CN102777687A - J型铺管塔架角度调节器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种J型铺管塔架角度调节器，其包括连接部、由上支撑体和下支撑体构成的支撑部以及调节部；该调节部的两端分别与支撑部的上支撑体和下支撑体的一端连接；该上支撑体背离调节部的另一端设有连接部，该连接部与主体塔架侧面连接；该下支撑体背离调节部的另一端设有连接部，该连接部与甲板铰接；连接部分别与塔架及船体甲板铰接，支撑部为嵌套伸缩结构，调节部采用液压缸驱动机构供实现支撑部的伸缩，从而完成J型铺管塔架角度调节，具有结构简单，角度调节可靠的功效。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油工程铺管作业设备，尤其涉及一种J型铺管塔架角度调节器。
背景技术
随着海洋开采范围的日益扩大,深海石油开发已成为石油工业的重要前沿阵地。深水海底管线的铺设技术日趋重要，J型铺管系统是当前最适合深水和超深水管线铺设的方法，但其铺设工艺以及铺设设备的结构组成十分复杂，在J型海底管道铺设时使用铺管塔，该铺管塔需要具备小范围的角度调节能力，一般在0至30度的范围内调节，以适应不同的水深，减小管道顶端的应力状态，确保铺管作业的安全进行。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种J型铺管塔架角度调节器，其由连接部、支撑部及调节部组成，连接部分别与塔架及船体甲板铰接，支撑部为嵌套伸缩结构，调节部采用液压缸驱动机构供实现支撑部的伸缩，从而完成J型铺管塔架角度调节，具有结构简单，角度调节可靠的功效。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明J型铺管塔架角度调节器，其特征在于，包括连接部、由上支撑体1和下支撑体2构成的支撑部以及调节部；该调节部的两端分别与支撑部的上支撑体1和下支撑体2的一端连接；该上支撑体1背离调节部的另一端设有连接部11，该连接部11与主体塔架侧面连接；该下支撑体2背离调节部的另一端设有连接部21，该连接部21与甲板铰接。
前述的J型铺管塔架角度调节器，其中支撑部的上支撑体1和下支撑体2均为中空杆体，上支撑体1的杆壁上设有数个调节孔12；所述调节部包括数个液压缸31、数个调节模块32、上过渡杆33以及下过渡杆34；该上过渡杆和下过渡杆分别为与上支撑体和下支撑体横截面形状对应的中空杆体，上过渡杆33嵌套在上支撑体1内，下过渡杆34嵌套在下支撑体2内；该下支撑体2横截面积大于下过渡杆34的横截面积，下过渡杆34的横截面积大于上过渡杆33的横截面积，上过渡杆33的横截面积大于上支撑体1的横截面积，使上支撑体1可嵌套至下支撑体2内；上过渡杆33相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔331且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔331对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板35；下过渡杆34相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔341且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔341对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板35；每个调节模块32与设置销轴孔相邻的相互对应的两侧分别设有两个液压缸固定座311，该液压缸固定座311固定液压缸31缸体，该液压缸31伸缩杆抵顶在销轴板35上；该上过渡杆33和下过渡杆34上相对的两个调节模块之间设有四个液压缸31，该四个液压缸31的缸体分别固定在套设于下过渡杆34上且与上过渡杆33调节模块相对的调节模块的四个角端，四个液压缸的伸缩杆分别连接在套设于上过渡杆33上且与下过渡杆34调节模块相对的调节模块的四个角端。
前述的J型铺管塔架角度调节器，其中支撑部的上支撑体1和下支撑体2均为横截面为方形的中空杆体，该上支撑体1的杆壁上设有10个等距排列的调节孔12；所述调节部包括二十个液压缸31、四个调节模块32、一个上过渡杆33以及一个下过渡杆34；该上过渡杆33和下过渡杆34分别为与上支撑体1和下支撑体2横截面形状对应的具有方形横截面的中空杆体，上过渡杆嵌套在上支撑体内，下过渡杆嵌套在下支撑体内；该下支撑体横截面积大于下过渡杆的横截面积，下过渡杆的横截面积大于上过渡杆的横截面积，上过渡杆的横截面积大于上支撑体的横截面积，使上支撑体可嵌套至下支撑体内；上过渡杆33相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔331且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔331对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板35；下过渡杆34相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔341且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔341对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板35；每个调节模块与设置销轴孔相邻的相互对应的上下两侧分别设有两个液压缸固定座311，该液压缸固定座固定液压缸31缸体，该液压缸31伸缩杆抵顶在位于调节模块左右两侧的销轴板35上。
