水下螺栓预紧可伸缩式连接器
技术领域
本发明涉及一种水下连接器，尤其涉及适用于浅水水下轴向连接距离可变化的连接器，属于海洋工程领域。
背景技术
水下连接器用于在水下连接两根管道，由于制造以及水下安装的误差，连接器所连接的两根管道轴向误差有时会相差很大，而水下复杂的环境，对测量管道的轴向误差尤为不利，因此，需要水下可伸缩式连接器根据管道的轴向实际误差，调节可伸缩式连接器的轴向长度，连接两根管道。
但是由于海底工作环境的特殊性，给可伸缩式连接器的工作带来了极大的困难。因此，发明一种适用于水下的可伸缩式连接器将给管道的连接带来了极大的便捷。
发明内容
本发明的主要目的在于针对水下管道安装存在不确定的轴向误差，需要可伸缩式连接器进行轴向调节并密封的要求，提供一种在水下由人工操作可轴向调节和密封的可伸缩式连接器。
本发明的目的是这样实现的：包括筒壁、设置在筒壁内的端盖和法兰、设置在筒壁端部上的扣板、与法兰连接的法兰管道延长段，所述法兰与端盖连接，在法兰与筒壁之间的轴向方向上依次设置有两个密封胶筒、垫片、固定圈和顶头，所述法兰与扣板之间设置有与顶头个数相等的预紧螺栓，法兰设置有梯形螺纹孔，预紧螺栓上设置有梯形螺纹，二者配合；在每个顶头大端设置有圆形凹槽，预紧螺栓头部作用在圆形凹槽内，顶头小端设置有螺纹孔，且用固定螺栓与固定圈配合实现连接，法兰端盖与筒壁设置有密封圈，法兰上还设置有环形槽，顶头的大端位于环形槽内，在筒壁外表面设置有吊环。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述顶头、预紧螺栓的个数均为六个，且等间距设置。
2.所述扣板有两个，为半圆形，且均布三个通孔，通孔不影响预紧螺栓的旋转工作。
3.所述端盖与筒壁为间隙配合，所述法兰与法兰端盖连接是指：端盖通过固定螺栓安装在法兰上，端盖上设计有端盖导向圆台，且导向圆台与法兰上的法兰环槽相配合。
4.使用吊车吊钩钩住吊环，下放至被连接两管道间，将筒壁、法兰分别与两管道焊接，调节法兰的轴向伸缩，拧紧预紧螺栓，使顶头推动垫片，垫片沿轴向压缩密封胶筒，当密封胶筒挤压完成，并达到密封要求后，由梯形螺纹的自锁特性锁紧机构，使密封胶筒保持密封性能，完成管道连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可在浅水以人工饱和潜水的方式安装，利用可伸缩式连接器连接管道，解决了水下相连接的两根管道因制造和水下安装产生轴向误差的难题，有效的减少了作业时间，提高了作业的效率；法兰与筒壁为间隙配合，可实现法兰在筒壁内轴向自由伸缩，用于抵消所连接管道的轴向误差；预紧螺栓和法兰设计有相配合的梯形螺纹，可实现顶头的轴向移动，并具有自锁功能；顶头的结构可保证在不加大法兰外径的情况下，增大预紧螺栓的直径；在纯机械结构，在海底复杂条件下，工作更加安全可靠。
筒壁和法兰设计为间隙配合，在拧紧预紧螺栓前，法兰可在筒壁内轴向自由伸缩，用于抵消被连接管道的轴向误差；筒壁侧面设计有扣板，可保证法兰在轴向伸缩时，不会脱出筒壁；法兰和预紧螺栓设计有相配合的梯形螺纹，可实现拧紧预紧螺栓时，顶头可轴向移动，并在顶头轴向移动完成后，由梯形螺纹的自锁特性，保证密封胶筒的密封性能；预紧螺栓设计有6个，依次旋紧半圈时可更省力；顶头的结构可保证在不加大法兰外径的情况下，增大预紧螺栓的直径，同时，顶头的圆形凹槽可保证每一根预紧螺栓只用于推动一个顶头，减小旋转预紧螺栓的力矩。
附图说明
图1为本发明的整体使用示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明的侧视图。
图4为本发明的剖视图。
图5为本发明的正三轴测图。
图中主要标号说明：1筒壁、2法兰、3顶头、4固定圈、5垫片、6密封胶筒、6’密封胶筒、7预紧螺栓、8扣板、9固定螺栓、10吊环、11法兰梯形螺纹孔、11’预紧螺栓梯形螺纹、12法兰顶端、13法兰环形槽、14顶头螺纹孔、15法兰侧管道、16筒壁侧管道、17法兰管道延长段、18端盖、19扣板通孔、20O型圈、21法兰环槽、22端盖导向圆台、23顶头圆形凹槽、24端盖环形槽、25法兰底端。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1至图5所示，本发明为一种水下螺栓预紧可伸缩式连接器，包括1个筒壁1，1个法兰2，1个法兰管道延长段17，6个顶头3，1个固定圈4，1个垫片5，2个密封胶筒6、6’，1个端盖18、1个O型圈20、6个预紧螺栓7，2块扣板8，32个固定螺栓9，其特征在于：法兰2可在筒壁1中轴向自由伸缩，在确定法兰2的伸缩位置后，手动依次拧紧预紧螺栓7半圈，循环操作，使顶头3推动垫片5，挤压密封胶筒6、6’，完成水下连接器的密封工作。
