CN106192965B - 插销式液压升降系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插销式液压升降系统，属于海洋工装技术领域。该系统在桩腿上设置有多列插销孔，定环梁和动环梁沿桩腿轴向从上至下依次设置，定环梁上设置有多个第一插销组件，动环梁上设置有多个第二插销组件，提升油缸的两端分别与定环梁和动环梁连接；该系统的多个平衡油缸的固定端与固桩架铰接，多个平衡油缸的活塞杆与定环梁铰接；该系统的蓄能器分别与各个平衡油缸的有杆腔和各个平衡油缸的无杆腔连通。本发明可以增加插销组件的使用寿命。

Description

插销式液压升降系统

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，特别涉及一种插销式液压升降系统。

背景技术

在海洋工程技术领域，自升式海洋平台应用极其广泛，该海洋平台通常都需要采用升降系统带动平台沿着桩腿轴向上下运动。

插销式液压升降系统是常用的一种形式，它在桩腿上设置有动环梁及定环梁，动环梁及定环梁之间通过提升油缸连接，在动环梁及定环梁上分别设置有插入桩腿上的插销孔中的第一插销组件和第二插销组件，通过提升油缸的伸缩动作及第一插销组件、第二插销组件的插拔动作，可完成自升式平台的升降动作。

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：

具有上述机构的升降系统，通常会在桩腿上设置有多列沿桩腿轴向布置的插销孔，相应地，动环梁和定环梁上也需要设置多个对应的插销组件，以保证动环梁和定环梁上的插销组件受力均衡。但由于桩腿上的插销孔的形位公差、升降系统中的构件的制造误差、装配误差等因素，往往会导致插销组件与插销孔的接触不良，例如各个插销组件与桩腿上的插销孔的接触桩腿不一致，有的插销组件顶在插销孔的内壁上，而有的插销组件处于悬空状态，进而引起各个插销组件的受载不均衡，导致插销组件的使用寿命减少。

发明内容

为了解决现有技术中插销组件的受载不均衡的问题，本发明实施例提供了一种插销式液压升降系统。所述技术方案如下：

一种插销式液压升降系统，所述系统包括桩腿、定环梁、动环梁、提升油缸和用于与海洋平台固定连接的固桩架，所述桩腿上沿所述桩腿轴向设置有多列插销孔，所述多列插销孔沿所述桩腿周向等角度间隔布置，所述定环梁和所述动环梁沿所述桩腿轴向从上至下依次设置，所述定环梁上设置有多个与所述插销孔相配合的第一插销组件，所述动环梁上设置有多个与所述插销孔相配合的第二插销组件，所述提升油缸的两端分别与所述定环梁和所述动环梁连接，所述系统还包括多个平衡油缸及蓄能器，所述多个平衡油缸均沿所述桩腿轴向布置，所述多个平衡油缸的固定端与所述固桩架铰接，所述多个平衡油缸的活塞杆与所述定环梁铰接；所述蓄能器分别与各个所述平衡油缸的有杆腔和各个所述的平衡油缸的无杆腔连通。

进一步地，所述蓄能器连通有第一主路和第二主路，所述第一主路通过多个第一支路与各个所述平衡油缸的有杆腔连通，所述第二主路通过多个第二支路与各个所述平衡油缸的无杆腔连通，所述第一支路和所述第二支路均与所述平衡油缸一一对应。以实现蓄能器与各个平衡油缸的有杆腔和无杆腔分别连通。

进一步地，所述系统还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀的进油口与所述第一主路连通，所述第一溢流阀的出油口与所述第二主路连通，当各个平衡油缸的无杆腔压力超出设定值时，液压油将通过第一溢流阀溢流回各个平衡油缸的有杆腔和蓄能器内；所述第二溢流阀的进油口与所述第二主路连通，所述第二溢流阀的出油口与所述第一主路连通，当各个平衡油缸的有杆腔压力超出设定值时，液压油将通过第二溢流阀溢流回各个平衡油缸的无杆腔内，同时蓄能器内的液压油也将补充液压油至各个平衡油缸的无杆腔内。

进一步地，所述系统还包括电磁开关阀，所述电磁开关阀的两个油口分别与所述第一主路和所述第二主路连通。当平衡油缸的活塞杆处于极限位置时，通过闭合电磁开关阀，以调整平衡油缸的活塞杆至中间行程区域。

优选地，所述系统还包括用于检测第一主路的压力的第一压力传感器，以检测平衡油缸的有杆腔的压力。

优选地，所述系统还包括用于检测第二主路的压力的第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述第二主路连通，以检测平衡油缸的无杆腔的压力。

