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CN108169337B - 一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置 - Google Patents

一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及储气井超声内检测技术领域。目的是提供一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，该装置能在机器人的推动下顺利通过最小内径为Φ177.8×10.36的管道，且密封性好。技术方案是：一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，包括超声相控阵探头组件与超声卡；其特征在于：所述的超声相控阵探头组件与超声卡安装在由左端盖、圆柱形防水盒与楔块连接而成的密闭空间内；超声相控阵探头组件与超声卡通过信号线连通；该密封装置还配有装拆器械，该器械包括中部制作有螺孔的横梁、与所述螺孔转动配合的丝杆、可转动地定位在丝杆下部的拉筒体、安装在丝杆上部的转动杆以及分别定位在横梁两端的两个L形顶杆。

Description

一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置
技术领域
本发明涉及储气井超声内检测技术领域，特别是涉及一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置。
背景技术
随着使用期增长，地下储气井使用中由于受到地层和存储气质等影响，不可避免的出现腐蚀、裂纹等缺陷，如果对套管腐蚀或裂纹缺陷未采取维修措施，裂纹缺陷会进一步扩展，而套管腐蚀缺陷将随套管服役年限的延伸，腐蚀区域加大，壁厚进一步减薄，到一定程度后，套管的剩余壁厚不足以承受储气井的额定工作压力，会因为剩余强度不足而在井壁腐蚀区域发生泄漏后破裂，甚至套管从地下冒出，导致各种储气井质量事故的发生，造成人员的伤害和资源的浪费，因此井壁的腐蚀检测显得格外重要。
目前，国内对储气井套管检测方法主要是声学检测法、射线检测法、电学检测法、磁学检测法、光学检测法等。这些方法各有优、缺点，而应用最广的是超声检测法。超声检测是国内外应用最广泛而且发展较快的一种无损检测技术，具有穿透能力强、缺陷定位准确、灵敏度高、成本低、速度快、对人体无害以及便于现场检测等优点。
储气井最深达300米，超声检测时，超声相控阵探头需伸入300米水下工作，但现有的超声相控阵探头组件不能承受外部水压为3MPa以上的压力，需要有外保护装置，且外保护装置在径向应不影响其超声检测效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，该装置应能在机器人的推动下顺利通过最小内径为Φ177.8×10.36的管道，具有密封性好的特点，为超声检测工作提供保障。
本发明为实现上述目的提供的技术解决方案为：一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，包括超声相控阵探头组件与超声卡；其特征在于：所述的超声相控阵探头组件与超声卡安装在由左端盖、圆柱形防水盒与楔块连接而成的密闭空间内；超声相控阵探头组件与超声卡通过信号线连通；该密封装置还配有装拆器械，该器械包括中部制作有螺孔的横梁、与所述螺孔转动配合的丝杆、可转动地定位在丝杆下部的拉筒体、安装在丝杆上部的转动杆以及分别定位在横梁两端的两个L形顶杆；
所述楔块呈左端敞口的容器状，左端盖覆盖在楔块的敞口部位且通过若干个螺栓与楔块固定为一体，从而形成容纳超声相控阵探头组件的空间，楔块右端面的中央部位还设有敷设信号线的通孔；安装有超声卡的圆柱形防水盒左端敞口，楔块的右端面覆盖在圆柱形防水盒敞口部位，若干个螺钉将与楔块与圆柱形防水盒固定为一体。
所述的左端盖与楔块的连接部位布置有密封隔水用的端面外向泛塞封和密封圈；所述的楔块与圆柱形防水盒的连接部位布置有密封隔水用的端面外向泛塞封和密封圈。
所述丝杆轴线与两个L形顶杆中的长杆轴线相互平行且共面。
所述横梁两端的两端分别开制有腰圆槽，两个L形顶杆的顶部分别一一穿插在腰圆槽中且通过固定螺母固定在横梁上，两个L形顶杆底部的短横杆相互往对方方向弯折，以用于顶入被装拆组件的凹台中。
所述拉筒体为筒体法兰结构，丝杆的底端穿插在拉筒体的中央并通过轴承和螺母与拉筒体可转动地连接；拉筒体的径向展开的法兰边上均布着若干供螺栓连接用的通孔。
所述楔块为聚丙乙烯楔块；所述圆柱形防水盒为铝合金防水盒。
所述密封圈是径向密封圈。