如图1至图5所示，本发明为一种水下螺栓预紧可伸缩式连接器，其中：所述筒壁1内侧与法兰底端25为间隙配合，在拧紧预紧螺栓7前，法兰2可在筒壁1内自由伸缩，筒壁1外侧设计有四个吊环螺钉10。所述法兰2设计有6个梯形螺纹孔11，与预紧螺栓7的梯形螺纹11’配合；法兰2设计有一道环形槽21，可与顶头3配合；法兰管道延长段17的设计，可便于法兰底端25的6个梯形螺纹孔11的加工，梯形螺纹11加工完成后，在陆上将法兰管道延长段17与法兰2焊接；法兰顶端12设计有端盖18，使垫片5与密封胶筒6、6’从法兰顶端12装配。所述顶头3，周向设计有6个，与6根预紧螺栓7相对应，大端有圆形凹槽23，预紧螺栓7头部作用在圆形凹槽23内，另一端设计有螺纹孔14，用固定螺栓9与固定圈4配合。所述扣板8有两个，为半圆形，且均布三个通孔19，可防止法兰2在筒壁1内轴向移动时，被轴向拉出，同时通孔19可保证不影响预紧螺栓7的旋转工作。所述端盖18与筒壁1为间隙配合，通过固定螺栓9安装在法兰2上；设计有端盖导向圆台22，与法兰环槽21相配合，保证端盖18正确安装；端盖18设计有环形槽24，与O型圈20配合，在法兰2轴向移动过程中，可阻隔杂质，确保密封胶筒6、6’密封性能。所述密封胶筒6、6’轴向为两个，截面为直角梯形，相互配合可实现双重密封。所述垫片5有1个，垫片5的加厚设计可保证顶头3依次轴向移动时，不会局部轴向突进过大，使密封胶筒6、6’受力不均，导致密封失效。所述水下螺栓预紧可伸缩式连接器通过吊车吊钩勾住吊环10，下放到海底。吊环10通过螺钉9固定在筒壁1上。
本发明一种水下螺栓预紧可伸缩式连接器工作时：使用吊车吊钩钩住吊环10，下放至被连接管道15、16两端，将筒壁1与管道16焊接，调节法兰2的轴向伸缩，再将法兰2与管道15焊接在一起，由人工拧紧预紧螺栓7，使顶头3推动垫片5，垫片5沿轴向压缩密封胶筒6、6’，当密封胶筒6、6’挤压完成，并达到密封要求后，人工操作完成，由梯形螺纹11’的自锁特性锁紧机构，使密封胶筒6、6’保持密封性能，完成管道连接。
本发明一种水下螺栓预紧可伸缩式连接器的工作原理及优点：
1.水下螺栓预紧可伸缩式连接器的法兰2和筒壁1为间隙配合，在预紧螺栓7工作前，法兰2可在筒壁1内轴向自由伸缩，实现连接轴向距离不确定的两根被连接管道15、16。
2.筒壁1设计有扣板8，可防止法兰2在伸缩调节时，被拉出筒壁1，同时，不会影响预紧螺栓7的旋转工作。
3.顶头3的结构可保证在不加大法兰2外径的情况下，增大预紧螺栓7的直径，同时，顶头3的圆形凹槽23可保证每一根预紧螺栓7只用于推动一个顶头3，减小旋转预紧螺栓7的力矩。
4.预紧螺栓7和法兰2设计有相配合的梯形螺纹11、11’，在保证推动垫片5轴向移动的同时，可自锁，保证密封胶筒6、6’的密封性能。
5.考虑到海底复杂的工作环境，该工具采用了纯机械结构，使本发明更为安全可靠。
6.利用该可伸缩式连接器，避免了人工或水下机器人测量被连接管道的轴向误差，作业效率高，节约了人力和物力，降低了工程的成本。
综上，本发明提供一种水下螺栓预紧可伸缩式连接器，包括1个筒壁，1个法兰，6个顶头，1个固定圈，1个垫片，2个密封胶筒，1个端盖，1个O型圈、6个预紧螺栓，2块扣板，32个固定螺栓。其改进之处是：通过人工饱和潜水的方式，调节法兰在筒壁内的轴向位置后，手动旋紧预紧螺栓，使顶头推动厚垫片，进而挤压密封胶筒，从而达到密封的目的；法兰的螺纹孔和与其相配合预紧螺栓的螺纹为梯形螺纹，在旋紧预紧螺栓，挤压密封胶筒达到密封要求后，由梯形螺纹的自锁特性保持密封胶筒的密封性能；旋紧预紧螺栓的过程中，每根预紧螺栓依次旋紧半圈，循环操作，保证厚垫片整体近似轴向移动，防止由于厚垫片局部轴向突进过大，使密封胶筒受力不均，导致密封失效；顶头前端设计有固定圈，在安装顶头时，起到初步固定顶头的作用，方便法兰安装进筒壁内部；顶头的结构可保证在不加大法兰外径的情况下，增大预紧螺栓的直径，同时，顶头的圆形凹槽可保证每一根预紧螺栓只用于推动一个顶头，减小旋转预紧螺栓的力矩；端盖使垫片与密封胶筒可从法兰顶端装配，并设计有端盖导向圆台，与法兰的环槽相配合，保证端盖径向正确安装；筒壁侧面设计有限位板，防止法兰轴向拉出；避免了使用液压等复杂机构挤压密封胶筒，使结构更加简单，保证了工程安全，提高了工程质量。
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