本發(fā)明涉及一種海底管道封堵設備的鎖緊機構(gòu)，尤其涉及一種海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)。

背景技術：

海洋石油在整個石油產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位，隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海底管道越來越多。由于海洋環(huán)境的高度復雜性以及許多不確定因素的客觀存在，海底管道的損傷和破壞是難以避免的。

海底管道內(nèi)封堵器作為一種管道應急維修機具主要用于應急封堵破損管道，迅速防止原油泄露，為海底管道的維修與復產(chǎn)工作提供保障。其主要工作方式是將管道內(nèi)封堵器的封堵端插入待封堵管道內(nèi)，向液壓缸無桿腔供壓力油，錨定機構(gòu)通過錐體斜面錨定在待封堵管道內(nèi)壁，完成封堵器的固定；液壓缸繼續(xù)施壓，壓緊密封膠筒使其變形與管道內(nèi)壁緊密接觸，從而密封管道。

管道密封過程中，密封膠筒回彈力會對液壓缸產(chǎn)生反作用力，由于液壓裝置不可避免地存在泄露，使得液壓缸保壓時間有限，若系統(tǒng)壓力不足，密封膠筒就會因壓緊力的減小而回彈，從而使封堵密封效果下降甚至失效。為此需要將處于封堵狀態(tài)的管道內(nèi)封堵器運動機構(gòu)鎖緊，消除系統(tǒng)漏油以及外部環(huán)境水壓波動等因素對管道封堵效果的影響，確保內(nèi)封堵器能夠長期、可靠的密封。

當管道需要解封時，向液壓缸有桿腔供壓力油，為確保管道內(nèi)封堵器各機構(gòu)部件能在液壓缸施力下反向運動，此時需解除鎖緊機構(gòu)對封堵器各部件的位置限制，從而不影響管道的解封。

由于管道內(nèi)封堵器的作業(yè)裝施工環(huán)境為海底，所有設備操作皆由rov完成，操作難度較大。故應盡可能簡化鎖緊機構(gòu)各運動的控制方式從而降低整機的操作難度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)，其目的在于采用機械機構(gòu)來實現(xiàn)對管道內(nèi)封堵器鎖緊套筒與中心管相對位置鎖緊，從而保證錨定機構(gòu)的錨定效果以及密封膠筒的密封效果不會因系統(tǒng)失壓而失效。同時在滿足上述功能的前提下，盡可能使設備的操作簡化，從而降低內(nèi)封堵器的海底操作難度，不影響內(nèi)封堵器與rov的適配性。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括設置在中心管上的鎖緊套筒和執(zhí)行套筒，鎖緊套筒是由大端和小端組成的雙層結(jié)構(gòu)，且鎖緊套筒的小端依次連接錨定機構(gòu)、密封套筒和導向機構(gòu)，鎖緊套筒的大端的周向上均勻設置有四個一號t型槽和四個階梯圓通孔，每個階梯孔均位于相鄰兩個一號t形槽的角平分線上，每個一號t型槽的兩側(cè)設置有凸形通孔，每個t型槽的豎直段中設置有鎖緊滑塊、水平段安裝有擋板，每個擋板與鎖緊滑塊之間設置有鎖緊彈簧，每個鎖緊滑塊的兩個側(cè)面設置有突出端且突出端的底面是傾斜面，每個鎖緊滑塊向著中心管方向的端面設置有齒形結(jié)構(gòu)，所述執(zhí)行套筒的外側(cè)端面設置有活塞桿連接座，且活塞桿連接座與封堵器液壓缸的活塞桿鉸接，所述執(zhí)行套筒的內(nèi)側(cè)端面對稱設置有四個安裝槽，每個安裝槽內(nèi)安裝有解鎖叉，每個解鎖叉的兩個呈叉式的方形柱與對應的t型槽的兩側(cè)設置的凸形通孔配合，且每個方形柱的末端上設置有梯形臺，梯形臺的斜面與對應的鎖緊滑塊的傾斜面配合，所述執(zhí)行套筒的內(nèi)側(cè)端面上還設置有四個螺紋孔，四個限位螺釘分別穿過階梯孔后通過螺紋連接設置在對應的螺紋孔中，所述中心管的外表面還對稱設置有四個齒板，每個齒板上設置有一個二號t型槽，每個二號t型槽內(nèi)設置有與鎖緊滑塊的齒形結(jié)構(gòu)配合的齒塊，每個二號t型槽的端部通過齒塊擋板固定。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.每個擋板與鎖緊滑塊之間設置有鎖緊彈簧是指：每個鎖緊滑塊上設置有彈簧導向桿，鎖緊彈簧套在彈簧導向桿外。

