自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的目的在于提供自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，球形基體相對于基體外腔有3個轉(zhuǎn)動自由度，當連接兩根軸線不重合的管道時，調(diào)整球形基體與基體外腔的相對位置，使得第一管道與第二管道順利放入第一球籠和第二球籠中且管道的末端抵達管道止推面，緊固雙頭螺柱上的螺母，法蘭環(huán)與基體外腔在軸向力的作用下緊緊壓在球形基體的球面上，使得球形基體與基體外腔的相對位置得到固定，同時金屬密封圈在軸向力的作用下緊緊壓在球形基體的球面上，實現(xiàn)球形基體與基體外腔之間的可靠密封。本實用新型能實現(xiàn)具有±10°以內(nèi)軸線傾角的兩根管道之間的連接。
【專利說明】自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及的是一種管道連接器，具體地說是水下管道連接器。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于海底管道的修復連接方法，目前主要有：水下干式倉焊接、螺栓法蘭連接、卡 箍連接等，這些方法連接過程操作復雜、對被連接管道的相對位置要求高，在緊急情況下不 能實現(xiàn)快速的連接，失效的可能性高，阻礙了管道高效可靠的連接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的在于提供適用于水下兩管道連接的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水 下管道連接器。
[0004] 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0005] 本實用新型自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：包括第一密封夾 持機構(gòu)、第二密封夾持機構(gòu)、球型鉸鏈；第一密封夾持機構(gòu)包括均為空心結(jié)構(gòu)的缸體、夾持 推進器和球籠，缸體里分別設(shè)置管道止推面和密封圈定位面，夾持推進器內(nèi)壁上分別設(shè)置 鋼珠環(huán)形通道和鋼珠條形通道，鋼珠環(huán)形通道和鋼珠條形通道之間相互交叉形成楔形槽， 球籠壁面上設(shè)置錐孔，錐孔上均設(shè)置鋼珠，夾持推進器安裝在缸體里，夾持推進器端部固定 有法蘭，法蘭與缸體上端通過第一雙頭螺栓相連，球籠安裝在夾持推進器里，球籠上的鋼珠 與鋼珠環(huán)形通道、鋼珠條形通道和楔形槽相配合，夾持推進器與密封圈定位面之間依次安 裝第一密封圈擋環(huán)、第一管道橡膠密封圈、第二密封圈擋環(huán)、第二管道橡膠密封圈；第二密 封夾持機構(gòu)與第一密封夾持機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同、對稱布置，球型鉸鏈包括球形基體、法蘭環(huán)、基 體外腔，球形基體包括相連的圓柱部分和球形部分，圓柱部分與第一密封夾持機構(gòu)的缸體 相連，基體外腔與第二密封夾持機構(gòu)的缸體相連，法蘭環(huán)和基體外腔內(nèi)壁均為弧形，法蘭環(huán) 和基體外腔內(nèi)壁與球形基體的球形部分相配合，法蘭環(huán)和基體外腔通過第二雙頭螺雙相 連。
[0006] 本實用新型還可以包括：
[0007] 1、缸體上分別設(shè)置定位孔、缸體進油孔、缸體排水孔，夾持推進器上分別設(shè)置推進 器進油口、推進器排水孔。
