一种水下球阀执行器的安装及分离装置

摘要

本发明提供一种水下球阀执行器的安装及分离装置，用于实现水下球阀执行器与水下球阀的安装、分离及回收工作。包括一个与水下球阀执行器相连的上部件，以及一个与水下球阀相连的下部件。所述的上部件包括水下机器人接口、右侧板、上板、上盖板、复位弹簧、上连杆、夹子横梁、左夹子、右夹子、左侧板、左螺母、下板、固定件、右螺母、丝杠。所述的下部件包括下部件外壳、下连杆、定位销顶盖和定位销。本发明通过采用上、下部件的设置方式，实现了无需整体吊装水下球阀及其执行器即可完成水下球阀执行器的安装和分离，并保证了水下球阀执行器控制水下球阀的功能，解决了传统水下球阀及其执行器一体化设计导致的水下球阀执行器更换困难的问题。

权利要求

1.一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：包括与水下球阀执行器相连的上部件、与水下球阀相连的下部件，所述上部件包括方形架、设置在方形架内的丝杠、设置在方形架侧面的水下机器人接口、设置在丝杠上的左螺母和右螺母、设置在左螺母与右螺母之间的丝杠上的固定件、与左螺母固连的左夹子、与右螺母固连的右夹子、铰接在左夹子端部与右夹子端部之间的夹子横梁、设置在夹子横梁上的上盖板、设置在上盖板中且与水下球阀执行器接触的上连杆；所述上盖板还与方形架的上方连接，所述下部件包括下部件外壳、设置在下部件外壳内的下连杆，下部件外壳的外表面设置有小孔，小孔中设置有定位销和定位销顶盖，所述下部件外壳上侧设置有外斜面，所述左夹子与右夹子内表面设置内斜面，且外斜面与内斜面配合。

2.根据权利要求1所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：所述方形架由上板、下板、右侧板和左侧板组成，水下机器人接口设置在右侧板上。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：所述上连杆包括依次连接的上圆柱、中间圆台和下圆柱，在上圆柱上表面设置有复位弹簧，且上圆柱上端设置有与水下球阀执行器的输出杆连接的花键，下圆柱下表面设置有与下连杆连接的凸台和中心盲孔。

4.根据权利要求3所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：所述下连杆包括相互连接的小圆柱和大圆柱，小圆柱上端部设置有与凸台配合的凹槽、与中心盲孔配合的导向杆，大圆柱侧面设置有限位挡块、下表面设置有与水下球阀的阀杆连接的花键槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：水下机器人通过水下机器人接口旋转丝杠。

6.根据权利要求3所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：水下机器人通过水下机器人接口旋转丝杠。

7.根据权利要求4所述的一种水下球阀执行器的安装及分离装置，其特征在于：水下机器人通过水下机器人接口旋转丝杠。

说明书

一种水下球阀执行器的安装及分离装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种下球阀及其执行器，尤其涉及一种水下球阀执行器的安装及分离装置，属于海洋石油工程领域。

背景技术

[0002] 随着全球经济不断增长，人们对能源的需求也会不断的增加，而石油和天然气是目前世界上的主要能源之一。目前传统陆地上的能源已经不能满足人类因社会发展而带来的巨大需求，因此人类的步伐也从陆地逐步迈向了海洋。

[0003] 水下生产系统是二十世纪六十年代发展起来的，它利用水下完井技术结合固定式平台、浮式生产平台等设施组成不同的海上油气田开发形式。水下生产系统可以避免建造昂贵的海上采油平台，节省大量建设投资，受灾害影响较小，可靠性强，目前已成为最为普遍的水下油气田开发方式。

[0004] 水下生产系统包括采油树、井口与管汇、接入出油管系统和控制油井的操纵设备等。安装在采油树、管汇及水下分离器上的水下阀门是控制水下采油的重要设备。水下阀门的类型主要包括闸阀、球阀、止回阀等，其中，水下球阀的应用十分广泛，而水下球阀的功能实现需要水下球阀执行器的操作。目前，水下球阀及其执行器均是采用一体化设计形式，即当执行器出现故障时，需要将水下球阀及其执行器整体从水下吊出，在水上进行拆装更换，再吊入海底重新安装，整个过程耗时过长，工序繁琐，操作困难，成本很高。

[0005] 因此，研究一种可以在水下实现水下球阀及其执行器安装、分离作业的装置是十分必要的。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了提供一种水下球阀执行器的安装及分离装置，一种可在水下环境中实现快速简便安装、分离水下球阀及其执行器的装置。该装置仅需要水下机器人提供转动驱动，即可实现水下球阀及其执行器的安装、分离作业，减少了更换水下球阀执行器的作业工时，并降低了更换操作难度，节约了运维成本。

