一种水下管道连接装置及管道连接方法

1.本发明涉及海底管道连接领域，具体为一种水下管道连接装置及管道连接方法。


背景技术：

2.海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油(气)的管道，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。海底管道铺设困难，尤其是在管道连接的时候，由于海底压力和水的浮力，管道之间难以对准，对准之后还需要进一步校准螺纹孔的位置。连接起来很是费力；另外海底管道密封要求较高，现有的带有密封凸台的法兰虽然密封效果好，但在使用过程中会影响管道对接，使用不便；由于海水冲刷，对接用的螺栓容易在一定时间后松动，造成泄漏。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种水下管道连接装置及管道连接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下管道连接装置，包括左法兰、右法兰，所述左法兰和右法兰相对设置，还包括牵引机构、夹紧机构、压紧防水机构，所述左法兰和右法兰之间设置有牵引机构，牵引机构上设置有若干夹紧机构，所述左法兰还上设置有压紧防水机构；
5.所述牵引机构包括牵引螺栓、固定螺栓、万向节、钢丝绳，所述固定螺栓穿过通孔并与其滑动连接，通孔有多个，均匀设置在右法兰上，所述固定螺栓靠近左法兰的一端通过钢丝绳与牵引螺栓连接，所述钢丝绳的两端分别固定连接一个万向节的一端，万向节的另一端分别固定连接牵引螺栓和固定螺栓，所述牵引螺栓螺纹连接螺纹孔，所述螺纹孔设置在左法兰上；
6.所述夹紧机构设置在左法兰上，夹紧机构包括夹紧杆、螺纹凸台、旋转帽，所述夹紧杆插进夹紧滑槽中，夹紧杆的一端进入螺纹孔中夹紧固定螺栓，另一端与旋转帽转动连接，旋转帽螺纹连接螺纹凸台，所述螺纹凸台固定在左法兰上，所述夹紧滑槽与螺纹孔垂直；
7.所述压紧防水机构包括压紧环，所述压紧环在压紧滑槽中滑动，所述压紧滑槽设置在左法兰上，所述左法兰上对称设置有两个二号半孔，其中一个二号半孔上设置有螺纹，所述压紧环上与二号半孔相对应的位置设置有两个一号半孔，其中在没有螺纹的二号半孔旁边的一号半孔上设置有螺纹，所述一号半孔、二号半孔组成的孔中螺纹连接压紧螺钉，所述右法兰上与压紧环的对应位置设置有供压紧环插入的压紧槽，所述压紧环的接近压紧槽的外端面为圆锥面，所述压紧滑槽和压紧槽上设置有与压紧环的圆锥面相配合的倾斜面，所述压紧环被挤压插入到压紧滑槽和压紧槽中。
8.优选的，所述夹紧杆进入螺纹孔的一端为凹面，凹面上设置有防滑垫。
9.优选的，所述左法兰上设置有密封圈，以便和右法兰对接后形成密封。
10.优选的，所述左法兰、右法兰远离密封圈的一端设置有若干轴向切槽，以便和管道形成密封，靠近密封圈的一面设置有若干径向切槽，以便左法兰、右法兰形成径向密封。
11.优选的，所述压紧环采用硬质橡胶材料制成，以便进一步密封。
12.优选的，所述左法兰、右法兰上还设置有多个用于配合左法兰、右法兰对接机具的校位孔。
13.一种水下管道连接装置的管道连接方法，其步骤是：
14.步骤一，对准左法兰、右法兰及其上的螺纹孔、通孔，利用机具夹持校位孔将左法兰、右法兰对准，将左法兰中的牵引螺栓外拧拔出带动万向节拉动钢丝绳带动固定螺栓的头部进入螺纹孔中；
15.步骤二，连接左法兰、右法兰；将固定螺栓拧进螺纹孔中，当固定螺栓拧好后，用水下切割刀具沿着固定螺栓与万向节连接的地方切下，除去万向节、钢丝绳、牵引螺栓；
16.步骤三，夹紧固定螺栓；转动旋转帽，旋转帽通过螺纹凸台上的螺纹向里移动，旋转帽推动夹紧杆移动，使夹紧杆从垂直方向夹紧固定螺栓；
