一种用于h4型面的静水压试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于H4型面的静水压试验装置，包括主壳体外壁下端与下壳体固连，主壳体与下壳体之间的空腔中设置有活塞，主壳体内壁沿圆周开有多个径向的内孔，每个内孔中的锁块内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合，每个锁块下端面坐在调整环上表面，调整环固定在下壳体上；活塞沿径向开有多个轴向的长槽，每个长槽中穿有一个锁块拉杆与锁块螺纹连接，锁块拉杆外端头伸出主壳体外壁与弹簧挡圈及其锁紧螺母螺纹连接，在锁块拉杆圆周上套装有弹簧；在主壳体内腔底板开有水压口P，内腔设置有承载环，承载环套装有金属密封垫环。本实用新型的装置，适用于在无外压情况下对H4型面的试验和研究。
【专利说明】—种用于H4型面的静水压试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于海洋石油钻采装备【技术领域】，涉及一种用于H4型面的静水压试验装置。
【背景技术】
[0002]H4型面是由Vetco Gray公司开发的一种连接机构和密封结构，该型面由4个齿槽、导向锥面和密封面等组成，因其采用锁块齿槽啮合的连接方式，因此具有良好的抗弯、抗拉承载性能，连接及脱开迅速可靠，尤其适合于深海设备间的连接等作业要求。目前该结构广泛使用于海洋水下承受内压比较高的设备之间连接，如水下井口头、水下采油树及液压连接器等水下采油设备中，额定工作压力最高达105MPa(15000psi)。但因其特殊的型面，在对该结构的设备进行静水压试验时，如何实现对H4型面的设备快速有效连接、锁紧、脱开，且保证锁紧时的密封有效性，成为一个急需解决的技术问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种用于H4型面的静水压试验装置，解决了现有技术中H4型面不能有效、快捷地进行连接和水压试验的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是，一种用于H4型面的静水压试验装置，包括夹层结构的主壳体，主壳体外壁下端通过双头螺栓及其螺母、保险螺母与“L”型截面结构的下壳体固定连接，主壳体内外壁与下壳体之间的空腔中设置有活塞，主壳体内壁沿圆周开有多个径向的内孔，每个内孔中设置有一个锁块，每个锁块内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合，每个锁块下端面坐在调整环上表面，调整环固定在下壳体上；
[0005]活塞外圆下部与主壳体外壁内表面之间构成密闭空腔，称为锁紧腔A ;活塞下端面与主壳体、下壳体之间的密封空间称为解锁腔B;活塞沿径向开有多个轴向的长槽，每个长槽中穿有一个锁块拉杆，锁块拉杆内端头与锁块螺纹连接，锁块拉杆外端头伸出主壳体外壁与弹簧挡圈及其锁紧螺母螺纹连接，在锁块拉杆圆周上套装有弹簧；
[0006]在主壳体内腔底板开有加压用的水压口 P，内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环，承载环内圆表面套装有金属密封垫环。
[0007]本实用新型的用于H4型面的静水压试验装置，其特点还在于:
[0008]活塞的内圆上部与锁块外圆上角对应设置有斜率相同的锥面。
[0009]活塞在锥面上方另外设置有锥面，锥面角度大于锥面角度。
[0010]本实用新型的有益效果是，包括锁紧机构、解锁机构、承载机构和水压机构，它依靠锁紧机构对H4型面进行连接、锁紧，水压机构进行密封和试验，承载机构承担载荷，解锁机构完成解锁，实现了与H4型面的快速连接、锁紧、试验和解锁的试验全过程。结构新颖，操作简单，大大提高了生产效率，减轻劳动强度，节约生产成本，适用于在无外压情况下对H4型面的试验和研究。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型装置试验对象的H4型面结构示意图；
