本發(fā)明屬于石油儲運(yùn)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自適應(yīng)水下橢圓管道連接器，適用于水下橢圓管道的局部更換與維修。

背景技術(shù)：

水下油氣管道在運(yùn)營一段時(shí)間之后，在侵蝕、外力等諸多因素的作用下，管道的某一位置可能會出現(xiàn)損傷或泄漏，需要對其進(jìn)行維修。對于存在泄露或局部破壞的水下油氣管道的維修，通常采用截?cái)喙艿榔茡p段，使用連接器對接新管段的方法。而原始水下油氣管道由于制作工藝、外力以及截?cái)嗖僮鞯纫蛩氐挠绊?，原始管道截?cái)喽瞬靠赡艽嬖谝欢ǖ臋E圓度，按照船級社的相關(guān)規(guī)定，允許管道存在一定的橢圓度而無需被廢棄，本發(fā)明中稱這種管道為橢圓管道。橢圓管道會影響連接器與管道的對接以及密封效果。從查閱的文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，對于橢圓管道的連接，常規(guī)做法是先對橢圓管道的端部進(jìn)行橢圓校正，后完成密封和緊固，但這種做法會使得橢圓管端產(chǎn)生塑性變形，從而影響管道的使用壽命，目前還未有專門針對橢圓管道的連接器。針對橢圓管道存在連接困難、密封性能不佳及橢圓校正產(chǎn)生塑性變形等問題，需要對現(xiàn)有連接器進(jìn)行改進(jìn)，研發(fā)出適應(yīng)橢圓管道的連接器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)水下橢圓管道連接器，其密封裝置通過密封環(huán)內(nèi)高壓流體與環(huán)境之間的壓力差，以及密封圈的彈性，實(shí)現(xiàn)對橢圓管道的自適應(yīng)，從而解決橢圓管道密封性能不佳和橢圓校正產(chǎn)生塑性變形的問題，更好的實(shí)現(xiàn)水下橢圓管道的連接與維修。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

自適應(yīng)水下橢圓管道連接器，包括連接管，其中，連接管內(nèi)設(shè)有密封裝置，連接管兩端均通過緊固裝置對密封裝置進(jìn)行密封。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、密封裝置的自我適應(yīng)調(diào)節(jié)能力使得此連接器能對橢圓管道實(shí)現(xiàn)簡便有效的密封，解決了橢圓管道密封性能不佳的問題。

2、避免了對橢圓管道因橢圓校正產(chǎn)生的塑性變形，延長橢圓管道的使用壽命。

3、規(guī)避了橢圓管道的橢圓校正過程，減少了連接器水下安裝的困難度，降低施工成本。

4、橡膠密封環(huán)與氣門嘴的配合，使得連接器密封裝置的檢修和更換十分便利。

5、壓力檢測裝置能夠?qū)B接器的密封情況進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)對連接器密封情況的定期檢測。

附圖說明

圖1是水下橢圓管道連接器結(jié)構(gòu)三維示意圖。

圖2是水下橢圓管道連接器俯視圖。

圖3a是圖2剖面示意圖(無管道示意圖)。

圖3b是圖2剖面示意圖(有管道示意圖)。

圖4是密封圈結(jié)構(gòu)局部示意圖。

圖5是橢圓管道自適應(yīng)密封過程示意圖。

其中：1、連接管，2、密封裝置，3、緊固裝置，4、螺桿，5、螺母，6、中間滑塊，7、端部滑塊，8、橢圓管道；11、連接管中間凸起，12、螺栓孔；21、第一密封環(huán)，211、第一密封環(huán)空腔，212、氣門嘴，213、注入螺栓孔，214、細(xì)螺栓，215、細(xì)螺栓墊圈；22、第二密封環(huán)，221第二密封環(huán)空腔；31推壓楔塊，32、緊固環(huán)，33、端部密封環(huán)，34、推進(jìn)環(huán)；61、檢測螺栓孔，62、測試孔，63、粗螺栓，64、粗螺栓墊圈。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖5所示，自適應(yīng)水下橢圓管道連接器，包括連接管1，連接管1內(nèi)設(shè)有密封裝置2，連接管兩端均通過緊固裝置3對密封裝置2進(jìn)行密封。

連接管1為金屬圓管，金屬圓管關(guān)于軸向中面對稱，并且自適應(yīng)水下橢圓管道連接器亦關(guān)于軸向中面對稱；連接管1兩端分別沿周向均勻布置8個(gè)螺栓孔12，通過螺桿4和螺母5實(shí)現(xiàn)連接管1、密封裝置2和緊固裝置3之間的連接和力的傳遞；連接管1沿軸向中面設(shè)有連接管中間凸起11，連接管中間凸起11呈環(huán)狀，連接管中間凸起11兩側(cè)設(shè)置端部滑塊7，連接管中間凸起11用于確定端部滑塊7和橢圓管道8的位置。