17.步骤四，压紧压紧环，使左法兰、右法兰形成密封；首先转动与二号半孔螺纹连接的压紧螺钉，压紧螺钉推动压紧环进入右法兰的压紧槽中，当该压紧螺钉旋转到底后，转动与一号半孔螺纹连接的压紧螺钉，压紧螺钉进一步推动压紧环，使压紧环上的密封垫紧贴压紧槽，以完成密封。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.本发明设置有牵引机构，牵引机构中设置有万向节和钢丝绳，通过这样的柔性连接，能较好地抵抗海底的压力和谁的浮力；
20.利用牵引螺栓带动固定螺栓，实现了管道和螺纹孔的同时定位，避免了管道定位之后还需要对螺纹孔进行二次定位，方便了操作；
21.本发明设置有压紧防水机构，压紧环与左法兰滑动连接，在对接完成之前，压紧环位于左法兰内部，不会影响到法兰之间的对准，从而避免了对准过程中的麻烦，在连接完成后对压紧环进行两次推动，确保压紧环的密封效果；
22.本发明设置有夹紧机构，夹紧机构进一步夹紧固定螺栓，避免固定螺栓因为海水冲刷而松动。
附图说明
23.图1为本发明主要结构示意图；
24.图2为本发明的主剖面结构示意图；
25.图3为图2的a处的局部放大图；
26.图4为本发明的夹紧杆的结构示意图；
27.图5为图2的b处的局部放大图；
28.图6为本发明的左法兰的右视结构示意图；
29.图7为本发明的压紧环的剖面结构示意图。
30.图中：1、左法兰，2、右法兰，3、校位孔，4、轴向切槽，5、牵引螺栓，6、固定螺栓，7、压紧环，8、压紧槽，9、压紧螺钉，10、密封圈，11、万向节，12、钢丝绳，13、螺纹孔，14、通孔，15、夹紧杆，16、螺纹凸台，17、旋转帽，18、径向切槽，19、压紧滑槽，20、一号半孔，21、二号半孔，
22、夹紧滑槽。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种水下管道连接装置，包括左法兰1、右法兰2，左法兰1和右法兰2相对设置，左法兰1上设置有密封圈10，以便和右法兰2对接后形成密封，还包括牵引机构、夹紧机构、压紧防水机构，左法兰1和右法兰2之间设置有牵引机构，牵引机构上设置有若干夹紧机构，左法兰1还上设置有压紧防水机构，左法兰1、右法兰2远离密封圈10的一端设置有若干轴向切槽4，以便和管道形成密封，靠近密封圈10的一面设置有若干径向切槽18，以便左法兰1、右法兰2形成径向密封，左法兰1、右法兰2上还设置有多个用于配合左法兰1、右法兰2对接机具的校位孔3；
33.牵引机构包括牵引螺栓5、固定螺栓6、万向节11、钢丝绳12，固定螺栓6穿过通孔14并与其滑动连接，通孔14有多个，优选为16个，均匀设置在右法兰2上，固定螺栓6靠近左法兰1的一端通过钢丝绳12与牵引螺栓5连接，钢丝绳12的两端分别固定连接一个万向节11的一端，通过这样的柔性连接，能较好地抵抗海底的压力和谁的浮力，万向节11的另一端分别固定连接牵引螺栓5和固定螺栓6，牵引螺栓5螺纹连接螺纹孔13，螺纹孔13设置在左法兰1上；利用牵引螺栓5带动固定螺栓6，实现了管道和螺纹孔13的同时定位，避免了管道定位之后还需要对螺纹孔13进行二次定位，方便了操作；
34.夹紧机构设置在左法兰1上，夹紧机构包括夹紧杆15、螺纹凸台16、旋转帽17，夹紧杆15插进夹紧滑槽22中，夹紧杆15的一端进入螺纹孔13中夹紧固定螺栓6，另一端与旋转帽17转动连接，夹紧杆15进入螺纹孔13的一端为凹面，凹面上设置有防滑垫，防滑垫贴近固定螺栓6，防止夹紧杆15端部破坏固定螺栓6上的螺纹，旋转帽17螺纹连接螺纹凸台16，螺纹凸台16固定在左法兰1上，夹紧滑槽22与螺纹孔13垂直；以便进一步夹紧固定螺栓6，避免固定螺栓6因为海水冲刷而松动。