[0008] 2、第一密封夾持機構(gòu)的夾持推進器與第一密封圈擋環(huán)之間安裝球籠擋圈，球籠擋 圈與夾持推進器固連，球籠擋圈里安裝導向銷，導向銷上套有彈簧，球籠端部設(shè)置導向孔， 導向銷端部安裝在導向孔里，彈簧頂在球籠端部上。
[0009] 3、第一密封夾持機構(gòu)的夾持推進器的鋼珠條形通道沿夾持推進器內(nèi)壁均勻設(shè)置， 鋼珠條形通道之間相隔15度。
[0010] 本實用新型的優(yōu)勢在于：本實用新型提供的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接 器能實現(xiàn)具有±10°以內(nèi)軸線傾角的兩根管道之間的連接，通過調(diào)節(jié)球型基體、基體外腔、 法蘭環(huán)之間的相對位置適應(yīng)軸線有夾角的管道連接；夾持推進器設(shè)計為一個整體，結(jié)構(gòu)簡 單，夾持推進器上的沿周向均勻分布的12個鋼珠條形通道與沿軸向均勻分布的4個鋼珠環(huán) 形通道解決了鋼珠與球籠整體的安裝，夾持推進器、球籠、鋼珠、球籠擋圈可整體軸向移動， 同時擠壓密封圈擋環(huán)，實現(xiàn)夾持管道與密封的功能；夾持推進器安裝完畢后，通過缸體進油 孔與推進器進油口注入液壓油、海水經(jīng)過推進器排水孔與缸體排水孔流到自適應(yīng)雙密封鋼 珠夾持水下管道連接器封閉腔外，防止海水腐蝕內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為本實用新型的局部示意圖；
[0013] 圖3為本實用新型的球籠示意圖；
[0014] 圖4為本實用新型的缸體示意圖；
[0015] 圖5為本實用新型的夾持推進器示意圖；
[0016] 圖6為本實用新型的密封圈擋環(huán)示意圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：
[0018] 結(jié)合圖1?6,本實用新型自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器由20個雙頭螺 栓2、20個螺母3、20個彈簧墊圈4、2個橡膠密封圈5, 5'、2個端蓋6,6'、20個端蓋螺釘7， 7'、2個夾持推進器8,8'、2個橡膠密封圈9,9'、96個鋼珠10,10'、2個球籠11，11'、4個排 水口螺釘12，12'、2個球籠擋圈14，14'、20個擋圈螺釘13，13'、20個彈簧20,20'、20個導向 銷33, 33'、2個密封圈擋環(huán)21，21'、2個管道橡膠密封圈23, 23'、2個密封圈擋環(huán)24, 24'、2 個管道橡膠密封圈25, 25'、8個定位球22, 22'、8個定位螺釘15,15'、8個定位彈簧16,16'、 2個缸體17,17'、2個橡膠密封圈26, 26'、20個螺釘18,18'、球形基體19、法蘭環(huán)27、金屬 密封圈28、基體外腔29、20個彈簧墊圈30、20個螺母31、10個雙頭螺柱32組成。球籠11， 11'主要由球籠肩11. 2、球籠肩11. 2上周向均勻分布的10個通孔11. 1、球籠11，11'內(nèi)周 向及軸向均勻分布的48個錐孔11. 3組成。夾持推進器8,8'主要由沿周向均勻分布的10 個螺紋盲孔8. 1、法蘭8. 9、法蘭8. 9上沿周向均勻分布的10個通孔8. 3、沿周向均勻分布 的10個螺紋盲孔8. 7、推進器進油孔8. 8、推進器排水孔8. 4、沿周向均勻分布的12個鋼珠 條形通道8. 5、沿軸向均勻分布的4個鋼珠環(huán)形通道8. 6、沿周向及軸向均勻分布的48個楔 形槽8. 2組成。