一种海管立管更换干式工作舱

技术领域

本发明涉及海管立管更换技术领域，特别涉及一种海管立管更换干式工作舱。

背景技术

连接海底和海面上浮体间的管道又称海管立管，主要作用是输送石油或者天然气等，海管立管的维修按照损伤位置不同分为水上维修更换技术和水下维修更换技术，水上维修更换部分多采用常规的方法进行更换，对于水下部分的海管立管多采用人工利用潜水设备或空气潜水技术进行海管立管更换，常常因海管立管重量较大，造成更换困难，不能实现批量更换，导致水下更换海管立管工作难以进行，公开号为CN206206777U的中国专利公开了一种海上平台原油立管维修更换装置，包括装置本体和原油立管，原油立管上固定设有滑轨，装置本体的内侧通过滑轮与滑轨活动连接，装置本体顶部和底部与原油立管之间均固定设有起到密封作用的橡胶圈，装置本体内固定设有人员自由活动的维修舱、存储舱和控制舱，装置本体的顶端和底端均固定设有螺旋桨，该装置通过在海管立管上安装滑轨，利用滑轮与滑轨活动连接，将原有的单个潜水维修设备变为与原油立管为一体的潜水维修设备，但在海管立管外侧安装滑轨成本较大，不易实施，且需要人工进行更换，自动化程度低，因此，本发明提供一种海管立管更换干式工作舱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种海管立管更换干式工作舱。

针对上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种海管立管更换干式工作舱，包括原海管立管、新海管立管、外舱、内舱、固定机构、移动机构、旋转机构、平衡机构，所述的新海管立管两端为可伸缩的双层结构；所述的外舱左侧转动安装开合板，外舱分为左、右两个空间，中间通过推拉门隔开，外舱右侧空间固定安装内舱，外舱左侧空间下端设有水泵，用于将海水抽出；所述的开合板可将原海管立管卡在外舱左侧空间内，外舱左侧空间上下两端设有安装板，安装板上设有夹紧组件，用于夹紧原海管立管，外舱右侧空间转动安装齿环，齿环有多个弧形槽，弧形槽至少有一个空槽，所述的弧形槽可卡紧切断的原海管立管或新海管立管，外舱右侧下端设有用于辅助海管立管更换干式工作舱升降和平衡的平衡机构。

所述的安装板上固定安装固定板、气缸支架，固定板分为两层，固定板下层转动安装下齿轮，固定板上层转动安装上齿轮，上齿轮固定安装下中间管第一端，下中间管有三条边，相邻的两条边垂直，下齿轮固定安装控制轴第一端，控制轴第二端通过传动组件和下内管相连接，下中间管内部转动安装下内管，下中间管第二端滑动安装上中间管，上中间管内部转动安装上内管，上内管和下内管滑动连接，上内管上端固定安装电锯Ⅰ，下内管上固定安装电锯Ⅱ，电锯Ⅰ、电锯Ⅱ用于将原海管立管切断，上中间管外侧固定安装上外管，下中间管外侧固定安装下外管，上外管上设有上夹爪，下外管上设有下夹爪，上夹爪、下夹爪通过控制器控制开合，上外管和下外管滑动连接。

进一步地，所述的气缸支架上固定安装气缸，气缸伸缩杆固定安装移动电机，移动电机输出轴同轴转动控制齿轮，当气缸伸长时，控制齿轮和下齿轮相啮合，当气缸压缩时，控制齿轮和上齿轮相啮合，用于切断后的海管立管移动提供动力。

进一步地，所述的齿环和传动齿轮相啮合，外舱右侧空间固定安装防水板，内舱的下表面固定安装防水板，防水板上转动安装传动齿轮，防水板上固定安装旋转电机，旋转电机转轴上固定安装不完全齿轮，不完全齿轮有齿部分和齿环相啮合，用于齿环间歇性转动。

进一步地，所述的内舱内部固定安装四个卡座，卡座上固定安装伸缩板，伸缩板中心位置转动安装控制杆，所述的外舱的右侧空间下表面固定安装压重块，控制杆外侧设有压水板、压重块，外舱右侧下端设有多个通水孔，通过改变浮力的大小控制升降。

进一步地，所述的压重块底部设有涡状槽，压重块下端转动安装圆环，圆环上固定安装连接杆第一端，连接杆第二端固定安装连接头，压重块内转动安装连接头，连接杆上滑动安装平衡块，平衡块上端设在所述的涡状槽内，控制杆下端设有卡键，圆环设有卡槽，所述的卡键长度和圆环长度相同，防止海中暗涌，保持平衡。

