一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置的制作方法

本发明属于海洋石油机械技术领域，涉及一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置。

背景技术：

海洋平台间的跨接线缆是海洋钻井作业的重要管线。在支持平台辅助钻井作业模式中，主要负责由支持平台向井口平台传输钻井作业所需的全部动力、控制信号、泥浆泵、淡水、海水、压缩空气、钻井泥浆等。在常规海洋钻井作业模式中，主要负责由支持船向钻井平台传输固井水泥、重晶石、燃油、淡水等常规补给。

现有的海洋平台间与跨接线缆的连接方式是：通过法兰和螺栓进行连接，该类型的连接方式繁杂，耗费时间长。当平台作业海域的海况突然发生变化，或因其他特殊原因需要将平台间的跨接线缆紧急脱开，以保证平台自身安全时，不能满足紧急脱开要求。一旦跨接线缆无法及时脱开，这对于海洋平台将造成重大的财产损失，甚至造成平台停产。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置，解决了现有海洋平台间线缆快速连接和紧急脱开费时、费力的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置，包括通过多个夹持块连接的上连接法兰与下连接法兰，上连接法兰与下连接法兰上下同轴设置，下连接法兰连接有跨接软管法兰连接螺栓，还包括连接在一起的蓄能器件和油缸，蓄能器件、油缸均分别与夹持块连接，夹持块上均设置有吊环螺钉，上连接法兰上设置有安全链总成，安全链总成与吊环螺钉连接。

本发明的特点还在于，

夹持块共设置有四个，四个夹持块均匀分布在同一圆周上，连杆通过销轴与夹持块连接，四个夹持块按照逆时针分布依次为：夹持块ⅰ、夹持块ⅱ、夹持块ⅲ和夹持块ⅳ，除夹持块ⅲ与夹持块ⅳ外相邻两所述夹持块之间连接有连杆，夹持块ⅲ通过连杆ⅲ与蓄能器件连接，夹持块ⅳ通过位于同一竖直方向的上凸轮连杆和下凸轮连杆与蓄能器件连接，夹持块ⅳ与上凸轮连杆、下凸轮连杆均通过销轴连接，上凸轮连杆、下凸轮连杆与夹持块ⅳ的连接端均为凸轮状，夹持块ⅳ中部开设有连杆ⅲ穿过槽，夹持块ⅰ通过油缸耳座与油缸尾端连接，油缸的活塞杆端与蓄能器件通过销轴连接。

安全链总成设置有四个，四个安全链总成位置与四个夹持块一一对应，安全链总成包括一端固定在上连接法兰上的支撑杆，支撑杆另一端连接有安全链，安全链与吊环螺钉连接。

蓄能器件包括分别通过销轴与上凸轮连杆、下凸轮连杆、油缸活塞端连接的连接座，连接座上设置有底座，底座通过螺栓连接有蓄能器件壳体，底座与蓄能器件壳体形成腔体，连杆ⅲ一端通过销轴与夹持块ⅲ连接，连杆ⅲ另一端穿过连接座、底座伸入底座与蓄能器件壳体形成的腔体中，底座位于连杆ⅲ的台肩上，连杆ⅲ位于腔体中的部分外侧套设有蝶形弹簧，蝶形弹簧顶端设置有底板，连杆ⅲ另一端端头设置有开槽螺母，底板位于开槽螺母和蝶形弹簧之间。

开槽螺母设置有两个，两个开槽螺母之间设置有防松垫片。

夹持块与上连接法兰、下连接法兰之间的夹持面均具有摩擦角α，且0°＜α＜90°。

上连接法兰与下连接法兰的接触面开设有第一密封槽，下连接法兰底面开设有第二密封槽，第一密封槽和第二密封槽均设置有密封圈。

上连接法兰与下连接法兰的接触面边缘为凸出状，下连接法兰形状与上连接法兰突出状相适应，上连接法兰与下连接法兰同轴。

本发明的有益效果是：

本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置，适应性强，结构简单，安装维护及操作方便，连接和脱开动作响应快；采用的夹持块内侧锥面的角度设计，保证了夹持块在与上、下连接法兰在连接状态下，接触面能够产生足够的摩擦力而形成自锁；另外，该装置中的油缸、连杆、夹持块、蓄能装置和夹持块、销轴实现了该装置整体自锁和局部自锁，大幅度提高了该装置整体的稳定性和可靠性；采用油缸实现了本发明在上、下连接法兰连接和脱开时的自动控制，避免了复杂海况下平台间跨接线缆紧急脱开时需要人员现场操作的危险。