在密封夾持機構(gòu)組裝時，48個鋼珠10,10'在潤滑脂的作用下粘在球籠11， 11'的48個錐孔11. 3內(nèi)，球籠11，11'沿軸向放入夾持推進器8,8'內(nèi)，并且保持48個鋼珠 10,10'分布在夾持推進器8,8'上的12個鋼珠條形通道8. 5內(nèi)，球籠11，11'軸向移動到達 極限位置后，周向旋轉(zhuǎn)球籠11，11'至15°，繼續(xù)軸向移動球籠11，11'使得48個鋼珠10， 10'位于夾持推進器8,8'上軸向均勻分布的48個楔形槽8. 2內(nèi)，擰緊10個擋圈螺釘13， 13'，使得10個彈簧20, 20'處于壓縮狀態(tài)，彈簧20, 20'產(chǎn)生的軸向力可保持48個鋼珠10， 10'位于夾持推進器8,8'上軸向均勻分布的48個楔形槽8. 2內(nèi)。調(diào)整球形基體19與基 體外腔29的相對位置，使得管道1，1'能順利放入球籠11，11'中且管道的末端抵達管道止 推面17. 8,緊固雙頭螺柱32上的螺母31，法蘭環(huán)27與基體外腔29在軸向力的作用下軸向 移動，同時金屬密封圈28緊緊壓在球形基體19的球面上，實現(xiàn)球形基體19與基體外腔29 之間的可靠的密封。緊固一端密封夾持機構(gòu)上的10個雙頭螺栓2上的螺母3,在力的作用 下，夾持推進器8,8'沿軸線移動，推動密封圈擋環(huán)21，21'擠壓管道橡膠密封圈23,23'、密 封圈擋環(huán)24, 24'與管道橡膠密封圈25, 25'，定位球22, 22'徑向移動，管道橡膠密封圈23， 23'和管道橡膠密封圈25,25'由于軸向擠壓產(chǎn)生徑向膨脹變形，緊緊壓在管道1，1'的外表 面上，實現(xiàn)管道與連接器之間可靠密封。同時，夾持推進器8,8'的軸向移動，使得夾持推進 器8,8'的楔形槽8. 2與球籠11，11'中的48個鋼珠10,10'相互擠壓，使得球籠11，11'中 的48個鋼珠10,10'嵌入管道1，1'的外表面，抱緊管道，抵抗各種復雜的環(huán)境外力。連接 管道1，1'完畢后，由管道1，1'、夾持推進器8,8'、缸體17,17'、橡膠密封圈5,5'、橡膠密封 圈9,9'與管道橡膠密封圈23,23'形成密閉容腔，打開互成180°的排水口螺釘12,12'，向 缸體17,17'上的缸體進油孔17. 4內(nèi)注入高壓油，排除維修過程中自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持 水下管道連接器內(nèi)部的海水，防止腐蝕，擰緊排水口螺釘12,12'。
[0019] 球籠11，11'主要由球籠肩11. 2、球籠肩11. 2上周向均勻分布的10個通孔11. 1、 球籠11，11'周向及軸向均勻分布的48個錐孔11. 3組成。
[0020] 缸體17主要由10個沿周向均勻分布的螺紋盲孔17. 5、密封圈凹槽17. 6、沿周向 均勻分布的4個定位孔17. 3、缸體進油孔17. 4、缸體排水孔17. 9、沿周向均勻分布的10個 螺紋盲孔17. 1、密封圈凹槽17. 2、密封圈定位面17. 7、管道止推面17. 8組成。
[0021] 夾持推進器8主要由沿周向均勻分布的10個螺紋盲孔8. 1、法蘭8. 9、法蘭8. 9 上沿周向均勻分布的10個通孔8. 3、沿周向均勻分布的10個螺紋盲孔8. 7、推進器進油口 8. 8、推進器排水孔8. 4、沿周向均勻分布的12個鋼珠條形通道8. 5、沿軸向均勻分布的4個 鋼珠環(huán)形通道8. 6、沿周向及軸向均勻分布的48個楔形槽8. 2組成。其中，楔形槽8. 2又包 括大端8. 2. 2和小端8. 2. 1。
