本发明专利技术提供了一种一体式、可远程控制的、能完成自主寻正螺孔、进行法兰孔对齐并实现螺母与螺栓联接和预紧的管道法兰螺栓联接机具，它由外框架、内框架、螺栓库、螺母库构成，外框架是整个机具的基体，通过两端卡爪可自定位于管道；内框架包括旋转体，旋转体与外框架为滑槽式联接，两旋转体间固联两直线导轨，导轨两端固联固定座，由外框架上的液压摆动缸驱动旋转体可带动内框架绕管道中心轴旋转；螺栓库和螺母库为三半式开合结构，悬挂于内框架的两导轨上，由两侧的伸缩机构驱动开合运动，螺栓库上安装两半式螺栓拉伸器和螺母驱动装置；螺母库内嵌螺母旋紧器，螺母库和螺栓库分别与导轨上的固定座之间联结轴向驱动装置可沿导轨滑动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自动化机械作业机具，具体地说是一体式、可远程控制的、 能完成自主寻正螺孔、进行法兰孔对齐并实现螺母与螺栓联接和预紧的一种管道 法兰螺栓联接机具。(二)
技术介绍
法兰自动连接系统主要有三种连接方法，即螺栓联接、夹紧连接和筒夹连接。 这三种方法都适用于无潜水员协助的水下管道连接。其中螺栓联接具有无可替代 的优越性和广泛应用，例如在海洋深水高压特殊环境中对管道联接的密封性和耐 久性的要求很高，海底管道法兰机械式联接常采用螺栓联接方式。管道联接简单 说来，在海床上，由遥控潜水器ROV (Remotely Operated Vehicle )控制专用轴向 对准机具等一系列对接设备将需要对接的两管道支撑固定并实现管道轴向的对 齐之后，再由ROV携带法兰自动联接机具到达管道法兰接合处，并控制法兰自动 联接机具进行法兰微调孔对齐，并完成螺母与螺栓的联接，最终实现两个管道的 对接。目前，法兰自动连接机具主要是水下管道回接方面的科研产品。国外以美国 和挪威为首的水下回接技术已经相当成熟，有一整套的水下作业系统工具，并有 了实际的应用。美国Sonsub公司在水下领域有着悠久的历史，在水下管道回接方面，他们采 取了无潜水人员实现水下管道对接的技术Sonsub公司用于輝海管道法兰连接的 工具系统叫做BRUTUS。 BRUTUS包括ROV，轴向对准工具，接应工具和自动法 兰对接系统等。Sonsub公司于2000年秋在北海为挪威一家公司在水下400m深处， 完成了16in硬管和10in的软管的连接。瑞士Allseas公司的自动法兰对接系统是用 于水下1000米海底管道的法兰螺栓联接，其研究成果目前停留在专利阶段，尚无 确切资料表明其进入样机试验阶段。STOLT OFFSHORE LIMITED的专利 PCT/GBOI/04913提出了一种远程法兰螺栓联接机具和方法MATIS II ，是目前智 能水平较高的设计方案。但这些方案中螺母库和螺栓库周向都为独立运动，孔对准次数多，由于螺栓和螺母的对准难度较高，因此两库的分体设计对整套设备的 控制精度和观测装置要求较高。国内深水回接技术处于起步阶段，没有现成的管道连接工具，主要通过租借 美国或挪威等国家的水下作业工具进行回接。对于水深500米以内的管道回接大 多是通过潜水员的直接操纵或以水下密封仓作为作业空间实施对接，此类海底管 道的安装，国内普遍采用整条管线在陆上连接成形，然后密封管线两端，将钢管 拖入水中，借管的浮力把管浮运拖到安装地点，再将管解除密封灌水沉入水中, 起重船配合调整安装位置使管落入基槽完成安装。