分体式液压修复海底管道装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种分体式液压修复海底管道装置，应用于海底管道严重破损时的修复作业。该修复装置采用锥形金属圈和梯形金属圈及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道快速修复；依据双锥形金属圈和梯形金属圈的双重金属圈密封技术有机结合，实现修复装置与切割管道间的固定与密封；依据单锥形金属圈结合各六边形金属环的多重金属密封技术，实现管端密封器与修复器以及修复器与滑移密封器和滑移体间的固定与密封；液压推进系统提供驱动力确保管端密封器、修复器和滑移密封器沿滑移体轴向推进，实现修复装置与切割管道两管端快速自动对接，使得该修复装置具备密封可靠和修复时间短的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种海洋工程领域修复海底管道装置，特别是涉及一种海底管道严重破损时用的分体式液压修复装置。
技术介绍
海洋工程领域的海底管道由于其水下运行工况的特殊性，存在介质腐蚀、船舶抛锚、地质灾害和海洋开发第三方破坏等风险，并由此引发海底管道损伤事故，海底管道一旦发生泄漏或严重损伤后，不仅会造成海洋水体污染、油气资源浪费和海上生产中断，而且还会对其下游及终端用户的正常生产造成不利的影响。海底管道具体的修复技术和方案因其损伤形式和作业水深而异，目前采取的主要修复手段可概括为水下修复技术和水上修复技术。其中，机械式封堵和复合补强材料封堵为水下修复技术，其优点在于作业简单、实施周期较短，可用于腐蚀、母材缺陷、裂纹等原因引起的无大机械变形的管道泄漏，然而对于海底管道出现严重破损或有较大变形的情况，就难以实现有效的封堵修复。提升法修复主要为一种水上修复技术，是将破损管段在水下切除后将切割后的两管端分别提升至水上作业线焊接法兰，最后下水完成连接，该技术规避了水下过程中的风险，目前在浅水区域应用较多，其缺点是海上焊接对接施工技术复杂，作业风险大，提升和下水作业易造成管段局部屈曲和发生弯折，更重要的是该技术的流程较为复杂且修复时间较长。水下管段更换修复技术的特点是适用范围广，可完成腐蚀或断裂等各种形式的海底管道破损修复，但缺点是修复用机械连接器这一关键备件的生产技术一直掌握在国外专业公司手中，国内还没有形成相应的研发与生产技术能力，且其国外订货周期较长。
技术实现思路
为了有效解决海底管道的快速修复问题并克服现有修复技术和装置存在的缺陷和不足，本技术的目的是提供一种适合海底管道严重破损或发生较大变形时用的分体式液压修复装置。该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复，具备密封可靠和修复时间短的特点。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种分体式液压修复海底管道装置，主要由管端密封器、修复器、滑移密封器、液压推进系统和滑移体几部分组成。修复作业中，依靠液压推进系统提供的驱动力管端密封器、修复器和滑移密封器沿滑移体轴向推进，
直至管端密封器外密封本体的内壁外锥面与切割管道管端的预制锥面重合为止；然后拆卸液压推进系统，并快速旋紧管端密封器的各管端螺柱，依靠外密封本体和内密封本体以及修复本体间所传递的夹紧力和推力，双锥形金属圈和梯形金属圈依次产生变形并与切割管道的预制环面形成金属圈密封，同时外六边形金属环产生变形并与管端密封器各密封本体之间以及管端密封器与修复器之间形成金属环密封；接着旋紧滑移密封器的各滑移螺柱，依靠滑移盘和滑移环以及修复本体所传递的推力和夹紧力，单锥形金属圈轴向移动并逐步与滑移本体的外环面贴合后产生变形，形成金属圈密封，同时内六边形金属环产生变形并在修复器与滑移密封器之间形成金属环密封，由此实现修复装置各部件及其与切割管道间的固定连接与密封。