优选地，各个所述第一支路和各个所述第二支路上均设置有截止阀，当某个平衡油缸出现故障时，关闭各个平衡油缸对应的截止阀，可对该平衡油缸实施更换。

进一步地，所述定环梁和所述动环梁均呈正多边形布置，所述定环梁的每个边中部均设置有所述第一插销组件，所述动环梁的每个边中部均设置有所述第二插销组件，这样可以使第一插销组件和第二插销组件所承受的荷载均衡。

进一步地，所述多个平衡油缸沿所述桩腿周向等角度间隔设置，所述平衡油缸和所述第一插销组件沿所述桩腿周向间隔布置，这样可以使平衡油缸所承受的荷载均衡。

进一步地，所述固桩架包括顶板和围板，所述桩腿活动设置在所述顶板中部设置的通孔中，所述顶板设置在所述定环梁上方，所述围板的两端分别与所述顶板和所述海洋平台固定连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例在桩腿上设置动环梁及定环梁，在动环梁及定环梁上分别设置有插入桩腿上的插销孔中的第一插销组件和第二插销组件，提升油缸的两端分别与动环梁及定环梁连接，通过提升油缸的伸缩动作及第一插销组件、第二插销组件的插拔动作，可完成自升式平台的升降动作；

另外，本发明实施例的固桩架及定环梁之间通过多个平衡油缸连接，由于多个平衡油缸的两端分别与固桩架及定环梁铰接，因此，定环梁与固桩架之间可以进行少量的偏摆运动，使定环梁上的插销组件的受力均衡；

进一步地，由于蓄能器分别与各个平衡油缸的有杆腔和各个平衡油缸的无杆腔连通，这样不仅可使各个平衡油缸的有杆腔相互连通，也使各个平衡油缸的无杆腔相互连通，当因插销组件与插销孔的接触不良，引起各个插销组件的受载不均衡，致使定环梁出现少量倾斜时，蓄能器可向各平衡油缸的有杆腔或无杆腔输送液压油，通过控制各平衡油缸之间液压油的流通来补偿定环梁的倾斜，以使平衡油缸对定环梁的多组伸缩作用力相同，可对定环梁的位置进行微调，使各个插销组件与插销孔的配合完好，增加插销组件的使用寿命。

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是本发明实施例的插销式液压升降系统的结构示意图；

图2是图1中沿A-A面的剖视示意图；

图3是本发明实施例的插销式液压升降系统中的平衡油缸的液压原理示意图。

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插销式液压升降系统。

图1为本发明实施例的插销式液压升降系统的结构示意图，图2为图1中沿A-A面的剖视示意图，结合图1及图2，该系统包括桩腿1、定环梁4、动环梁8、提升油缸7和用于与海洋平台11固定连接的固桩架2，桩腿1上沿桩腿1 轴向设置有多列插销孔1.1，多列插销孔1.1沿桩腿1周向等角度间隔布置，定环梁4和动环梁8沿桩腿1轴向从上至下依次设置，定环梁4上设置有多个与插销孔1.1相配合的第一插销组件，动环梁8上设置有多个与插销孔1.1相配合的第二插销组件，提升油缸7的两端分别与定环梁4和动环梁8连接。

本发明实施例由于在桩腿1上设置动环梁8及定环梁4，在动环梁8及定环梁4上分别设置有插入桩腿1上的插销孔1.1中的第一插销组件和第二插销组件，提升油缸7的两端分别与动环梁8及定环梁4连接，通过提升油缸7的伸缩动作及第一插销组件、第二插销组件的插拔动作，可完成自升式平台的升降动作。

结合图1，该系统还包括多个平衡油缸3，多个平衡油缸3均沿桩腿1轴向布置，多个平衡油缸3的固定端与固桩架2铰接，多个平衡油缸3的活塞杆与定环梁4铰接。

本发明实施例的固桩架2及定环梁4之间通过多个平衡油缸3连接，由于多个平衡油缸3的两端分别与固桩架2及定环梁4铰接，因此，定环梁4与固桩架2之间可以进行少量的偏摆运动，使定环梁4上的插销组件的受力均衡；另外，当固桩架2在水平荷载的作用下有少量的弯曲变形时，可避免该水平载荷作用在平衡油缸3上，引起平衡油缸3的失稳及泄露问题。

图3本发明实施例的插销式液压升降系统中的平衡油缸的液压原理示意图。结合图3，该系统还包括蓄能器6，蓄能器6分别与各个平衡油缸3的有杆腔和各个平衡油缸3的无杆腔连通。

