[发明专利]液压式水下管道连接器

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻采行业海底管道对接技术中一种水下石油管道连接器，特别是一种能够承受高温高压状态下正常工作的液压式水下管道连接器。

背景技术

海洋油气田离开陆地非常遥远，需要铺设几十公里甚至几百公里的输油管线作为运输系统，因此海底水下管道的连接技术成为了海洋石油开采中一个重要环节。传统海底管道对接技术中通常采用法兰式连接，由潜水员在水下操作，但是由于潜水员下潜深度有限，只能在水下0-100米之间工作。现今我国石油行业越来越走入深海，一般水深为400米左右，如果通过水下机器人代替潜水员工作，法兰式对接方式对水下机器人来说显得非常复杂繁琐，需要花费大量时间进行调试，劳力伤财，大大增加了海洋石油行业的成本及工期。所以传统法兰式管道对接技术已经无法满足目前深海作业的需求。

另外，现有技术中的液压锁紧式管道连接器是一种立式管道连接器，其上下管道对接过程中虽然相对比较容易实现，但是也会出现磕碰现象，致使密封钢圈在下入过程中被碰伤，严重影响管道对中连接的工作效率以及连接器的密封效果。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种在海底作业时能够方便使上、下连接法兰的实现对中的液压式水下管道连接器。

本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种液压式水下管道连接器，包括上、下连接法兰，该上连接法兰的上端与一个一端连接管道的上法兰相固定连接，该下连接法兰的一端直接固定连接另一管道，上连接法兰和下连接法兰相对应固定连接后，管道中孔呈密闭状，其特征在于：所述的上连接法兰与一套设在其上的液压缸体固定连接，该液压缸体内置有可沿液压缸体内壁上下滑动的环状活塞，该液压缸体内壁上还置有一分隔圈，该分隔圈将筒体内壁与活塞内壁构成的腔体一分为二成上腔体和下腔体，至少有两块受活塞上下运动影响可沿法兰径向运动锁住或释放上、下连接法兰连接的卡牙均布在活塞外侧四周，至少有一根拉杆其一端固定连接在活塞上，另一端穿越过上连接法兰后固定连接拉环，上连接法兰中孔的下部固定置有一导向环，该导向环下端长于上连接法兰下端的上、下连接法兰结合面，下连接法兰中孔的上端内壁置有一段内径上大下小的斜面，导向环外壁的上、下连接法兰结合面处还固定置有一密封钢圈。

本发明提供的液压式水下管道连接器安装操作方便，其导向环能起到对中导向作用，有利于上、下连接法兰一次性安装连接到位，避免了下入过程出现磕碰现象，进一步保护密封钢圈在下入过程中不受损伤。本发明通过水下机器人（ROV）操作液压动力单元（HPU）对各个工作油管接口的增压泄压，以实现连接器上、下连接法兰的锁闭与释放。本发明通过在活塞上加装提升拉杆，能够清晰辨认连接器的开合状况，并可方便地吊装连接器，而且在液压动力装置失效时，还可以通过上提拉杆将连接器打开，起到双重保险作用。

本发明实现二次自锁功能：以前类似结构的产品，在长时间的使用过程中，会存在卡牙松动从而出现泄漏的现象。本发明为了克服使用过程中的松动现象，设计了二次自锁功能，首先液压连接器锁紧后环状活塞与卡牙成4°夹角（通过试验取得经验数据），在此角度下，经计算在承受额定工作压力时，内部受压所产生的推力，分解到垂直方向的力不足以克服卡牙与环形活塞的自重及卡牙与环状活塞之间的摩擦力，因此卡牙在长时间的使用过程中一直处于锁紧状态，不会松开。其次在液压连接器锁紧后，液压缸的上下两个腔体出口都用盲堵堵住，当内部有压力时，上、下连接法兰受力作用于卡牙，卡牙受力向外张开，卡牙张开会造成环形活塞的上移，因为此时上下腔体处于封闭状态，环状活塞的上移会造成上下腔体的压力变化，限制了环形活塞的运动，因此会形成自锁，保持卡牙处于锁紧状态。

本发明主要零部件采用抗腐蚀合金，并且表面进行防腐PTFE涂层处理，能够耐受海水及高温油气的腐蚀，增加了使用寿命。

附图说明

图1为本发明上、下连接法兰呈打开状态的结构示意图。

图2为本发明上、下连接法兰呈闭合状态的结构示意图。

图3为本发明实施例中卡牙的分布结构示意图。

图中各序号分别表示为：

1－上连接法兰；1.1－上连接法兰斜面凸台；

2－下连接法兰；2.1－下连接法兰斜面凸台；2.2－下连接法兰斜面；

3－螺栓螺母；4－上法兰；

5－液压缸体；5.1－分隔圈；5.2－上腔体；5.3－下腔体；

6－螺钉；7－活塞；7.1－活塞侧面；

8－卡牙；8.1－卡牙侧面；8.2－卡牙斜面缺口；