CN102180238A - 自升式平台锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自升式平台锁紧装置，在基座中，沿基座的纵向轴心穿有桩腿齿条，基座中设置有四个缸体，四个缸体分别以基座的水平和竖直中心线对称排列，每个缸体中设有一活塞杆；活塞杆的芯轴孔中套装有空心的芯轴杆，活塞杆与螺母螺纹旋合；螺母与蜗轮的内孔套接，蜗轮与蜗杆传动连接；螺母上套接的螺母驱动装置壳体与缸体端部连接；活塞杆端头与楔形块之间采用球面接触；楔形块与竖直滑道滑动连接，上、下两个楔形块同时与中间的锁紧块滑动连接，锁紧块设置有齿牙与桩腿齿条相啮合。本发明的自升式平台锁紧装置，能顺利实现各种情况下负荷平稳转移、锁紧对齿过程及承载等目的，锁紧可靠、安全性高、结构简单、操作方便。

Description

自升式平台锁紧装置

技术领域

本发明属于石油机械设备技术领域，涉及一种自升式平台锁紧装置。

背景技术

自升式海洋平台通常是由平台、桩腿及升降锁紧装置组成，平台的作业状态有拖航、就位及正常作业。自升式海洋平台通常有三个三角形桩腿，每个桩腿有三个弦，每个弦上有一套锁紧装置。拖航时船体处于漂浮状态，桩腿已从海底拔起，桩腿的重力及环境载荷通过锁紧装置传递给船体。平台正常作业时，桩腿插于海底并经过压载，船体升高到作业高度，船体的重力及环境载荷通过锁紧装置传递给桩腿。

现有的自升式海洋平台锁紧装置，主要有以下不足：1)解锁困难。解锁时，由于结构件长期承受较大的应力而产生变形，蜗轮蜗杆的转矩不足以驱动丝杠的转动，难以解锁。无可奈何时，利用一些预设部件的破损失效来达到解锁目的。2)负荷转移出现震动冲击现象。桩腿锁定后，通常是通过释放升降装置的电动刹车将平台的重量负荷释放到锁紧装置上，该过程会出现较大震动冲击现象。3)蜗轮蜗杆的支撑轴承寿命短，蜗轮蜗杆的驱动转矩大，因此支撑蜗轮蜗杆的轴承寿命短，可靠性变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种自升式平台锁紧装置，解决了现有技术中存在解锁困难、容易受到震动冲击、可靠性变差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种自升式平台锁紧装置，在作为承载平台重量的基座中，沿基座的纵向轴心穿有桩腿齿条，在基座的箱形体内总共设置有四个油缸，即在桩腿齿条的轴线两侧分别设置有两个油缸，每侧两个油缸又沿水平对称线上下相对对称设置，每个油缸的缸体中安装有一活塞杆，每个活塞杆的端头与所在缸体底端之间的空间构成高压腔，每个高压腔通过管道与外部油路相通；每个活塞杆端头沿轴心开有盲孔，该盲孔的开口端安装有端盖，沿每个端盖的轴心穿入一芯轴杆，每个芯轴杆伸入盲孔的一端头安装有芯轴杆活塞头，每个芯轴杆活塞头与端盖之间的空间构成低压腔，每个芯轴杆为空心孔的圆柱杆，每个芯轴杆的空心孔壁开有径向孔，每个芯轴杆的空心孔一端通过径向孔与低压腔相通，每个芯轴杆的空心孔另一端依次通出端盖及所在缸体的底端与外部管道相通；

每个活塞杆的外露圆柱面上设置有外螺纹，每个活塞杆与一个螺母通过螺纹旋合，构成螺纹副；每个螺母的外圆通过花键副与一个蜗轮的内孔套接，每个蜗轮与一个蜗杆传动连接；每个螺母上还套接有螺母驱动装置壳体，每个螺母驱动装置壳体与缸体端部的法兰面通过螺栓连接；每个活塞杆的外露圆柱面端头与一个楔形块之间采用球面接触；每个楔形块与固定在基座内壁上的竖直滑道通过竖直T形槽滑动连接，每侧上、下两个楔形块各自同时通过一个斜面T形槽与中间的同一个锁紧块滑动连接，每个锁紧块的向心一侧设置有齿牙，该齿牙与桩腿齿条啮合配合。

