CN104802947B - 自升式平台及其水平锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种水平锁紧装置，包括容置槽、锁止楔块、下楔块以及主轴；容置槽由一顶壁、两端壁及两侧壁围合而成，两侧壁下端分别设有导板，导板具有位于导轨下方的水平部；锁止楔块设于容置槽内，其长度小于容置槽的长度，锁止楔块上表面抵顶于容置槽的顶壁，其下表面为楔形面且沿纵向倾斜，锁止楔块能沿主轴方向移动；下楔块设于容置槽内，其上表面为楔形面且贴合于锁止楔块下表面，其下表面抵顶于导轨；主轴沿纵向设置，其一端连接于钻台支腿，另一端穿过两端壁并与锁止楔块固定，主轴上螺接有两锁块，两锁块分别位于两端壁相对外侧，以锁紧定位主轴于容置槽。

Description

自升式平台及其水平锁紧装置

技术领域

本发明涉及海洋平台设备技术领域，尤其涉及一种自升式平台及其水平锁紧装置。

背景技术

自升式平台在进行钻井作业的过程中，需要在其悬臂梁结构上移动钻台的位置，以便实现在同一地点钻探多口油井的功能。钻台在移动到新的位置进行钻井作业时，需要根据钻探情况对钻台与悬臂梁结构的结合部位进行对应的锁紧和放开，以便钻台在作业过程中能完成位置的调整并安全的进行钻井作业。现有的锁紧和放开的方式通常为，使用螺栓和夹具在钻台支腿上的安装和拆卸来完成对钻台的锁紧和放开。其中需要人工拆装大量的夹具和螺栓，这种锁紧和放开的操作步骤繁琐，作业时间长，劳动强度大，操作人员安全风险大。并且螺栓和夹具的夹持力分布不均匀，极易超出材料的屈服强度，对于海上钻井平台的安全生产不利。

综上所述，提出一种操作简便、锁紧受力均匀且安全风险较低的锁紧装置，已成为本领域内亟待解决的一大技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种水平锁紧装置，以解决现有技术中钻台的锁紧装置操作繁琐及锁紧效果不佳的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种水平锁紧装置，能将钻台锁紧定位于自升式平台的导轨，其中，所述水平锁紧装置包括：容置槽、锁止楔块、下楔块以及主轴；所述容置槽由一顶壁、两端壁及两侧壁围合而成，所述两侧壁下端分别设有导板，所述导板具有位于所述导轨下方的水平部；所述锁止楔块设于所述容置槽内，其长度小于所述容置槽的长度，所述锁止楔块上表面抵顶于所述容置槽的顶壁，其下表面为楔形面且沿纵向倾斜，所述锁止楔块能沿所述主轴方向移动；所述下楔块设于所述容置槽内，其上表面为楔形面且贴合于所述锁止楔块下表面，其下表面抵顶于所述导轨；所述主轴沿纵向设置，其一端连接于所述钻台支腿，另一端穿过所述两端壁并与所述锁止楔块固定，所述主轴上螺接有两锁块，所述两锁块分别位于所述两端壁相对外侧，以锁紧定位所述主轴于所述容置槽；所述锁止楔块在所述容置槽内沿纵向移动时，所述锁止楔块沿其楔形面上升并顶推所述容置槽抬升，且带动所述导板抬升，所述导板的水平部抵顶于所述导轨下表面，以锁紧定位所述容置槽。

根据本发明的一实施方式，所述顶壁可拆卸地固定于所述两端壁及两侧壁的上端。

根据另一实施方式，所述两侧壁的上端分别向外弯折延伸形成上翼板，所述顶壁螺接固定于所述两上翼板。

根据另一实施方式，所述两导板分别可拆卸地固定于所述两侧壁下端。

根据另一实施方式，所述两侧壁的下端分别向外弯折延伸形成下翼板，所述两导板分别螺接固定于所述两下翼板。

根据另一实施方式，所述两端壁上分别开设有对应的轴孔，以供所述主轴穿过，所述两端壁的外表面环绕所述两轴孔的位置上分别设有环形凸台。

根据另一实施方式，所述锁止楔块沿纵向开设有螺孔，且所述锁止楔块通过所述螺孔与所述主轴螺接。

根据另一实施方式，所述水平锁紧装置还包括上楔块，所述上楔块相对固定地设于所述容置槽内，所述上楔块上表面为平面且抵顶于所述容置槽的顶壁，其下表面为平面且抵顶于所述锁止楔块的上表面。

