专利名称：可回收式卡爪连接器的安装工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及管线连接工具，尤其涉及一种可以实现对海底管道进行快速连接、且 可以回收的可回收式卡爪连接器的安装工具。属于海洋石油工程领域。
背景技术：
海底管道铺设是油气田开发建设的一个重要组成部分，对海上油气田的开发、生 产和产品外输等方面起着十分重要的作用。对各种海底管道和固定设施之间的连接需要采 用不同的连接器和连接技术。如管汇、采油树、管线末端集合设施(PLET)之间的相互连接 都是通过连接器将跳管、流管连接到这些固定设施上。因此，高效安全的连接是水下生产系 统中一项重要的技术。目前，对各种海底管道和固定设施之间的连接，通常采用以下连接方式(1)螺栓法兰式连接的方式此种方式在螺栓法兰连接时，必须保证多个螺栓(一 般至少8个)在法兰上螺栓孔的安装精度，而对于深水管道连接来说，由于只能通过水下机 器人传送图像对现场安装情况进行观察并做动作调整，使得安装精度大大下降，继而要求 整个连接系统对于安装精度的要求必须降低，这就极大限制了螺栓法兰连接用于深水管道 连接。因此，现有的螺栓及法兰式连接的方式不仅适用水深受到限制，而且连接费时。(2)采用卡爪连接器进行连接的方式卡爪连接器属于一种典型的快速深水连接 装置，其中，设有卡爪结构，作为连接器接头。由于其放弃了螺栓连接，完全回避了螺栓的在 深水环境下的精确对正以及复杂的预紧动作，可以在各种海底管道和固定设施之间进行连 接，并通过驱动环下压卡爪的结构代替螺栓组为法兰提供预紧力，避免了螺栓连接多个孔 精确对准的难题，从而大大降低了对法兰的安装精度要求；缩短了水下作业时间，更适用于 深水中环境中的法兰连接；而且，液压驱动动作平稳，避免对重要部件的碰撞损坏，提高了 对接过程的安全性；因此，其在水下安装时仅仅有管道的对正要求，安装动作简单，安装周 期较短，属于典型的快速连接技术。根据卡爪连接器是否在水下保留液压缸等驱动装置，可以将卡爪连接器分为可回 收式和不可回收式。由于不可回收式连接器在水下通过驱动装置提供密封力实现密封后， 仍然保留在水下，因此，作业成本比较高，并且面临着长期负载下驱动装置失效的危险。而， 可回收式卡爪连接器由于可对其进行回收、再利用，因此，降低了作业成本。但，此种可回收式卡爪连接器由于没有专用的回收工具，给回收作业带来困难。在 这种现实状况下，设计了本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种可回收式卡爪 连接器的安装工具，其可以将卡爪连接器的接头送入水中、并完成连接；且在连接的不同时 刻，通过自身的动作完成安装工具本身和管道接头的锁紧与解锁，实现了对可回收式卡爪 连接器的回收。
本发明的目的是由以下技术方案实现的一种可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于包括框架结构、驱动结构、吊 装结构和数个液压锁紧机构，其中，驱动结构安装于框架结构的中部，吊装结构安装于框架 结构内部，且吊装结构通过数个液压缸与驱动结构连接，数个液压锁紧机构安装于框架结 构下半部，数个的液压锁紧机构设置在框架结构的内部，并成环形分布。所述框架结构包括顶部圆盘、位于底部的导向锥形体、位于中部的数根立柱以及 水下机器人操控板，其中，顶部圆盘和导向锥形体之间通过数根立柱连接为一体，并形成整 个连接器的外形及载荷支撑结构；水下机器人操控板与顶部圆盘固定为一体。所述驱动结构包括两个驱动的圆盘体，两个驱动的圆盘体为上承载盘和下承 载盘，上承载盘和下承载盘之间通过数根立柱穿过，并且保持与顶部圆盘及导向锥形体相 同的开口方向，数个液压锁紧机构均匀分布在上承载盘及下承载盘内部；两圆盘体通过导 向柱套与框架结构的导向柱形成配合，圆盘体上面固定连接有液压装置。所述液压装置包括数个软着陆液压缸和数个驱动液压缸，软着陆液压缸体与顶 部圆盘固定在一起，软着陆液压缸体的缸杆与上承载盘固定，驱动液压缸体与下承载盘固 定；驱动液压缸体上、下两侧伸出液压缸杆，其中，上液压缸杆与吊装结构中的吊装环固定， 下液压缸杆穿过上承载盘的液压缸活塞杆孔与下承接盘固定。所述液压锁紧机构包括数组机械锁紧装置、数根推动杆和数个机械定位板，机 械锁紧装置环形分布在导向锥形体上，数根推动杆和数个机械定位板分别安装在上承载盘 上，并呈环形均匀分布。所述机械锁紧装置呈120°环形分布在导向锥形体上，该机械锁紧装置包括数 个锁紧块和数个锁紧固定座，锁紧块安装在锁紧固定座内部。所述锁紧块固定座为框架结构。所述导向锥形体的下部设有锥形口，锥形口上安装有加强筋。所述吊装结构包括吊装环，该吊装环通过设置在吊环底部上的数个孔与设置在 驱动液压缸的数个上缸杆连接在一起。本发明的有益效果本发明由于采用上述技术方案，其可以将卡爪连接器的接头 送入水中、并完成连接；且在连接的不同时刻，通过自身的动作完成安装工具本身和管道接 头的锁紧与解锁，实现了对可回收式卡爪连接器的回收。