本发明的自升式平台锁紧装置，其特点还在于：所述的活塞杆通过连接块与楔形块连接。

本发明的自升式平台锁紧装置，能够顺利实现各种情况下负荷平稳转移、锁紧对齿过程及承载等目的，与现有技术相比具有的优点和效果是：

1)平稳实现动态负荷转移，避免震动和冲击。下部的油缸平稳实现桩腿的负荷转移，上部的油缸平稳实现船体的负荷转移。

2)解锁和锁紧过程简单方便，不管是解锁还是锁紧，锁紧块和桩腿齿条的对齿和脱齿过程仅仅依靠油缸的上下运动来实现，操作简单方便。

3)螺母驱动装置载荷小，支撑轴承寿命大大提高。螺母驱动装置的作用只是在载荷转移后，实现螺母的驱动，此时螺母处于非承载状态，驱动螺母转动的力矩很小，驱动螺母转动的蜗轮蜗杆的支撑轴承寿命大大提高。

附图说明

图1为本发明自升式平台锁紧装置的结构示意图；

图2为本发明装置中缸体结构的局部放大示意图。

图中，1.基座，2.缸体，3.活塞杆，4.螺母，5.螺母驱动装置壳体，6.蜗杆，7.蜗轮，8.楔形块，9.竖直滑道，10.锁紧块，11.桩腿齿条，12.连接块，13.高压腔，14.低压腔，15.螺纹副，16.花键副，17.斜面T形槽，18.竖直T形槽，19.芯轴杆，20.径向孔，21.端盖，22.芯轴杆活塞头。

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。

参照图1、图2，本发明自升式平台锁紧装置的结构是，在作为承载平台重量的基座1中，沿基座1的纵向轴心穿有桩腿齿条11，在基座1的箱形体内总共设置有四个油缸，即在桩腿齿条11的轴线两侧分别设置有两个油缸的缸体2，每侧两个油缸的缸体2又沿水平对称线上下相对对称设置，(或者说四个缸体2分别以基座1的水平和竖直中心线对称排列)，每个缸体2中安装有一活塞杆3，每个活塞杆3的端头与所在缸体2底端之间的空间构成高压腔13，每个高压腔13通过管道与外部油路相通；每个活塞杆3端头沿轴心开有盲孔，该盲孔的开口端安装有端盖21，沿端盖21的轴心穿入一芯轴杆19，每个芯轴杆19伸入盲孔的一端头安装有芯轴杆活塞头22，每个芯轴杆活塞头22与端盖21之间的空间构成低压腔14，每个芯轴杆19为空心孔的圆柱杆，每个芯轴杆19的空心孔壁开有一径向孔20，每个芯轴杆19的空心孔一端通过径向孔20与低压腔14相通，每个芯轴杆19的空心孔另一端依次通出端盖21及缸体2的底端与外部管道相通；每个活塞杆3的外露圆柱面上设置有外螺纹，每个活塞杆3的外螺纹与一个螺母4的内螺纹旋合，构成螺纹副15；每个螺母4的外圆通过花键副16与一个蜗轮7的内孔套接，每个蜗轮7与一个蜗杆6传动连接；每个螺母4上还套接有螺母驱动装置壳体5，每个螺母驱动装置壳体5与缸体2端部的法兰面通过螺栓连接；每个活塞杆3的外露圆柱面端头与一个楔形块8之间采用球面接触；每个楔形块8与固定在基座1内壁上的竖直滑道9通过竖直T形槽18滑动连接，每侧上、下两个楔形块8各自同时通过一个斜面T形槽17与中间的一个锁紧块10滑动连接，每个锁紧块10的向心一侧设置有齿牙，该齿牙能够与桩腿齿条11保持啮合配合或脱开。

根据前述的实施例结构，本发明的自升式平台锁紧装置，包括作为承载平台重量的基座1、四套油缸、四个螺母4、四个螺母驱动装置壳体5、四个蜗杆6、四个蜗轮7、四个楔形块8、四个竖直滑道9、两个锁紧块10、桩腿齿条11及四个连接块12。其中油缸的缸体2、活塞杆3、螺母4、螺母驱动装置壳体5、蜗杆6、蜗轮7、楔形块8、竖直滑道9在竖直和水平方向分别对称布置各1件。

油缸的缸体2内部各处的密封在图中未显示。缸体2用螺栓安装在基座1的箱形体内，活塞杆3与螺母4通过螺纹副15连接；活塞杆3的端部与楔形块8之间采用球面方式接触，以避免桩腿齿条11与船体之间有微小的倾斜造成构件的损坏。在活塞杆3与楔形块8之间设置的连接块12，其作用是防止活塞杆3转动，同时保证了活塞杆3带动楔形块8同步运动。