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构和控制简单可靠，特别是适用于实现管道法 兰自动螺栓联接的一体式远程管道法兰螺栓联接机具。 本专利技术的目的是这样实现的-它由外框架、内框架、螺栓库、螺母库构成；外框架的组成包括定位架10定位架的下端为半圆内凹槽与接应底座9配合， 两定位架10间通过桁架1固接，管道卡爪8通过销联接60内嵌于定位架10两 侧，卡爪液压缸7通过销51联接于定位架10上，卡爪活塞杆53通过销50联接 于管道卡爪8，压盖29与定位架10构成旋转轨道并联接旋转体4，旋转轨道为 内槽式，并在槽两侧镶嵌轴承48，液压摆动缸13销联接于定位架10，驱动旋转 体4上销联接的摆动活塞杆12;旋转体4与直线导轨43、固定座31固联为一体构成内框架，旋转体4为扇 型，其上的凸台与管道27和管道6同轴，内嵌于外框架上的环型槽，两侧各一， 固定座31固联于两直线导轨43上，分别销联接螺栓库活塞杆32和螺母库活塞 杆52;螺栓库为三半式开合结构，通过直线轴承3悬挂于内框架的两直线导轨43 上，通过内嵌于螺栓库上库体44中上部的螺栓库液压缸2驱动销联接于内框架 的螺栓库活塞杆32实现螺栓库沿直线导轨43的轴向运动，主要包括三半式库体、 安装于库体上的两半式螺栓拉伸器和内嵌于库体的螺母齿轮套筒35、传动齿轮 30、驱动齿轮38、小马达19，三半式库体由顶部的半圆型螺栓库上库体44和下 部的两半四分之一圆弧的螺栓库下库体18构成，螺栓库下库体18上缘与螺栓库上库体44为销轴式连接47，所述直线轴承3内嵌于螺栓库上库体44，所述伸縮 机构由销45联接于螺栓库上库体44的螺栓库开合液压缸5和销59联接于螺栓 库下库体18的螺栓库开合活塞杆23构成；螺母库为三半式开合结构，由顶部的半圆螺母库上库体36和下部的两半四 分之一圆弧的螺母库下库体22构成，通过直线轴承37悬挂于内框架的两直线导 轨43上，通过内嵌于螺母库上库体36中上部的螺母库液压缸34驱动销联接于 内框架的螺母库活塞杆52实现螺母库沿直线导轨43的轴向运动，所述直线轴承 37内嵌于螺母库上库体36，螺母库下库体22上缘与螺母库上库体36为销轴式 连接11，所述伸縮机构由通过销14联接于螺母库上库体36的螺母库开合液压 缸33和通过销58联接于螺母库下库体22的螺母库开合活塞杆57构成。本专利技术还可以包括1、 旋转轨道为内槽式，并在槽两侧镶嵌轴承48。2、 旋转体4为扇型，其上的凸台与管道27和管道6同轴，内嵌于外框架上 的环型槽，两侧各一。3、 螺栓库中的直线轴承3内嵌于螺栓库上库体44，所述伸縮机构由销联接 于螺栓库上库体44的螺栓库开合液压缸5和销联接于螺栓库下库体18的螺栓库 开合活塞杆23构成。4、 伸縮机构由通过销联接于螺母库上库体36的螺母库开合液压缸33和通 过销联接于螺母库下库体22的螺母库开合活塞杆57构成。5、 两半式螺栓拉伸器由对称两半圆式螺栓拉伸器上体46、螺栓拉伸器下体 16、拉伸器开合活塞42及其中的液压组件构成，在液压油驱动拉伸器开合活塞 42作用下，两螺栓拉伸器上体46可沿径向相互远离或贴合，以抱紧或释放特制 螺柱20，液压油进入螺栓拉伸器上体46与螺栓拉伸器下体16之间的腔体时， 可以使螺栓拉伸器上体46沿特制螺柱20轴向远离或靠近螺栓拉伸器下体16。6、 旋转齿圈63与直线导轨43固联为一体构成内框架，外框架的固定架上 内嵌有液压马达64，液压马达64上安装主动轮65，轴线与管道轴线平行，主动 轮65啮合旋转齿圈63驱动整个内框架的周向运动。