前述的J型铺管塔架角度调节器，其中上支撑体1一端设有的连接部11为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与主体塔架侧面连接；所述下支撑体2一端设有的连接部21为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与甲板铰接。
本发明J型铺管塔架角度调节器的有益效果：其由连接部、支撑部及调节部组成，连接部分别与塔架及船体甲板铰接，支撑部为嵌套伸缩结构，调节部采用液压缸驱动控制的插销卡孔式结构供实现支撑部的伸缩，具有双重保险的功效，能够较简单的完成J型铺管塔架角度调节，其角度调节范围为0至30度，具有结构简单且科学合理、角度调节可靠且易于控制的功效，确保铺管作业的安全进行。
附图说明：
图1 为本发明J型铺管塔架角度调节器立体结构示意图。
图2 为本发明J型铺管塔架角度调节器调节部分立体结构示意图。
图3A 为本发明J型铺管塔架角度调节器下过渡杆结构示意图。
图3B 为本发明J型铺管塔架角度调节器上过渡杆结构示意图。
图4为本发明J型铺管塔架角度调节器调节部分解结构示意图。
图中主要标号说明：1上支撑体、11连接部、12调节孔、2下支撑体、21连接部、22调节孔、31液压缸、311液压缸固定座、32调节模块、321销轴孔、33上过渡杆、331销轴孔、34下过渡杆、341销轴孔、35销轴板、36销轴。
具体实施方式
参阅图1至图4所示，本发明J型铺管塔架角度调节器，其包括连接部、由上支撑体1和下支撑体2构成的支撑部以及调节部；该调节部的两端分别与支撑部的上支撑体1和下支撑体2的一端连接；该上支撑体1背离调节部的另一端设有连接部11，该连接部11与主体塔架侧面连接；该下支撑体2背离调节部的另一端设有连接部21，该连接部21与甲板铰接。
参阅图1至图4所示，本发明J型铺管塔架角度调节器，其中，该支撑部的上支撑体1和下支撑体2均为中空杆体，上支撑体1的杆壁上设有数个调节孔12；所述调节部包括数个液压缸31、数个调节模块32、上过渡杆33以及下过渡杆34；该上过渡杆和下过渡杆分别为与上支撑体和下支撑体横截面形状对应的中空杆体，上过渡杆33嵌套在上支撑体1内，下过渡杆34嵌套在下支撑体2内；该下支撑体2横截面积大于下过渡杆34的横截面积，下过渡杆34的横截面积大于上过渡杆33的横截面积，上过渡杆33的横截面积大于上支撑体1的横截面积，使上支撑体1可嵌套至下支撑体2内；上过渡杆33相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔331且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔331对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板35；下过渡杆34相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔341且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔341对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板35；每个调节模块32与设置销轴孔相邻的相互对应的两侧分别设有两个液压缸固定座311，该液压缸固定座311固定液压缸31缸体，该液压缸31伸缩杆抵顶在销轴板35上；该上过渡杆33和下过渡杆34上相对的两个调节模块之间设有四个液压缸31，该四个液压缸31的缸体分别固定在套设于下过渡杆34上且与上过渡杆33调节模块相对的调节模块的四个角端，四个液压缸的伸缩杆分别连接在套设于上过渡杆33上且与下过渡杆34调节模块相对的调节模块的四个角端。
参阅图1至图4所示，本发明J型铺管塔架角度调节器，其中，支撑部的上支撑体1和下支撑体2均为横截面为方形的中空杆体，该上支撑体1的杆壁上设有10个等距排列的调节孔12；所述调节部包括二十个液压缸31、四个调节模块32、一个上过渡杆33以及一个下过渡杆34；该上过渡杆33和下过渡杆34分别为与上支撑体1和下支撑体2横截面形状对应的具有方形横截面的中空杆体，上过渡杆嵌套在上支撑体内，下过渡杆嵌套在下支撑体内；该下支撑体横截面积大于下过渡杆的横截面积，下过渡杆的横截面积大于上过渡杆的横截面积，上过渡杆的横截面积大于上支撑体的横截面积，使上支撑体可嵌套至下支撑体内；上过渡杆33相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔331（如图3B所示）且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔331对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板35；下过渡杆34相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔341（如图3A所示）且套设两个调节模块32，每个调节模块32相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔321，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔341对准固定，销轴板35中心设有销轴孔，借助销轴36穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板35；每个调节模块与设置销轴孔相邻的相互对应的上下两侧分别设有两个液压缸固定座311，该液压缸固定座固定液压缸31缸体，该液压缸31伸缩杆抵顶在位于调节模块左右两侧的销轴板35上。
