水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，应用于水下生产系统的快速对接。该锁紧对接装置包括伸缩补偿器、对中定位器、轴套锁紧器、液缸补偿器和液缸对中器，伸缩补偿器依据液缸补偿器提供的动力以及补偿套筒和伸缩基体间的花键式滑移导轨实现轴向补偿作用，完成水下伸缩式轴向推进作业并自动补偿轴套筒体与补偿套筒的间距；对中定位器依据液缸补偿器提供的动力以及定位管体和轴套筒体的精密配合实现自动对中定位作用，并完成水下轴套式液缸驱动捕捉对中定位作业；轴套锁紧器依据液缸对中器提供的动力以及自锁紧体与锁紧块的精密配合实现捕捉锁紧作用，并完成水下液缸驱动自动锁紧作业，最终实现水下生产系统的快速锁紧和对接。

Underwater axle sleeve telescopic cylinder driving locking docking device

【技术实现步骤摘要】
水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置
本专利技术涉及一种海洋工程领域水下生产系统的快速对接装置，特别是涉及一种轴套伸缩式和液缸驱动的锁紧对接装置。
技术介绍
海洋工程水下生产系统中，水下快速对接技术是安装水下采油树、水下分离设备、水下增压设备等水下生产设备以及铺设水下管道工程施工作业中至关重要的环节，并广泛应用于深水油气田开发、边际油田开发等工程实践中。目前国内水下生产设备以及水下管道工程施工作业中，水下快速对接技术及其对接器通常由国外公司设计完成，软硬件甚至施工作业工具也是采购或租用国外公司的设备。UNITECHSubsea公司生产Alpha型的水下快速对接器，水下作业中ROV机械手抓住提升用的手柄并将水下对接器的移动端插入其固定端，而后公接头和母接头完成对齐，最后通过ROV机械手旋转扭矩工具并将公接头和母接头连成一体，其缺点为螺纹配合过程中易发生错扣以及螺纹损坏的情况，使得该对接器的可靠性较低，使用寿命有限。FMCTechnologies公司生产弹簧夹头型的水下快速对接器，该对接器的移动端和固定端间的锁紧机构采用弹簧夹头连接的方式，并通过螺纹传动来控制夹头与其外侧夹套间的轴向滑移，当移动端斜面凸台的后端面与固定端的前端面重合时，完成锁紧作业，其缺点为对接器结构复杂，需要将传动轴的旋转运动转化成弹簧夹头的轴向运动，且不允许弹簧夹头产生螺旋运动。Oceaneering公司和VIPERSubsea公司生产V—lock型的水下快速对接器，该对接器的外部设计有较长的防护罩，使得对接器的移动端可顺利滑入其固定端，且在对接器移动端与固定端对接的过程中，中心套筒、导向柱体以及滑移导向键可以起到轴向和周向定位的作用，并通过ROV机械手驱动锁紧机构锁紧，其缺点为对接器结构复杂，需要将传动轴的旋转运动转化成锁紧轴的旋转运动或轴向运动，而且需要将锁紧轴的轴向和旋转运动都限定在一定的范围内。
技术实现思路
为了有效解决海洋工程水下生产系统的快速对接问题并克服现有水下对接技术及其对接器存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种适合海洋工程领域水下生产系统的轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置。该锁紧对接装置依据伸缩补偿器的轴向补偿作用和液缸补偿器提供的推进动力实施水下伸缩式液缸驱动轴向推进作业，并通过对中定位器的自动对中定位作用和轴套锁紧器的捕捉锁紧作用以及液缸对中器提供的推进动力，分别实施水下轴套式液缸驱动捕捉对中定位作业和水下液缸驱动自动锁紧作业，完成水下生产系统的快速锁紧和对接。