CN106087930B - 自升式平台升降装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自升式平台升降装置，属于海洋工程装备领域。该装置包括桩腿、固桩架，桩腿上设置有多个插销孔，装置还包括驱动机构、活动套装在桩腿上的第一升降轴套和第二升降轴套、及在驱动机构驱动下可相对固桩架旋转的第一驱动轴套和第二驱动轴套，桩腿的外周壁上设置有导向板，第一升降轴套和第二升降轴套内壁上均设置有与导向板相配合的导向槽；第一升降轴套上设置有插入插销孔中的第一插销，第一驱动轴套螺纹套装在第一升降轴套外周壁上；第二升降轴套上设置有插入插销孔中的第二插销，第二驱动轴套螺纹套装在第二升降轴套外周壁上，第一驱动轴套、第二驱动轴套和驱动机构安装在固桩架上。本发明可使海洋平台快速升降，以提高操作效率。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程装备领域，特别涉及一种自升式平台升降装置。
背景技术
升降装置被广泛应用于海洋平台中，其能够带动海洋平台做升降运动。
现有的插销式升降装置包括：桩腿、固桩架、动环梁、定环梁、设置在定环梁上的第一插销、设置在动环梁上的第二插销及连接定环梁和动环梁的提升油缸，固桩架与海洋平台固定连接，固桩架、动环梁及定环梁均套在桩腿上，第一插销和第二插销能够伸入桩腿上的插销孔内，通过第一插销和第二插销交替插入桩腿上的插销孔内，并配合提升油缸的伸缩来实现海洋平台的升降。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：通过提升油缸的伸缩来实现海洋平台的升降，虽然稳定性好但升降速度慢，影响操作效率。
发明内容
为了现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种自升式平台升降装置。所述技术方案如下：
一种自升式平台升降装置，所述装置包括桩腿、用于固定在海洋平台上的固桩架，所述桩腿上沿所述桩腿轴向间隔设置有多个插销孔，所述装置还包括驱动机构、活动套装在所述桩腿上的第一升降轴套和第二升降轴套、及在所述驱动机构驱动下可相对所述固桩架旋转的第一驱动轴套和第二驱动轴套，所述第一升降轴套和第二升降轴套沿所述桩腿轴向从上至下依次设置，所述桩腿的外周壁上设置有沿所述桩腿轴向延伸的导向板，所述第一升降轴套和所述第二升降轴套内壁上均设置有与所述导向板相配合的导向槽；所述第一升降轴套上设置有用于插入所述桩腿上的插销孔中的第一插销，所述第一驱动轴套螺纹套装在所述第一升降轴套外周壁上；所述第二升降轴套上设置有用于插入所述桩腿上的插销孔中的第二插销，所述第二驱动轴套螺纹套装在所述第二升降轴套外周壁上，所述第一驱动轴套、所述第二驱动轴套和所述驱动机构均安装在所述固桩架上。
优选地，所述第一驱动轴套的外周壁上设置有第一环形齿圈，所述第二驱动轴套的外周壁上设置有第二环形齿圈；所述驱动机构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元包括固定设置在所述固桩架上的第一旋转件和设置在所述第一旋转件输出端的第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一环形齿圈相啮合，所述第二驱动单元包括固定设置在所述固桩架上的第二旋转件和设置在所述第二旋转件输出端的第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二环形齿圈相啮合。
进一步地，所述第一环形齿圈沿所述第一驱动轴套轴向至少设置有两个，所述装置包括与所述第一环形齿圈一一对应的所述第一驱动单元，一个所述第一驱动单元对应驱动一个所述第一环形齿圈；所述第二环形齿圈沿所述第二驱动轴套轴向至少设置有两个，所述装置包括与所述第二环形齿圈一一对应的所述第二驱动单元，一个所述第二驱动单元对应驱动一个所述第二环形齿圈。
进一步地，每一个所述第一环形齿圈对应设置有至少两个所述第一驱动单元，至少两个所述第一驱动单元沿所述桩腿周向等角度间隔设置，至少两个所述第一驱动单元对应驱动一个所述第一环形齿圈；每一个所述第二环形齿圈对应设置有至少两个所述第二驱动单元，至少两个所述第二驱动单元沿所述桩腿周向等角度间隔设置，至少两个所述第二驱动单元对应驱动一个所述第二环形齿圈。