附图说明

图1是本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置的俯视图；

图2是图1中a-a向的剖面图；

图3是本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置中夹持块ⅳ的结构示意图；

图4是本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置中蓄能器件的结构示意图；

图5是本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置中上连接法兰和下连接法兰脱开时的状态示意图。

图中，1.上连接法兰，2.下连接法兰，3.跨接软管法兰连接螺栓，4.蓄能器件，5.油缸，6.吊环螺钉，7.连杆，8.夹持块ⅰ，9.夹持块ⅱ，10.夹持块ⅲ，11.夹持块ⅳ，12.连杆ⅲ，13.油缸耳座，14.支撑杆，15.安全链，16.连接座，17.底座，18.蓄能器件壳体，19.蝶形弹簧，20.底板，21.开槽螺母，22.防松垫片，23.第一密封槽，24.第二密封槽，25.下凸轮连杆，26.上凸轮连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置，如图1-2所示，包括通过多个夹持块连接的上连接法兰1与下连接法兰2，上连接法兰1与下连接法兰2上下同轴设置，夹持块与上连接法兰1、下连接法兰2之间的夹持面均具有摩擦角α，且0°＜α＜90°，下连接法兰2通过跨接软管法兰连接孔连接有跨接软管法兰连接螺栓3，用于连接海洋平台间跨接线缆，上连接法兰1上部用于和海洋平台结构连接，还包括连接在一起的蓄能器件4和油缸5，蓄能器件4、油缸5均分别与夹持块连接，夹持块上均设置有吊环螺钉6，上连接法兰1上设置有安全链总成，安全链总成与吊环螺钉6连接。

上连接法兰1与下连接法兰2的接触面开设有第一密封槽23，下连接法兰2底面开设有第二密封槽24，第一密封槽23和第二密封槽24均设置有密封圈，以保证法兰间连接的密封性，上连接法兰1与下连接法兰2的接触面边缘为凸出状，下连接法兰2形状与上连接法兰1突出状相适应，以保证上连接法兰1与下连接法兰2同轴。

夹持块共设置有四个，四个夹持块均匀分布在同一圆周上，连杆7通过销轴与夹持块连接，四个夹持块按照逆时针分布依次为：夹持块ⅰ8、夹持块ⅱ9、夹持块ⅲ10和夹持块ⅳ11，除夹持块ⅲ10与夹持块ⅳ11外相邻两夹持块之间连接有连杆7，夹持块ⅲ10通过连杆ⅲ12与蓄能器件4连接，夹持块ⅳ11通过位于同一竖直方向的上凸轮连杆26、下凸轮连杆25与蓄能器件4连接，夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25均通过销轴连接，上凸轮连杆26、下凸轮连杆25与夹持块ⅳ11的连接端均为凸轮状，当油缸5的活塞杆收缩时，上凸轮连杆26与下凸轮连杆25能够通过连杆7和连杆iii12与四个加持块、油缸5、蓄能器件4、上连接法兰1、下连接法兰2形成自锁，如图3所示，夹持块ⅳ11中部开设有连杆ⅲ穿过槽，夹持块ⅰ8通过油缸耳座13与油缸5尾端连接，油缸5的活塞杆端与蓄能器件4通过销轴连接。

安全链总成设置有四个，四个安全链总成位置与四个夹持块一一对应，安全链总成包括一端固定在上连接法兰1上的支撑杆14，支撑杆14另一端连接有安全链15，安全链15与吊环螺钉6连接。

如图4所示，蓄能器件4包括分别通过销轴与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25、油缸5活塞端连接的连接座16，连接座16上设置有底座17，底座17通过螺栓连接有蓄能器件壳体18，底座17与蓄能器件壳体18形成腔体，连杆ⅲ12一端通过销轴与夹持块ⅲ10连接，连杆ⅲ12另一端穿过连接座16、底座17伸入底座17与蓄能器件壳体18形成的腔体中，底座17位于连杆ⅲ12的台肩上，连杆ⅲ12位于腔体中的部分外侧套设有蝶形弹簧19，连杆ⅲ12的台肩用于限位以保证蝶形弹簧19能够保持被压紧状态，蝶形弹簧19顶端设置有底板20，连杆ⅲ12另一端端头设置有两个开槽螺母21，两个开槽螺母21之间设置有防松垫片22，底板20位于开槽螺母21和蝶形弹簧19之间。