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，主要由伸缩补偿器、对中定位器、轴套锁紧器、液缸补偿器和液缸对中器几部分组成。该锁紧对接装置采用轴对称构造，伸缩补偿器、对中定位器和轴套锁紧器的主体部件材质均选用超级双向不锈钢，液缸补偿器的补偿液压缸缸筒和液缸对中器的对中液压缸缸筒的外表面涂覆玻璃钢，该锁紧对接装置的伸缩补偿器、对中定位器和轴套锁紧器沿轴向依次同轴心排列，液缸补偿器采用两个补偿液压缸且对称布置于伸缩补偿器的外环面，液缸对中器采用一个对中液压缸且与对中定位器同轴心布置。伸缩补偿器依据液缸补偿器提供的动力以及补偿套筒和伸缩基体间的花键式滑移导轨实施水下伸缩式轴向推进作业，实现对接作业中的轴向补偿作用并自动补偿轴套筒体与补偿套筒之间的距离，它包括补偿套筒、轴推套筒、伸缩基体、缸筒支座和缸杆支座。补偿套筒和轴推套筒均采用厚壁筒体，补偿套筒由盲端法兰盘和长直筒体焊接而成，轴推套筒由通孔法兰盘和变径短筒体焊接而成。补偿套筒的盲端法兰盘和长直筒体与伸缩基体沿轴向依次同轴心布置，补偿套筒的长直筒体环腔内壁铣有沿周向均布的矩形花键孔，补偿套筒矩形花键孔的键槽两侧面和键槽顶面均采用平面，且补偿套筒矩形花键孔的轴向长度、伸缩基体的轴向长度以及补偿液压缸推程的最大位移依次减小。轴推套筒的变径短筒体通过圆周焊与伸缩基体连为一体，轴推套筒的变径短筒体沿轴向依次设有细筒体、中筒体和粗筒体，轴推套筒的细筒体外环面直径等于伸缩基体的外环面直径，轴推套筒的中筒体内置入对中液压缸缸筒，且其中筒体的筒壁上钻有分层排列的圆形油孔，轴推套筒的圆形油孔分别与对中液压缸缸筒的通油管路和回油管路相对应，轴推套筒的粗筒体内壁截面变化处形成轴肩并沿周向均匀布置有螺钉孔，通过螺钉连接将对中液压缸固定于轴推套筒的环腔内壁。伸缩基体采用长直管体，伸缩基体的外环面设有沿周向均布的矩形花键齿，伸缩基体的各矩形花键齿采用矩形平键，伸缩基体的外环面与补偿套筒的环腔内壁之间精密配合而构成柱面移动副，同时伸缩基体的矩形花键齿与补偿套筒的矩形花键孔之间精密配合而形成花键式滑移导轨。缸筒支座和缸杆支座的结构相同，缸筒支座和缸杆支座各分为两组且均沿径向朝外放置，两组缸筒支座对称布置于补偿套筒的外壁上，两组缸杆支座对称布置于轴推套筒的外壁上。各组缸筒支座和缸杆支座均包含一对分支座，缸筒支座和缸杆支座的分支座由矩形钢块加工而成。各组缸筒支座通过缸筒销体与补偿液压缸缸筒相连，各组缸杆支座通过缸杆销体与补偿液压缸活塞杆相连，缸筒销体和缸杆销体的轴端配置开口销进行固定。对中定位器依据液缸补偿器提供的动力以及定位管体和轴套筒体间的精密配合实现自动对中定位作用，并完成对中定位器和轴套锁紧器的水下轴套式液缸驱动捕捉对中定位作业，它包括定位管体、限位体、轴推锥杆和锁紧块。定位管体沿轴向依次由厚通孔法兰盘、长直管体和锥管体组合而成，限位体沿轴向依次由薄通孔法兰盘和短直管体焊接而成，定位管体的厚通孔法兰盘、限位体的薄通孔法兰盘以及轴推套筒的通孔法兰盘依次同轴心布置并通过螺栓将对中定位器和伸缩补偿器连为一体。定位管体的长直管体的外环面直径等于轴推套筒的中筒体的外环面直径，且定位管体的长直管体的环腔内壁与限位体短直管体的外环面之间采用间隙配合，定位管体长直管体的轴向长度与限位体短直管体的轴向长度之差小于液缸对中器的对中液压缸推程的最大位移，定位管体的锥管体沿径向的内外环面采用锥度相同的锥面，定位管体的锥管体管壁上铣有方形孔眼，锥管体的方形孔眼内配置锁紧块，且锥管体的方形孔眼的中心线与定位管体的轴线之间垂直相交。锁紧块采用方块体，锁紧块的四个侧面同时与定位管体的方形孔眼孔壁之间精密配合而构成四平面移动副，锁紧块沿径向的内侧端面和外侧端面采用相互平行的倾斜平面，且锁紧块的内侧端面所在的倾斜平面与轴推锥杆的锥锁头所在锥面之间精密配合而构成滑移高副。