管道磁性快速连接器的制作方法

本实用新型涉及石油工程油气管道系统领域甚至是所有用管道系统输送液体物质的化工等各种领域中，进行管道连接的装置，具体涉及的是管道磁性快速连接器。

背景技术：

气体和液体的传输主要依靠管道，而管道之间的连接方法在其中起到至关紧要的作用。

在深海油气田开发中，水下生产系统工作的环境通常是远洋深水，恶劣海况，不确定因素多，人工作业困难，采用传统的管道连接技术，例如：水下焊接技术，其焊接难度大、焊接质量无法保证、所需人工焊接费用和技术成本高且存在一定的危险性和不可靠性；螺栓法兰连接器，操作复杂，施工周期长。因此，深海油气田的开发迫切急需对管道进行连接水下机械连接技术。而目前国内外现有的水下井口连接器多种多样，连接技术主要采用液压进行驱动来达到连接器的紧缩和脱开，如中国专利201010584147.1就公开了“水下井口连接器”，该连接器通过液压腔内的液压推动器的移动来驱动锁紧环径向移动从而达到连接器的对管道的紧锁和脱开作用；在紧锁和脱开过程，需进行液压油的注入，液压油的抽出，反向供给液压油三个过程，操作过程复杂而且液压油的含量、速度不容易确定，若液压油含量过大会造成液压驱动器因超过其最大行程而被损坏，若液压量过小会造成紧锁环移动距离不能达到最大行程，紧锁环内壁的卡槽与管道外壁的凸缘不能完全配合，连接器对管道紧锁不够彻底，增加管道在连接器内部振动的概率，同时紧锁环与液压驱动器不能完全接触，紧锁环自身的反弹力会集中在两者之间的接触面积处，相互之间的力因长时间的接触对紧锁环和液压驱动器都会造成破坏。

在陆地石油管道系统中，有些地方的管道需要经常断开检修，采用目前常规的焊接技术或螺栓法兰连接的管道，操作费时费力。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供管道磁性快速连接器，这种管道磁性快速连接器用于解决现有的管道连接器进行管道连接需要人工作业，操作费时费力且连接效果不好的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种管道磁性快速连接器包括连接体、支架、卡锁环、多个移动纯铁、上环形电永磁吸盘、下环形电永磁吸盘、上环形电磁铁、下环形电磁铁，支架设置在连接体的下端，连接体为筒状体，连接体的筒壁内部具有环形腔，连接体的内壁具有环形台阶，上环形电永磁吸盘固定在环形台阶上，环形台阶下为环形透槽，环形透槽一端的槽口与连接体的腔体相通，环形透槽的另一端槽口与环形腔相通，卡锁环位于环形透槽处，多个移动纯铁均处于卡锁环外缘的台阶上，下环形电磁铁固定在环形腔底部，上环形电磁铁固定在环形腔顶部；下环形电永磁吸盘固定在连接体内壁上，下环形电磁铁的上表面、环形透槽的侧壁、下环形电永磁吸盘的上表面在同一平面上，并构成卡锁环的移动底座；多个移动纯铁顺次排列成弧形，首尾两个移动纯铁被环形腔内的弧形限位体相隔开，每个移动纯铁均为圆柱形的，每个移动纯铁的直径与环形腔的宽度大致相当；卡锁环的内壁具有环形卡槽，环形台阶上设置有上管道沿和下管道沿；连接体的上端口筒壁上设置有螺栓孔，连接体的上端口处设置有第一密封圈，上环形电永磁吸盘上表面设置有第二密封圈，下环形电永磁吸盘下表面设置有第五密封圈。

