專利名稱：可回收式卡爪連接器的安裝工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及管線連接工具，尤其涉及一種可以實現對海底管道進行快速連接、且 可以回收的可回收式卡爪連接器的安裝工具。屬于海洋石油工程領域。
背景技術：
海底管道鋪設是油氣田開發建設的一個重要組成部分，對海上油氣田的開發、生 產和產品外輸等方面起著十分重要的作用。對各種海底管道和固定設施之間的連接需要采 用不同的連接器和連接技術。如管匯、采油樹、管線末端集合設施(PLET)之間的相互連接 都是通過連接器將跳管、流管連接到這些固定設施上。因此，高效安全的連接是水下生產系 統中一項重要的技術。目前，對各種海底管道和固定設施之間的連接，通常采用以下連接方式(1)螺栓法蘭式連接的方式此種方式在螺栓法蘭連接時，必須保證多個螺栓(一 般至少8個)在法蘭上螺栓孔的安裝精度，而對于深水管道連接來說，由于只能通過水下機 器人傳送圖像對現場安裝情況進行觀察并做動作調整，使得安裝精度大大下降，繼而要求 整個連接系統對于安裝精度的要求必須降低，這就極大限制了螺栓法蘭連接用于深水管道 連接。因此，現有的螺栓及法蘭式連接的方式不僅適用水深受到限制，而且連接費時。(2)采用卡爪連接器進行連接的方式卡爪連接器屬于一種典型的快速深水連接 裝置，其中，設有卡爪結構，作為連接器接頭。由于其放棄了螺栓連接，完全回避了螺栓的在 深水環境下的精確對正以及復雜的預緊動作，可以在各種海底管道和固定設施之間進行連 接，并通過驅動環下壓卡爪的結構代替螺栓組為法蘭提供預緊力，避免了螺栓連接多個孔 精確對準的難題，從而大大降低了對法蘭的安裝精度要求；縮短了水下作業時間，更適用于 深水中環境中的法蘭連接；而且，液壓驅動動作平穩，避免對重要部件的碰撞損壞，提高了 對接過程的安全性；因此，其在水下安裝時僅僅有管道的對正要求，安裝動作簡單，安裝周 期較短，屬于典型的快速連接技術。根據卡爪連接器是否在水下保留液壓缸等驅動裝置，可以將卡爪連接器分為可回 收式和不可回收式。由于不可回收式連接器在水下通過驅動裝置提供密封力實現密封后， 仍然保留在水下，因此，作業成本比較高，并且面臨著長期負載下驅動裝置失效的危險。而， 可回收式卡爪連接器由于可對其進行回收、再利用，因此，降低了作業成本。但，此種可回收式卡爪連接器由于沒有專用的回收工具，給回收作業帶來困難。在 這種現實狀況下，設計了本發明。
發明內容
本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種可回收式卡爪 連接器的安裝工具，其可以將卡爪連接器的接頭送入水中、并完成連接；且在連接的不同時 刻，通過自身的動作完成安裝工具本身和管道接頭的鎖緊與解鎖，實現了對可回收式卡爪 連接器的回收。
本發明的目的是由以下技術方案實現的一種可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于包括框架結構、驅動結構、吊 裝結構和數個液壓鎖緊機構，其中，驅動結構安裝于框架結構的中部，吊裝結構安裝于框架 結構內部，且吊裝結構通過數個液壓缸與驅動結構連接，數個液壓鎖緊機構安裝于框架結 構下半部，數個的液壓鎖緊機構設置在框架結構的內部，并成環形分布。所述框架結構包括頂部圓盤、位于底部的導向錐形體、位于中部的數根立柱以及 水下機器人操控板，其中，頂部圓盤和導向錐形體之間通過數根立柱連接為一體，并形成整 個連接器的外形及載荷支撐結構；水下機器人操控板與頂部圓盤固定為一體。