轴推锥杆采用阶梯轴，轴推锥杆沿轴向依次设有连接杆、滑移杆、过渡杆和锥锁头，轴推锥杆的连接杆轴端面车制螺纹孔，轴推锥杆的滑移杆沿轴向的两侧端面分别与限位体短直管体的轴端面以及定位管体的长直管体和锥管体端面结合处相配合，从而实现轴推锥杆的双向限位，同时轴推锥杆的滑移杆的外环面与定位管体的长直管体的环腔内壁之间精密配合而构成柱面移动副，轴推锥杆的过渡杆将其滑移杆和锥锁头连为一体，且过渡杆的外径等于连接杆的外径，轴推锥杆锥锁头的外环面采用锥面，轴推锥杆的锥锁头所在锥面的锥度等于定位管体的锥管体内环面所在锥面的锥度，且轴推锥杆的锥锁头所在锥面的小端圆面直径小于定位管体的锥管体内环面所在锥面的小端圆面直径。轴套锁紧器依据液缸对中器提供的动力以及自锁紧体与锁紧块间的精密配合实现捕捉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，该锁紧对接装置采用轴对称构造，并依据伸缩补偿器和液缸补偿器实施水下伸缩式液缸驱动轴向推进作业，同时通过对中定位器、轴套锁紧器和液缸对中器分别实施水下轴套式液缸驱动捕捉对中定位作业和水下液缸驱动自动锁紧作业，完成水下生产系统的快速锁紧和对接，该锁紧对接装置的伸缩补偿器、对中定位器和轴套锁紧器沿轴向依次同轴心排列，液缸补偿器的两个补偿液压缸对称布置于伸缩补偿器的外环面，液缸对中器的对中液压缸与对中定位器同轴心布置，其特征在于：一伸缩补偿器；所述伸缩补偿器依据对接作业中的轴向补偿作用自动补偿轴套筒体与补偿套筒之间的距离，它包括补偿套筒、轴推套筒、伸缩基体、缸筒支座和缸杆支座；补偿套筒和轴推套筒均采用厚壁筒体，补偿套筒由盲端法兰盘和长直筒体焊接而成，轴推套筒由通孔法兰盘和变径短筒体焊接而成，补偿套筒的长直筒体环腔内壁铣有沿周向均布的矩形花键孔，轴推套筒的变径短筒体沿轴向依次设有细筒体、中筒体和粗筒体，轴推套筒的中筒体内置入对中液压缸缸筒且其中筒体的筒壁上钻有分层排列的圆形油孔；伸缩基体采用长直管体，伸缩基体的外环面设有沿周向均布的矩形花键齿，伸缩基体与补偿套筒之间形成花键式滑移导轨，缸筒支座和缸杆支座各分为两组且均沿径向朝外放置；一对中定位器；所述对中定位器包括定位管体、限位体、轴推锥杆和锁紧块，定位管体沿轴向依次由厚通孔法兰盘、长直管体和锥管体组合而成，限位体沿轴向依次由薄通孔法兰盘和短直管体焊接而成，定位管体的锥管体沿径向的内外环面采用锥度相同的锥面，定位管体的锥管体管壁上铣有方形孔眼，锥管体的方形孔眼内配置锁紧块；锁紧块采用方块体，锁紧块沿径向的内侧端面和外侧端面采用相互平行的倾斜平面，轴推锥杆沿轴向依次设有连接杆、滑移杆、过渡杆和锥锁头，轴推锥杆锥锁头的外环面采用锥面；一轴套锁紧器；所述轴套锁紧器包括轴套筒体和自锁紧体，轴套筒体沿轴向依次由盲端法兰盘、变径筒体和锥状筒体组合而成，轴套筒体的锥状筒体沿径向的内外环面采用锥度相同的锥面，轴套筒体的变径筒体环腔内壁沿轴向依次设有柱状滑移面和锥状止推面，轴套筒体的变径筒体筒壁上铣有柱状锁孔，柱状锁孔的一侧端配置自锁紧体，柱状锁孔的孔底部设有柱状凸台；自锁紧体由锁紧销和锁紧弹簧组成，锁紧销沿径向的两侧分别设有定位杆柱和滑移杆柱，锁紧销的滑移杆柱沿径向的内侧端面采用倾斜平面；一液缸补偿器；所述液缸补偿器的补偿液压缸缸筒通过缸筒支座同时补偿液压缸活塞杆通过缸杆支座而将补偿套筒与伸缩基体和轴推套筒连为一体，液缸补偿器的两个独立补偿液压缸均沿轴向水平布置；一液缸对中器；所述液缸对中器的对中液压缸缸筒通过法兰盘与轴推套筒的粗筒体相连，对中液压缸活塞杆通过螺纹接头与轴推锥杆的连接杆相连，液缸对中器所仅有的一个独立对中液压缸沿轴向水平布置。...