根据另一实施方式，所述上楔块固定于所述顶壁的下表面。

根据另一实施方式，每个所述锁块的外周上开设有旋转销孔。

根据另一实施方式，所述主轴一端可转动地连接于所述钻台支腿。

根据另一实施方式，所述钻台支腿设有沿纵向朝所述容置槽延伸的两连接肘板，所述主轴一端设有沿纵向朝所述钻台支腿延伸的两耳板，所述水平锁紧装置还包括连接板，所述连接板通过两连接销分别铰接于所述两连接肘板与两耳板。

根据另一实施方式，所述两连接销末端开设有止退槽，每个所述连接销还包括一与所述止退槽卡合的止退板，所述两止退板分别通过螺栓固定于所述连接肘板与所述耳板。

为了解决上述技术问题，本发明的另一目的在于提出一种自升式平台，包括平台主体、多根桩腿、升降装置、悬臂梁以及钻台，所述悬臂梁上设有沿所述平台主体舯线横向延伸的导轨，所述钻台通过钻台支腿可移动地设于所述导轨上，其中，所述钻台通过所述的水平锁紧装置锁紧定位于所述悬臂梁。

由上述技术方案可知，本发明自升式平台及其水平锁紧装置的有益效果在于：本发明提出的水平锁紧装置利用锁止楔块与主轴固定的结构，当主轴相对于容置槽移动时，锁止楔块通过与下楔块之间的楔形面，将水平移动转换为竖直的压紧与松开，实现了对容置槽与导轨之间的锁紧与放开。利用上述水平锁紧装置，本发明提出的自升式平台在钻探过程中，当对同一工位的多个钻探位置进行钻探时，可以通过调节水平锁紧装置实现钻台与悬臂梁的锁紧与放开。本发明操作简便、锁紧受力均匀且安全风险较低，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明水平锁紧装置安装于本发明自升式平台时的立体结构示意图；

图2是本发明水平锁紧装置的立体爆炸图；

图3是本发明水平锁紧装置的容置槽安装于导轨时的局部剖视图；

图4是图3的B向局部剖视图；

图5是图4的A部放大示意图。

其中，附图标记说明如下：

111.顶壁；112.端壁；1121.轴孔；1122.环形凸台；113.侧壁；1131.上翼板；1132.下翼板；114.导板；12.锁止楔块；121.螺孔；13.下楔块；14.主轴；141.锁块；1411.旋转销孔；142.耳板；15.上楔块；16.连接板；161.连接销；1611.止退槽；1612.止退板；21.钻台支腿；211.连接肘板；31.导轨。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

水平锁紧装置实施方式

如图1～图3所示，本发明提出的水平锁紧装置的一实施方式。该水平锁紧装置可用于在例如自升式平台进行多点钻探时，将其钻台的位置锁紧定位。其中，钻台可水平移动地安装于自升式平台的悬臂梁上，具体来说，悬臂梁上设有导轨31，钻台下方设有钻台支腿21，且该钻台支腿21与导轨31滑动配合，该水平锁紧装置即为锁紧定位钻台支腿21在导轨31上的位置之用。但并不以此为限，本发明提出的水平锁紧装置在其他实施方式中，亦可应用于其他领域的多种设备，均可实现便捷、牢固的锁紧定位功能。在本实施方式中，该水平锁紧装置主要包括容置槽、锁止楔块12、下楔块13、上楔块15以及主轴14，以用于将钻台锁紧定位于自升式平台的悬臂梁。其中，悬臂梁上设导轨31，钻台通过钻台支腿21可移动地设于导轨31上。需要说明的是，为了在本实施方式中便于描述该水平锁紧装置的具体结构，以下定义导轨31的延伸方向为纵向，与其在水平面上竖直的方向为横向。

如图1和图2所示，容置槽主要由一顶壁111、两端壁112及两侧壁113围合而成，且上述各壁共同界定有一开口向下的容置槽。在本实施方式中，顶壁111、端壁112及侧壁113均为平板结构，即各壁围合而成的容置槽唯一长方体槽型结构，但在其他实施方式中，亦可选择其他槽型，并不以此为限。另外，两侧壁113与两端壁112的连接方式可以为一体成型或焊接固定等，并不以此为限。顶壁111于其他各壁的连接方式可以为螺接固定，即可拆卸的连接方式，以便在容置槽内安装其他结构以及在使用过程中进行维护调试等操作，并不以此为限。

如图2所示，在本实施方式中，两端壁112上分别开设有对应的轴孔1121，以供主轴14穿过，两个轴孔1121的具体开设位置，即两个轴孔1121相对于导轨31上表面的距离，需对应于安装完成后的主轴14与导轨31上表面的距离。