[0007] 本发明的目的是这样实现的：包括与水下球阀执行器相连的上部件、与水下球阀相连的下部件，所述上部件包括方形架、设置在方形架内的丝杠、设置在方形架侧面的水下机器人接口、设置在丝杠上左螺母和右螺母、设置在左螺母与有螺母之间的丝杠上的固定件、与左螺母固连的左夹子、与右螺母固连的右夹子、铰接在左夹子端部与右夹子端部之间的夹子横梁、设置在夹子横梁上的上盖板、设置在上盖板中且与水下球阀执行器接触的上连杆；所述上盖板还与上板连接，所述下部件包括下部件外壳、设置在下部件外壳内的下连杆，下部件外壳的外表面设置有小孔，小孔中设置有定位销和定位销顶盖，所述下部件外壳上侧设置有外斜面，所述左夹子与右夹子内表面设置内斜面，且外斜面与内斜面配合。

[0008] 本发明还包括这样一些结构特征：

[0009] 1.所述方形架由上板、下板、右侧板和左侧板组成，水下机器人接口设置在右侧板上。

[0010] 2.所述上连杆包括依次连接的上圆柱、中间圆台和下圆柱，在上圆柱上表面设置有复位弹簧，且上圆柱上端设置有与水下球阀执行器的输出杆连接的花键，下圆柱下表面设置有与下连杆连接的凸台和中心盲孔。

[0011] 3.所述下连杆包括相互连接的小圆柱和大圆柱，小圆柱上端部设置有与凸台配合的凹槽、与中心盲孔配合的导向杆，大圆柱侧面设置有限位挡块、下表面设置哟矛水下球阀的阀杆连接的花键槽。

[0012] 4.水下机器人通过水下机器人接口旋转丝杠。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过采用上、下部件的设置方式，实现了无需整体吊装水下球阀及其执行器即可完成水下球阀执行器的安装和分离，并保证了水下球阀执行器控制水下球阀的功能，解决了传统水下球阀及其执行器一体化设计导致的水下球阀执行器更换困难的问题。

[0014] 2、本发明通过采用凸台凹槽配合、导向杆、复位弹簧等设计，实现了无需专用安装工具，仅依靠水下球阀执行器动作即可完成上、下部件的精准对接，对接结构十分简单、可靠。

[0015] 3、本发明通过采用螺母丝杆传动与卡箍连接相结合的方式，仅需要水下机器人提供转动驱动，即可实现水下球阀及其执行器的安装、分离，锁紧机构操作简单、紧凑可靠。

附图说明

[0016] 图1是本发明上、下部件组件结构布局示意图

[0017] 图2是本发明上、下部件锁紧状态外观示意图

[0018] 图3是本发明上、下部件分离状态外观示意图

[0019] 图4是本发明上连杆结构图

[0020] 图5是本发明下连杆结构图

[0021] 图6是本发明上、下连杆未啮合状态下结构剖视图(无锁紧机构)

[0022] 图7是本发明上、下连杆啮合状态下结构剖视图(无锁紧机构)

[0023] 图中主要标号说明：

[0024] 其中，1.水下机器人接口，2.右侧板，3.上板，4.上盖板，5.复位弹簧，6.上连杆，7.夹子横梁，8.左夹子，9.右夹子，10.左侧板，11.左螺母，12.下板，13.固定件，14.右螺母，15.丝杠，16.下部件外壳，17.下连杆，18.定位销顶盖，19.定位销，20.水下球阀执行器，21.水下球阀执行器输出杆，22.水下球阀，23.水下球阀阀杆。

具体实施方式

[0025] 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。

[0026] 结合图1至图7，本发明包括一个与水下球阀执行器相连的上部件，以及一个与水下球阀相连的下部件。

[0027] 所述的上部件，包括水下机器人接口、右侧板、上板、上盖板、上连杆、夹子横梁、左夹子、右夹子、左侧板、左螺母、下板、固定件、右螺母、丝杠。所述的上连杆安装在上盖板内；所述的夹子横梁通过导向块与上盖板连接、两侧与所述的左夹子、右夹子连接；且所述的左、右夹子与夹子横梁两侧为铰链连接；所述的左、右螺母与左、右夹子为铰链连接；所述的丝杠与左、右螺母为螺旋连接，形成螺母丝杠传动机构；所述的固定件安装在丝杠上，也即是所述的固定件设置在左螺母、右螺母之间，与丝杠连接；螺母丝杠传动机构设置在由所述的上板、左侧板、右侧板、下板组成的腔室内，并在右侧板外侧安装水下机器人接口，水下机器人可通过此接口旋转丝杠。

[0028] 所述的下部件，包括下部件外壳、下连杆、定位销顶盖、定位销。所述的下连杆设置在下部件外壳内；所述的下部件外壳上侧加工有斜面，可与左、右夹子内侧斜面配合；所述的下部件外壳圆柱表面加工有小孔，其内设置定位销顶盖和定位销。