图1为本发明结构主视示意图。图lb为本发明与卡爪接头配合示意图。图2为本发明顶部圆盘结构示意图。图3为本发明上承载盘结构示意图。图4为本发明上下承载盘与管道接头装配结构示意图。图4b为本发明上下承载盘与管道接头装配结构剖视图。图5为本发明导向锥形体结构示意图。图6为本发明吊装环结构示意图。图7为本发明机械锁紧装置示意图。
图中主要标号说明1.吊装环、2.顶部圆盘、3.软着陆液压缸、4.上承载盘、4a.上承载盘液压锁紧 结构、41.上环立柱孔、42.液压锁紧机构、43.液压缸活塞杆孔、44.机械定位板固定孔、 5.下承载盘、5a.下承载盘液压锁紧结构、6.导向锥形体、61.导向锥形体立柱孔、62.加强 筋、63.锥形口、7.机械锁紧装置、71.锁紧块71、72锁紧固定座、8.推动杆、9.立柱、10.机 械定位板、11.驱动液压缸、12.操控板、13.管道接头、131吊耳、132吊环顶部、133中颈 部、134吊环底部、21.顶环立柱孔、22.软着陆液压缸安装孔。
具体实施例方式如图1 一图7所示，本发明包括框架结构、驱动结构、吊装结构和数个液压锁紧机 构，其中，框架结构作为整个连接器安装工具的外形及载荷支撑，驱动结构通过设在其上的 上环立柱孔41，并穿过数个立柱9连接在框架结构的中部，且通过设在自身上的导向柱套 与设在框架结构的导向柱形成配合，吊装结构安装于框架结构的内部，且吊装结构通过数 个驱动液压缸11与驱动结构连接，数个液压锁紧机构安装于位于框架结构下半部的导向 锥体6上，数个相同的液压锁紧机构设置在框架结构上的导向锥形体6的内部，并成环形分 布。框架结构包括顶部圆盘2、位于底部的导向锥形体6、位于中部的数根立柱9以及 水下机器人操控板12，本实施例的顶部圆盘2和导向锥形体6之间通过三根立柱9，并穿过 设在顶部圆盘2上的顶环立柱孔21连接为一体，三根立柱9下端穿过导向锥形体立柱孔61 与导向锥形体6连接，从而形成整个连接器的外部框架结构；水下机器人操控板12与顶部 圆盘2通过螺栓连接方式固定为一体，顶部圆盘2上设有软着陆液压缸安装孔22，位于导向 锥形体6下部的锥形口 63上安装有加强筋62以保证强度。导向锥形体6作用是在连接初 期用于整个装置的对准定位，立柱9作为支撑结构，同时，也是驱动结构运动的轨道。驱动结构包括两个驱动的圆盘体，即上承载盘4及下承载盘5,两圆盘体通过导 向柱套与框架结构的导向柱形成配合，并且，两圆盘体可以沿着导向柱自由移动。圆盘体上 面固定连接有液压装置，即数个软着陆液压缸3和数个驱动液压缸11，上承载盘4和下承 载盘5之间通过三根立柱9穿过，并且保持与顶部圆盘2及导向锥形体6相同的开口方向， 软着陆液压缸体3通过螺栓连接方式与顶部圆盘2固定在一起，软着陆液压缸体3的缸杆 与上承载盘4固定，驱动液压缸体11与下承载盘5固定，驱动液压缸体11上、下两侧伸出 液压缸杆，其中，上液压缸杆与吊装结构中的吊装环1固定，下液压缸杆穿过上承接盘4的 液压缸活塞杆孔43与下承接盘5固定，上承载盘4的外表面上均匀分布有数个机械定位板 固定孔44，上承载盘4内部环形均匀分布数个液压锁紧机构42，同样，在下承载盘5内部也 环形均匀分布有数个下承载盘液压锁紧机构5a。如图6所示，吊装结构包括吊装环1，吊装环1的上部设有吊耳131用于穿过缆 绳起吊，吊环顶部132和中颈部133与吊耳131采用焊接方式连接在一起，吊装环13通过 设置在吊环底部134上的数个孔与设置在驱动液压缸11的数个上缸杆连接在一起；本实施 例的驱动液压缸11的上缸杆为三个。液压锁紧机构包括数组机械锁紧装置7、数根推动杆8和数个机械定位板10，机 械锁紧装置7安装在导向锥形体6上，本实施例的机械锁紧装置7为三组，推动杆8、机械定位板10为三根。三组机械锁紧装置7在导向锥形体6上呈120°环形均匀分布，三根推动 杆8和三个机械定位板10分别安装在上承载盘4上，并在承载盘4上呈120°环形均匀分 布。数组机械锁紧装置7包括数个锁紧块71和数个锁紧固定座72，锁紧块固定座为 四块钢板焊接成的框架结构，锁紧块71安装在锁紧固定座72内部，机械锁紧装置7在导向 锥形体6上呈环形分布。使用时，采用以下步骤⑴首先，将吊装结构的顶部通过吊装环1与绳索连接，绳索通过吊装体用于本发 明的下放和回收。通过绳缆与吊装环1起吊，将本发明携带的管道接头13快速放入水下， 通过水下机器人(R0V)观察，在本发明与海底管道接头垂直距离1至2米时停止快速下放， 随后缓慢下放，利用导向锥形体6的倒置漏斗外形与海底管道接头粗对准，将本发明放置 在海底管道接头上。