单锥形金属圈的内径和压套内壁柱面的直径、滑移密封器中滑移环的内径以及滑移体中滑移本体的外径均等于切割管道的外径。10.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于:所述修复器中修复本体中间环腔的轴向长度大于切割管道预制环面和滑移体中单个滑移键的轴向长度之和； 所述滑移体中滑移本体外环面的轴向长度大于滑移体中两个滑移键和支座长边侧、左右两个修复器中压套外环面和左右两个滑移密封器中滑移环外环面的轴向长度总和； 所述修复器中修复本体两侧端面和滑移密封器中滑移盘外侧端面上所设置的两个环形凹槽均与外密封本体和内密封本体的环形凹槽规格大小和形状相同，且修复本体内侧端面的环形凹槽内配置内六边形金属环； 所述修复器中压套内壁柱面和滑移密封器中滑移环的内壁均与滑移体中滑移本体的外环面之间采用间隙配合而形成移动副。
【文档编号】F16L55/17GK205640034SQ201620473843
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】刘新福, 高鹏, 尹晓丽, 陈凤官, 许晨, 杨旭
【申请人】青岛理工大学