优选地，所述第一驱动轴套和所述第二驱动轴套相互靠近的端部外周壁上分别设置有第一锥形齿圈和第二锥形齿圈，所述驱动机构包括固定设置在所述固桩架上的第三旋转件和设置在所述第三旋转件输出端的锥形齿轮，所述锥形齿轮分别与所述第一锥形齿圈和所述第二锥形齿圈相啮合。
进一步地，所述导向板至少设置有两个，至少两个所述导向板沿所述桩腿圆周方向等角度间隔设置。
优选地，所述插销孔至少设置有两列，至少两列所述插销孔沿所述桩腿圆周方向等角度间隔设置。
进一步地，所述插销孔与所述导向板错位设置。
进一步地，所述固桩架包括顶板、围板、安装板和底板，所述安装板布置在所述第一升降轴套和所述第二升降轴套之间，所述顶板和所述底板分别位于所述安装板上下两侧，所述顶板和所述安装板之间及所述安装板和所述底板之间均通过所述围板连接。
进一步地，所述第一驱动轴套轴向两端分别通过推力轴承对应与所述顶板和所述安装板连接；所述第二驱动轴套轴向两端分别通过推力轴承对应与所述安装板和所述底板固定连接。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例由于第一驱动轴套和第二驱动轴套分别对应螺纹套装在第一升降轴套和第二升降轴套外周壁上，因此在驱动机构驱动下，第一升降轴套和第二升降轴套可以分别相对第一驱动轴套和第二驱动轴套发生转动，第一升降轴套和第二升降轴套的轴向距离相应发生改变，由于第一升降轴套和第二升降轴套活动设置在桩腿上，并且在桩腿上设置有插入第一升降轴套和第二升降轴套内壁中的导向板，使第一升降轴套和第二升降轴套可沿桩腿轴向直线移动，在使用时，依次将第一升降轴套和第二升降轴套上的插销插入对应的插销孔中，使第一升降轴套和第二升降轴套交替固定，即可相应的使第一驱动轴套和第二驱动轴套沿桩腿轴向移动，由于第一驱动轴套和第二驱动轴套均安装在固桩架上，进而可相应的带动固桩架沿桩腿轴向移动，由于固桩架是固定在海洋平台上的，即可达到使海洋平台快速升降的目的，以提高操作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的自升式平台升降装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的自升式平台升降装置的俯视图；
图3是本发明实施例提供的自升式平台升降装置中驱动结构的装配示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种自升式平台升降装置。参考图1及图2，该装置包括桩腿1、用于固定在海洋平台上的固桩架7，桩腿1上沿桩腿1轴向间隔设置有多个插销孔12，该装置还包括驱动机构、活动套装在海洋平台的桩腿1上的第一升降轴套3和第二升降轴套9、及在驱动机构驱动下可相对固桩架7旋转的第一驱动轴套4和第二驱动轴套8，第一升降轴套3和第二升降轴套9沿桩腿1轴向从上至下依次设置，桩腿1的外周壁上设置有沿桩腿轴向延伸的导向板10，第一升降轴套3和第二升降轴套9内壁上均设置有与导向板10相配合的导向槽11；第一升降轴套3上设置有用于插入桩腿1上的插销孔12中的第一插销2，第一驱动轴套4螺纹套装在第一升降轴套3外周壁上；第二升降轴套9上设置有用于插入桩腿1上的插销孔12中的第二插销17，第二驱动轴套8螺纹套装在第二升降轴套9外周壁上，第一驱动轴套4、第二驱动轴套8和驱动机构均安装在固桩架7上。
本发明实施例由于第一驱动轴套和第二驱动轴套分别对应螺纹套装在第一升降轴套和第二升降轴套外周壁上，因此在驱动机构驱动下，第一升降轴套和第二升降轴套可以分别相对第一驱动轴套和第二驱动轴套发生转动，第一升降轴套和第二升降轴套的轴向距离相应发生改变，由于第一升降轴套和第二升降轴套活动设置在桩腿上，并且在桩腿上设置有插入第一升降轴套和第二升降轴套内壁中的导向板，使第一升降轴套和第二升降轴套可沿桩腿轴向直线移动，在使用时，依次将第一升降轴套和第二升降轴套上的插销插入对应的插销孔中，使第一升降轴套和第二升降轴套交替固定，即可相应的使第一驱动轴套和第二驱动轴套沿桩腿轴向移动，由于第一驱动轴套和第二驱动轴套均安装在固桩架上，进而可相应的带动固桩架沿桩腿轴向移动，由于固桩架是固定在海洋平台上的，即可达到使海洋平台快速升降的目的，以提高操作效率。