如图2所示，在本实施方式中，两侧壁113的上端分别相对向外弯折且延伸形成上翼板1131，以便顶壁111通过螺栓固定于两上翼板1131，即顶壁111固定于两端板及两侧壁113的上端。

如图1和图2所示，在本实施方式中，容置槽可移动地设于导轨31上。为了实现容置槽与导轨31之间的滑移配合，并且在容置槽竖直向上移动时不脱离导轨31，因此在容置槽的下端设置与导轨31配合的两导板114。在本实施方式中，两侧壁113的下端分别相对向外弯折且延伸形成下翼板1132，两导板114分别螺接固定于两下翼板1132。在其他实施方式中，亦可省去下翼板1132的结构，例如可将两导板114直接固定于两侧壁113的相对外表面，或者可在侧壁113的下端一体成型出导板114的结构，均不以此为限。其中，导板114的设置，不仅可以通过将导板114设计为例如与导轨31卡合的结构，使容置槽在移动或调节锁紧过程中不发生竖直方向上的位移，保证调节及锁紧的安全进行，同时，还可以使容置槽在移动过程中不偏离导轨31的水平延伸方向。

如图2至图4所示，容置槽的容置槽内由上至下依次容置有上楔块15、锁止楔块12及下楔块13。其中，在本实施方式中，上楔块15及下楔块13的水平截面均与容置槽容置槽的水平截面相同，即上楔块15及下楔块13在容置于容置槽之中时，均不会发生水平方向上的位移。并且，在本实施方式中，锁止楔块12的水平截面与容置槽的水平截面不同，具体来说，锁止楔块12的横向宽度等于容置槽的横向宽度，锁止楔块12的纵向长度小于容置槽的纵向长度，即锁止楔块12在容置于容置槽中时，可以沿纵向在容置槽中移动，但在横向上不会发生位移。同时，上楔块15的上表面及下表面均为平面，锁止楔块12的上表面为平面且下表面为楔形面，下楔块13的下表面为平面且上表面为与锁止楔块12下表面对应的楔形面，且上述各楔形面沿纵向方向倾斜。

如图3和图4所示，当上楔块15、锁止楔块12及下楔块13容置于容置槽中时，上楔块15的上表面抵顶于顶壁111的下表面，并且通过螺栓固定。下楔块13的下表面露出于容置槽向下的槽口，并与导轨31的上表面贴合。锁止楔块12的上表面贴合于上楔块15下表面，且锁止楔块12的下表面贴合于下楔块13的上表面，导板114水平部的上表面对应于导轨31下表面。当锁止楔块12沿纵向移动时，由于其下表面与下楔块13上表面为对应的楔形面，因此锁止楔块12在竖直方向上产生相对位移，从而使容置槽产生向上位移，即增加导板114水平部的上表面与导轨31下表面之间的压力，使容置槽定位于导轨31上。

另外，如图5所示，在本实施方式中，在未锁紧状态下，导板114水平部的上表面与导轨31下表面之间存在间隙，以便容置槽在导轨31上的滑动更加顺畅。在其他实施方式中，如不考虑摩擦力，则在未锁紧状态下，导板114水平部的上表面可贴合于导轨31的下表面，并不以此为限，只需满足容置槽在导轨31上滑动的功能即可。

另外，上述实现纵向位移转化为竖直压力功能的楔形面结构，亦可选择其他方式实现，并不限于本实施方式中介绍的结构。例如，在其他实施方式中，可以去除上楔块15，即锁止楔块12的上表面与顶壁111的下表面贴合。又如，在另一实施方式中，可以去除下楔块13，并将上楔块15的下表面及锁止楔块12的上表面设为对应的沿纵向倾斜的楔形面，将锁止楔块12的下表面设为平面，即锁止楔块12的下表面直接贴合于导轨31的上表面。再如，在另一实施方式中，可将上楔块15的下表面与锁止楔块12的上表面设为对应的沿纵向倾斜的楔形面。