进一步地，所述的控制杆设有两段方向相反的螺纹，两段螺纹之间设有光杆，内舱右侧内部下端滑动安装压水板，当压水板和上段螺纹相连接时，压水板向上移动，当压水板和下段螺纹相连接时，压水板向下移动，所述的卡键长度小于所述的光杆长度，所述的卡键和圆环相连接时，压水板和所述的光杆接触，用于辅助工作舱的平衡和升降。

进一步地，所述的内舱上端设有门，内舱对应所述的推拉门处设有观察口，所述的观察口上方设有控制器，工人通过控制器更换海管立管，内舱内部设有用于工人所需的必备物品，外舱右侧设有驱动工作舱前进的螺旋桨，外舱右侧设有吊耳，外舱左侧设有通气孔一，内舱底部设有通气孔二，内舱内设置气体增压机，气体增加机中设有放气泵和吸气泵，放气泵和吸气泵两端分别通过三通阀连接阀门A或阀门B，阀门A通过软管穿过内舱连接所述的通气孔一，阀门B通过软管连接所述的通气孔二，用于方便海管立管更换干式工作舱的上升和下降，使工人在干燥的环境下进行工作。

进一步地，所述的外舱左侧和开合板上下两端设有圆弧通孔，所述的圆弧通孔外侧设有橡胶圈，所述的推拉门上下两侧固定安装安装板，所述的安装板左端设有水平的长槽，安装板右端设有垂直的滑槽，所述的滑槽上反向滑动夹紧板Ⅰ、夹紧板Ⅱ，用于夹紧原海管立管。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明设置的移动机构和旋转机构相配合，实现自动化更换海管立管，移动机构内设置外管、中间管、内管将原海管立管的切断后移动至外舱右侧空间，结合旋转机构间歇转动将新海管立管转出，新海管立管两端设置为可伸缩的双层结构，通过气缸将新海管立管伸长，卡在原海管立管切断处，实现批量快速更换海管立管；（2）本发明设置外舱和内舱，双层工作舱可以更好的抵抗海中的压力，外舱通过推拉门隔离成两个封闭的空间，避免海水进入，工人在内舱通过控制器控制更换海管立管，保证更换过程中的安全性和舱内干燥环境；（3）本发明在外舱右侧空间下方设置平衡机构，利用平衡块沿压重块底部涡状槽移动，保证海管立管更换干式工作舱的平衡性，抵抗海中暗涌，防止倾斜，同时控制外舱右侧下端排水量，改变浮力，辅助海管立管更换干式工作舱的上升和下降的高度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明固定机构结构示意图（后视角度）。

图3为本发明固定机构结构示意图（前视角度）。

图4为本发明夹紧组件结构示意图。

图5为本发明移动机构结构第一示意图。

图6为本发明移动机构结构第二示意图。

图7为本发明旋转机构结构示意图。

图8为本发明平衡机构结构第一示意图。

图9为本发明平衡机构结构第二示意图。

图10为本发明气体增加机连接管路示意图。

附图标号：1-外舱；2-内舱；3-固定机构；4-移动机构；5-旋转机构；6-平衡机构；7-原海管立管；8-新海管立管；301-开合电机；302-开合电机支架；303-开合轴；304-开合板；305-安装板；306-夹紧组件；3061-夹紧电机；3062-齿轮；3063-丝杠；3064-夹紧板Ⅰ；3065-夹紧板Ⅱ；3066-导向杆；3067-导向杆支架；3068-丝杠支架；401-气缸；402-移动电机；403-控制齿轮；404-气缸支架；405-固定板；406-下齿轮；407-上齿轮；408-下中间管；409-上中间管；410-上外管；411-下外管；412-上夹爪；413-下夹爪；414-上撑板；415-下撑板；416-气缸Ⅰ；417-气缸Ⅱ；418-电锯Ⅰ；419-电锯Ⅱ；420-上内管；421-下内管；422-左带轮；423-传送带；424-右带轮；425-控制轴；501-防水板；502-旋转电机；503-不完全齿轮；504-齿环；505-传动齿轮；601-卡座；602-伸缩板；603-伸缩气缸；604-平衡电机；605-主动齿轮；606-从动齿轮；607-控制杆；608-压水板；609-压重块；610-圆环；611-连接杆；612-连接头；613-平衡块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例：如图1-图10所示的一种海管立管更换干式工作舱，包括外舱1、内舱2、固定机构3、移动机构4、旋转机构5、平衡机构6、原海管立管7、新海管立管8，外舱1左侧转动安装开合板304，外舱1分为左、右两个空间，中间通过推拉门隔开，外舱1左侧设有通气孔一，外舱1右侧空间固定安装内舱2，内舱2的上端设有用于工人进入的门，内舱2对应外舱1推拉门处设有观察口，用于观察更换海管立管工作，观察口的上方设有控制器，工人通过控制器更换海管立管，内舱2底部设有通气孔二，内舱2内部设有用于工人工作所需的必备物品，外舱1的右侧设有驱动工作舱前进的螺旋桨，外舱1的右侧设有吊耳，用于起吊海管立管干式工作舱，外舱1左侧空间下端设有水泵，用于将外舱1左侧空间的海水抽出，内舱2内设置气体增压机，气体增加机中设有放气泵和吸气泵，放气泵和吸气泵两端分别通过三通阀连接阀门A或阀门B，阀门A通过软管穿过内舱2连接通气孔一，阀门B通过软管连接通气孔二。

