[发明专利]一种新型水下管道机械连接器

说明书

技术领域

本发明涉及海洋平台及油气管道领域，更具体的说，是涉及一种新型水下管型结构或管道机械连接器。

背景技术

水下管道机械连接器是进行水下生产系统设计的关键技术。作为水下管道的可靠快速连接，其不仅可以减少经济成本，又能对海洋环境起到良好的保护作用。目前常规的水下管道连接方法有：焊接、液压式连接和机械式连接，其中机械式连接又有螺栓法兰式连接、卡爪式连接、卡箍式连接等方式。

然而，这些连接方式某种程度上，都存在着安装不便、结构复杂等缺点。如：卡爪式连接器，其安装可靠性高，但是其结构复杂，且所需安装工具复杂。卡箍式连接器其螺纹连接性能的衰退会影响到其连接的性能，且在水深大于1000m基本上不适用。综上知，需要开发和研究用于水下管道的快速、可靠的机械连接器产品。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，实现水下管道快速机械式连接、操作方便，提供一种结构简单的适用于12英寸到48英寸的海洋平台管型结构及油气管道的新型水下管道机械连接器，其结构简单，安装方便，连接可靠，可满足管道深水作业的需求，不会对海洋环境产生影响，能大幅度提升海底管道作业的效率，提高海底管道的可靠连接时间，降低海洋石油开发成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种新型水下管道机械连接器，包括内外套接的管形销和管形套，所述管形销和管形套均设置为中空圆筒形状；

所述管形销外表面自上而下依次设置为上圆柱面、外齿段、下卸载槽和下定位安装槽，所述上圆柱面顶部设置有上凸缘，所述下卸载槽和下定位安装槽之间沿圆周开设有轴向的下连接槽，所述下定位安装槽上端设置有与下连接槽相连通的下泄油孔；

所述管形套内表面自上而下依次设置有上卸载槽、内齿段和下圆柱面，所述上卸载槽顶端沿圆周开设有轴向的上连接槽，所述下圆柱面底部设置有下凸缘，所述管形套上端外表面沿圆周设置有上定位安装槽，所述上定位安装槽下端开设有与上连接槽相连通的上泄油孔，所述管形套中部设置有与其内部相连通的径向的进油孔。

所述外齿段和内齿段相啮合，所述外齿段设置为环形圆台状，外齿段的上部外径小于其下部外径。

所述外齿段和内齿段均由沿轴向分布的圆环形锥面齿构成，所述外齿段和内齿段中每个齿底面均设置为圆锥面，且每个齿均带有锥角；所述外齿段的最下齿和内齿段的最上齿均大于其它齿的齿廓，所述外齿段的齿高大于内齿段的齿高。

所述管形套和管形销均设置为轴对称结构，所述管形套和管形销均由钢材加工制成。

所述上连接槽和上凸缘相互插接，所述上连接槽的轴向深度大于上凸缘的轴向高度，所述上凸缘内侧下端的倒圆角半径大于上连接槽内圆下端的倒圆角半径，所述上凸缘外表面下部沿圆周开设有凹槽，上凸缘的上部分宽度等于上连接槽的宽度，其下部分宽度小于上连接槽的宽度。

所述下连接槽和下凸缘相互插接，所述下连接槽的轴向深度大于下凸缘的轴向高度，所述下凸缘外侧上端的倒圆角半径大于下连接槽外圆上端的倒圆角半径，所述下凸缘内表面上部沿圆周开设有凹槽，下凸缘的下部分宽度等于下连接槽的宽度，其上部分宽度小于下连接槽的宽度。

所述管形销外表面沿其轴向开设有通油槽，且所述通油槽位于其外齿段，所述通油槽、进油孔、上泄油孔和下泄油孔在轴向的位置在同一条直线上。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明中上卸载槽和下卸载槽的作用是，使安装完成后的参与应力传入卸载槽，而不至于集中于齿上，使齿发生变形甚至是折断，管形套和管形销在完成安装后可形成可靠的金属密封；

(2)本发明中管形套的最上齿和管形销的最下齿比其他齿的齿廓都大，外齿段的齿高大于内齿段的齿高，使得管形套的齿顶与管形销的齿底存在间隙，管形销的齿顶和管形套的齿底存在间隙，这样可以避免管形套和管形销在安装过程中因所需弹性变形力过大，保证了安装完成后的接触强度；

(3)本发明中管形套和管形销中每个齿底面均设置为一定斜度的圆锥面，且每个齿均带有一定的锥角，这样在连接完成后有效的形成自锁，并提高连接的接触强度和接触静密封能力；

(4)本发明中管形套和管形销都设有凸缘和凹槽，用于彼此配合连接，凸缘端部宽度略大于凹槽宽度，上凸缘和上连接槽之间、下凸缘和下连接槽之间都是非全接触，这样可以有效减少连接过程中的加载力，并在连接器的凸缘和连接槽之间形成高强度的金属密封；