本发明的有益效果是：本装置可应用在储气井300米深水的环境下，其密封结构确保盒内部不会进水，不会损坏超声相控阵探头。装置密封性好、耐压性强、径向尺寸小，提高了超声检测工作的可靠性；该装置配套的装拆器械，可有效提高装拆效率，避免因径向密封件与超声相控阵探头组件的外保护层楔块间的紧配合之间过盈量值过大而导致的组件无法安装、拆卸情况。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明配置的装拆器械的结构示意图。
图3为本发明的装拆器械在拆卸工作时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步说明。
附图所示的配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，包括超声相控阵探头组件14、左端盖1、圆柱形防水盒9、楔块4和数个高压密封圈等。因超声相控阵探头组件14不能承受深水300米3MPa以上的压力，需要有外保护装置，且外保护装置在径向应尽量不影响其超声检测效果。为此，外保护装置主要由左端盖、圆柱形防水盒与楔块连接而成；其中，楔块4呈左端敞口的容器状，超声相控阵探头组件14安装在用聚丙乙烯制成的楔块4中；楔块右端面的中央部位还设有敷设信号线用的通孔，超声相控阵探头组件14的信号线8通过该通孔与安装在圆柱形防水盒9中的超声卡10连通。
本发明配置的装拆器械，包括丝杆22、转动杆15，横梁16，顶杆19和拉筒体17等。横梁16的中部制作有横向布置的螺孔23(螺孔轴线与横梁轴线垂直)，螺孔螺纹与丝杆22相配合，因而丝杆可转动地穿越定位在螺孔中。
所述拉筒体为筒体法兰结构，丝杆的底端(图中的右端)穿插在拉筒体17的中央并通过轴承21(推力轴承)和螺母20(图中可见是两个锁定螺母)与拉筒体可转动地连接；拉筒体径向展开的法兰边上均布着若干通孔18，这些通孔供螺栓(与被拆部件连接的螺栓)穿插定位用。显然，丝杆的底端与螺母等应与法兰边的平面保持一定间距，以免发生干涉。
横梁两端分别定位着两个L形顶杆19；所述丝杆与两个L形顶杆中的长杆的轴线相互平行且共面。作为推荐，横梁两端的两端分别开制有腰圆槽(腰圆槽的长轴与横梁的轴线平行)，两个L形顶杆的顶部(顶部制作有螺纹；图中的左端)分别一一穿插在腰圆槽中且通过相配合的固定螺母24固定在横梁上(松开螺母，L形顶杆可在腰圆槽中移动，以调整与丝杆之间的距离)，两个L形顶杆底部的短横杆19-1相互往对方弯折(可在使用时顶入被装拆部件的凹台中)。
丝杆的顶部(图中的左端)横向开设有转动杆通孔，所述转动杆穿插在转动杆通孔中；可作为操作时的手柄使用。
安装前，超声相控阵探头组件14外圆周上涂上耦合剂，再从楔块4的一端装入，超声相控阵探头组件14和楔块4端面间有防止耦合剂流出的密封圈。左端盖1和超声相控阵探头组件14端面间也有防水用的密封圈12。
楔块4的最大外径受到储气井最小内径Φ157mm及储气井内壁存在约3-4mm焊缝余高的限制。楔块4的最小内径受超声相控阵探头组件14外径Φ128mm的限制，所以密封装置的尺寸极其有限，再加上聚丙乙烯强度较差，给密封带来很大难度。因此，左端盖1和楔块4的端面间设有BOC端面外向泛塞封2作为第一道密封，左端盖1和楔块4的径向设置有带档圈的BD型径向密封圈3作为第二道密封。
由于手工安装带档圈的BD型径向密封圈3比较费力，因而采用装拆器械；先将左端盖1的数个螺纹孔分别和楔块4的通孔对齐，用螺钉25将装拆器械上的拉筒体17与左端盖1连接，顶杆19的短横杆可顶入圆柱形防水盒9的凹台中，转动转动杆15，即可将带档圈的BD型径向密封圈3及左端盖1压入。左端盖1和楔块4之间用若干个(图中显示是6个)沿周向均布的螺栓5连接，拧紧螺栓5就压紧了BOC端面外向泛塞封。可在密封空间极其有限的情况下，满足外部水压为3MPa以上时的密封要求。
圆柱形防水盒9的左端面与楔块的右端面之间设置有方形密封圈11作为第一道密封(圆柱形防水盒的左端面上设置有容纳方形密封圈的凹槽；也可在楔块的右端面上设置)，又设置有BOC端面外向泛塞封7作为第二道密封(圆柱形防水盒的左端面设置有容纳BOC端面外向泛塞封的凹槽；也可在楔块的右端面上设置)，以满足外部水压为3MPa以上时的密封要求；再用若干个(图中显示是8个)沿周向均布的螺钉6将圆柱形防水盒与楔块连为一体并拉紧，从而将方形密封圈11和BOC端面外向泛塞封压紧，达到密封的目的。
本发明在机器人的推动下，能顺利通过最小内径为Φ177.8×10.36的管道进行超声检测。
需要拆卸时，先将螺钉6全拧开，将数个螺栓5全拧下来，BOC端面外向泛塞封7和方形密封圈11也可拿下来，然后将螺钉6重新固定。用螺钉25将装拆装置上的拉筒体17与左端盖1连接，顶杆19的短横杆可顶入圆柱形防水盒9的凹台中，转动转动杆15，即可将带档圈的BD型径向密封圈3及左端盖1拆开。