35.压紧防水机构包括压紧环7，压紧环7在压紧滑槽19中滑动，压紧滑槽19设置在左法兰1上，左法兰1上对称设置有两个二号半孔21，其中一个二号半孔21上设置有螺纹，压紧环7上与二号半孔21相对应的位置设置有两个一号半孔20，其中在没有螺纹的二号半孔21旁边的一号半孔20上设置有螺纹，一号半孔20、二号半孔21组成的孔中螺纹连接压紧螺钉9，右法兰2上与压紧环7的对应位置设置有供压紧环7插入的压紧槽8，在对接完成之前，压紧环7位于左法兰1内部，不会影响到法兰之间的对准，从而避免了对准过程中的麻烦，在连接完成后对压紧环7进行两次推动，确保压紧环的密封效果，压紧环7的接近压紧槽8的外端面为圆锥面，压紧滑槽19和压紧槽8上设置有与压紧环7的圆锥面相配合的倾斜面，压紧环7被挤压插入到压紧滑槽19和压紧槽8中，压紧环7采用硬质橡胶材料制成，以便更好的密封。
36.一种水下管道连接装置的管道连接方法，其步骤是：
37.步骤一，对准左法兰1、右法兰2及其上的螺纹孔13、通孔14，利用机具夹持校位孔3将左法兰1、右法兰2对准，将左法兰1中的牵引螺栓5外拧拔出带动万向节11拉动钢丝绳12
带动固定螺栓6的头部进入螺纹孔13中；
38.步骤二，连接左法兰1、右法兰2；将固定螺栓6拧进螺纹孔13中，当固定螺栓6拧好后，用水下切割刀具沿着固定螺栓6与万向节11连接的地方切下，除去万向节11、钢丝绳12、牵引螺栓5；
39.步骤三，夹紧固定螺栓6；转动旋转帽17，旋转帽17通过螺纹凸台16上的螺纹向里移动，旋转帽17推动夹紧杆15移动，使夹紧杆15从垂直方向夹紧固定螺栓6；
40.步骤四，压紧压紧环7，使左法兰1、右法兰2形成密封；首先转动与二号半孔21螺纹连接的压紧螺钉9，压紧螺钉9推动压紧环7进入右法兰2的压紧槽8中，当该压紧螺钉9旋转到底后，转动与一号半孔20螺纹连接的压紧螺钉9，压紧螺钉9进一步推动压紧环7，使压紧环7上的密封垫紧贴压紧槽8，以完成密封。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种水下管道连接装置，包括左法兰(1)、右法兰(2)，所述左法兰(1)和右法兰(2)相对设置，其特征在于：还包括牵引机构、夹紧机构、压紧防水机构，所述左法兰(1)和右法兰(2)之间设置有牵引机构，牵引机构上设置有若干夹紧机构，所述左法兰(1)还上设置有压紧防水机构；所述牵引机构包括牵引螺栓(5)、固定螺栓(6)、万向节(11)、钢丝绳(12)，所述固定螺栓(6)穿过通孔(14)并与其滑动连接，通孔(14)有多个，均匀设置在右法兰(2)上，所述固定螺栓(6)靠近左法兰(1)的一端通过钢丝绳(12)与牵引螺栓(5)连接，所述钢丝绳(12)的两端分别固定连接一个万向节(11)的一端，万向节(11)的另一端分别固定连接牵引螺栓(5)和固定螺栓(6)，所述牵引螺栓(5)螺纹连接螺纹孔(13)，所述螺纹孔(13)设置在左法兰(1)上；所述夹紧机构设置在左法兰(1)上，夹紧机构包括夹紧杆(15)、螺纹凸台(16)、旋转帽(17)，所述夹紧杆(15)插进夹紧滑槽(22)中，夹紧杆(15)的一端进入螺纹孔(13)中夹紧固定螺栓(6)，另一端与旋转帽(17)转动连接，旋转帽(17)螺纹连接螺纹凸台(16)，所述螺纹凸台(16)固定在左法兰(1)上，所述夹紧滑槽(22)与螺纹孔(13)垂直；所述压紧防水机构包括压紧环(7)，所述压紧环(7)在压紧滑槽(19)中滑动，所述压紧滑槽(19)设置在左法兰(1)上，所述左法兰(1)上对称设置有两个二号半孔(21)，其中一个二号半孔(21)上设置有螺纹，所述压紧环(7)上与二号半孔(21)相对应的位置设置有两个一号半孔(20)，其中在没有螺纹的二号半孔(21)旁边的一号半孔(20)上设置有螺纹，所述一号半孔(20)、二号半孔(21)组成的孔中螺纹连接压紧螺钉(9)，所述右法兰(2)上与压紧环(7)的对应位置设置有供压紧环(7)插入的压紧槽(8)，所述压紧环(7)的接近压紧槽(8)的外端面为圆锥面，所述压紧滑槽(19)和压紧槽(8)上设置有与压紧环(7)的圆锥面相配合的倾斜面，所述压紧环(7)被挤压插入到压紧滑槽(19)和压紧槽(8)中。