一种柔性管缆应急悬挂摩擦卡具的制作方法

1.本实用新型属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种柔性管缆应急悬挂摩擦卡具。


背景技术：

2.海洋工程中，柔性管缆是一个重要组成部分，主要包括柔性软管、脐带缆、电缆。在海洋油气田开发工程中，柔性管缆被称为海上油气田的“生命线”，对海上油气的开发、生产和运输中起着关键性作用。柔性管缆铺设时，张紧器是关键性设备之一，当铺设系统仅设置有一台张紧器，或者因单台张紧器能力不足而设置串联的双台张紧器时，施工期间需要配备应急卡具。这是因为张紧器存在潜在故障的可能性，当张紧器出现故障，张紧履带需脱开进行维修时，需配置外置应急卡具临时固定柔性管缆。
3.现有的维修应急卡具结构一般采用三瓣式，三瓣在360
°
圆周上角度的分配采用180
°
、90
°
和90
°
，该种结构卡具内部的衬垫板通用性差；现有的维修应急卡具夹紧方式为：在整个圆周上均匀布置向着圆心的若干组夹紧油缸，夹紧油缸固装于卡具的三瓣结构体上，油缸末端装有衬垫板，衬垫板直接接触被夹持的柔性管缆，关上门后，通过对每个夹紧油缸的控制来实现衬垫板对柔性管缆的夹紧，该种夹紧方式夹紧油缸数量多，不易控制，操纵复杂；因此现有的安装维修卡具体积较大，控制操纵复杂，衬垫板拆装更换不易，对柔性管缆的保护性差。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种柔性管缆应急悬挂摩擦卡具，能够适应不同管径的柔性管缆铺设系统，本实用新型用于铺缆船上，作为船上应急设备，主要针对张紧器出现故障需要维修时，实现对柔性管缆的应急悬挂，并且结构简单方便操控。
5.本实用新型是这样实现的，一种柔性管缆应急悬挂摩擦卡具，包括本体卡子、锁紧门和夹紧门，所述锁紧门和所述夹紧门铰接在所述本体卡子的两侧，所述锁紧门、所述夹紧门和所述本体卡子之间设置有用于驱动所述锁紧门和所述夹紧门相对开合的门油缸，所述夹紧门的自由端和所述锁紧门的自由端相对设置有夹紧油缸和卡合部，所述夹紧油缸的伸出端设置有锁紧组件，所述锁紧组件通过与对应侧的卡合部相连接，围护成一个用于容纳柔性管缆的空间，所述本体卡子、所述锁紧门和所述夹紧门内分别可拆卸设置有衬垫板。
6.进一步的，所述锁紧组件包括相互配合的凹垫和凸垫以及锁紧螺母和防松螺母，所述夹紧油缸的活塞杆上同轴设有螺杆，所述凹垫和所述凸垫依次设置在所述螺杆上，所述螺杆上设有定位台阶，其中所述凹垫的内侧与所述定位台阶抵接，在所述凸垫的外侧所述螺杆上依次螺装有所述锁紧螺母和所述防松螺母。
7.进一步的，所述凹垫和所述凸垫的配合面为球面结构。所述凹垫设有凹球面，所述凸垫设有凸球面，所述凹球面和凸球面相互匹配设置。能够保证在夹紧过程中，当所述凹垫与所述卡合部之间不完全贴合时，所述凸垫的所述凸球面推动所述凹垫的所述凹球面，使得凹垫与所述卡合部完全贴合，通过所述凸垫和所述凹垫的弹性形变起到补偿的作用。
8.进一步的，所述凹垫的内侧端面与所述螺杆的定位台阶之间设有安装倾角。可以实现卡合部平面与螺杆不是完全垂直(90
°±3°
)的情况下保证有效夹紧。
9.进一步的，所述门油缸为双作用液压油缸或组合油缸，所述组合油缸包括主油缸和副油缸，所述主油缸和所述副油缸同轴互成180
°
设置，所述主油缸和所述副油缸均为双作用液压油缸。
10.进一步的，所述衬垫板采用金属衬垫板或组合衬垫板。
11.进一步的，所述组合衬垫板为复合结构，包括基础衬垫板和副衬垫板，所述副衬垫板通过紧固件安装在所述基础衬垫板的外侧。
12.进一步的，所述衬垫板与柔性管缆接触的内圆弧面设有摩擦牙，可以增大所述衬垫板与柔性管缆件的摩擦力，使得锁紧效果更好。
13.进一步的，所述衬垫板的两端面与所述摩擦牙之间设有过渡圆弧，为了避免所述摩擦牙与所述衬垫板两端面之间的尖角对柔性管缆造成损坏，对柔性管缆起到保护的作用，所述衬垫板内所述摩擦牙所在的内圆弧面相对于所述衬垫板外圆弧面偏心设置，有利于柔性管缆的夹紧和放松调整，也有利于实现衬垫板对不同管径柔性管缆接触面积的最大化。