该修复海底管道装置整体设计为分体式筒体全对称构造，其中管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均采用左右分体式结构，即管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，且其左右两个单体均对称布置于滑移体的两侧，而滑移体则采用左右对称的单管体结构。该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重金属密封技术有机结合。梯形金属圈的截面呈等腰梯形，锥形金属圈包括双锥形金属圈和单锥形金属圈，双锥形金属圈的外环面采用对称布置的双锥面形状，两锥面的锥度和锥高均相等，而单锥形金属圈的外环面则采用单圆锥面形状。梯形金属圈、双锥形金属圈和单锥形金属圈外锥面的锥度依次减小而其外锥面的锥高则逐渐增大，同时单锥形金属圈、矩形金属圈和双锥形金属圈沿轴向由内而外分别同轴心布置于滑移本体的外环面和切割管道的预制环面上，而且各金属圈内部设置有均匀分布的金属丝且其外部包裹有金属箔片。金属环密封技术包括内六边形金属环和外六边形金属环，内六边形金属环和外六边形金属环成组沿轴向由内而外分层布置，每组均含有两个同轴心排列的六边形金属环，其中外六边形金属环包含有两组且两组金属环之间平行放置，而内六边形金属环仅有一组。各六边形金属环的横截面均呈长六边形，各长六边形均全等且其长形截面的中心线均与修复装置的筒体轴线相平行，同时各六边形金属环均采用粗金属环体且其外部均包裹有金属箔片。管端密封器采用分体式厚壁筒体构造，并依据金属环多重金属密封技术实现管端密封器各密封本体间及管端密封器与修复器间的固定连接与密封，它包括外密封本体、内密封本体、双锥形金属圈和外六边形金属环。外密封本体的内壁采用阶梯回转体的环面，其内壁的外侧环面采用倒圆锥面，且外密封本体内壁外锥面的锥度和锥高与切割管道管端预制锥面的锥度和锥高相等；而外密封本体内壁的内侧环面则采用圆锥面，外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均大于切割管道管端预制锥面的锥度和锥高，且其内壁内锥面的锥度等于双锥形金属圈外锥面的锥度而其锥高则大于
双锥形金属圈外锥面的锥高。外密封本体的外环面外侧车制有圆锥面，该圆锥面的锥度等于外密封本体内壁内锥面的锥度。外密封本体的内侧端面上设置有两个同轴心排列的环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形且其内配置一组外六边形金属环。内密封本体的外侧端面和中部端面上所设置的两个环形凹槽均与外密封本体的环形凹槽规格大小和形状相同，且其中部端面的环形凹槽内配置另外一组外六边形金属环，而内密封本体的内侧端面则采用圆锥面。内密封本体的内壁外侧环面采用倒圆锥面，内密封本体的内壁锥面与外密封本体内壁内锥面的锥度和锥高均相同，而且内密封本体的外环面内侧与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时其内壁内侧柱面与切割管道的预制环面间采用间隙配合而形成移动副。外密封本体和内密封本体的四周相同位置处沿圆周方向钻有同样规格大小和数量的管端圆孔，同时外密封本体和内密封本体的各管端圆孔内配置管端螺柱实现管端密封器的两分体与修复器之间的联接。此外，外密封本体的内壁内锥面和内密封本体的内壁锥面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置双锥形金属圈。修复器采用厚壁筒体构造，并依据其梯形金属圈和管端密封器双锥形金属圈的双重金属圈密封技术有机结合实现修复装置与切割管道之间的固定连接与密封，同时依据修复器单锥形金属圈和金属环的金属密封技术实现修复器与滑移体和滑移密封器之间的固定连接与密封，它包括修复本体、梯形金属圈、垫环、单锥形金属圈、内六边形金属环、压套和支托。