所述驅動結構包括兩個驅動的圓盤體，兩個驅動的圓盤體為上承載盤和下承 載盤，上承載盤和下承載盤之間通過數根立柱穿過，并且保持與頂部圓盤及導向錐形體相 同的開口方向，數個液壓鎖緊機構均勻分布在上承載盤及下承載盤內部；兩圓盤體通過導 向柱套與框架結構的導向柱形成配合，圓盤體上面固定連接有液壓裝置。所述液壓裝置包括數個軟著陸液壓缸和數個驅動液壓缸，軟著陸液壓缸體與頂 部圓盤固定在一起，軟著陸液壓缸體的缸桿與上承載盤固定，驅動液壓缸體與下承載盤固 定；驅動液壓缸體上、下兩側伸出液壓缸桿，其中，上液壓缸桿與吊裝結構中的吊裝環固定， 下液壓缸桿穿過上承載盤的液壓缸活塞桿孔與下承接盤固定。所述液壓鎖緊機構包括數組機械鎖緊裝置、數根推動桿和數個機械定位板，機 械鎖緊裝置環形分布在導向錐形體上，數根推動桿和數個機械定位板分別安裝在上承載盤 上，并呈環形均勻分布。所述機械鎖緊裝置呈120°環形分布在導向錐形體上，該機械鎖緊裝置包括數 個鎖緊塊和數個鎖緊固定座，鎖緊塊安裝在鎖緊固定座內部。所述鎖緊塊固定座為框架結構。所述導向錐形體的下部設有錐形口，錐形口上安裝有加強筋。所述吊裝結構包括吊裝環，該吊裝環通過設置在吊環底部上的數個孔與設置在 驅動液壓缸的數個上缸桿連接在一起。本發明的有益效果本發明由于采用上述技術方案，其可以將卡爪連接器的接頭 送入水中、并完成連接；且在連接的不同時刻，通過自身的動作完成安裝工具本身和管道接 頭的鎖緊與解鎖，實現了對可回收式卡爪連接器的回收。
圖1為本發明結構主視示意圖。圖lb為本發明與卡爪接頭配合示意圖。圖2為本發明頂部圓盤結構示意圖。圖3為本發明上承載盤結構示意圖。圖4為本發明上下承載盤與管道接頭裝配結構示意圖。圖4b為本發明上下承載盤與管道接頭裝配結構剖視圖。圖5為本發明導向錐形體結構示意圖。圖6為本發明吊裝環結構示意圖。圖7為本發明機械鎖緊裝置示意圖。
圖中主要標號說明1.吊裝環、2.頂部圓盤、3.軟著陸液壓缸、4.上承載盤、4a.上承載盤液壓鎖緊 結構、41.上環立柱孔、42.液壓鎖緊機構、43.液壓缸活塞桿孔、44.機械定位板固定孔、 5.下承載盤、5a.下承載盤液壓鎖緊結構、6.導向錐形體、61.導向錐形體立柱孔、62.加強 筋、63.錐形口、7.機械鎖緊裝置、71.鎖緊塊71、72鎖緊固定座、8.推動桿、9.立柱、10.機 械定位板、11.驅動液壓缸、12.操控板、13.管道接頭、131吊耳、132吊環頂部、133中頸 部、134吊環底部、21.頂環立柱孔、22.軟著陸液壓缸安裝孔。
具體實施例方式如圖1 一圖7所示，本發明包括框架結構、驅動結構、吊裝結構和數個液壓鎖緊機 構，其中，框架結構作為整個連接器安裝工具的外形及載荷支撐，驅動結構通過設在其上的 上環立柱孔41，并穿過數個立柱9連接在框架結構的中部，且通過設在自身上的導向柱套 與設在框架結構的導向柱形成配合，吊裝結構安裝于框架結構的內部，且吊裝結構通過數 個驅動液壓缸11與驅動結構連接，數個液壓鎖緊機構安裝于位于框架結構下半部的導向 錐體6上，數個相同的液壓鎖緊機構設置在框架結構上的導向錐形體6的內部，并成環形分 布。框架結構包括頂部圓盤2、位于底部的導向錐形體6、位于中部的數根立柱9以及 水下機器人操控板12，本實施例的頂部圓盤2和導向錐形體6之間通過三根立柱9，并穿過 設在頂部圓盤2上的頂環立柱孔21連接為一體，三根立柱9下端穿過導向錐形體立柱孔61 與導向錐形體6連接，從而形成整個連接器的外部框架結構；水下機器人操控板12與頂部 圓盤2通過螺栓連接方式固定為一體，頂部圓盤2上設有軟著陸液壓缸安裝孔22，位于導向 錐形體6下部的錐形口 63上安裝有加強筋62以保證強度。