上述方案中每个移动纯铁的上下两个端面分别焊接5mm的弹簧，目的是为了减轻移动纯铁在运动过程中对上、下环形电磁铁的撞击作用。

上述方案中上管道沿处设置有第三密封圈，下管道沿处设置有第四密封圈。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型不仅可用于海底生产系统的井口连接和最终连接或管道维修，还可用于陆地上管道系统中需要经常断开的管道连接中。本实用新型只需对被连接的两管道做简单的处理就可实现管道间快速有效的连接，连接快速、准确、操作简单、能无需人工辅助而进行作业。

2、本实用新型是一种适用于管道连接的磁性连接器，针对应用管道系统输送流体物质的石油和化工等领域开发设计提供一种安全性高、可靠性高，采用电力系统控制的并且能实现管道之间快速连接和快速脱开的连接设备，其结构简单，操作简便。

3、本实用新型中卡锁环与下端管道采用齿槽啮合方式进行连接，该结构具有较好的抗拉、抗弯曲的承载能力，实现卡锁下部管道。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图；

图2是本实用新型工作时连接管道后的剖视图；

图3是本实用新型的主视图；

图4是本实用新型的俯视图；

图5是本实用新型卡锁时移动纯铁和卡锁环的状态图；

图6是本实用新型松开时移动纯铁和卡锁环的状态图；

图7是本实用新型卡锁时移动纯铁、弧形限位体、上环形电永磁吸盘的状态图。

图中：1支架 2连接体 3下环形电磁铁 4移动纯铁 5弧形限位体 6上环形电磁铁 7螺栓孔 8上环形电永磁吸盘 9第三密封圈 10第二密封圈 11环形腔 12第一密封圈 13第四密封圈 14卡锁环 15下环形电永磁吸盘 16第五密封圈 17上端管道 18下端管道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，这种管道磁性快速连接器包括连接体2、支架1、卡锁环14、多个移动纯铁4、上环形电永磁吸盘8、下环形电永磁吸盘15、上环形电磁铁6、下环形电磁铁3，支架1设置在连接体2的下端，连接体2为筒状体，连接体2的筒壁内部具有环形腔11，连接体2的内壁具有环形台阶，上环形电永磁吸盘8固定在环形台阶上，环形台阶下为环形透槽，环形透槽一端的槽口与连接体2的腔体相通，环形透槽的另一端槽口与环形腔11相通，卡锁环14位于环形透槽处，多个移动纯铁4均处于卡锁环14外缘的台阶上，下环形电磁铁3固定在环形腔11底部，上环形电磁铁6固定在环形腔11顶部，下环形电永磁吸盘15固定在连接体2内壁上，下环形电磁铁3的上表面、环形透槽的侧壁、下环形电永磁吸盘15的上表面在同一平面上，并构成卡锁环14的移动底座；多个移动纯铁4顺次排列成弧形，首尾两个移动纯铁4被环形腔11内的弧形限位体5相隔开；每个移动纯铁4均为圆柱形的，每个移动纯铁4的直径与环形腔11的宽度大致相当，是由多个高径比为1.7的小型圆柱形纯铁通过焊接组合而成，工作过程中能上下移动，在紧锁过程中对卡锁环14起到抑制作用。环形台阶上设置有上管道沿和下管道沿，上管道沿和下管道沿处分别设置有第三密封圈9、第四密封圈13。连接体2的上端口筒壁上设置有螺栓孔7，上端口处设置有第一密封圈12，上环形电永磁吸盘8上表面设置有第二密封圈10，下环形电永磁吸盘15下表面设置有第五密封圈16。

上环形电永磁吸盘8、下环形电永磁吸盘15内部都均匀分布着多个小型电永磁吸盘，上环形电永磁吸盘8、下环形电永磁吸盘15均与连接体2通过焊接方式做成一体，主要作用是利用电永磁吸盘的工作原理对上、下端管道外壁焊接的纯铁工件进行吸附和脱开；吸附过程中：电永磁吸盘对上、下端管道外壁的纯铁工件进行磁力吸引，产生的磁力可降低连接器中螺栓、螺纹之间的轴向应力，可有效的避免螺纹的失效问题同时在安装过程中，在磁力的作用下，对管道起到固定和导向作用；下电永磁吸盘在工作过程中不需要通电，只需在连接和脱开时分别通入1-2s的正反直流电即可，产生的磁力不会因为温度、时间、撞击等环境因素而发生改变；通电时间短，耗电量少，寿命长；使连接器具有较好的抗拉、抗弯曲的承载能力。