修复本体的两端沿圆周方向钻有与外密封本体和内密封本体管端圆孔相同位置和数量的管端螺纹孔。修复本体的内壁外侧环腔的变截面处形成卡箍并定位垫环，且其内壁内侧环腔的变截面处也形成卡箍并定位压套，而其内壁的中间环腔则加工有沿圆周方向均匀排列的沟槽，共八个，各沟槽沿轴向布置，同时各沟槽的两侧面相互平行且各沟槽的顶面均处于同一圆柱面上，修复本体的内壁及其沟槽的各壁均进行精加工。垫环的外侧端面采用倒圆锥面，并与内密封本体内侧端面的锥度和锥高均相同，同时与内密封本体的内侧端面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置梯形金属圈。压套的外环面采用阶梯回转面并与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分体式液压修复海底管道装置，主要由管端密封器、修复器、滑移密封器、液压推进系统和滑移体组成，其整体设计为分体式筒体全对称构造，其中管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均采用左右分体式结构，而滑移体则采用左右对称的单管体结构；同时该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复，其特征在于：一管端密封器；所述管端密封器采用分体式厚壁筒体构造，外密封本体的内壁采用阶梯回转体的环面，且外密封本体的内侧端面上设置有两个同轴心排列的环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形且其内配置一组外六边形金属环，而内密封本体中部端面的环形凹槽内配置另外一组外六边形金属环；外密封本体的内壁内锥面和内密封本体的内壁锥面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置双锥形金属圈；一修复器；所述修复器采用厚壁筒体构造，修复本体的内壁外侧环腔的变截面处形成卡箍并定位垫环，且其内壁内侧环腔的变截面处也形成卡箍并定位压套，而其内壁的中间环腔则加工有沿圆周方向均匀排列的沟槽，各沟槽沿轴向布置；垫环的外侧端面与内密封本体的内侧端面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置梯形金属圈；压套的外环面采用阶梯回转面并与修复本体的内壁相配合，压套内壁所形成的锥面环腔内配置单锥形金属圈；支托均匀分布于修复本体的外环面中部，每组支托含有两个单体的分支托且两分支托平行放置；一滑移密封器；所述滑移密封器采用法兰盘和环体相结合的构造，并通过轴向推进挤压运动而实现锥形密封圈和金属环密封，滑移盘的内壁和滑移环的外环面均采用阶梯回转面；滑移环外环面的外侧设置有两个分层排列的环形凹槽，同时滑移环外环面的内外柱面及柱面变截面处的倒圆锥面分别与滑移盘的内壁精确配合；一滑移体；所述滑移体为管端密封器、修复器和滑移密封器提供轴向推进的滑移通道，滑移本体的内径等于切割管道的内径；滑移键含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，其左右两个单体对称布置于滑移本体的两侧，滑移键采用花键构造，各键的规格和位置与修复本体的沟槽相对应；支座分层排列于滑移本体的外环面中部，共分为两层且对称放置，每个支座均采用类直角梯形钢板，其内侧面均加工成圆弧面，且其短边侧设计有U形凹槽；一液压推进系统；所述液压推进系统用来提供驱动力，实现修复装置与切割管道两管端的快速自动对接，该修复海底管道装置包含两套独立的液压推进系统，且两套液压推进系统均通过支托和支座实现修复器和滑移体间的联接，并完成管端密封器、修复器和滑移密封器的轴向推进和定位；每套液压推进系统均采用沿滑移本体外环面均匀分布的三个独立液压缸且沿滑移体中间截面对称布置，各液压缸顺着滑移体轴向放置。...