導向錐形體6作用是在連接初 期用于整個裝置的對準定位，立柱9作為支撐結構，同時，也是驅動結構運動的軌道。驅動結構包括兩個驅動的圓盤體，即上承載盤4及下承載盤5,兩圓盤體通過導 向柱套與框架結構的導向柱形成配合，并且，兩圓盤體可以沿著導向柱自由移動。圓盤體上 面固定連接有液壓裝置，即數個軟著陸液壓缸3和數個驅動液壓缸11，上承載盤4和下承 載盤5之間通過三根立柱9穿過，并且保持與頂部圓盤2及導向錐形體6相同的開口方向， 軟著陸液壓缸體3通過螺栓連接方式與頂部圓盤2固定在一起，軟著陸液壓缸體3的缸桿 與上承載盤4固定，驅動液壓缸體11與下承載盤5固定，驅動液壓缸體11上、下兩側伸出 液壓缸桿，其中，上液壓缸桿與吊裝結構中的吊裝環1固定，下液壓缸桿穿過上承接盤4的 液壓缸活塞桿孔43與下承接盤5固定，上承載盤4的外表面上均勻分布有數個機械定位板 固定孔44，上承載盤4內部環形均勻分布數個液壓鎖緊機構42，同樣，在下承載盤5內部也 環形均勻分布有數個下承載盤液壓鎖緊機構5a。如圖6所示，吊裝結構包括吊裝環1，吊裝環1的上部設有吊耳131用于穿過纜 繩起吊，吊環頂部132和中頸部133與吊耳131采用焊接方式連接在一起，吊裝環13通過 設置在吊環底部134上的數個孔與設置在驅動液壓缸11的數個上缸桿連接在一起；本實施 例的驅動液壓缸11的上缸桿為三個。液壓鎖緊機構包括數組機械鎖緊裝置7、數根推動桿8和數個機械定位板10，機 械鎖緊裝置7安裝在導向錐形體6上，本實施例的機械鎖緊裝置7為三組，推動桿8、機械定位板10為三根。三組機械鎖緊裝置7在導向錐形體6上呈120°環形均勻分布，三根推動 桿8和三個機械定位板10分別安裝在上承載盤4上，并在承載盤4上呈120°環形均勻分 布。數組機械鎖緊裝置7包括數個鎖緊塊71和數個鎖緊固定座72，鎖緊塊固定座為 四塊鋼板焊接成的框架結構，鎖緊塊71安裝在鎖緊固定座72內部，機械鎖緊裝置7在導向 錐形體6上呈環形分布。使用時，采用以下步驟⑴首先，將吊裝結構的頂部通過吊裝環1與繩索連接，繩索通過吊裝體用于本發 明的下放和回收。通過繩纜與吊裝環1起吊，將本發明攜帶的管道接頭13快速放入水下， 通過水下機器人(R0V)觀察，在本發明與海底管道接頭垂直距離1至2米時停止快速下放， 隨后緩慢下放，利用導向錐形體6的倒置漏斗外形與海底管道接頭粗對準，將本發明放置 在海底管道接頭上。(2)通過軟著陸液壓缸3推動驅動機構上的上承載盤4、下承載盤5，攜帶管道接頭 13與海底管道接頭進行對接；同時，機械鎖緊裝置7鎖緊，防止安裝工具與海底管道接頭意 外分離；隨后，下承載盤5在驅動液壓缸體11的推動下，下壓管道接頭13內部的驅動環，帶 動卡爪實現管道接頭13與海底管道接頭的連接密封。⑶上承載盤4、下承載盤5上的下承載盤液壓鎖緊結構5a、上承載盤液壓鎖緊機 構4a解鎖，將管道接頭13留在海底管道接頭上。然后，吊裝繩纜牽引安裝工具，完成安裝 工具的收回工作。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡 是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于 本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于包括框架結構、驅動結構、吊裝 結構和數個液壓鎖緊機構，其中，驅動結構安裝于框架結構的中部，吊裝結構安裝于框架結 構內部，且吊裝結構通過數個液壓缸與驅動結構連接，數個液壓鎖緊機構安裝于框架結構 下半部，數個的液壓鎖緊機構設置在框架結構的內部，并成環形分布。