Claims (5)

1.一种配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，包括超声相控阵探头组件（14）与超声卡（10）；其特征在于：所述的超声相控阵探头组件与超声卡安装在由左端盖（1）、圆柱形防水盒（9）与楔块（4）连接而成的密闭空间内；超声相控阵探头组件与超声卡通过信号线（8）连通；该密封装置还配有装拆器械，该器械包括中部制作有螺孔的横梁（16）、与所述螺孔转动配合的丝杆（22）、可转动地定位在丝杆下部的拉筒体（17）、安装在丝杆上部的转动杆（15）以及分别定位在横梁两端的两个L形顶杆（19）；
所述楔块呈左端敞口的容器状，左端盖覆盖在楔块的敞口部位且通过若干个螺栓（5）与楔块固定为一体，从而形成容纳超声相控阵探头组件的空间，楔块右端面的中央部位还设有敷设信号线的通孔；安装有超声卡的圆柱形防水盒左端敞口，楔块的右端面覆盖在圆柱形防水盒敞口部位，若干个螺钉（6）将楔块与圆柱形防水盒固定为一体；
所述的左端盖与楔块的连接部位布置有密封隔水用的端面外向泛塞封和密封圈；所述的楔块与圆柱形防水盒的连接部位也布置有密封隔水用的端面外向泛塞封和密封圈；
所述丝杆轴线与两个L形顶杆中的长杆轴线相互平行且共面；
两个L形顶杆底部的短横杆（19-1）相互往对方方向弯折，以用于顶入圆柱形防水盒的凹台中；
所述拉筒体为筒体法兰结构，丝杆的底端穿插在拉筒体的中央并通过轴承和螺母与拉筒体可转动地连接；拉筒体的径向展开的法兰边上均布着若干供螺栓连接用的通孔（18）；
装拆时用螺钉（25）通过通孔（18）将装拆器械上的拉筒体（17）与左端盖（1）连接。
2.根据权利要求1所述的配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，其特征在于：所述横梁的两端分别开制有腰圆槽，两个L形顶杆的顶部分别一一穿插在腰圆槽中且通过固定螺母固定在横梁上。
3.根据权利要求2所述的配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，其特征在于：所述楔块为聚丙乙烯楔块。
4.根据权利要求3所述的配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，其特征在于：所述圆柱形防水盒为铝合金防水盒。
5.根据权利要求4所述的配有装拆器械的深水环境下超声相控阵探头密封装置，其特征在于：所述密封圈是径向密封圈。
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