[发明专利]一体式远程管道法兰螺栓联接机具

说明书

(一)技术领域

本发明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)背景技术

法兰自动连接系统主要有三种连接方法，即螺栓联接、夹紧连接和筒夹连按。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公司用于深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。

(三)发明内容

本发明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。

本发明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，所述伸缩机构由销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；