如图2和图3所示，在本实施方式中，主轴14沿纵向设置，其一端通过铰接于钻台支腿21，另一端穿过两轴孔1121及锁止楔块12。具体来说，钻台支腿21设有沿纵向朝容置槽延伸的两连接肘板211，主轴14与钻台支腿21连接的一端设有沿纵向朝钻台支腿21延伸的两耳板142，两连接肘板211与两耳板142之间分别通过连接销161铰接一连接板16。连接板16的设置能够在容置槽的抬升锁紧过程中，保证下楔块13的表面与导轨31的面板的平行，使锁止应力均匀分布在参与锁止动作的所有部件的作用面上。另外，两连接销161末端开设有止退槽1611，每个连接销161通过一与止退槽1611卡合的止退板1612定位，两止退板1612分别通过螺栓固定于连接肘板211与耳板142。上述结构的功能在于，当容置槽滑动并锁紧到导轨31上不同位置时，由于容置槽相对于导轨31的高度会发生变化，即主轴14相对于导轨31的高度会发生变化，主轴14和导轨31会产生一定的倾角。上述结构可以抵消高度变化对主轴14带来的形变问题，避免产生上述倾角，并避免由于倾角产生受力不均匀对水平锁紧装置及导轨31产生损害。

如图2和图3所示，在本实施方式中，锁止楔块12上纵向开设有螺孔121，该螺孔121与两端板上的轴孔1121对应。主轴14由上述两轴孔1121及螺孔121穿过两端版及锁止楔块12。并且，两端壁112相对外侧分别设有螺接于主轴14的锁块141，以锁紧定位容置槽与主轴14的相对位置，其中，锁块141可选用外周上开设有旋转销孔1411的六角螺母，但也可以为其它结构，并不以此为限，只需与主轴14螺接配合以达到调节并锁定主轴14的目的。在本实施方式中，六角螺母(即锁块141)的外侧(即六边形平面)开设的旋转销孔1411，主要用以配合例如专用的C型扳手旋转锁块141沿主轴14运动向容置槽施加(或者移除)推力，以推动容置槽沿主轴14的方向运动，利用锁止楔块12向下楔块13施加(或者移除)的锁紧应力来完成锁止(或者解锁)的动作。并且，可以通过前后两个锁块141的配合实现锁紧定位所述主轴14于所述容置槽的功能。

另外，在本实施方式中，主轴14与锁止楔块12的为螺接配合，由于锁止楔块12分别与上楔块15及下楔块13贴合，无法绕主轴14旋转，因此当松动一个锁块141并旋紧另一锁块141时，主轴14与容置槽会产生纵向相对位移，即在容置槽的容置槽内部锁止楔块12相对于容置槽、上楔块15及下楔块13产生纵向相对位移，则锁止楔块12由于其楔形面结构而对上楔块15及下楔块13施加压力，即可实现锁定容置槽与主轴14位置且锁定容置槽于导轨31上的位置的功能。需要说明的是，在其他实施方式中，在不考虑安装便利的因素时，锁止楔块12亦可直接固定于主轴14，并不以此为限。

另外，如图2所示，在本实施方式中，两端壁112的外表面环绕两轴孔1121的位置上分别设有环形凸台1122，环形凸台1122可以在锁块141锁紧时提供类似垫片的支撑功能，亦可增强端板锁紧处的结构强度，亦可直接安装例如垫片等结构，并不以此为限。

具体来说，当需要锁紧定位钻台的位置时，例如在本实施方式中，首先松开靠近钻台支腿21一端的锁块141，然后旋紧另一端的锁块141，利用锁块141与主轴14的螺接配合关系，顶推容置槽沿导轨31移动。由于主轴14及与锁止楔块12相对固定，则在容置槽的移动规程中，锁止楔块12通过其楔形面向上移动，同时顶起容置槽，从而使两导板114的水平部向上抬起并压紧于导轨31的下表面，实现对钻台的锁紧定位功能。另外，在解除钻台的锁紧定位时，首先松开靠近钻台支腿21一端的锁块141，再松开另一端的锁块141，之后再将靠近钻台支腿21一端的锁块141向容置槽旋紧，利用锁块141与主轴14的螺接配合关系，顶推容置槽沿导轨31反向移动。由于主轴14及与锁止楔块12相对固定，则在容置槽的反向移动规程中，锁止楔块12通过其楔形面向下移动，同时容置槽下降，从而使两导板114的水平部不再压紧于导轨31的下表面，以实现解除对钻台的锁紧定位的功能。

自升式平台实施方式

本发明提出的自升式平台的一实施方式，在本实施方式中，该自升式平台包括平台主体、多根桩腿、升降装置、悬臂梁以及钻台。其中悬臂梁上设有沿所述平台主体舯线横向延伸的导轨31，钻台通过钻台支腿21可移动地设于导轨31上。并且，钻台支腿21通过本发明提出的水平锁紧装置锁紧定位于悬臂梁，以实现钻台相对于悬臂梁的位置调节与锁紧定位功能。

