[发明专利]一种管卡板牙式锁紧机构轴向承载力预测装置及测试方法

说明书

本发明涉及海洋工程水下构件维修和加固技术技术领域，且公开了一种管卡板牙式锁紧机构轴向承载力预测装置及测试方法，所述壳体的表面固定连接有顶进法兰，所述顶进螺母的顶端固定连接有螺栓张紧器，所述螺栓张紧器的内部插接有顶进螺栓，所述壳体的内部固定连接有加载管件，所述加载管件的底端固定连接有管件，所述管件的侧面固定连接有外板牙，所述外板牙的表面啮合连接有内板牙，通过顶进法兰对外板牙传递轴向力，驱动外板牙向内轴向运动，外板牙通过楔形原理驱动内板牙沿挡板做径向运动，在径向运动后期，其表面的板牙齿咬入管件壁，为管卡与管件的连接提供结构强度，确保管卡与管件不发生相对滑动，达到管卡锁紧管件的效果。

技术领域

本发明涉及海洋工程水下构件维修和加固技术领域，具体为一种管卡板牙式锁紧机构轴向承载力预测装置及测试方法。

背景技术

海洋导管架平台和海底油气管道等的水下管件长期使用过程中，由于疲劳、海水的腐蚀或其他因素的影响，会出现裂缝、穿孔、凹陷等损伤，导致结构功能的部分失效，而对于这种小损伤情况可以采用管卡对管件进行维修和加固。管卡的锁紧机构用于承载维修后管件的轴向载荷，常见的结构形式是楔形的板牙式结构，图1为采用板牙式锁紧机构的全结构管卡的结构图。板牙式锁紧机构的直接工作部件是成楔形接触的外板牙和内板牙，其锁紧原理如图2所示，顶进法兰对外板牙传递轴向力，驱动外板牙向内轴向运动，外板牙通过楔形原理驱动内板牙沿挡板做径向运动，在径向运动后期，其表面的板牙齿咬入管件壁，为管卡与管件的连接提供结构强度，确保管卡与管件不发生相对滑动，达到管卡锁紧管件的效果。内板牙的板牙齿设计时一般采用倒齿结构，以增大管件受拉后在轴向移动的阻力；

根据内部结构的不同，管卡分为全结构和非结构两种形式，全结构形式管卡通常用于影响管件完整性、破坏严重的水下管件，如管件的环焊缝缺陷、扭转及穿刺破坏等。全结构形式管卡利用其两端的锁紧机构牢固地抓紧管件，将管件的轴向载荷转移至管卡本身，同时能够把管件受破坏部分的周向应力移除，对管件整体结构进行增强。锁紧机构的轴向承载性能反映了管卡的结构维修效果，是管卡设计的重要方面，因此开展模型试验研究，分析板牙式锁紧机构轴向承载力与外板牙加压荷载、内板牙齿间距、齿顶角等的关系；

专利ZL201921833238.7介绍了一种封堵管卡的板牙式锁紧机构承载性能实验装置，公开了应用于管卡的锁紧机构与受损管件锁紧后的承载性能进行测试的装置，尚缺少一种可以为多规格的板牙式锁紧机构轴向承载力的预测方法以及对于承载性能进行准确测试的方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种管卡板牙式锁紧机构轴向承载力预测装置及测试方法。

本发明为实现技术目的采用如下技术方案：

一种管卡板牙式锁紧机构轴向承载力预测装置及测试方法，包括壳体，所述壳体的表面固定连接有顶进法兰，所述顶进法兰的顶端活动连接有顶进螺母，所述顶进螺母的顶端固定连接有螺栓张紧器，所述螺栓张紧器的内部插接有顶进螺栓，所述壳体的内部固定连接有加载管件，所述加载管件的底端固定连接有管件，所述管件的侧面固定连接有外板牙，所述外板牙的表面啮合连接有内板牙。

作为本发明的优选技术方案，所述外板牙安装在内板牙的外侧表面，且外板牙与内板牙均呈等间距分布在加载管件的下端左右两侧，最大限度加强了对整体装置的控制能力，保证了整体装置的实用性。

作为本发明的优选技术方案，所述螺栓张紧器安装在壳体的外侧顶端的表面，且螺栓张紧器的长度小于顶进螺栓的高度，有效的加强了对各个构件的稳定性，同时加强了对整体装置的支撑力度。

作为本发明的优选技术方案，所述顶进法兰卡接在外板牙与内板牙的顶端，且顶进法兰的内部插接有螺栓张紧器的底端，更好的加强了整体装置的灵活性，提高了使用感受。

作为本发明的优选技术方案，所述顶进法兰的宽度大于壳体的顶端宽度，且顶进法兰与壳体之间相距有一段空隙，有效的加强了整体装置的使用效果，增加了使用的便捷性。