[0012]图2是本实用新型装置的结构示意图；
[0013]图3是图2中A-A截面结构示意图；
[0014]图4是图2中I处的局部放大示意图；
[0015]图5是本实用新型装置中的活塞结构示意图。
[0016]图中，1.主壳体，2.活塞，3.锁块，4.调整环，5.下壳体，6.双头螺栓，7.螺母，8.保险螺母，9.螺钉，10.锁块拉杆，11.弹簧，12.弹簧挡圈，13.锁紧螺母，14.承载环，15.金属密封垫环，16.H4型面；
[0017]另外，A.锁紧腔，B.解锁腔，P.水压口。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0019]以下文本中的“H4型面水压试验装置”均简称为“试验装置”。
[0020]参照图1，本实用新型装置的实验对象是H4型面16的结构，该型面由4个齿槽、导向锥面和密封面构成。
[0021]参照图2、图3、图4和图5，本实用新型的试验装置结构是，
[0022]包括夹层结构的主壳体1，主壳体I外壁下端通过双头螺栓6及其螺母7、保险螺母8与“L”型截面结构的下壳体5固定连接，主壳体I内外壁与下壳体5之间的空腔中设置有活塞2，主壳体I内壁沿圆周开有多个径向的内孔，每个内孔中设置有一个锁块3，实施例共设置有12块，每个锁块3内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合，每个锁块3下端面坐在调整环4上表面，调整环4通过螺钉9固定在下壳体5上；活塞2外圆下部与主壳体I外壁内表面之间构成密闭空腔，称为锁紧腔A ;活塞2下端面与主壳体1、下壳体5之间的密封空间称为解锁腔B ;活塞2沿径向开有多个轴向的长槽，每个长槽中穿有一个锁块拉杆10，锁块拉杆10内端头与锁块3螺纹连接，锁块拉杆10外端头伸出主壳体I外壁与弹簧挡圈12及其锁紧螺母13螺纹连接，在锁块拉杆10圆周上套装有弹簧11，弹簧11的外端与弹簧挡圈12顶接，弹簧11的内端与主壳体I外壁顶接；
[0023]活塞2的中部及下端外圆周分别设置有密封圈17 ；
[0024]在主壳体I内腔底板开有用于加压的水压口 P，内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环14，承载环14内圆表面套装有金属密封垫环15。
[0025]本实用新型的试验装置从功能上可以分为锁紧机构、解锁机构、承载机构和水压机构四个部分，
[0026]锁紧机构包括主壳体1、活塞2和锁块3，每个锁块上有4个齿槽与H4型面的齿面啮合，从而实现了对具有H4型面设备的有效连接和锁紧，锁紧力通过H4型面的传递，转换为向上挤压金属密封垫环的密封预紧力；锁紧腔A通过液压驱动系统泵入液压，驱动活塞2向下运动；活塞2的内圆上部与锁块3外圆上角对应设置有斜率相同的锥面均称为锥面A，即图4中显示的锥面A ;活塞2下移时的锥面推动锁块3向内孔收缩，通过锥面A接触和相对运动产生锁紧力，即产生锁紧力；活塞2在锥面A上方另外设置有锥面B，锥面A角度较大，产生的锁紧力小，位移大；锥面B角度较小，并且锥面B角度小于锥面A角度，产生的锁紧力大，位移小，锥面B为自锁角度，防止活塞2和锁块3自动解锁；在锁块3外圆周齿槽与H4型面接触过程中，活塞2和锁块3的接触由锥面A过渡到锥面B。
[0027]解锁机构包括解除锁紧和解锁两部分，解除锁紧部分由主壳体1、活塞2和下壳体5组成，解锁腔B通过液压驱动系统泵入规定压力的液压油来驱动活塞2向上运动，从而解除锁紧力；解锁部分由锁块3、锁块拉杆10、弹簧11、弹簧挡圈12和锁紧螺母13组成，锁块拉杆10与锁块3螺纹连接，通过锁紧螺母13可任意调节弹簧11的压缩量，以始终保持弹簧11对锁块3的施加解锁力。当锁紧力解除后，在弹簧力的作用下锁块拉杆10带动锁块3向外运动，从而达到解锁目的。