密封裝置2，包括：第一密封環(huán)21、第二密封環(huán)22；由連接管中間凸起11向外依次設(shè)有端部滑塊7、第一密封環(huán)21、中間滑塊6、第二密封環(huán)22。

端部滑塊7為金屬圓環(huán)，外徑與連接管1內(nèi)徑相同，內(nèi)徑與連接管中間凸起11內(nèi)徑相同；端部滑塊7一側(cè)與連接管中間凸起11接觸，另一側(cè)與第一密封環(huán)21相切，用于第一密封環(huán)21的定位。

第一密封環(huán)21為空心橡膠圓環(huán)，外徑與連接管1內(nèi)徑相同，內(nèi)徑與連接管中間凸起11相同；第一密封環(huán)21內(nèi)設(shè)置第一密封環(huán)空腔211，第一密封環(huán)21上設(shè)有氣門嘴212，第一密封環(huán)空腔211用于放置流體，氣門嘴212實(shí)現(xiàn)對第一密封環(huán)空腔211內(nèi)流體的置換和密封；連接管1上設(shè)有注入螺栓孔213、細(xì)螺栓214和細(xì)螺栓墊圈215，氣門嘴212帶有端部凸起，端部凸起與注入螺栓孔213的內(nèi)端配合并定位，為流體的置換提供通道；注入螺栓孔213為徑向圓孔，外端與細(xì)螺栓214和細(xì)螺栓墊圈215配合，阻隔自適應(yīng)水下橢圓管道連接器內(nèi)外介質(zhì)的交換，也在流體置換后實(shí)現(xiàn)對第一密封環(huán)空腔211內(nèi)流體的第二道密封。

中間滑塊6為金屬圓環(huán)，外徑與連接管1內(nèi)徑相同，內(nèi)徑與連接管中部凸起11內(nèi)徑相同，并分別與第一密封環(huán)21與第二密封環(huán)22相切，實(shí)現(xiàn)密封環(huán)之間力的傳遞。中間滑塊6中設(shè)有檢測螺栓孔61，其中檢測螺栓孔61為徑向設(shè)置的圓孔，內(nèi)部有橡膠套筒，套筒略比檢測螺栓孔61長，在外端面形成凸起；連接管1上設(shè)有測試孔62，也是徑向設(shè)置的圓孔，測試孔62的直徑為檢測螺栓孔61直徑的3倍；檢測螺栓孔61靠近連接管1端部一側(cè)與測試孔62靠近連接管1端部一側(cè)位置重合，檢測螺栓孔61內(nèi)橡膠套筒的端部凸起與測試孔62內(nèi)端配合并定位，一起構(gòu)成密封檢測通道；密封檢測時(shí)，通過檢測螺栓孔61和測試孔62組成的通道向密封環(huán)中間注入液體并用壓力機(jī)檢測壓力變化情況以判斷密封情況；測試孔62外端與粗螺栓63和粗螺栓墊圈64配合，阻隔自適應(yīng)水下橢圓管道連接器內(nèi)外介質(zhì)的交換。

第二密封環(huán)22的結(jié)構(gòu)及其與連接管1的連接結(jié)構(gòu)與第一密封環(huán)21的結(jié)構(gòu)及其與連接管1的連接結(jié)構(gòu)相同。

緊固裝置3，包括：推壓楔塊31、緊固環(huán)32、端部密封環(huán)33、推進(jìn)環(huán)34；推壓楔塊31、緊固環(huán)32、端部密封環(huán)33、推進(jìn)環(huán)34由內(nèi)向外依次設(shè)置。

推壓楔塊31外徑與連接管1內(nèi)徑相同，并與連接管1內(nèi)端面接觸，推壓楔塊31內(nèi)徑處遠(yuǎn)離連接管的一側(cè)設(shè)置為傾斜面，外側(cè)直徑大內(nèi)側(cè)直徑??；推壓楔塊31的內(nèi)端與第二密封環(huán)22外測接觸，實(shí)現(xiàn)對第二密封環(huán)22的擠壓。

緊固塊32遠(yuǎn)離連接管1一端為圓管，外徑與連接管1端部外徑相同，沿周向均勻布置8個(gè)螺栓孔，螺栓孔位置與連接管1上螺栓孔12位置對應(yīng)，緊固塊32內(nèi)徑處設(shè)有容納端部密封環(huán)33的凹槽；緊固塊32靠近連接管1一端外徑為與推壓楔塊31的內(nèi)徑相配合的傾斜面，內(nèi)徑處為齒條狀，便于對管道的緊固；緊固塊32傾斜面與推壓楔塊31傾斜面接觸實(shí)現(xiàn)定位，安裝時(shí)緊固塊32向連接管中間凸起11方向運(yùn)動，在推壓楔塊31的擠壓下同時(shí)也向管道方向運(yùn)動，齒條向管道擠壓實(shí)現(xiàn)對連接器的緊固作用，同時(shí)向連接管中間凸起11處的軸向運(yùn)動也為連接器提供密封驅(qū)動力。