参阅图1至图4所示，本发明J型铺管塔架角度调节器，其中，上支撑体1一端设有的连接部11为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与主体塔架侧面连接；所述下支撑体2一端设有的连接部21为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与甲板铰接。
本发明J型铺管塔架角度调节器的装配：
在下支撑体2 的底端焊接铰支座21，上支撑体1 的顶端焊接铰支座11，将两个调节模块32套设并焊接在下过渡杆34上，将另两个调节模块32焊接在上过渡杆33上，在焊接的过程中，确保上下过渡杆左右两侧的销轴孔与调节模块上的销轴孔处于同心位置，将液压缸31的缸体部位分别焊接四个调节模块上下两侧设有的液压缸固定座311上，使液压缸31的伸缩杆分别抵顶在位于四个调节模块左右两侧的插销板35上；
将下过渡杆34焊接在下支撑体2的上端，上过渡杆33嵌套至上支撑体1的下端，组合上过渡杆与上支撑体1，使其组合为嵌套伸缩结构。将四个液压缸31的缸体部分通过法兰盘连接在下过渡杆34与上过渡杆33调节模块相对的调节模块32的四个角端，该液压缸31的伸缩杆部分通过法兰连接在上过渡杆33与下过渡杆34调节模块相对的调节模块32的四个角端。
本发明J型铺管塔架角度调节器使用时：如表1所示，塔架后仰的角度与支撑杆长度变化的规律，通过改变上支撑体的长度来改变塔架后仰的角度,上支撑体的长度变化通过调节模块实现。特定的上支撑杆长度对应着特定塔架后仰的角度。Jlay塔初始时相对与竖直方向后仰的角度为0.2°，即Jlay塔与甲板间的角度为90.2°，Jlay塔极限时的后仰角度当需要增大J-lay塔后仰的角度为32.5°，即Jlay塔甲板之间的角度为122.5°。在铺管过程中，根据实际需要来选择塔架后仰的角度。可以通过增加支撑体上的调节孔个数和改变液压缸的行程来使得调节的角度密度更大。本实施例中以支撑体上设置10个孔为例，液压缸的行程为2.5m。
当需要从增加Jlay后仰的角度，从表中任意一角度增加到另外一角度时:在处于调节初始状态时，所有的液压缸均处于收缩状态。增加塔架后仰的角度便需要增加上支撑体的长度，即使得部分嵌套在下支撑体2里面的上支撑体1在调节模块32的作用下伸展开来，从而使得上支撑体的长度伸长。开启液压控制系统，同步伸出设置在下过渡杆两个调节模块上的8个液压缸，使位于该两个调节模块左右两侧的销轴板被推出，此时固定在销轴板上的销轴被拔出；将设置在上过渡杆和下过渡杆相对调节模块之间的4个液压缸31伸出，将上支撑杆拉长；收缩设置在下过渡杆两个调节模块上的8个液压缸，使位于该两个调节模块左右两侧的销轴板缩回，固定在销轴板上的销轴插入到下过渡杆中，此时上下支撑体的长度被锁定。
同步伸出设置在上过渡杆两个调节模块上的8个液压缸，使位于该两个调节模块左右两侧的销轴板被推出，此时固定在销轴板上的销轴被拔出；将设置在上过渡杆和下过渡杆相对调节模块之间的4个液压缸缩回，使设置在上过渡杆上的调节模块向下滑动而回到初始位置；同步收缩设置在上过渡杆两个调节模块上的8个液压缸，使位于该两个调节模块左右两侧的销轴板缩回，固定在销轴板上的销轴插入到上过渡杆中，此时上支撑体和下支撑体的长度被锁定。
如此往复动作，便可以使得J-lay塔的角度调节范围在0至30.3°之间有限个角度内变化，即Jlay塔架与甲板之间的角度最小为90.2°，最大为120.5°。反复驱动液压缸可以使得Jlay塔的角度在90.2°到120.5°之间进行调节。
当需要减小J-lay塔后仰的角度，从表1中任意一角度减小到另外一角度时：在初始状态时，所有的液压缸均处于收缩状态。减小塔架后仰的角度便需要减小上支撑体的长度，即使得上支撑体部分长度在调节模块的作用下嵌套在下支撑体里，从而使得上支撑体的长度缩短，液压缸驱动动作与上述情况相反。反复驱动液压缸可使Jlay塔的角度在120.5°到90.2°之间调节。
表1为支撑体长度与塔架调节角度之间关系表
液压缸为市售产品。本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。
本发明J型铺管塔架角度调节器的工作原理：在角度调节前，首先确定初始状态时的Jlay塔架的后仰角度，然后再确定Jlay塔后仰的角度是增加还是减少，当需要增加Jlay塔的后仰角度时，先要确定支撑体需要伸长的长度，即使部分嵌套在下支撑体里的上支撑体在调节模块的作用下伸展开来，从而使得支撑体的长度伸长。液压缸往复动作，便可以使得J-lay塔的角度调节范围在0-30.3°之间有限个角度内变化，即Jlay塔架与甲板的之间角度最小为90.2°，最大为120.5°。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种J型铺管塔架角度调节器，其特征在于，包括连接部、由上支撑体（1）和下支撑体（2）构成的支撑部以及调节部；