[0022] 球形基體19相對于基體外腔29有3個轉(zhuǎn)動自由度，當連接兩根軸線不重合的管 道時，調(diào)整球形基體19與基體外腔29的相對位置，使得管道1與管道Γ順利放入球籠11 和球籠11'中且管道的末端抵達管道止推面17. 8,緊固雙頭螺柱32上的螺母31，法蘭環(huán)27 與基體外腔29在軸向力的作用下緊緊壓在球形基體19的球面上，使得球形基體19與基體 外腔29的相對位置得到固定，同時金屬密封圈28在軸向力的作用下緊緊壓在球形基體19 的球面上，實現(xiàn)球形基體19與基體外腔29之間的可靠密封。
[0023] 本實用新型提供的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器能夠?qū)Ρ贿B接管道提 供可靠的密封，缸體17的內(nèi)腔與管道外壁之間有兩道密封圈，分別為管道橡膠密封圈23及 管道橡膠密封圈25,管道橡膠密封圈25的一側(cè)靠在缸體17的密封圈定位面17. 7上，管道 橡膠密封圈23與管道橡膠密封圈25通過密封圈擋環(huán)24隔離，密封圈擋環(huán)21靠在管道橡 膠密封圈23上，密封圈擋環(huán)21的外圓柱面上在周向均勻分布了 4個球形孔面21. 1，裝配 時，4個球形孔面21. 1分別與缸體17的4個定位孔17. 3對準，定位球22、定位彈簧16、定 位螺釘15位于定位孔17. 3中，在定位彈簧16的彈力作用下，定位球22緊緊貼在密封圈擋 環(huán)21的球形孔面21. 1中，可對密封圈擋環(huán)21起定位作用，從而防止管道橡膠密封圈23與 管道密橡膠封圈25的軸向竄動，調(diào)節(jié)定位螺釘15在定位孔17. 3中的深度可改變定位彈簧 16的彈力大小。連接管道時，緊固雙頭螺栓2上的螺母3,夾持推進器8及與其相連的球籠 擋圈14在軸向力的作用下產(chǎn)生軸向位移，球籠擋圈14軸向移動一段距離后與密封圈擋環(huán) 21接觸，傳遞給密封圈擋環(huán)21軸向力，此時密封圈擋環(huán)21受到的軸向力遠大于定位球22 的作用力，密封圈擋環(huán)21發(fā)生軸向位移并擠壓管道橡膠密封圈23與管道橡膠密封圈25， 管道橡膠密封圈23和管道橡膠密封圈25由于軸向擠壓產(chǎn)生徑向收縮變形，緊緊壓在管道 1的外表面上，實現(xiàn)管道與連接器之間的可靠密封。
[0024] 本實用新型提供的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器能夠?qū)Ρ贿B接管道提 供夾持力，使管道能抵抗各種外力。夾持推進器8沿周向及軸向均勻分布的48個楔形槽 8. 2。連接管道時，緊固雙頭螺栓2上的螺母3,夾持推進器8在軸向力的作用下產(chǎn)生軸向 位移，在楔形槽8. 2的作用下，球籠11中的48個鋼珠10產(chǎn)生徑向位移，嵌入管道1的外表 面，抱緊管道，抵抗各種復雜的環(huán)境外力。球籠11與球籠擋圈14之間通過沿周向均勻分布 的10個彈簧20相連，彈簧20提供的軸向力使球籠11推動鋼珠10緊緊靠近楔形槽的小端 8. 2. 1，增加了鋼珠10與管道之間的摩擦力，在緊固雙頭螺栓2上的螺母3時，可防止鋼球 在管道1外壁的軸向滑動。
[0025] 球形基體19與缸體17通過沿缸體周向均勻分布的10個螺釘18連接，球形基體 19與缸體17通過橡膠密封圈26密封。球形基體19相對于基體外腔29有3個轉(zhuǎn)動自由 度，當連接兩根軸線不重合的管道時，調(diào)整球形基體19與基體外腔29的相對位置，使得管 道1與管道Γ順利放入球籠11和球籠11'中且管道的末端抵達管道止推面17. 8,緊固雙 頭螺柱32上的螺母31，法蘭環(huán)27與基體外腔29在軸向力的作用下緊緊壓在球形基體19 的球面上，使得球形基體19與基體外腔29的相對位置得到固定，同時金屬密封圈28在軸 向力的作用下緊緊壓在球形基體19的球面上，實現(xiàn)球形基體19與基體外腔29之間的可靠 密封。