本发明实施例由于蓄能器6分别与各个平衡油缸3的有杆腔和各个平衡油缸3的无杆腔连通，这样不仅可使各个平衡油缸3的有杆腔相互连通，也使各个平衡油缸3的无杆腔相互连通，当因插销组件与插销孔1.1的接触不良，引起各个插销组件的受载不均衡，致使定环梁4出现少量倾斜时，蓄能器6可向各平衡油缸3的有杆腔或无杆腔输送液压油，通过控制各平衡油缸3之间液压油的流通来补偿定环梁4的倾斜，以使平衡油缸3对定环梁4的多组伸缩作用力相同，可对定环梁4的位置进行微调，使各个插销组件与插销孔1.1的配合完好，增加插销组件的使用寿命。

结合图3，本发明实施例中，蓄能器6连通有第一主路a和第二主路b，第一主路a通过多个第一支路c与各个平衡油缸3的有杆腔连通，第二主路b通过多个第二支路d与各个平衡油缸3的无杆腔连通，第一支路c和第二支路d均与平衡油缸3一一对应。

上述油路连接可以实现蓄能器6与各个平衡油缸3的有杆腔和无杆腔分别连通，还可以通过控制第一主路a和第二主路b，达到对蓄能器6和各个平衡油缸3的有杆腔或各个平衡油缸3的无杆腔的液压油流动的控制。

结合图3，本发明实施例还包括第一溢流阀16和第二溢流阀17，第一溢流阀16的进油口与第一主路a连通，第一溢流阀16的出油口与第二主路b连通，当各个平衡油缸3的无杆腔压力超出设定值时，液压油将通过第一溢流阀16溢流回各个平衡油缸3的有杆腔和蓄能器6内；第二溢流阀17的进油口与第二主路b连通，第二溢流阀17的出油口与第一主路a连通，当各个平衡油缸3的有杆腔压力超出设定值时，液压油将通过第二溢流阀17溢流回各个平衡油缸3的无杆腔内，同时蓄能器6内的液压油也将补充液压油至平衡油缸3的无杆腔内。

结合图3，本发明实施例还可以包括电磁开关阀18，电磁开关阀18的两个油口分别与第一主路a和第二主路b连通。当平衡油缸3的活塞杆处于极限位置时，通过闭合电磁开关阀18，以调整平衡油缸3的活塞杆至中间行程区域。

本发明实施例的第一溢流阀16、第二溢流阀17和电磁开关阀18为并联关系，相互独立工作。结合图3，本发明实施例还可以包括用于检测第一主路a 的压力的第一压力传感器14，第一压力传感器14与第一主路a连通，以检测平衡油缸3的有 杆腔的压力。

结合图3，本发明实施例还可以包括用于检测第二主路b的压力的第二压力传感器13，第二压力传感器13与第二主路b连通，以检测平衡油缸3的无杆腔的压力。

当平衡油缸3承受挤压或者拉伸时，可通过第一压力传感器14和第二压力传感器13对各个平衡油缸3的有杆腔和无杆腔的压力实施监测，如超过设定压力时，可提供报警提示。

结合图3，本发明实施例的各个第一支路c和各个第二支路d上均设置有截止阀12，当某个平衡油缸3出现故障时，关闭各个平衡油缸3对应的截止阀12，可对该平衡油缸3实施更换。

在各种工况下，本发明实施例中平衡油缸3的具体液压油路如下：

平台升降及锁紧工况：平衡油缸3的无杆腔承受载荷，压力较高，如因制造误差等其它因素引起平衡油缸3之间的载荷不均衡时，因平衡油缸3的无杆腔相互连通，通过液压油的相互流动，而达到各个平衡油缸3的载荷均衡。如平衡油缸3的无杆腔压力过大，可通过第二溢流阀17溢流保护，出现溢流时，平衡油缸3的无杆腔体的液压油将流向平衡油缸3的有杆腔和蓄能器6内；

桩腿升降及锁紧工况：平衡油缸3的有杆腔承受桩腿载荷，压力较低，通过平衡油缸3的位移即可补偿机构的制造误差；

拔桩腿工况：平衡油缸3的有杆腔承受桩腿载荷，压力较高，如平衡油缸3 的有杆腔压力过大，可通过第一溢流阀16溢流保护，出现溢流时，平衡油缸3 的有杆腔及蓄能器6的液压油将流向平衡油缸3无杆腔；