本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置的工作过程具体如下：

1)正常连接过程，通过液压系统控制油缸5的活塞杆收回，夹持块ⅰ8、夹持块ⅱ9、夹持块ⅲ10、夹持块ⅳ11逐渐靠近，将上连接法兰1和下连接法兰2连接在一起。油缸5的活塞杆在收缩过程中，连杆ⅲ12将以其与夹持块ⅲ10连接的销轴为中心逆时针旋转，逐渐越过夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25连接的销轴中心；上凸轮连杆26、下凸轮连杆25将以连接其与夹持块ⅳ11的销轴为中心逆时针旋转；与此同时，蓄能器件4内部的蝶形弹簧19所受到的压力，由连杆ⅲ12在到达夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25连接的销轴中心的过程中逐渐变大，改变为越过该中心时逐渐减小，但蝶形弹簧19在整个动作过程中始终处于被压缩状态。

如图1所示，当油缸5的活塞杆完全收回后，连杆ⅲ12完全越过夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25连接的销轴中心，蝶形弹簧19由于处于压缩状态，将会使连杆ⅲ12有以其与夹持块ⅲ10连接的销轴为中心逆时针旋转的运动趋势；上凸轮连杆26、下凸轮连杆25有以夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25连接的销轴为中心逆时针旋转的运动趋势。上凸轮连杆26、下凸轮连杆25与夹持块ⅳ11连接端外型为凸轮结构，当连杆ⅲ12逆时针旋转时，上凸轮连杆26和下凸轮连杆25也同时逆时针旋转，上凸轮连杆26、下凸轮连杆25的凸轮结构将逐渐越过凸轮结构自锁点形成自锁；同时，连杆ⅲ12也与连杆7、销轴、夹持块、油缸5等结构形成自锁。由于油缸5完全收回，连杆ⅲ12越过上凸轮连杆26、下凸轮连杆25与夹持块ⅳ11连接的销轴中心，蝶形弹簧19产生的受压产生的弹力将使得整个系统有继续收回的趋势，由于上连接法兰1、下连接法兰2被加持块加紧，克服继续收回的动作，整个系统不再动作，达到平衡状态，实现上连接法兰1和下连接法兰2的连接。达到平衡状态后，蝶形弹簧19始终处于受压状态。

2)上连接法兰1和下连接法兰2连接完成后，夹持块的上连接法兰1夹持面、下连接法兰2夹持面分别与上连接法兰1、下连接法兰2接触挤压，产生足够的摩擦力，由于摩擦角α的存在，不会受到因下连接法兰2下方悬挂的跨接线缆的重量而产生滑动、脱开现象。

3)如图5所示，当需要快速脱开时，通过液压系统实现油缸5活塞杆的伸出，推动连杆ⅲ12以其与夹持块ⅲ10连接的销轴为中心顺时针旋转，油缸5克服蓄能器件4内的蝶形弹簧19变形，连杆ⅲ12越过夹持块ⅳ11与上凸轮连杆26、下凸轮连杆25连接的销轴的中心位置；与此同时，上凸轮连杆26、下凸轮连杆25以连接其与夹持块ⅳ11的销轴为中心顺时针旋转，同时克服上凸轮连杆26、下凸轮连杆25凸轮结构产生的自锁力，使整个机构的平衡状态被打破，夹持块ⅰ8、夹持块ⅱ9、夹持块ⅲ10、夹持块ⅳ11随着油缸5活塞杆的伸出逐渐向外张开运动，下连接法兰2在重力作用下自行脱开，实现上连接法兰1和下连接法兰2的迅速脱开。

由于本发明一种海洋平台间跨接线缆快速连接及紧急脱开装置的操作由液压系统远程操作实现，提高了上连接法兰1和下连接法兰2的连接效率；也避免了在复杂、恶劣海况下紧急脱开时需要人员手动操作产生危险的隐患。同时该装置实现了整体与局部自锁，提高了装置整体的可靠性。夹持块夹持面的摩擦角保证了上连接法兰1和下连接法兰2间易于脱开，同时在夹紧状态下能够产生足够的摩擦力不发生滑动。对保证操作人员安全，提高工作效率，现场应急处理具有很好的现实意义。