[0026] 結(jié)合圖2、6,缸體17的內(nèi)腔與管道外壁之間有兩道密封圈，分別為管道橡膠密封 圈23及管道橡膠密封圈25,管道橡膠密封圈25的一側(cè)靠在缸體17的密封圈定位面17. 7 上，管道橡膠密封圈23與管道橡膠密封圈25通過密封圈擋環(huán)24隔離，密封圈擋環(huán)21靠在 管道橡膠密封圈23上，密封圈擋環(huán)21的外圓柱面上在周向均勻分布了 4個球形孔面21. 1， 裝配時，4個球形孔面21. 1分別與缸體17的4個定位孔17. 3對準，定位球22、定位彈簧16、 定位螺釘15位于定位孔17. 3中，在定位彈簧16的彈力作用下，定位球22緊緊貼在密封圈 擋環(huán)21的球形孔面21. 1中，可對密封圈擋環(huán)21起定位作用，從而防止管道橡膠密封圈23 及管道橡膠密封圈25的軸向竄動，調(diào)節(jié)定位螺釘15在定位孔17. 3中的深度可改變定位彈 簧16的彈力大小。連接管道時，緊固雙頭螺栓2上的螺母3,夾持推進器8及與其相連的 球籠擋環(huán)14在軸向力的作用下產(chǎn)生軸向位移，球籠擋環(huán)14軸向移動一段距離后與密封圈 擋環(huán)21接觸，傳遞給密封圈擋環(huán)21軸向力，此時密封圈擋環(huán)21受到的軸向力遠大于定位 球22的作用力，密封圈擋環(huán)21發(fā)生軸向位移并擠壓管道橡膠密封圈23與管道橡膠密封圈 25,管道橡膠密封圈23和管道橡膠密封圈25由于軸向擠壓產(chǎn)生徑向收縮變形，緊緊壓在管 道1的外表面上，實現(xiàn)管道與連接器之間的可靠密封。夾持推進器8沿周向及軸向均勻分 布的48個楔形槽8. 2。連接管道時，緊固雙頭螺栓2上的螺母3,夾持推進器8在軸向力的 作用下產(chǎn)生軸向位移，在楔形槽8. 2的作用下，球籠11中的48個鋼珠10產(chǎn)生徑向位移，嵌 入管道1的外表面，抱緊管道，抵抗各種復雜的環(huán)境外力。球籠11與球籠擋環(huán)14之間通過 沿周向均勻分布的10個彈簧20相連，彈簧20提供的軸向力使球籠11推動鋼珠10緊緊靠 近楔形槽的小端8. 2. 1，增加了鋼珠10與管道之間的摩擦力，在緊固雙頭螺栓2上的螺母3 時，可防止鋼球在管道1外壁的軸向滑動。
[0027] 結(jié)合圖2、3、5,夾持推進器8沿周向均勻分布了 12個鋼珠條形通道8. 5、沿軸向均 勻分布了 4個鋼珠環(huán)形通道8. 6、沿周向及軸向均勻分布了 48個楔形槽8. 2。在裝配時，先 將鋼珠10放入球籠11的圓孔11. 3中，然后將帶有鋼珠10的球籠11沿著鋼珠條形通道 8. 5送入夾持推進器的內(nèi)腔中直至球籠11不能繼續(xù)軸向移動，此時將球籠11順（逆）時針 轉(zhuǎn)動15°，使鋼珠10順利到達楔形槽8. 2的大端8. 2. 2,最后將球籠擋圈14通過擋圈螺釘 13固定在夾持推進器8上。
[0028] 結(jié)合圖4、5,缸體17上的缸體進油孔17. 4、缸體排水孔17. 9以及夾持推進器8上 的推進器進油口 8. 8、推進器排水孔8. 4用于連接管道結(jié)束后排出連接器內(nèi)部的海水。液壓 油從缸體進油孔17. 4進入，經(jīng)推進器進油口 8. 8進入連接器內(nèi)部，從而使連接器內(nèi)部的海 水由推進器排水孔8. 4經(jīng)缸體排水孔17. 9排出。
[0029] 安裝過程如下：
[0030] 調(diào)整球形基體19與基體外腔29的相對位置，將管道1與管道Γ放入球籠11和 球籠11'中且管道的末端抵達管道止推面17. 8;