14.进一步的，还包括设置在所述本体卡子一端的单点起吊吊耳和/或设置在所述夹紧门和所述锁紧门一端的两点起吊吊耳和/或设置在所述本体卡子水平方向四角的四点起吊吊耳和/或设置在所述夹紧门和所述锁紧门一端的整体垂直悬挂吊耳，所述整体垂直悬挂吊耳的设置方向在与柔性管缆施加的外部作用力方向相反。
15.本实用新型具有的优点和技术效果：通过上述技术方案，能够适应不同管径的柔性管缆铺设系统，本实用新型用于铺缆船上，作为船上应急设备，主要针对张紧器出现故障需要维修时，实现对柔性管缆的应急悬挂，具有适用性强，安装简单方便等优点。
16.通过门油缸为双作用液压油缸或组合油缸，组合油缸包括主油缸和副油缸，主油缸和副油缸同轴互成180
°
设置，主油缸和副油缸均为双作用液压油缸，独立控制，配件可选用范围大。采用一个双作用液压油缸可以实现锁紧门和夹紧门的相对开合；采用组合油缸时，主油缸一端与锁紧门和夹紧门相连接，用于执行锁紧门和夹紧门的开关功能，副油缸一端与本体卡子相连接，用于确保当应急悬挂摩擦卡具闭合在柔性管缆周围但不施加夹紧力时，应急悬挂摩擦卡具和柔性管缆之间有间隙；采用组合油缸更方便控制。
17.通过夹紧油缸上设置的螺杆、凹垫、凸垫、锁紧螺母和防松螺母，能够提高锁紧门和夹紧门闭合后的锁紧效果，保证应急悬挂摩擦卡具的可靠性；并且凹垫和凸垫的配合面为球面结构，凹垫的中心孔直径大于凸垫的中心孔直径，且小于螺杆上定位台阶的直径，凸垫的中心轴与所述螺杆中心轴重合或极度接近重合，凹垫的内侧端面与螺杆的定位台阶之间设有安装倾角，采用该结构设计，能够有效的保证凹垫与卡合部的完全贴合，进而保证锁紧效果；
18.通过设置的两点起吊吊耳、单点起吊吊耳、四点起吊吊耳和整体垂直悬挂吊耳，可实现不同使用模式，使得应急悬挂摩擦卡具可以垂直使用，也可以水平使用；
19.通过设置的衬垫板，对柔性管缆进行夹持的同时还能起到保护作用，避免在作业过程中对柔性管缆造成损坏，衬垫板可拆卸的安装在本体卡子、锁紧门和夹紧门内，便于拆卸和更换，并且衬垫板可采用复合结构，适用于不同管径的柔性管缆，满足不同管径柔性管
缆的锁紧需求。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例提供的整体结构打开状态示意图；
21.图2是本实用新型实施例提供的整体结构闭合状态示意图；
22.图3是本实用新型实施例提供的夹紧油缸与卡合部配合示意图；
23.图4是本实用新型实施例提供的门油缸结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例提供的夹紧油缸立体示意图；
25.图6是本实用新型实施例提供的夹紧油缸与锁紧组件连接结构示意图；
26.图7是本实用新型实施例提供的凹垫与凸垫连接示意图；
27.图8是本实用新型实施例提供的凹垫的结构示意图；
28.图9是本实用新型实施例提供的凸垫的结构示意图；
29.图10是本实用新型实施例提供的适用于大管径柔性管缆时衬垫板为金属衬垫板示意图；
30.图11是本实用新型实施例提供的适用于小管径柔性管缆时衬垫板为组合衬垫板示意图；
31.图12是图10和图11中衬垫板a-a剖面图；
32.图13是本实用新型实施例提供的应急悬挂摩擦卡具垂直吊装状态结构示意图；
33.图14是本实用新型实施例提供的应急悬挂摩擦卡具水平吊装状态结构示意图。
34.图中、1、锁紧门；2、本体卡子；3、夹紧门；4、衬垫板；4.1、基础衬垫板；4.2、副衬垫板；5、夹紧油缸；5.1、油缸安装螺栓组；6、门油缸；6.1、主油缸；6.2、副油缸；7、门轴；8、锁紧组件；8.1、螺杆；8.2、锁紧螺母；8.3、防松螺母；8.4、凹垫；8.5、凸垫；8.6、定位台阶；8.7、凹球面；8.8、凸球面；9、柔性管缆；10、卡合部；11、摩擦牙；12、过渡圆弧；13、整体垂直悬挂吊耳；14、两点起吊吊耳；15、单点起吊吊耳；16、四点起吊吊耳。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.如图1至图14所示，本技术提供一种柔性管缆应急悬挂摩擦卡具包括本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3，锁紧门和夹紧门均为金属焊接结构，本体卡子、锁紧门和夹紧门各占圆周的三分之一，本体卡子、锁紧门和夹紧门三者为120