本发明实施例的第一驱动轴套4的外周壁上可以设置有第一环形齿圈4.1，第二驱动轴套8的外周壁上可以设置有第二环形齿圈8.1；驱动机构包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元包括固定设置在固桩架7上的第一旋转件13和设置在第一旋转件13输出端的第一齿轮14，第一齿轮14与第一环形齿圈4.1相啮合，第二驱动单元包括固定设置在固桩架7上的第二旋转件15和设置在第二旋转件15输出端的第二齿轮16，第二齿轮16与第二环形齿圈8.1相啮合。通过旋转件与环形齿圈的相互配合，使第一驱动轴套4和第二驱动轴套8可相对固桩架7发生旋转。
本发明实施例中，第一环形齿圈4.1沿第一驱动轴套4轴向可以至少设置有两个，相应地，该装置包括一列与第一环形齿圈4.1一一对应的第一驱动单元，一个第一驱动单元对应驱动一个第一环形齿圈4.1；而第二环形齿圈8.1沿第二驱动轴套8轴向也至少设置有两个，相应地，该装置也包括一列与第二环形齿圈8.1一一对应的第二驱动单元，一个第二驱动单元对应驱动一个第二环形齿圈8.1。通过一列驱动单元驱动一个环形齿圈，可以增大升降装置的动力。
本发明实施例中，每一个第一环形齿圈4.1可以对应设置有至少两个第一驱动单元，两个第一驱动单元沿桩腿1周向等角度间隔设置，至少两个第一驱动单元对应驱动一个第一环形齿圈4.1；每一个第二环形齿圈8.1对应设置有至少两个第二驱动单元，至少两个第二驱动单元以桩腿1周向等角度间隔设置，至少两个第二驱动单元对应驱动一个第二环形齿圈8.1。由于每一个第一环形齿圈4.1和每一个第二环形齿圈8.1均与至少两个驱动单元相配合，因此可以使第一驱动轴套4和第二驱动轴套8两侧的受力平衡，避免由于受力不平衡而出现变形。另外，至少两个第一驱动单元和至少两个第二驱动单元均可以成列布置。
本发明实施例中，驱动轴套的内孔可以加工有能够与升降轴套外周壁螺纹相啮合的超粗牙螺纹，其螺距为最大3毫米，以能够承受足够的荷载。
本发明实施例中，第一升降轴套3和第二升降轴套9、第一驱动轴套4和第二驱动轴套8结构相同，都为倒立安装。
本发明实施例中，驱动单元中的旋转件可以通过螺栓固定在固桩架7上，以方便对驱动单元的拆卸和保养。
本发明实施例的旋转件可以为步进电机等输出端做旋转运动的动力机构。
本发明实施例的导向板10和导向槽11的相互配合，以保证第一升降轴套3和第二升降轴套9沿桩腿1轴向移动。本发明实施例的导向板10可以至少设置有两个，至少两个导向板10沿桩腿1圆周方向等角度间隔设置，也可以进一步保证第一升降轴套3和第二升降轴套9在升降时更平稳。
本发明实施例的插销孔12至少设置有两列，至少两列插销孔12沿桩腿1圆周方向等角度间隔设置，插销孔12可以与导向板10错位设置。相应地，第一插销2和第二插销17也应至少设置有两个。通过第一插销2和第二插销17分别将第一升降轴套3和第二升降轴套9可拆卸连接在桩腿1上，可以降低每个第一插销2和每个第二插销17上的承载力，同时又由于多个第一插销2和多个第二插销17均沿桩腿1等角度间隔设置，因此可以平衡多个第一插销2和多个第二插销17上的承载力，使第一升降轴套3和第二升降轴套9更平稳。
本发明实施例中的第一插销2和第二插销17均可以选用油缸式插销，能够将插销快速顶入到桩腿1的插销孔中，方便快捷。
本发明实施例的固桩架7包括顶板7.1、围板7.2、安装板7.3和底板7.4，安装板7.3布置在第一升降轴套3和第二升降轴套9之间，顶板7.1和底板7.4分别位于安装板7.3上下两侧，顶板7.1和安装板7.3之间及安装板7.3和底板7.4之间均通过围板7.2连接。另外，顶板7.1中心部需设置被第一升降轴套3轴向上端及桩腿1穿过的通孔，而底板7.4中心部需设置被第二升降轴套9轴向下端及桩腿1穿过的通孔。本发明实施例的顶板7.1、围板7.2、安装板7.3和底板7.4可以围成一个只有轴向两端开口的操作空间，防止因外界因素对内部构件产生影响，使用周期长。