外舱1左侧上端固定安装开合电机支架302，开合电机支架302下端固定安装开合电机301，开合电机301输出轴同轴转动开合轴303，外舱1左侧转动安装开合轴303，开合板304后侧固定安装开合轴303，外舱1的左侧和开合板304上下两端设有圆弧通孔，圆弧通孔外侧设有橡胶圈，用于适应不同直径的海管立管，外舱1左侧空间内设有上下两个安装板305，安装板305右侧固定安装外舱1推拉门上下两侧，安装板305左端水平方向设有长槽，便于原海管立管7的进入，安装板305上右端设有垂直方向的滑槽，安装板305上设有夹紧组件306，用于夹紧原海管立管7。

夹紧组件306包括滑动安装在安装板305滑槽上的夹紧板Ⅰ3064、夹紧板Ⅱ3065，夹紧板Ⅰ3064和夹紧板Ⅱ3065用于将原海管立管7夹紧，安装板305上固定安装夹紧电机3061，夹紧电机3061输出轴同轴转动安装齿轮3062，齿轮3062和丝杠3063固定连接，丝杠3063两侧螺纹相反，安装板305上固定安装导向杆支架3067、丝杠支架3068，导向杆支架3067上固定安装导向杆3066，丝杠支架3068上转动安装丝杠3063，夹紧板Ⅰ3064和导向杆3066滑动连接，夹紧板Ⅰ3064和丝杠3063螺纹连接，夹紧板Ⅱ3065和导向杆3066滑动连接，夹紧板Ⅱ3065和丝杠3063螺纹连接。

下端安装板305上固定安装气缸支架404、固定板405，气缸支架404上固定安装气缸401、气缸401伸缩杆固定安装移动电机402，移动电机402转轴上固定安装控制齿轮403，固定板405分为两层，固定板405下层转动安装下齿轮406，固定板405上层转动安装上齿轮407，上齿轮407固定安装下中间管408第一端，下齿轮406固定安装控制轴425第一端，当气缸401伸长时，控制齿轮403和下齿轮406相啮合，当气缸401压缩时，控制齿轮403和上齿轮407相啮合，控制轴425设在下中间管408的内侧。

下中间管408第二端和上中间管409滑动连接，上中间管409外侧固定安装上外管410，下中间管408第二端外侧固定安装下外管411，下中间管408有三条边，相邻的两条边垂直，上外管410上端设有上夹爪412，下外管411下端设有下夹爪413，上夹爪412、下夹爪413通过控制器控制开合，用于夹紧原海管立管7或新海管立管8，上外管410上固定安装上撑板414，下外管411上固定安装下撑板415，气缸Ⅰ416、气缸Ⅱ417固定连接，气缸Ⅰ416伸缩杆固定安装上撑板414，气缸Ⅱ417伸缩杆固定安装下撑板415，气缸Ⅰ416、气缸Ⅱ417用于控制上外管410、下外管411的伸缩，上中间管409内部转动安装上内管420，下中间管408内部转动安装下内管421，上内管420上端设有电锯Ⅰ418，下内管421下端设有电锯Ⅱ419，电锯Ⅰ418、电锯Ⅱ419用于将原海管立管7切断，气缸Ⅱ417、电锯Ⅰ418之间距离小于外舱1推拉门的高度，保证切断后的原海管立管7可以进入外舱1的右侧空间，下内管421下端固定安装左带轮422，控制轴425第二端固定安装右带轮424，传送带423设在左带轮422、右带轮424的外侧。

外舱1右侧空间内部转动安装齿环504，齿环504上设有多个弧形槽，弧形槽可以卡住新海管立管8或切断的原海管立管7，弧形槽至少有一个空槽，便于存放切断的原海管立管7，内舱2的下表面固定安装防水板501，通过防水板501将外舱1右侧空间隔成上下两个空间，防水板501上固定安装旋转电机502，旋转电机502转轴上固定安装不完全齿轮503，不完全齿轮503有齿部分和齿环504相啮合，防水板501上转动安装两个传动齿轮505，传动齿轮505和齿环504相啮合，新海管立管8上下两端为双层可伸缩结构，连接处为密封条，保证密封性。