[0029] 所述的上连杆顶面设置有复位弹簧，上表面加工有用于连接水下球阀执行器输出杆的花键，下表面加工有用于连接下连杆的凸台和中心盲孔。

[0030] 所述的下连杆上表面加工有连接上连杆的凹槽和圆柱导向杆，侧面设置有限位挡块，下表面加工有用于连接水下球阀阀杆的花键槽。

[0031] 结合图1-7，复位弹簧5固定在上连杆6上；上连杆6安装在上盖板4内；夹子横梁7上侧通过导向块实现与上盖板4的连接；左、右夹子8、9与夹子横梁两侧为铰链连接；左、右螺母11、14与左、右夹子8、9为铰链连接，左、右螺母11、14的线性运动可以实现左、右夹子8、9的张开与闭合；丝杠15与左、右螺母11、14为螺旋连接，形成螺母丝杠传动机构；为保证传动稳定性，在丝杠中间设置一个固定件13；螺母丝杠传动机构设置在由上板3、左侧板10、右侧板2、下板12组成的腔室内，并在右侧板2外侧安装水下机器人接口1，水下机器人可通过此接口旋转丝杠15；下连杆17设置在下部件外壳16内；下部件外壳16上侧加工有斜面，可与左、右夹子8、9内侧斜面配合；下部件外壳16圆柱表面加工有小孔，其内设置定位销顶盖18和定位销19。

[0032] 本发明采用以下安装步骤：

[0033] 第一步：将左螺母11安装在丝杠15上；

[0034] 第二步：将固定件13安装在丝杠15上；

[0035] 第三步：将右螺母14安装在丝杠15上；

[0036] 第四步：将左螺母11、固定件13、右螺母14及丝杠15安装在下板12上；

[0037] 第五步：将左侧板10安装在下板12上；

[0038] 第六步：将右侧板2安装在下板12上；

[0039] 第七步：将上板3安装在左侧板10、右侧板2上；

[0040] 第八步：将左夹子8与左螺母11连接；

[0041] 第九步：将右夹子9与右螺母14连接；

[0042] 第十步：将夹子横梁7与左夹子8、右夹子9连接；

[0043] 第十一步：将上盖板4安装在上板3上，并与夹子横梁7连接；

[0044] 第十二步：将上连杆6安装在上盖板4内；

[0045] 第十三步：将水下机器人接口1安装在右侧板2外侧；

[0046] 第十四步：将下连杆17安装在下部件外壳16内；

[0047] 第十五步：将定位销19安装在下部件外壳16圆柱表面加工孔内；

[0048] 第十六步：将定位销顶盖18安装在下部件外壳16圆柱表面加工孔内。

[0049] 本发明的工作原理是：

[0050] 工作过程经历粗对中、锁紧、精对中和分离四个过程。首先上部件经由上盖板4的导向键、下连杆17的导向键的导向实现和下部件的粗对中；其次水下机器人经由水下机器人接口1使得丝杠15旋转，带动左、右螺母11、14向内线性运动，从而左、右夹子8、9闭合，将上、下部件锁紧；然后在粗对中状态下，上连杆6与下连杆17未啮合，凸起表面相互挤压，复位弹簧5处于压缩状态，水下球阀执行器输出杆21带动上连杆6旋转，直至上、下连杆6、17完全对正，复位弹簧5释放推动上连杆使其与下连杆啮合，实现上、下部件的精对中，此时水下球阀执行器可以控制水下球阀开闭作业；当水下球阀执行器出现故障需要进行更换作业时，只需水下机器人反向操作水下机器人接口1，使得左、右夹子8、9张开，上、下部件解锁，然后吊起水下球阀执行器即可完成分离。

[0051] 综上，本发明是一种水下球阀执行器的安装及分离装置，用于实现水下球阀执行器与水下球阀的安装、分离及回收工作。包括一个与水下球阀执行器相连的上部件，以及一个与水下球阀相连的下部件。所述的上部件包括水下机器人接口、右侧板、上板、上盖板、复位弹簧、上连杆、夹子横梁、左夹子、右夹子、左侧板、左螺母、下板、固定件、右螺母、丝杠。所述的下部件包括下部件外壳、下连杆、定位销顶盖和定位销。

[0052] 当水下球阀执行器与水下球阀进行安装作业时，下部件和上部件在双导向键的导向作用下实现对中，之后水下机器人通过螺母丝杠传动机构带动左、右夹子闭合，实现上、下部件的锁紧，由于此时上部件中的上连杆与下部件的下连杆尚未完全对正，所以上连杆的复位弹簧处于压缩状态；然后水下球阀执行器开始工作，输出杆旋转，带动上连杆进行旋转，当上连杆与下连杆达到完全对正位置时，复位弹簧释放，推动上连杆使其与下连杆啮合，实现水下球阀执行器控制水下球阀的功能。当水下球阀执行器与水下球阀进行分离作业时，水下机器人反向操作螺母丝杠传动机构，使得左、右夹子张开，上、下部件解锁，然后吊起水下球阀执行器即可。