【技术特征摘要】
1.一种水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，该锁紧对接装置采用轴对称构造，并依据伸缩补偿器和液缸补偿器实施水下伸缩式液缸驱动轴向推进作业，同时通过对中定位器、轴套锁紧器和液缸对中器分别实施水下轴套式液缸驱动捕捉对中定位作业和水下液缸驱动自动锁紧作业，完成水下生产系统的快速锁紧和对接，该锁紧对接装置的伸缩补偿器、对中定位器和轴套锁紧器沿轴向依次同轴心排列，液缸补偿器的两个补偿液压缸对称布置于伸缩补偿器的外环面，液缸对中器的对中液压缸与对中定位器同轴心布置，其特征在于：一伸缩补偿器；所述伸缩补偿器依据对接作业中的轴向补偿作用自动补偿轴套筒体与补偿套筒之间的距离，它包括补偿套筒、轴推套筒、伸缩基体、缸筒支座和缸杆支座；补偿套筒和轴推套筒均采用厚壁筒体，补偿套筒由盲端法兰盘和长直筒体焊接而成，轴推套筒由通孔法兰盘和变径短筒体焊接而成，补偿套筒的长直筒体环腔内壁铣有沿周向均布的矩形花键孔，轴推套筒的变径短筒体沿轴向依次设有细筒体、中筒体和粗筒体，轴推套筒的中筒体内置入对中液压缸缸筒且其中筒体的筒壁上钻有分层排列的圆形油孔；伸缩基体采用长直管体，伸缩基体的外环面设有沿周向均布的矩形花键齿，伸缩基体与补偿套筒之间形成花键式滑移导轨，缸筒支座和缸杆支座各分为两组且均沿径向朝外放置；一对中定位器；所述对中定位器包括定位管体、限位体、轴推锥杆和锁紧块，定位管体沿轴向依次由厚通孔法兰盘、长直管体和锥管体组合而成，限位体沿轴向依次由薄通孔法兰盘和短直管体焊接而成，定位管体的锥管体沿径向的内外环面采用锥度相同的锥面，定位管体的锥管体管壁上铣有方形孔眼，锥管体的方形孔眼内配置锁紧块；锁紧块采用方块体，锁紧块沿径向的内侧端面和外侧端面采用相互平行的倾斜平面，轴推锥杆沿轴向依次设有连接杆、滑移杆、过渡杆和锥锁头，轴推锥杆锥锁头的外环面采用锥面；一轴套锁紧器；所述轴套锁紧器包括轴套筒体和自锁紧体，轴套筒体沿轴向依次由盲端法兰盘、变径筒体和锥状筒体组合而成，轴套筒体的锥状筒体沿径向的内外环面采用锥度相同的锥面，轴套筒体的变径筒体环腔内壁沿轴向依次设有柱状滑移面和锥状止推面，轴套筒体的变径筒体筒壁上铣有柱状锁孔，柱状锁孔的一侧端配置自锁紧体，柱状锁孔的孔底部设有柱状凸台；自锁紧体由锁紧销和锁紧弹簧组成，锁紧销沿径向的两侧分别设有定位杆柱和滑移杆柱，锁紧销的滑移杆柱沿径向的内侧端面采用倾斜平面；一液缸补偿器；所述液缸补偿器的补偿液压缸缸筒通过缸筒支座同时补偿液压缸活塞杆通过缸杆支座而将补偿套筒与伸缩基体和轴推套筒连为一体，液缸补偿器的两个独立补偿液压缸均沿轴向水平布置；一液缸对中器；所述液缸对中器的对中液压缸缸筒通过法兰盘与轴推套筒的粗筒体相连，对中液压缸活塞杆通过螺纹接头与轴推锥杆的连接杆相连，液缸对中器所仅有的一个独立对中液压缸沿轴向水平布置。2.根据权利要求1所述的水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，其特征在于：所述水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置包含两套独立的液缸驱动系统，即液缸补偿器和液缸对中器，液缸补偿器采用两个补偿液压缸并完成轴推套筒和伸缩基体以及对中定位器的轴向推进，液缸对中器采用一个对中液压缸并完成轴推锥杆的轴向推进；液缸补偿器的补偿液压缸通过补偿液压缸缸筒两侧通油管路的通液压油和回油管路的回液压油而实现补偿液压缸活塞杆的双向驱动，液缸对中器的对中液压缸通过对中液压缸缸筒两侧通油管路的通液压油和回油管路的回液压油而实现对中液压缸活塞杆的双向驱动。3.根据权利要求1或2所述的水下轴套伸缩式液缸驱动锁紧对接装置，其特征在于：所述伸缩补偿器依据液缸补偿器提供的动力以及补偿套筒和伸缩基体间的花键式滑移导轨实施水下伸缩式轴向推进作业，补偿套筒的盲端法兰盘和长直筒体与伸缩基体沿轴向依次同轴心布置，补偿套筒矩形花键孔的键槽两侧面和键槽顶面均采用平面，补偿套筒矩形花键孔的轴向长度、伸缩基体的轴向长度以及补偿液压缸推程的最大位移依次减小；轴推套筒的变径短筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春花，刘新福，周超，高鹏，张守森，何鸿铭，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37