该调节部的两端分别与支撑部的上支撑体（1）和下支撑体（2）的一端连接；该上支撑体（1）背离调节部的另一端设有连接部（11），该连接部（11）与主体塔架侧面连接；该下支撑体（2）背离调节部的另一端设有连接部（21），该连接部（21）与甲板铰接。
2.根据权利要求1所述的J型铺管塔架角度调节器，其特征在于，所述支撑部的上支撑体（1）和下支撑体（2）均为中空杆体，上支撑体（1）的杆壁上设有数个调节孔（12）；
所述调节部包括数个液压缸（31）、数个调节模块（32）、上过渡杆（33）以及下过渡杆（34）；该上过渡杆和下过渡杆分别为与上支撑体和下支撑体横截面形状对应的中空杆体，上过渡杆（33）嵌套在上支撑体（1）内，下过渡杆（34）嵌套在下支撑体（2）内；该下支撑体（2）横截面积大于下过渡杆（34）的横截面积，下过渡杆（34）的横截面积大于上过渡杆（33）的横截面积，上过渡杆（33）的横截面积大于上支撑体（1）的横截面积，使上支撑体（1）可嵌套至下支撑体（2）内；
上过渡杆（33）相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔（331）且套设两个调节模块（32），每个调节模块(32)相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔(321)，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔（331）对准固定，销轴板(35)中心设有销轴孔，借助销轴(36)穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板(35)；
下过渡杆（34）相互对应的两侧分别设有位置对应的两对销轴孔（341）且套设两个调节模块（32），每个调节模块（32）相互对应的两侧设有位置对应的销轴孔(321)，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔（341）对准固定，销轴板(35)中心设有销轴孔，借助销轴(36)穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的两侧分别设有一块销轴板(35)；
每个调节模块（32）与设置销轴孔相邻的相互对应的两侧分别设有两个液压缸固定座（311），该液压缸固定座（311）固定液压缸（31）缸体，该液压缸（31）伸缩杆抵顶在销轴板（35）上；
该上过渡杆（33）和下过渡杆（34）上相对的两个调节模块之间设有四个液压缸（31），该四个液压缸（31）的缸体分别固定在套设于下过渡杆（34）上且与上过渡杆（33）调节模块相对的调节模块的四个角端，四个液压缸的伸缩杆分别连接在套设于上过渡杆（33）上且与下过渡杆（34）调节模块相对的调节模块的四个角端。
3.根据权利要求2所述的J型铺管塔架角度调节器，其特征在于，所述支撑部的上支撑体（1）和下支撑体（2）均为横截面为方形的中空杆体，该上支撑体（1）的杆壁上设有10个等距排列的调节孔（12）；
所述调节部包括二十个液压缸（31）、四个调节模块（32）、一个上过渡杆（33）以及一个下过渡杆（34）；该上过渡杆（33）和下过渡杆（34）分别为与上支撑体（1）和下支撑体（2）横截面形状对应的具有方形横截面的中空杆体，上过渡杆嵌套在上支撑体内，下过渡杆嵌套在下支撑体内；该下支撑体横截面积大于下过渡杆的横截面积，下过渡杆的横截面积大于上过渡杆的横截面积，上过渡杆的横截面积大于上支撑体的横截面积，使上支撑体可嵌套至下支撑体内；
上过渡杆（33）相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔（331）且套设两个调节模块（32），每个调节模块(32)相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔(321)，每个调节模块的销轴孔分别与上过渡杆的销轴孔（331）对准固定，销轴板(35)中心设有销轴孔，借助销轴(36)穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板(35)；
下过渡杆（34）相互对应的左右两侧分别设有位置对应的两对销轴孔（341）且套设两个调节模块（32），每个调节模块（32）相互对应的左右两侧设有位置对应的销轴孔(321)，每个调节模块的销轴孔分别与下过渡杆上的销轴孔（341）对准固定，销轴板(35)中心设有销轴孔，借助销轴(36)穿设在调节模块的销轴孔内，使每个调节模块相互对应的左右两侧分别设有一块销轴板(35)；
每个调节模块与设置销轴孔相邻的相互对应的上下两侧分别设有两个液压缸固定座（311），该液压缸固定座固定液压缸（31）缸体，该液压缸（31）伸缩杆抵顶在位于调节模块左右两侧的销轴板(35)上。
4.根据权利要求1所述的J型铺管塔架角度调节器，其特征在于，所述上支撑体（1）一端设有的连接部（11）为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与主体塔架侧面连接；所述下支撑体（2）一端设有的连接部（21）为铰支座，该铰支座上设有螺孔，供穿设螺栓而与甲板铰接。
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