端部密封環(huán)33為橡膠圓環(huán)，其軸向長度大于緊固塊32內(nèi)徑外端部形成內(nèi)部凹槽的長度，并與緊固塊32內(nèi)部凹槽配合實(shí)現(xiàn)定位，通過推進(jìn)環(huán)34與緊固塊32的擠壓實(shí)現(xiàn)密封。

推進(jìn)環(huán)34為金屬圓環(huán)，內(nèi)徑為傾斜面，便于連接器的水下安裝；外徑與連接管1端部外徑一致，推進(jìn)環(huán)34上沿周向均勻布置8個(gè)螺栓孔，螺栓孔位置分別與緊固塊32和連接管1的螺栓孔位置對應(yīng)，通過螺桿4和螺母5實(shí)現(xiàn)連接管1、緊固塊32和推進(jìn)環(huán)34之間的連接和力的傳遞；通過螺母4的擠壓實(shí)現(xiàn)對端部密封環(huán)33的擠壓，實(shí)現(xiàn)端部密封，并為連接器的緊固和密封提供驅(qū)動力。

結(jié)合圖4、圖5，當(dāng)管道套入連接器中，連接器處于預(yù)緊狀態(tài)，此時(shí)第一密封環(huán)21與橢圓管道8各處的壓力和間距不一，如圖5中左圖所示；此時(shí)打開細(xì)螺栓214，通過注入螺栓孔213和氣門嘴212采用真空泵抽出空腔211內(nèi)的氣體，再使用注流裝置，向空腔211內(nèi)注入高壓流體，由于壓力差、流體的流動性和橡膠材料的彈性，空腔211內(nèi)的流體會自動分布，使得第一密封環(huán)21與橢圓管道8之間各處的壓力值和間距一致，實(shí)現(xiàn)對橢圓管道的預(yù)密封，對其它密封圈進(jìn)行相同的操作，如圖5右圖所示。

如圖2、圖3a、圖3b所示，安裝時(shí)擰緊螺母5，推動推進(jìn)環(huán)34向連接管中部凸起11處運(yùn)動，首先與緊固塊32接觸，同時(shí)擠壓端部密封環(huán)33實(shí)現(xiàn)端部密封；然后在推進(jìn)環(huán)34和推壓楔塊31的共同作用下，緊固塊32的齒條向連接管中間凸起11和半徑減小的方向運(yùn)動，使得齒條壓向管道，實(shí)現(xiàn)連接器對管道的抱緊；同時(shí)緊固塊32也推動著推壓楔塊31向連接管中間凸起11運(yùn)動，為連接器提供密封驅(qū)動力。推進(jìn)推壓楔塊31擠壓第二密封環(huán)22，再利用中間滑塊6和端部滑塊7擠壓第一密封環(huán)21，使第一密封環(huán)21和第二密封環(huán)22產(chǎn)生變形從而實(shí)現(xiàn)密封。

完成連接器的安裝后，通過檢測螺栓孔61和測試孔62，向第一密封環(huán)21和第二密封環(huán)22中間注入液體，再利用壓力表檢測壓力變化情況，以此來檢測連接器的密封性能。檢測完成后擰緊粗螺栓63，通過粗螺栓墊圈64阻隔自適應(yīng)水下橢圓管道連接器內(nèi)外介質(zhì)的交換。

此外，由于水下環(huán)境的腐蝕性強(qiáng)，因此連接器整體除去第一密封環(huán)21和第二密封環(huán)22都應(yīng)采用耐腐蝕的金屬材料；在緊固塊32的齒條處應(yīng)使用高強(qiáng)度金屬，便于實(shí)現(xiàn)對管道的緊固。

根據(jù)上述連接器的優(yōu)選實(shí)施方式，密封環(huán)應(yīng)采用強(qiáng)度高，彈性好，耐腐蝕的橡膠材料；氣門嘴應(yīng)使用密封性能好，彈性好，耐腐蝕，耐高壓的橡膠材料。此外，氣門嘴外徑應(yīng)略大于密封環(huán)的缺口直徑，實(shí)現(xiàn)氣門嘴與密封環(huán)之間的密封。

一種管道對接方法，采用上述自適應(yīng)水下橢圓管道連接器，安裝過程如下：

將管道8放入連接器中且管道的末端應(yīng)抵達(dá)連接管中部凸起11的側(cè)面；

將16個(gè)螺母5加載到預(yù)定載荷；

抽出第一密封環(huán)空腔211、第二密封環(huán)空腔221內(nèi)的氣體并注入高壓流體，實(shí)現(xiàn)第一密封環(huán)21、第二密封環(huán)22對橢圓管道8的預(yù)密封；

將16個(gè)螺母5加載到預(yù)定載荷，使得連接器完成對橢圓管道的密封與緊固，完成對管道8的連接；

用壓力表分別對第一密封環(huán)21與第二密封環(huán)22進(jìn)行壓力檢測，判斷密封性能，完成安裝。