7、 螺母旋紧器24为阶梯孔设计，前端可放入弹簧54和特制螺母40，螺母40周围内嵌有多环橡胶圈。本专利技术的组成包括外框架，外框架对整个机具起载体的作用，主要由定位架、 悬挂于定位架的管道卡爪和连接两侧定位架的桁架构成，通过定位架的定位和两 卡爪抱紧管道将机具整体固定于管道上，还可以对管道轴向对准时的小误差进行 纠正；定位架内侧与压盖构成旋转轨道悬挂左右两旋转体，每侧旋转轨道内嵌八 个小轴承，通过轴承定位旋转体大大减小了轨道与旋转体的摩擦，左右两旋转体 之间固联两直线导轨成为一体，两直线导轨两端靠近旋转体处分别固联一固定 座，作为与螺栓库、螺母库轴向驱动机构联结的纽带，两旋转体、两直线导轨和 两固定座构成内框架，由外框架上的液压摆动缸驱动旋转体可带动内框架绕管道 中心轴旋转，从而进行螺栓的对孔、法兰孔的对齐等工作；螺栓库为三半式开合 结构，通过直线轴承悬挂于内框架的两导轨上，主要包括三半式库体、安装于库 体上的两半式螺栓拉伸器和内嵌于库体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一体式远程管道法兰螺栓联接机具，它由外框架、内框架、螺栓库、螺母库构成；其特征是：外框架的组成包括定位架（１０），定位架的下端为半圆内凹槽与接应底座（９）配合，两定位架（１０）间通过桁架（１）固接，管道卡爪（８）通过销内嵌于定位架（ １０）两侧，管道卡爪液压缸（７）通过销联接于定位架（１０）上，管道卡爪活塞杆（５３）通过销联接于管道卡爪（８），压盖（２９）与定位架（１０）固联构成旋转轨道并联接旋转体（４），摆动缸（１３）销联接于定位架（１０），驱动旋转体（４）上联接的活塞杆（１２）；旋转体（４）与直线导轨（４３）、固定座（３１）固联为一体构成内框架，固定座（３１）固联于两直线导轨（４３）上，分别销联接螺栓库活塞杆（３２）和螺母库活塞杆（５２）；螺栓库为三半式开合结构，通过直线轴承（３）悬挂 于内框架的两直线导轨（４３）上，通过内嵌于螺栓库中上部的螺栓库液压缸（２）驱动内框架的螺栓库活塞杆（３２）实现螺栓库沿直线导轨（４３）的轴向运动，主要包括三半式库体、安装于库体上的两半式螺栓拉伸器和内嵌于库体的螺母齿轮套筒（３５）、传动齿轮（３０）、驱动齿轮（３８）、小马达（１９），三半式库体由顶部的半圆型螺栓库上库体（４４）和下部的两半四分之一圆弧的螺栓库下库体（１８）构成，螺栓库下库体（１８）上缘与螺栓库上库体（４４）为销轴式连接（４７）；螺母库为三半式开合结构， 由顶部的半圆螺母库上库体（３６）和下部的两半四分之一圆弧的螺母库下库体（２２）构成，通过直线轴承（３７）悬挂于内框架的两直线导轨（４３）上，通过内嵌于螺母库上库体（３６）中上部的螺母库液压缸（３４）驱动销联接于内框架的螺母库活塞杆（５２）实现螺母库沿直线导轨（４３）的轴向运动，主要包括三半式库体、嵌于其中的螺母旋紧器（２４）和监视摄像头（４１），所述直线轴承（３７）内嵌于螺母库上库体（３６），螺母库下库体（２２）上缘与螺母库上库体（３６）为销轴式连接（１１）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王立权，林秋红，陈东良，徐洪全，刘少智，王文明，李伟，刘明珠，陈立鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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