[0031] 用工具將20個螺母31加載到預(yù)定載荷；
[0032] 用工具將20個螺母3加載到預(yù)定載荷，使夾持推進器8沿軸線到達預(yù)定位置，完 成管道1的連接；
[0033] 同理，完成對管道Γ的連接；
[0034] 將液壓油從缸體進油孔17. 4通入，經(jīng)推進器進油口 8. 8進入連接器內(nèi)部，使連接 器內(nèi)部的海水由推進器排水孔8. 4經(jīng)缸體排水孔17. 9排出。
【權(quán)利要求】
1. 自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：包括第一密封夾持機構(gòu)、第二 密封夾持機構(gòu)、球型鉸鏈；第一密封夾持機構(gòu)包括均為空心結(jié)構(gòu)的缸體、夾持推進器和球 籠，缸體里分別設(shè)置管道止推面和密封圈定位面，夾持推進器內(nèi)壁上分別設(shè)置鋼珠環(huán)形通 道和鋼珠條形通道，鋼珠環(huán)形通道和鋼珠條形通道之間相互交叉形成楔形槽，球籠壁面上 設(shè)置錐孔，錐孔上均設(shè)置鋼珠，夾持推進器安裝在缸體里，夾持推進器端部固定有法蘭，法 蘭與缸體上端通過第一雙頭螺栓相連，球籠安裝在夾持推進器里，球籠上的鋼珠與鋼珠環(huán) 形通道、鋼珠條形通道和楔形槽相配合，夾持推進器與密封圈定位面之間依次安裝第一密 封圈擋環(huán)、第一管道橡膠密封圈、第二密封圈擋環(huán)、第二管道橡膠密封圈；第二密封夾持機 構(gòu)與第一密封夾持機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同、對稱布置，球型鉸鏈包括球形基體、法蘭環(huán)、基體外腔，球 形基體包括相連的圓柱部分和球形部分，圓柱部分與第一密封夾持機構(gòu)的缸體相連，基體 外腔與第二密封夾持機構(gòu)的缸體相連，法蘭環(huán)和基體外腔內(nèi)壁均為弧形，法蘭環(huán)和基體外 腔內(nèi)壁與球形基體的球形部分相配合，法蘭環(huán)和基體外腔通過第二雙頭螺雙相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：缸體上 分別設(shè)置定位孔、缸體進油孔、缸體排水孔，夾持推進器上分別設(shè)置推進器進油口、推進器 排水孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：第 一密封夾持機構(gòu)的夾持推進器與第一密封圈擋環(huán)之間安裝球籠擋圈，球籠擋圈與夾持推進 器固連，球籠擋圈里安裝導向銷，導向銷上套有彈簧，球籠端部設(shè)置導向孔，導向銷端部安 裝在導向孔里，彈簧頂在球籠端部上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：第 一密封夾持機構(gòu)的夾持推進器的鋼珠條形通道沿夾持推進器內(nèi)壁均勻設(shè)置，鋼珠條形通道 之間相隔15度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)雙密封鋼珠夾持水下管道連接器，其特征是：第一密 封夾持機構(gòu)的夾持推進器的鋼珠條形通道沿夾持推進器內(nèi)壁均勻設(shè)置，鋼珠條形通道之間 相隔15度。
【文檔編號】F16L27/053GK203892755SQ201420287587
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】王立權(quán), 魏宗亮, 黃全 申請人:哈爾濱工程大學