2.根据权利要求1所述的一种水下管道连接装置，其特征在于：所述夹紧杆(15)进入螺纹孔(13)的一端为凹面，凹面上设置有防滑垫。3.根据权利要求1所述的一种水下管道连接装置，其特征在于：所述左法兰(1)上设置有密封圈(10)，以便和右法兰(2)对接后形成密封。4.根据权利要求3所述的一种水下管道连接装置，其特征在于：所述左法兰(1)、右法兰(2)远离密封圈(10)的一端设置有若干轴向切槽(4)，以便和管道形成密封，靠近密封圈(10)的一面设置有若干径向切槽(18)，以便左法兰(1)、右法兰(2)形成径向密封。5.根据权利要求1所述的一种水下管道连接装置，其特征在于：所述压紧环(7)采用硬质橡胶材料制成，以便进一步密封。6.根据权利要求1所述的一种水下管道连接装置，其特征在于：所述左法兰(1)、右法兰(2)上还设置有多个用于配合左法兰(1)、右法兰(2)对接机具的校位孔(3)。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种水下管道连接装置的管道连接方法，其特征在于，其步骤是：步骤一，对准左法兰(1)、右法兰(2)及其上的螺纹孔(13)、通孔(14)，利用机具夹持校位孔(3)将左法兰(1)、右法兰(2)对准，将左法兰(1)中的牵引螺栓(5)外拧拔出带动万向节(11)拉动钢丝绳(12)带动固定螺栓(6)的头部进入螺纹孔(13)中；步骤二，连接左法兰(1)、右法兰(2)；将固定螺栓(6)拧进螺纹孔(13)中，当固定螺栓
(6)拧好后，用水下切割刀具沿着固定螺栓(6)与万向节(11)连接的地方切下，除去万向节(11)、钢丝绳(12)、牵引螺栓(5)；步骤三，夹紧固定螺栓(6)；转动旋转帽(17)，旋转帽(17)通过螺纹凸台(16)上的螺纹向里移动，旋转帽(17)推动夹紧杆(15)移动，使夹紧杆(15)从垂直方向夹紧固定螺栓(6)；步骤四，压紧压紧环(7)，使左法兰(1)、右法兰(2)形成密封；首先转动与二号半孔(21)螺纹连接的压紧螺钉(9)，压紧螺钉(9)推动压紧环(7)进入右法兰(2)的压紧槽(8)中，当该压紧螺钉(9)旋转到底后，转动与一号半孔(20)螺纹连接的压紧螺钉(9)，压紧螺钉(9)进一步推动压紧环(7)，使压紧环(7)上的密封垫紧贴压紧槽(8)，以完成密封。

技术总结
本发明公开了一种水下管道连接装置及管道连接方法，包括左法兰、右法兰、牵引螺栓、固定螺栓、压紧环，所述左法兰和右法兰相对设置，左法兰和右法兰之间设置有牵引机构，牵引机构上设置有若干夹紧机构，所述左法兰还上设置有压紧防水机构；对准左法兰、右法兰及其上的螺纹孔、通孔；连接左法兰、右法兰；夹紧固定螺栓；压紧压紧环，使左法兰、右法兰形成密封封。本发明设置有牵引机构，牵引机构能较好地抵抗海底的压力和谁的浮力；实现了管道和螺纹孔的同时定位，避免了二次定位；设置有压紧防水机构，不会影响到法兰之间的对准；设置有夹紧机构，夹紧机构进一步夹紧固定螺栓，避免固定螺栓因为海水冲刷而松动。海水冲刷而松动。海水冲刷而松动。


技术研发人员：秦建国 季明辉 弓海霞 岑海棠 杨波
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2022/3/8