2.根據權利要求1所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述框架結 構包括頂部圓盤、位于底部的導向錐形體、位于中部的數根立柱以及水下機器人操控板， 其中，頂部圓盤和導向錐形體之間通過數根立柱連接為一體，并形成整個連接器的外形及 載荷支撐結構；水下機器人操控板與頂部圓盤固定為一體。
3.根據權利要求1所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述驅動結 構包括兩個驅動的圓盤體，兩個驅動的圓盤體為上承載盤和下承載盤，上承載盤和下承 載盤之間通過數根立柱穿過，并且保持與頂部圓盤及導向錐形體相同的開口方向，數個液 壓鎖緊機構均勻分布在上承載盤及下承載盤內部；兩圓盤體通過導向柱套與框架結構的導 向柱形成配合，圓盤體上面固定連接有液壓裝置。
4.根據權利要求3所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述液壓裝 置包括數個軟著陸液壓缸和數個驅動液壓缸，軟著陸液壓缸體與頂部圓盤固定在一起，軟 著陸液壓缸體的缸桿與上承載盤固定，驅動液壓缸體與下承載盤固定；驅動液壓缸體上、下 兩側伸出液壓缸桿，其中，上液壓缸桿與吊裝結構中的吊裝環固定，下液壓缸桿穿過上承載 盤的液壓缸活塞桿孔與下承接盤固定。
5.根據權利要求1所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述液壓鎖 緊機構包括數組機械鎖緊裝置、數根推動桿和數個機械定位板，機械鎖緊裝置環形分布在 導向錐形體上，數根推動桿和數個機械定位板分別安裝在上承載盤上，并呈環形均勻分布。
6.根據權利要求5所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述機械鎖 緊裝置呈120°環形分布在導向錐形體上，該機械鎖緊裝置包括數個鎖緊塊和數個鎖緊 固定座，鎖緊塊安裝在鎖緊固定座內部。
7.根據權利要求6所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述鎖緊塊 固定座為框架結構。
8.根據權利要求2或3所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述導 向錐形體的下部設有錐形口，錐形口上安裝有加強筋。
9.根據權利要求1所述的可回收式卡爪連接器的安裝工具，其特征在于所述吊裝結 構包括吊裝環，該吊裝環通過設置在吊環底部上的數個孔與設置在驅動液壓缸的數個上 缸桿連接在一起。
全文摘要
一種可回收式卡爪連接器的安裝工具，包括框架結構、驅動結構、吊裝結構和數個液壓鎖緊機構，其中，驅動結構安裝于框架結構的中部，吊裝結構安裝于框架結構內部，且吊裝結構通過數個液壓缸與驅動結構連接，數個液壓鎖緊機構安裝于框架結構下半部，數個的液壓鎖緊機構設置在框架結構的內部，并成環形分布。本發明可以將卡爪連接器的接頭送入水中、并完成連接；且在連接的不同時刻，通過自身的動作完成安裝工具本身和管道接頭的鎖緊與解鎖，實現了對可回收式卡爪連接器的回收。
文檔編號B23P19/00GK102658470SQ20121017161
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者劉軍, 劉洋, 周美珍, 弓海霞, 彭朋, 徐祥娟, 李志剛, 王立權 申請人:中國海洋石油總公司, 哈爾濱工程大學, 海洋石油工程股份有限公司