2.所述鎖緊套筒和執(zhí)行套筒的內(nèi)表面還分別設置有便于齒板的四條溝槽。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過棘齒類機構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)封堵器錨定、密封過程中機構(gòu)各主要部件相對位置的實時單向鎖定，并在需要解鎖時順利解除其對內(nèi)封堵器各機構(gòu)的位置限制。同時在提供鎖緊、解鎖功能前提下不對內(nèi)封堵器結(jié)構(gòu)以及操作產(chǎn)生過大影響。本發(fā)明是對海底管道內(nèi)封堵器機構(gòu)內(nèi)部鎖緊方法的改進，使其不僅能滿足應急封堵的要求，還能實現(xiàn)快速復產(chǎn)系統(tǒng)長期封堵的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器總裝圖；

圖2為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)主體剖視圖；

圖3為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)主體爆炸圖；

圖4a為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)鎖緊套筒及其上部件部裝圖，圖4b是圖4a的剖視圖；

圖5a為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)執(zhí)行套筒及其上部件部裝圖，圖5b是圖5a的剖視圖；

圖6為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)齒板及其上部件三維圖；

圖7為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)鎖緊滑塊；

圖8為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)解鎖叉；

圖9為本發(fā)明海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)部分機構(gòu)示意圖；

圖中主要標號說明：1導向機構(gòu)、2密封膠筒、3錨定機構(gòu)、4鎖緊套筒、41鎖緊滑塊、42鎖緊彈簧、43擋板、5執(zhí)行套筒、51限位螺釘、52解鎖叉、53活塞桿連接座、6齒板、61齒塊、62齒塊擋板、7液壓缸、8中心管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1至圖9所示，本機構(gòu)主要分為三部分，即鎖緊套筒4部分，包括鎖緊套筒4、鎖緊滑塊41、鎖緊彈簧42、擋板43；執(zhí)行套筒5部分，包括執(zhí)行套筒5、限位螺釘51、解鎖叉52；齒板6部分，包括齒板6、齒塊61、齒塊擋板62。

一種管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)，它包括：兩個安裝在中心管8上的套筒，其中鎖緊套筒4與錨定機構(gòu)3相連，執(zhí)行套筒5與液壓缸7活塞桿相連；鎖緊套筒4內(nèi)安裝有鎖緊滑塊41，鎖緊彈簧42與擋板43；執(zhí)行套筒內(nèi)5安裝有解鎖叉52與限位螺釘51；中心管上安裝有齒板6；所述鎖緊套筒4，其一端與封堵器錨定機構(gòu)3相連，另一端大端面周向均勻開有4個t型槽，每相鄰兩t型槽夾角為90°，用于安裝鎖緊滑塊41；每個t型槽兩側(cè)開有凸形通孔，其位置、形狀與解鎖叉52相對應，從而限制解鎖叉52僅在軸向上存在水平自由度，提高其解鎖過程中垂直方向的結(jié)構(gòu)剛度；鎖緊套筒4另一面周向均勻開有4個階梯圓通孔，每個階梯孔均位于相鄰兩梯形槽角平分線上，用與限位螺釘51配合限位；鎖緊套筒4內(nèi)圈開有4條溝槽，作為齒板6在軸向上運動的空間。

所述鎖緊滑塊41與鎖緊套筒4t型槽間隙配合，在其內(nèi)沿徑向滑動；鎖緊滑塊41兩側(cè)突出端底部為傾斜面，斜面與水平面夾角為15°，與解鎖叉52斜面配合提供抬起鎖緊滑塊41的徑向解鎖力；底端為4條鎖緊用棘齒，用于與齒板6上的齒塊嚙合單向限位，齒形一側(cè)滑動齒面與垂直方向呈60°夾角，可防止出現(xiàn)摩擦自鎖卡死的故障，另一側(cè)嚙合齒面與垂直方向呈10°夾角，可在不影響鎖緊效果的前提下減小解鎖過程所需的徑向解鎖力；鎖緊滑塊41上端設有一彈簧導向桿，導向桿上套有鎖緊彈簧42，用于對鎖緊滑塊41提供徑向的彈簧力，始終將鎖緊滑塊41壓向中心管方向；鎖緊滑塊41中部開有通孔，可在不影響鎖緊滑塊41結(jié)構(gòu)剛度的前提下減輕其質(zhì)量。