本发明实施例的第一驱动轴套4轴向两端可以分别通过推力轴承6对应与顶板7.1和安装板7.3连接；第二驱动轴套8轴向两端可以分别通过推力轴承6对应与安装板7.3和底板7.4固定连接。推力轴承6可以承受第一驱动轴套4和第二驱动轴套8的轴向力，确定和保持第一驱动轴套4和第二驱动轴套8的轴向位置。
以下简述本发明实施例所提供的装置的工作过程：
在上升过程中，第二插销17插入桩腿1的插销孔12内，第一插销2从桩腿1的插销孔12中拔出，通过第二插销17将桩腿1的支撑力传递至海洋平台，控制各个驱动单元开始工作，各个驱动单元中的齿轮正向转动，各个驱动单元中的齿轮对应与驱动轴套上的齿圈啮合，使两个驱动轴套转动，同时，由于桩腿1上的导向板10和升降轴套中的导向槽11的相互配合，升降轴套和驱动轴套会发生螺纹转动，升降轴套并从驱动轴套中旋出，使两个升降轴套之间的距离拉长，由于第二升降轴套9是固定的，从而可使固桩架7沿桩腿1轴向向上移动，进而带动海洋平台向上移动；
当第一升降轴套3旋到下一个插销孔12位置时，控制各个驱动单元停止工作，升降轴套和驱动轴套通过螺纹结构自锁；同时第一升降轴套3上的第一插销2插入桩腿1中的插销孔12中，使第一升降轴套3与桩腿1锁紧，完成载荷转移，并将第二升降轴套9上的第二插销17从桩腿1的插销孔12中拔出，再控制各个驱动单元开始工作，各个驱动单元中的齿轮反向转动，各个驱动单元中的齿轮对应与驱动轴套上的齿圈啮合，使两个驱动轴套转动，同时，升降轴套和驱动轴套会发生螺纹转动，升降轴套缩回至驱动轴套内，使两个升降轴套之间的距离缩短，回复至初始状态，如此循环，实现海洋平台的连续提升动作。
海洋平台的下降动作则与上升动作的过程相反。
上述工作过程中，第一升降轴套3和第二升降轴套9的螺纹旋向相同，第一驱动轴套4和第二驱动轴套8的螺纹旋向相同，在工作过程中运动旋向相反；
需要说明的是，第一升降轴套3和第二升降轴套9的螺纹可以旋向相反，第一驱动轴套4和第二驱动轴套8的螺纹有可以旋向相反，在工作过程中运动旋向相同。
本发明实施例通过在第一升降轴套3和第二升降轴套9上安装插销，插销可以从桩腿1上的插销孔12中拔出，使轴套能够沿桩腿1轴向移动，从而避免了需要在整条桩腿1上加工螺纹。
本发明实施例通过螺纹传动，相对插销式升降装置不仅提高了升降速度，还能实现自锁；另外，本发明实施例采用轴套结构，增强了桩腿1与海洋平台连接处的固桩刚度，使海洋平台更加稳固，同时使装置结构更加紧凑，占用面积小，增加了海洋平台的可用面积。
本发明实施例采用上下对称布置的两段轴机构，实现了海洋平台的连续升降，进一步提升了升降装置的提升速度。
在本发明实施例的实现方案还可以为：结合图3，第一驱动轴套4和第二驱动轴套8相互靠近的端部外周壁上可分别设置有第一锥形齿圈4.2和第二锥形齿圈8.2，驱动机构包括固定设置在固桩架7上的第三旋转件18和设置在第三旋转件18输出端的锥形齿轮19，锥形齿轮19分别与第一锥形齿圈4.2和第二锥形齿圈8.2相啮合。这样就可以通过一个旋转件和一个齿轮，就可以使第一驱动轴套4和第二驱动轴套8可相对固桩架7发生旋转，结构简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自升式平台升降装置，所述装置包括桩腿(1)、用于固定在海洋平台上的固桩架(7)，所述桩腿(1)上沿所述桩腿(1)轴向间隔设置有多个插销孔(12)，其特征在于，所述装置还包括驱动机构、活动套装在所述桩腿(1)上的第一升降轴套(3)和第二升降轴套(9)、及在所述驱动机构驱动下可相对所述固桩架(7)旋转的第一驱动轴套(4)和第二驱动轴套(8)，所述第一升降轴套(3)和第二升降轴套(9)沿所述桩腿(1)轴向从上至下依次设置，所述桩腿(1)的外周壁上设置有沿所述桩腿轴向延伸的导向板(10)，所述第一升降轴套(3)和所述第二升降轴套(9)内壁上均设置有与所述导向板(10)相配合的导向槽(11)；所述第一升降轴套(3)上设置有用于插入所述桩腿(1)上的插销孔(12)中的第一插销(2)，所述第一驱动轴套(4)螺纹套装在所述第一升降轴套(3)外周壁上；所述第二升降轴套(9)上设置有用于插入所述桩腿(1)上的插销孔(12)中的第二插销(17)，所述第二驱动轴套(8)螺纹套装在所述第二升降轴套(9)外周壁上，所述第一驱动轴套(4)、所述第二驱动轴套(8)和所述驱动机构均安装在所述固桩架(7)上。