内舱2的内部固定安装四个卡座601，便于工作人员休息，卡座601上固定安装伸缩板602，伸缩板602中心位置转动安装控制杆607上端，内舱2上固定安装伸缩气缸603，伸缩气缸603伸缩杆固定安装伸缩板602，伸缩板602上固定安装平衡电机604，平衡电机604转轴上固定安装主动齿轮605，主动齿轮605和从动齿轮606相啮合，控制杆607上固定安装从动齿轮606，外舱1右侧空间下端设有多个通水孔，控制杆607上设有两段螺纹，两段螺纹方向相反，两端螺纹之间有光杆部分，控制杆607外侧设有压水板608，外舱1右侧空间下端通过花键滑动安装压水板608，当控制杆607上段螺纹和压水板608连接时，压水板608向上移动，当控制杆607下段螺纹和压水板608连接时，压水板608向下移动，当控制杆607中间光杆部分和压水板608连接时，压水板608不移动。

外舱1右侧空间下表面固定安装压重块609，控制杆607下端设有压重块609，压重块609下端设有涡状槽，压重块609下端转动安装圆环610，圆环610固定安装连接杆611第一端，连接杆611第二固定安装连接头612，压重块609内转动安装连接头612，连接杆611上滑动安装平衡块613，平衡块613上端设在压重块609涡状槽内，控制杆607下端设有卡键，圆环610设有卡槽，卡键长度和圆环610长度相同，卡键长度小于控制杆607螺纹中间光杆长度，当卡键和圆环610相连接时，压水板608和光杆接触，通过改变平衡块613位置控制压重块609的重量，避免在海中晃动。

本发明公开的一种海管立管更换干式工作舱的工作原理为：当需要更换海管立管时，工人进入内舱2中，通过控制器控制海管立管干式工作舱，通过钢索连接外舱1上吊耳，将外舱1放入海中，零件连接处设有密封条，避免外舱1中进水，涉及到的电机为防水电机，通过平衡电机604控制控制杆607，控制杆607上端螺纹和压水板608相连接，平衡电机604通过齿轮传动带动控制杆607转动，带动压水板608上移，同时通过阀门B和吸气泵，控制压水板608和防水板501之间的压强，海水从外舱1通水孔进入，加重外舱1的重量，便于外舱1下沉至海中合适位置，当遇到海中暗涌时，外舱1开始晃动，控制杆607下端和圆环610相连接，带动平衡块613改变位置，改变外舱1的负重，进而减少晃动，通过开合电机301控制开合板304转动，将原海管立管7卡在外舱1的左侧空间和开合板304之间，通过夹紧电机3061转动，带动齿轮3062转动，带动丝杠3063转动，带动夹紧板Ⅰ3064、夹紧板Ⅱ3065将原海管立管7夹紧，打开外舱1左侧空间的水泵，将海水抽出，同时通过控制阀门A和放气泵，控制外舱1左侧空间的压强，打开外舱1中间的推拉门，此时齿环504上空弧形槽正对原海管立管7，上夹爪412、下夹爪413将原海管立管7夹紧，伸长气缸401，移动电机402带动控制齿轮403转动，带动下齿轮406转动，带动控制轴425转动，通过带传动带动下内管421转动，带动上内管420转动，带动电锯Ⅰ418、电锯Ⅱ419转动，电锯Ⅰ418、电锯Ⅱ419将原海管立管7切断，压缩气缸401，移动电机402通过控制齿轮403带动上齿轮407转动，带动下中间管408转动，带动上中间管409转动，带动上外管410、下外管411转动，通过上夹爪412、下夹爪413将切断后的原海管立管7移动至齿环504空弧形槽内，启动旋转电机502带动不完全齿轮503转动，带动齿环504转动，将新海管立管8正对原海管立管7，上夹爪412、下夹爪413将新海管立管8两端夹紧，通过移动电机402反向转动将新海管立管8移动至原海管立管7处，伸长气缸Ⅰ416、气缸Ⅱ417，带动新海管立管8两端伸长，由于新海管立管8的两端为双层可伸缩结构，新海管立管8卡入原海管立管7的内外端，完成单次更换，当所有海管立管更换完成后，通过伸缩气缸603控制控制杆607，控制杆607下端螺纹和压水板608相连接，平衡电机604带动压水板608向下运动，同时通过阀门B和放气泵，控制压水板608和防水板501之间的压强，减少外舱1内海水，增加外舱1上升的浮力。

本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。