所述執(zhí)行套筒5，其一端安裝有活塞桿連接座53，用于連接封堵器液壓缸，另一端面開槽，槽內(nèi)安裝有解鎖叉52，其位置與鎖緊套筒4的凸型通孔相對應；執(zhí)行套筒5與中心管8接觸處開有4條溝槽，作為齒板6在中心管8軸向上運動的空間；執(zhí)行套筒5上活塞桿連接座53安裝面的另一側(cè)相同位置開有4個螺紋孔，與鎖緊套筒4階梯孔相對應，用于安裝限位螺釘51。

所述解鎖叉52主體為一對成叉式的方型柱，其末端各有一梯型臺，梯形臺斜面與水平方向夾角為15°，并與鎖緊滑塊41配合用于解鎖。

所述限位螺釘51為m50的六角頭螺釘，其光桿與鎖緊套筒4上開有的階梯孔間隙配合，可在其內(nèi)滑動，安裝時需穿過鎖緊套筒4階梯孔后與執(zhí)行套筒5靠螺紋配合安裝，鎖緊套筒4與執(zhí)行套筒5緊貼狀態(tài)下限位螺釘51光桿長多出55mm，及限制了鎖緊套筒4與執(zhí)行套筒5之間軸向距離僅能在0～55mm之間。

所述齒板6開有t型槽，t型槽內(nèi)安裝有若干齒塊61，齒塊齒形與鎖緊滑塊41齒形相同，但安裝方向相反，齒板6末端安裝齒塊擋板62，用于調(diào)整齒塊安裝后的尺寸裕量。

本發(fā)明的具體過程主要分為密封鎖緊過程、解封解鎖過程。

管道內(nèi)封堵器密封管道時，其封堵端插入待封堵管道口。系統(tǒng)對液壓缸無桿腔施壓，執(zhí)行套筒5與鎖緊套筒4端面接觸對其施力，中心管8相對于鎖緊套筒4向右運動，錨定機構(gòu)3錨定至管道內(nèi)壁。液壓缸繼續(xù)施壓，膠筒受壓變形，完成對管道的密封。

在此過程中，鎖緊彈簧42始終將鎖緊滑塊41壓向齒板6。隨著中心管8及齒板6運動，鎖緊滑塊41及齒塊61斜齒面相互配合，保正在一定范圍內(nèi)的單向鎖緊。由于鎖緊套筒4與中心管位置單向鎖死，液壓缸失壓后對執(zhí)行套筒5無作用力。故在完成管道密封工后，兩套筒位置不會發(fā)生變動，解鎖叉52對鎖緊滑塊41無影響。

管道內(nèi)封堵器解封時，系統(tǒng)對液壓缸有桿腔施壓，活塞桿拉動執(zhí)行套筒5，解鎖叉52通過斜面將鎖緊滑塊41抬起與齒板6脫離，完成對機構(gòu)的解鎖；液壓缸繼續(xù)施力，執(zhí)行套筒5上的限位螺釘51達到最大行程后拉動鎖緊套筒4，進而通過執(zhí)行套筒5拉動中心管8相對鎖緊套筒4運動，松開錨定裝置和密封膠筒2，完成解鎖及管道解封工作。

綜上，本發(fā)明提供一種海底管道內(nèi)封堵器鎖緊機構(gòu)，主要用于保證海底管道內(nèi)封堵器密封管道過程中各機構(gòu)間的實時鎖緊以及解封管道過程中的順利解鎖。該鎖緊機構(gòu)主要包括用于安裝各鎖緊件的鎖緊套筒4，用于安裝解鎖件的執(zhí)行套筒5，以及安裝在中心管上的齒板6。該機構(gòu)主要用于破損管道原油快速復產(chǎn)的工況下，采用一種機械鎖緊的方式使海底管道內(nèi)封堵器的錨定、密封裝置不會由于液壓缸的失壓而失效，從而保證其能長期、可靠的工作，并在需要的時候順利解鎖。同時為方便封堵器的海底操作，該機構(gòu)將鎖緊、解鎖動作與封堵器密封、解封管道的過程有機結(jié)合在一起，便于rov的操作。