°
的三瓣结构，三者端面之间均有间隙m，间隙m的取值可以为30mm(如图2所示)，通过间隙的变化调整，可以实现对一定范围内不同管径的柔性管缆的夹紧。锁紧门和夹紧门铰接在本体卡子的两侧，如锁紧门和夹紧门均通过门轴7铰接安装于本体卡子，当然，还可采用其它方式，本技术对此不作限定；锁紧门1、夹紧门3和本体卡子2之间设置有用于驱动锁紧门和夹紧门相对开合的门油缸6，以完成应急悬挂摩擦卡具在柔性管缆9上的安装和拆除。
37.夹紧门3的自由端和锁紧门1的自由端相对设置有夹紧油缸5和卡合部10，本技术一实施例，夹紧油缸通过油缸安装螺栓组5.1安装在夹紧门上，卡合部设置在锁紧门自由端
上，当然，夹紧油缸还可以设置在锁紧门的自由端，卡合部设置在夹紧门自由端上，本技术对此不作限定。卡合部10可为u型槽或其他形状，夹紧油缸5沿夹紧门的高度方向设置有若干个，本实施例夹紧油缸设置五个，还可以根据应急悬挂摩擦卡具尺寸和锁紧力要求设置为其他数量，本技术对此不作限定，卡合部10数量与夹紧油缸5数量相对应设置。夹紧油缸的伸出端设置有锁紧组件8，锁紧组件通过与对应侧的卡合部相连接，围护成一个用于容纳柔性管缆9的空间。
38.锁紧组件包括相互配合的凹垫8.4和凸垫8.5以及锁紧螺母8.2和防松螺母8.3，夹紧油缸5的活塞杆上同轴设有螺杆8.1，凹垫和凸垫依次设置在螺杆上，螺杆上设有定位台阶8.6，其中凹垫的内侧与定位台阶抵接，在凸垫的外侧螺杆上依次螺装有锁紧螺母8.2和防松螺母8.3。凹垫8.4和凸垫8.5的配合面为球面结构，具体的，凹垫设有凹球面8.7，凸垫设有凸球面8.8，凹球面和凸球面相互匹配设置。
39.当应急悬挂摩擦卡具对不同管径的柔性管缆进行锁紧时，锁紧门1、夹紧门3和本体卡子2之间的缝隙存在区别，锁紧组件8中的螺杆8.1上设置的锁紧螺母8.2无法保证与卡合部10之间完全贴合，因此设置有凸垫8.5和凹垫8.4，并且凹垫设置的凹球面和凸垫设置的凸球面相互匹配设置，也是为了保证在锁紧状态时，当凹垫与卡合部之间不完全贴合时，凸垫的凸球面推动凹垫的凹球面，使得凹垫与卡合部完全贴合，通过凸垫和凹垫的弹性形变起到补偿的作用。
40.凹垫8.4的中心孔直径大于凸垫8.5的中心孔直径，且小于螺杆8.1上定位台阶8.6的直径，凸垫的中心轴与螺杆中心轴重合或极度接近重合。凹垫的内侧端面与所述螺杆的定位台阶之间设有安装倾角，如图7所示，凹垫与螺杆不完全垂直，安装时之间存在β夹角。当本体卡子、锁紧门和夹紧门三者端面之间间隙m取值为30mm时，安装倾角β范围值推荐值为≤3
°
，可以实现卡合部10平面与螺杆不是完全垂直(90
°±3°
)的情况下保证有效夹紧。
41.锁紧螺母8.2、防松螺母8.3和凸垫8.5还可以保证压紧。工作时，当应急悬挂摩擦卡具对柔性管缆锁紧时，凹垫8.4与卡合部10侧边缘接触并压紧。
42.本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3内分别可拆卸设置有衬垫板4。衬垫板的安装方式可以采用螺栓固定、卡槽卡紧固定或其它方式，衬垫板可以更换不同规格以适应不同管径的柔性管缆。本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3三瓣全部采用120
°
分配，提高了衬垫板的通用性。