蜗轮7和蜗杆6所连接的支撑轴承、液压马达或减速电机等在图中未显示，均安装在螺母驱动装置壳体5内。蜗轮7的内孔有内花键槽，蜗轮7在工作过程中只转动而不轴向移动。螺母4的外圆柱面上有外花键，与蜗轮7的内花键槽相啮合，因此当蜗杆6转动时带动蜗轮7转动，再通过花键带动螺母4转动，而活塞杆3不转动，故螺母4在转动的同时使得活塞杆3实现轴向移动。当高压腔13来油，低压腔14回油，在油压作用下活塞杆3向锁紧块10方向移动。当低压腔14来油，高压腔13回油，芯轴杆19的芯轴杆活塞头22固定不动，在油压作用下，端盖21带动活塞杆3远离锁紧块10方向移动。

竖直滑道9与基座1焊接为一体，竖直滑道9与楔形块8之间在竖直方向通过竖直T形槽18滑动连接，楔形块8只能沿竖直T形槽18沿竖直方向运动。楔形块8与锁紧块10之间的斜面T形槽17与水平方向有一个夹角，锁紧块10只能沿着该斜面T形槽17的斜面滑动，从而产生水平与竖直方向的合成运动，且保证锁紧块10与楔形块8上下同步移动。

本发明装置的工作原理是：首先依靠上部两个油缸、下部两个油缸的高压腔13打压分别实现船体、桩腿的负荷从锁紧状态转移至升降状态，然后依靠油缸低压腔14打压实现锁紧块10齿牙与桩腿齿条11齿牙的啮合或脱离，接着启动螺母驱动装置，使螺母4转动实现活塞杆3上行或下行，使螺母4与缸体2并紧，最后对上部、下部的油缸高压腔逐步卸压分别将船体、桩腿的负荷从升降状态转移至锁紧状态。

Claims (2)

1.一种自升式平台锁紧装置，其特点在于：在作为承载平台重量的基座(1)中，沿基座(1)的纵向轴心穿有桩腿齿条(11)，在基座(1)的箱形体内总共设置有四个油缸，即在桩腿齿条(11)的轴线两侧分别设置有两个油缸，每侧两个油缸又沿水平对称线上下相对对称设置，每个油缸的缸体(2)中安装有一活塞杆(3)，每个活塞杆(3)的端头与所在缸体(2)底端之间的空间构成高压腔(13)，每个高压腔(13)通过管道与外部油路相通；每个活塞杆(3)端头沿轴心开有盲孔，该盲孔的开口端安装有端盖(21)，沿每个端盖(21)的轴心穿入一芯轴杆(19)，每个芯轴杆(19)伸入盲孔的一端头安装有芯轴杆活塞头(22)，每个芯轴杆活塞头(22)与端盖(21)之间的空间构成低压腔(14)，每个芯轴杆(19)为空心孔的圆柱杆，每个芯轴杆(19)的空心孔壁开有径向孔(20)，每个芯轴杆(19)的空心孔一端通过径向孔(20)与低压腔(14)相通，每个芯轴杆(19)的空心孔另一端依次通出端盖(21)及所在缸体(2)的底端与外部管道相通；

每个活塞杆(3)的外露圆柱面上设置有外螺纹，每个活塞杆(3)与一个螺母(4)通过螺纹旋合，构成螺纹副(15)；每个螺母(4)的外圆通过花键副(16)与一个蜗轮(7)的内孔套接，每个蜗轮(7)与一个蜗杆(6)传动连接；每个螺母(4)上还套接有螺母驱动装置壳体(5)，每个螺母驱动装置壳体(5)与缸体(2)端部的法兰面通过螺栓连接；每个活塞杆(3)的外露圆柱面端头与一个楔形块(8)之间采用球面接触；每个楔形块(8)与固定在基座(1)内壁上的竖直滑道(9)通过竖直T形槽(18)滑动连接，每侧上、下两个楔形块(8)各自同时通过一个斜面T形槽(17)与中间的同一个锁紧块(10)滑动连接，每个锁紧块(10)的向心一侧设置有齿牙，该齿牙与桩腿齿条(11)啮合配合。

2.根据权利要求1所述的自升式平台锁紧装置，其特点在于：所述的活塞杆(3)通过连接块(12)与楔形块(8)连接。

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