[0028]承载机构包括锁块3、调整环4、下壳体5、双头螺栓6、螺母7、保险螺母8，调整环4采用螺钉9固定在下壳体5上端面，一方面用来承载锁块3的压力和磨损，另一方面可通过增减调整环4的厚度来调整锁块3的高、低位置，以获取锁块3的最佳锁紧力；下壳体5、双头螺栓6、螺母7、保险螺母8 一起承受来自锁块3的所有载荷。
[0029]水压机构包括主壳体1、承载环14和金属密封垫环15，主壳体I上设有水压口 P用于打压、试验，还设有水压密封面用于密封水压；承载环14用于承载和平衡部分密封预紧力，金属密封垫环15则用于水压试验的密封。
[0030]从功能上来看，锁紧机构负责连接、锁紧和施加密封预紧力；解锁机构负责解除锁紧力和解锁；承载机构负责承载金属密封垫环的密封预紧载荷和水压试验载荷等；水压机构负责密封和施加水压试验，四种机构相互协作配合，可实现快速与H4型面的连接、锁紧、试验和解锁。
[0031]本实用新型的工作原理是，
[0032]水压试验时，将H4型面、承载环14和金属密封垫环15装入试验装置中；然后通过向锁紧腔A内泵入液压，驱动活塞2向下运动使锁块3向内收缩，并使得锁块3与H4型面的齿槽啮合；继续泵入液压推动活塞2继续向下运动，迫使锁块3通过齿槽挤压H4型面齿槽，使得H4型面向上运动并挤压金属密封垫环15，以达到密封效果；然后从水压口 P打入水压，进行水压试验。
[0033]水压试验完成后，从水压口 P卸掉水压，然后向解锁腔B内泵入液压，驱动活塞2向上运动，并解除了对锁块3的锁紧力；由于弹簧11始终保持对锁块3的施加解锁力，所以在解锁力的作用下锁块拉杆10带动锁块3向外运动，并脱离齿槽啮合，最终到达解锁状态。
[0034]锁块拉杆10芽过王壳体I和活塞2抒在锁块3上，并设有弹黃11、弹黃挡圈12和锁紧螺母13。通过锁紧螺母13可任意调节弹簧10的压缩量，以始终保持弹簧10对锁块3的施加解锁力。当锁紧力解除后，解锁力即可拉到锁块3向外运动，达到解锁目的。
【权利要求】
1.一种用于H4型面的静水压试验装置，其特点在于:包括夹层结构的主壳体(1)，主壳体(I)外壁下端通过双头螺栓(6)及其螺母(7)、保险螺母(8)与“L”型截面结构的下壳体(5)固定连接，主壳体(I)内外壁与下壳体(5)之间的空腔中设置有活塞(2)，主壳体(I)内壁沿圆周开有多个径向的内孔，每个内孔中设置有一个锁块(3)，每个锁块(3)内圆表面设置有四个齿槽用于与H4型面的齿面啮合，每个锁块(3)下端面坐在调整环(4)上表面，调整环(4)固定在下壳体(5)上； 活塞(2)外圆下部与主壳体(I)外壁内表面之间构成密闭空腔，称为锁紧腔A ;活塞(2)下端面与主壳体(I)、下壳体(5)之间的密封空间称为解锁腔B;活塞(2)沿径向开有多个轴向的长槽，每个长槽中穿有一个锁块拉杆(10)，锁块拉杆(10)内端头与锁块(3)螺纹连接，锁块拉杆(10)外端头伸出主壳体(I)外壁与弹簧挡圈(12)及其锁紧螺母(13)螺纹连接，在锁块拉杆(10)圆周上套装有弹簧(11)； 在主壳体(I)内腔底板开有加压用的水压口 P，内腔靠近底板位置沿圆周设置有承载环(14)，承载环(14)内圆表面套装有金属密封垫环(15)。
2.根据权利要求1所述的用于H4型面的静水压试验装置，其特点在于:所述的活塞(2)的内圆上部与锁块(3)外圆上角对应设置有斜率相同的锥面。
3.根据权利要求1所述的用于H4型面的静水压试验装置，其特点在于:所述的活塞(2)在锥面(I)上方另外设置有锥面(2)，锥面(I)角度大于锥面(2)角度。
【文档编号】G01N3/02GK204116026SQ201420532291
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】左其川, 王秉武, 淮超, 雷广进, 侯晓东 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司