虽已参照几个典型实施例描述了本发明的自升式平台及其水平锁紧装置，但应理解，所用的术语是说明和示例性的，而非限制性的。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离其构思或实质，因此，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的构思和范围内广泛地解释，故落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种水平锁紧装置，能将钻台锁紧定位于自升式平台的导轨(31)，其特征在于，所述水平锁紧装置包括：

容置槽，由一顶壁(111)、两端壁(112)及两侧壁(113)围合而成，所述两侧壁(113)下端分别设有导板(114)，所述导板(114)具有位于所述导轨(31)下方的水平部；

锁止楔块(12)，设于所述容置槽内，其长度小于所述容置槽的长度，所述锁止楔块(12)上表面抵顶于所述容置槽的顶壁(111)，其下表面为楔形面且沿纵向倾斜；

下楔块(13)，设于所述容置槽内，其上表面为楔形面且贴合于所述锁止楔块(12)下表面，其下表面抵顶于所述导轨(31)；以及

主轴(14)，沿纵向设置，其一端连接于所述钻台的钻台支腿(21)，另一端穿过所述两端壁(112)并与所述锁止楔块(12)固定，所述主轴(14)上螺接有两锁块(141)，所述两锁块(141)分别位于所述两端壁(112)相对外侧，以锁紧定位所述主轴(14)于所述容置槽；

所述锁止楔块(12)能沿所述主轴(14)方向移动，所述锁止楔块(12)在所述容置槽内沿纵向移动时，所述锁止楔块(12)沿其楔形面上升并顶推所述容置槽抬升，且带动所述导板(114)抬升，所述导板(114)的水平部抵顶于所述导轨(31)下表面，以锁紧定位所述容置槽。

2.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述顶壁(111)可拆卸地固定于所述两端壁(112)及两侧壁(113)的上端。

3.根据权利要求2所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述两侧壁(113)的上端分别向外弯折延伸形成上翼板(1131)，所述顶壁(111)螺接固定于所述两上翼板(1131)。

4.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述两导板(114)分别可拆卸地固定于所述两侧壁(113)下端。

5.根据权利要求4所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述两侧壁(113)的下端分别向外弯折延伸形成下翼板(1132)，所述两导板(114)分别螺接固定于所述两下翼板(1132)。

6.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述两端壁(112)上分别开设有对应的轴孔(1121)，以供所述主轴(14)穿过，所述两端壁(112)的外表面环绕所述两轴孔(1121)的位置上分别设有环形凸台(1122)。

7.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述锁止楔块(12)沿纵向开设有螺孔(121)，且所述锁止楔块(12)通过所述螺孔(121)螺接于所述主轴(14)。

8.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述水平锁紧装置还包括上楔块(15)，所述上楔块(15)相对固定地设于所述容置槽内，所述上楔块(15)上表面为平面且抵顶于所述容置槽的顶壁(111)，其下表面为平面且抵顶于所述锁止楔块(12)的上表面。

9.根据权利要求8所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述上楔块(15)固定于所述顶壁(111)的下表面。

10.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，每个所述锁块(141)的外周上开设有旋转销孔(1411)。

11.根据权利要求1所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述主轴(14)一端可转动地连接于所述钻台支腿(21)。

12.根据权利要求11所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述钻台支腿(21)设有沿纵向朝所述容置槽延伸的两连接肘板(211)，所述主轴(14)一端设有沿纵向朝所述钻台支腿(21)延伸的两耳板(142)，所述水平锁紧装置还包括连接板(16)，所述连接板(16)通过两连接销(161)分别铰接于所述两连接肘板(211)与两耳板(142)。

13.根据权利要求12所述的水平锁紧装置，其特征在于，所述两连接销(161)末端开设有止退槽(1611)，每个所述连接销(161)还包括一与所述止退槽(1611)卡合的止退板(1612)，所述两止退板(1612)分别通过螺栓固定于所述连接肘板(211)与所述耳板(142)。

14.一种自升式平台，包括平台主体、多根桩腿、升降装置、悬臂梁以及钻台，所述平台主体由所述升降装置驱动可升降地支撑于所述多根桩腿支撑，所述悬臂梁设于所述平台主体，且所述悬臂梁上设有沿所述平台主体舯线横向延伸的导轨(31)，所述钻台通过钻台支腿(21)可移动地设于所述导轨(31)上，其特征在于，所述钻台通过如权利要求1～13中任一项所述的水平锁紧装置锁紧定位于所述悬臂梁。