卡锁环14采用弹簧钢制作而成，其内壁具有环形卡槽，环形卡槽与下端连接管道的外壁凸缘相配合，卡锁环14两端内部设有长方体电磁铁组件，每个长方体电磁铁组件由两个小型螺管电磁铁组成，卡锁环14可沿径向运动。

上环形电磁铁6和下环形电磁铁3内部都均匀分布着多个小型螺管电磁铁，每个小型螺管电磁铁与移动纯铁4一一对应，与连接体2通过焊接方式做成一体，可简化连接器结构，使结构更加紧凑体积小巧，主要作用是控制移动纯铁4的运动。

本实用新型用于连接管道时，准备连接的上端管道17和下端管道18与通常的管道结构有不同，具体是：上端管道17上焊接环形法兰和环形纯铁工件，下端管道18上端焊接截面为三角形环状凸缘，与卡锁环14内壁的卡槽相配合，凸缘下端焊接环形纯铁工件。

上端管道17插入连接器，向连接器中上环形电永磁吸盘8通入1-2s正向直流电，产生强大的磁力吸附上端管道17的纯铁工件，在磁力的作用下，上端管道17底端挤压第三密封圈9，上端管道17壁厚与该处的四级密封圈宽度相等，从而达到管道与连接体的密封，之后通过管道上的法兰与连接器进行连接，在压力的作用下，上端管道17与连接体2通过二者之间设置其它密封圈进一步密封。

本实用新型与井口处管道的连接主要通过卡锁环14、磁力驱动进行连接和脱开。井口处管道插入连接器内部，向连接器下环形电永磁吸盘15通入1-2s的正向直流电，产生强大的磁力，吸附井口管道上焊接的纯铁工件同时固定下端井口管道在连接器内部的位置；向卡锁环14两端内部的长方体电磁铁组件输入直流电，两端电磁体组件相互产生磁力进行吸引，在磁力的作用下卡锁环14向轴心运动，直至卡锁环14内壁的卡槽与管道外壁的凸缘相互啮合，不再进行运动，向连接器下环形电磁铁3输入电流，对移动纯铁4产生磁力，在磁力和移动纯铁4本身的重力作用下，移动纯铁4向下运动，到达底面后，断开卡锁环14和下环形电磁铁3中的电流，此时，卡锁环14与移动纯铁4相互接触，在移动纯铁4的抑制作用下，卡锁环14一直处于紧锁状态；在电永磁磁力、卡锁环14的作用下，井口管道挤压各处密封圈，使连接器与井口管道密封；移动纯铁4和卡锁环14的运动区域范围较小，所以电磁铁通电时间短。

遇到紧急情况如：台风、海啸等，需撤离装置时，需快速脱开连接器与井口管道的连接。同时向卡锁环14和上环形电磁铁6通入电流，向下环形电永磁吸盘15中通入1-2s的反向直流电，在磁力的作用下，卡锁环14与移动纯铁4处于虚接触状态，移动纯铁4与卡锁环14之间没有力的作用；移动纯铁4向上端运动，到达上端表面后，断开卡锁环14和上环形电磁铁6中的电流，在自身的弹力作用下，卡锁环14向四周运动，直至卡锁环14恢复原状；向下环形电永磁吸盘15通入反向电流，产生的磁力在电永磁吸盘内部相互抵消，对管道上的纯铁工件没有吸附作用；此时，井口管道（上端管道、下端管道）与连接器处于一个虚接触状态，相互之间没有力的作用，移动连接器可快速脱开井口管道。