2.根据权利要求1所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述第一驱动轴套(4)的外周壁上设置有第一环形齿圈(4.1)，所述第二驱动轴套(8)的外周壁上设置有第二环形齿圈(8.1)；所述驱动机构包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元包括固定设置在所述固桩架(7)上的第一旋转件(13)和设置在所述第一旋转件(13)输出端的第一齿轮(14)，所述第一齿轮(14)与所述第一环形齿圈(4.1)相啮合，所述第二驱动单元包括固定设置在所述固桩架(7)上的第二旋转件(15)和设置在所述第二旋转件(15)输出端的第二齿轮(16)，所述第二齿轮(16)与所述第二环形齿圈(8.1)相啮合。
3.根据权利要求2所述的自升式平台升降装置，其特征在于，每一个所述第一环形齿圈(4.1)对应设置有一组所述第一驱动单元，每组所述第一驱动单元包括一个第一驱动单元或者包括至少两个沿所述桩腿(1)周向等角度间隔设置的第一驱动单元；每一个所述第二环形齿圈(8.1)对应设置有一组所述第二驱动单元，每组所述第二驱动单元包括一个第二驱动单元或者包括至少两个沿所述桩腿(1)周向等角度间隔设置的第二驱动单元。
4.根据权利要求3所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述第一环形齿圈(4.1)沿所述第一驱动轴套(4)轴向至少设置有两个；所述第二环形齿圈(8.1)沿所述第二驱动轴套(8)轴向至少设置有两个。
5.根据权利要求1所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述第一驱动轴套(4)和所述第二驱动轴套(8)相互靠近的端部外周壁上分别设置有第一锥形齿圈(4.2)和第二锥形齿圈(8.2)，所述驱动机构包括固定设置在所述固桩架(7)上的第三旋转件(18)和设置在所述第三旋转件(18)输出端的锥形齿轮(19)，所述锥形齿轮(19)分别与所述第一锥形齿圈(4.2)和所述第二锥形齿圈(8.2)相啮合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述导向板(10)至少设置有两个，至少两个所述导向板(10)沿所述桩腿(1)圆周方向等角度间隔设置。
7.根据权利要求6所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述插销孔(12)至少设置有两列，至少两列所述插销孔(12)沿所述桩腿(1)圆周方向等角度间隔设置。
8.根据权利要求7所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述插销孔(12)与所述导向板(10)错位设置。
9.根据权利要求1-5任一项所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述固桩架(7)包括顶板(7.1)、围板(7.2)、安装板(7.3)和底板(7.4)，所述安装板(7.3)布置在所述第一升降轴套(3)和所述第二升降轴套(9)之间，所述顶板(7.1)和所述底板(7.4)分别位于所述安装板(7.3)上下两侧，所述顶板(7.1)和所述安装板(7.3)之间及所述安装板(7.3)和所述底板(7.4)之间均通过所述围板(7.2)连接。
10.根据权利要求9所述的自升式平台升降装置，其特征在于，所述第一驱动轴套(4)轴向两端分别通过推力轴承(6)对应与所述顶板(7.1)和所述安装板(7.3)连接；所述第二驱动轴套(8)轴向两端分别通过推力轴承(6)对应与所述安装板(7.3)和所述底板(7.4)连接。
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