(2)通过软着陆液压缸3推动驱动机构上的上承载盘4、下承载盘5，携带管道接头 13与海底管道接头进行对接；同时，机械锁紧装置7锁紧，防止安装工具与海底管道接头意 外分离；随后，下承载盘5在驱动液压缸体11的推动下，下压管道接头13内部的驱动环，带 动卡爪实现管道接头13与海底管道接头的连接密封。⑶上承载盘4、下承载盘5上的下承载盘液压锁紧结构5a、上承载盘液压锁紧机 构4a解锁，将管道接头13留在海底管道接头上。然后，吊装绳缆牵引安装工具，完成安装 工具的收回工作。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
1.一种可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于包括框架结构、驱动结构、吊装 结构和数个液压锁紧机构，其中，驱动结构安装于框架结构的中部，吊装结构安装于框架结 构内部，且吊装结构通过数个液压缸与驱动结构连接，数个液压锁紧机构安装于框架结构 下半部，数个的液压锁紧机构设置在框架结构的内部，并成环形分布。
2.根据权利要求1所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述框架结 构包括顶部圆盘、位于底部的导向锥形体、位于中部的数根立柱以及水下机器人操控板， 其中，顶部圆盘和导向锥形体之间通过数根立柱连接为一体，并形成整个连接器的外形及 载荷支撑结构；水下机器人操控板与顶部圆盘固定为一体。
3.根据权利要求1所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述驱动结 构包括两个驱动的圆盘体，两个驱动的圆盘体为上承载盘和下承载盘，上承载盘和下承 载盘之间通过数根立柱穿过，并且保持与顶部圆盘及导向锥形体相同的开口方向，数个液 压锁紧机构均匀分布在上承载盘及下承载盘内部；两圆盘体通过导向柱套与框架结构的导 向柱形成配合，圆盘体上面固定连接有液压装置。
4.根据权利要求3所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述液压装 置包括数个软着陆液压缸和数个驱动液压缸，软着陆液压缸体与顶部圆盘固定在一起，软 着陆液压缸体的缸杆与上承载盘固定，驱动液压缸体与下承载盘固定；驱动液压缸体上、下 两侧伸出液压缸杆，其中，上液压缸杆与吊装结构中的吊装环固定，下液压缸杆穿过上承载 盘的液压缸活塞杆孔与下承接盘固定。
5.根据权利要求1所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述液压锁 紧机构包括数组机械锁紧装置、数根推动杆和数个机械定位板，机械锁紧装置环形分布在 导向锥形体上，数根推动杆和数个机械定位板分别安装在上承载盘上，并呈环形均匀分布。
6.根据权利要求5所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述机械锁 紧装置呈120°环形分布在导向锥形体上，该机械锁紧装置包括数个锁紧块和数个锁紧 固定座，锁紧块安装在锁紧固定座内部。
7.根据权利要求6所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述锁紧块 固定座为框架结构。
8.根据权利要求2或3所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述导 向锥形体的下部设有锥形口，锥形口上安装有加强筋。
9.根据权利要求1所述的可回收式卡爪连接器的安装工具，其特征在于所述吊装结 构包括吊装环，该吊装环通过设置在吊环底部上的数个孔与设置在驱动液压缸的数个上 缸杆连接在一起。
全文摘要
一种可回收式卡爪连接器的安装工具，包括框架结构、驱动结构、吊装结构和数个液压锁紧机构，其中，驱动结构安装于框架结构的中部，吊装结构安装于框架结构内部，且吊装结构通过数个液压缸与驱动结构连接，数个液压锁紧机构安装于框架结构下半部，数个的液压锁紧机构设置在框架结构的内部，并成环形分布。本发明可以将卡爪连接器的接头送入水中、并完成连接；且在连接的不同时刻，通过自身的动作完成安装工具本身和管道接头的锁紧与解锁，实现了对可回收式卡爪连接器的回收。
文档编号B23P19/00GK102658470SQ20121017161
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者刘军, 刘洋, 周美珍, 弓海霞, 彭朋, 徐祥娟, 李志刚, 王立权 申请人:中国海洋石油总公司, 哈尔滨工程大学, 海洋石油工程股份有限公司