43.衬垫板4采用金属衬垫板或组合衬垫板。如图10所示，当被锁紧的柔性管缆9为大管径柔性管缆时，衬垫板为金属衬垫板；如图11所示，为了满足小管径柔性管缆的锁紧要求，衬垫板为组合衬垫板，包括基础衬垫板4.1和副衬垫板4.2，副衬垫板通过紧固件安装在所述基础衬垫板的外侧。实际使用中，当被锁紧柔性管缆为大管径时，采用金属衬垫板对大管径的柔性管缆进行锁紧，当被锁紧柔性管缆为小管径时，将副衬垫板4.2通过紧固件安装在基础衬垫板4.1外侧，实现对小管径管缆的锁紧，同时为了减轻整体设备的重量，副衬垫板采用非金属衬垫板，基础衬垫4.1采用金属衬垫板。
44.衬垫板4的端部设置有吊装螺孔，衬垫板与柔性管缆9接触的内圆弧面设有摩擦牙11，可以增大衬垫板与柔性管缆件的摩擦力，使得锁紧效果更好。衬垫板4的两端面与摩擦牙之间设有过渡圆弧12，为了避免摩擦牙与衬垫板两端面之间的尖角对柔性管缆造成损坏，对柔性管缆起到保护的作用，衬垫板内的摩擦牙11所在的内圆弧面相对于衬垫板4外圆
弧面有一个s的偏心距，偏心距范围值为s≤20mm，有利于柔性管缆9的夹紧和放松调整，也有利于实现衬垫板对不同管径柔性管缆接触面积的最大化。
45.门油缸6为双作用液压油缸或组合油缸，组合油缸包括主油缸6.1和副油缸6.2，主油缸和副油缸同轴互成180
°
设置，主油缸和副油缸均为双作用液压油缸，独立控制，配件可选用范围大。采用一个双作用液压油缸可以实现锁紧门1和夹紧门3的相对开合；采用组合油缸时，主油缸6.1一端与锁紧门和夹紧门相连接，用于执行锁紧门和夹紧门的开关功能，副油缸6.2一端与本体卡子2相连接，用于确保当应急悬挂摩擦卡具闭合在柔性管缆9周围但不施加夹紧力时，应急悬挂摩擦卡具和柔性管缆之间有间隙；采用组合油缸更方便控制。采用组合油缸时，副油缸可采用小行程的双作用液压油缸，副油缸伸出，本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3闭合在柔性管缆9周围不施加夹紧力时，本体卡子、锁紧门、夹紧门和柔性管缆之间有间隙。该间隙能确保柔性管缆可以在卡具内沿着缆线轴向方向自由活动，方便调整。
46.还包括设置在本体卡子2一端的单点起吊吊耳15，用于应急悬挂摩擦卡具自身重量的单点起吊，和/或，设置在夹紧门3和锁紧门1一端的两点起吊吊耳14，用于应急悬挂摩擦卡具自身重量的两点起吊，和/或，设置在本体卡子2水平方向四角的四点起吊吊耳16；用于应急悬挂摩擦卡具自身重量的水平四点起吊。两点起吊吊耳设置有两个，两个两点起吊吊耳14分别设置在两个整体垂直悬挂吊耳上，和/或，设置在夹紧门3和锁紧门1一端的整体悬挂吊13，整体垂直悬挂吊耳的设置方向在与柔性管缆9施加的外部作用力方向相反。整体垂直悬挂吊耳设置有两个，对称设置在锁紧门1和夹紧门3上。用于应急悬挂摩擦卡具锁紧到柔性管缆上后的整体悬挂，承受应急悬挂擦卡具自身重量加上柔性管缆施加的外部作用力f，应急悬挂摩擦卡具除了可以通过整体垂直悬挂吊耳施加与柔性管缆9施加的外部作用力f相反的力悬挂工作，也可以将底部放置于一个高强度的中间带有可供柔性管缆穿过孔的平台上工作，可以水平或者垂直两个方向使用。通过设置的多组吊耳，可实现不同使用模式，使得应急悬挂摩擦卡具可以垂直使用，也可以水平使用。
47.工作时，柔性管缆9设置在本体卡子2的衬垫板4上，驱动门油缸6，门油缸6中的主油缸6.1的活塞杆收缩，带动锁紧门1和夹紧门3转动实现相对闭合，当主油缸的活塞杆完全收缩，本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3闭合在柔性管缆9周围，驱动夹紧油缸5，夹紧油缸带动螺杆8.1缩回，使得凹垫8.4与卡合部10侧边缘接触并压紧，将应急悬挂摩擦卡具锁紧到柔性管缆9上；当主油缸6.1的活塞杆完全收缩，驱动副油缸6.2完全伸出，本体卡子2、锁紧门1和夹紧门3闭合在柔性管缆9周围不施加夹紧力时，本体卡子、锁紧门、夹紧门和柔性管缆之间有间隙。该间隙能确保柔性管缆可以在卡具内沿着缆线轴向方向自由活动。
48.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。