【技术特征摘要】
1.一种分体式液压修复海底管道装置，主要由管端密封器、修复器、滑移密封器、液压推进系统和滑移体组成，其整体设计为分体式筒体全对称构造，其中管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均采用左右分体式结构，而滑移体则采用左右对称的单管体结构；同时该修复海底管道装置采用锥形金属圈和梯形金属圈以及金属环等多重密封技术，并依据分体式对称厚壁筒体的特殊构造和液压推进系统实现海底管道的快速修复，其特征在于：一管端密封器；所述管端密封器采用分体式厚壁筒体构造，外密封本体的内壁采用阶梯回转体的环面，且外密封本体的内侧端面上设置有两个同轴心排列的环形凹槽，该环形凹槽的截面呈等腰梯形且其内配置一组外六边形金属环，而内密封本体中部端面的环形凹槽内配置另外一组外六边形金属环；外密封本体的内壁内锥面和内密封本体的内壁锥面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置双锥形金属圈；一修复器；所述修复器采用厚壁筒体构造，修复本体的内壁外侧环腔的变截面处形成卡箍并定位垫环，且其内壁内侧环腔的变截面处也形成卡箍并定位压套，而其内壁的中间环腔则加工有沿圆周方向均匀排列的沟槽，各沟槽沿轴向布置；垫环的外侧端面与内密封本体的内侧端面沿轴向对称布置且所形成的对称锥面环腔内配置梯形金属圈；压套的外环面采用阶梯回转面并与修复本体的内壁相配合，压套内壁所形成的锥面环腔内配置单锥形金属圈；支托均匀分布于修复本体的外环面中部，每组支托含有两个单体的分支托且两分支托平行放置；一滑移密封器；所述滑移密封器采用法兰盘和环体相结合的构造，并通过轴向推进挤压运动而实现锥形密封圈和金属环密封，滑移盘的内壁和滑移环的外环面均采用阶梯回转面；滑移环外环面的外侧设置有两个分层排列的环形凹槽，同时滑移环外环面的内外柱面及柱面变截面处的倒圆锥面分别与滑移盘的内壁精确配合；一滑移体；所述滑移体为管端密封器、修复器和滑移密封器提供轴向推进的滑移通道，滑移本体的内径等于切割管道的内径；滑移键含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，其左右两个单体对称布置于滑移本体的两侧，滑移键采用花键构造，各键的规格和位置与修复本体的沟槽相对应；支座分层排列于滑移本体的外环面中部，共分为两层且对称放置，每个支座均采用类直角梯形钢板，其内侧面均加工成圆弧面，且其短边侧设计有U形凹槽；一液压推进系统；所述液压推进系统用来提供驱动力，实现修复装置与切割管道两管端的快速自动对接，该修复海底管道装置包含两套独立的液压推进系统，且两套液压推进系统均通过支托和支座实现修复器和滑移体间的联接，并完成管端密封器、修复器和滑移密封器的轴向推进和定位；每套液压推进系统均采用沿滑移本体外环面均匀分布的三个独立液压缸且沿滑移体中间截面对称布置，各液压缸顺着滑移体轴向放置。2.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于：所述管端密封器、修复器、滑移密封器和液压推进系统均含有左右两个结构和规格尺寸均相同的单体，且其左右两个单体均对称布置于滑移体的两侧；所述梯形金属圈截面呈等腰梯形，锥形金属圈包括双锥形金属圈和单锥形金属圈，双锥形金属圈的外环面采用对称布置的双锥面形状，两锥面的锥度和锥高均相等，而单锥形金属圈的外环面则采用单圆锥面形状；梯形金属圈、双锥形金属圈和单锥形金属圈外锥面的锥度依次减小而其外锥面的锥高则逐渐增大，同时单锥形金属圈、矩形金属圈和双锥形金属圈沿轴向由内而外分别同轴心布置于滑移本体的外环面和切割管道的预制环面上；所述分体式液压修复海底管道装置的金属环密封技术包括内六边形金属环和外六边形金属环，内六边形金属环和外六边形金属环成组沿轴向由内而外分层布置，每组均含有两个同轴心排列的六边形金属环，其中外六边形金属环包含有两组且两组金属环之间平行放置，而内六边形金属环仅有一组；各六边形金属环的横截面均呈长六边形，各长六边形均全等且其长形截面的中心线均与修复装置的筒体轴线相平行。3.根据权利要求1所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于：所述管端密封器依据金属环多重金属密封技术实现管端密封器各密封本体间及管端密封器与修复器间的固定连接与密封；所述内密封本体的外环面内侧与修复本体的内壁间采用间隙配合而形成摩擦副，同时内密封本体的内壁内侧柱面与切割管道的预制环面间采用间隙配合而形成移动副；所述外密封本体和内密封本体的四周相同位置处沿圆周方向钻有同样规格大小和数量的管端圆孔。4.根据权利要求1或3所述的分体式液压修复海底管道装置，其特征在于：所述外密封本体的内壁外侧环面采用倒圆锥面，且外密封本体内壁外锥面的锥度和锥高与切割管道管端预制锥面的锥度和锥高相等；而外密封本体内壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新福，高鹏，尹晓丽，陈凤官，许晨，杨旭，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37