因插销组件在插销孔1.1的位置不同，会引起各个平衡油缸3的补偿位移各不一致，此外，平衡油缸3长期承受压力，液压油会出现泄漏，会引起平衡油缸3运动到最短或最长行程，此时，平衡油缸3是无法继续补偿各个插销组件的位移，也无法使插销组件与插销孔1.1接触状态一致，其平衡的功能有所削弱，因此，需将平衡油缸3调整至中间区域，当插销组件在插销孔1.1的位置不一致时，平衡油缸可以有充足的补偿位移，使插销组件的位置状态保持一致。

当平衡油缸3活塞杆到最短达极限行程时，为使平衡油缸3活塞回到中间位置，此时，需让海洋平台11处于浮动状态，电磁开关阀18得电，平衡油缸3 的有杆腔和无杆腔直接连通，再通过提升油缸7延伸少许行程，迫使平衡油缸3 的活塞杆缩回一部分，使平衡油缸3的无杆腔的液压油流向平衡油缸3的有杆腔中，当平衡油缸3的活塞杆收缩一半行程后，关闭电磁开关阀18，即达到将平衡油缸3的活塞调整至中间行程的目的。

当平衡油缸3活塞杆到最长达极限行程时，为使平衡油缸3活塞回到中间位置，此时，需让海洋平台11处于浮动状态，电磁开关阀18得电，平衡油缸3 的有杆腔和无杆腔直接连通，再通过提升油缸7缩回少许行程，迫使平衡油缸3 的活塞杆伸长一部分，使平衡油缸3的有杆腔的液压油流向平衡油缸3的无杆腔中，当平衡油缸3的活塞杆伸长一半行程后，关闭电磁开关阀18，即达到将平衡油缸3的活塞调整至中间行程的目的。

结合图1，本发明实施例的固桩架2包括顶板2.1和围板2.2，桩腿1活动设置在顶板2.1中部设置的通孔中，顶板2.1设置在定环梁4上方，围板2.2的两端分别与顶板2.1和海洋平台11固定连接。本发明实施例的固桩架2由于只设置有一个通孔，可以对固桩架2内的构件进行防护。

结合图1，本发明实施例的提升油缸7可以为双作用油缸，提升油缸7的固定端与定环梁4下部铰接，提升油缸7的活塞杆与动环梁8的上部铰接。

结合图2，本发明实施例的定环梁4和动环梁8均呈正多边形布置，定环梁 4的每个边中部均设置有第一插销组件，动环梁8的每个边中部均设置有第二插销组件，这样可以使第一插销组件和第二插销组件所承受的荷载均衡。优选地，定环梁4和动环梁8均为方形结构件。

结合图2，本发明实施例的多个平衡油缸3沿桩腿1周向等角度间隔设置，平衡油缸3和第一插销组件沿桩腿1周向间隔布置，这样可以使平衡油缸3所承受的荷载均衡。

本发明实施例的第一插销组件包括第一油缸15和第一插销5，第一油缸15 安装在定环梁4上，第一插销5安装在第一油缸15的伸缩端，在第一油缸15 的伸缩端驱动下，第一插销5可以在桩腿1上的插销孔1.1做插拔动作。

本发明实施例的第二插销组件包括第二油缸10和第二插销9，第二油缸10 安装在动环梁8上，第二插销9安装在第二油缸10的伸缩端，在第二油缸10 的伸缩端驱动下，第二插销10可以在桩腿1上的插销孔1.1做插拔动作。

本发明实施例中，第一插销5的头部和第二插销9的头部均和插销孔1.1为相互配合的偏心圆结构，当第一插销5的头部和第二插销9的头部插入插销孔 1.1后，第一插销5的头部和第二插销9的头部会与插销孔1.1内壁面接触，可以在一定程度上防止第一插销5的头部和第二插销9旋转，减少对插销组件的荷载。

另外，在第一插销5的头部和第二插销9的头部还与插销孔1.1的底部会留有一定的安全间隙，以防止第一插销5的头部和第二插销9的头部与插销孔1.1 的底部产生摩擦。

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)

1.一种插销式液压升降系统，所述系统包括桩腿(1)、定环梁(4)、动环梁(8)、提升油缸(7)和用于与海洋平台(11)固定连接的固桩架(2)，所述桩腿(1)上沿所述桩腿(1)轴向设置有多列插销孔(1.1)，所述多列插销孔(1.1)沿所述桩腿(1)周向等角度间隔布置，所述定环梁(4)和所述动环梁(8)沿所述桩腿(1)轴向从上至下依次设置，所述定环梁(4)上设置有多个与所述插销孔(1.1)相配合的第一插销组件，所述动环梁(8)上设置有多个与所述插销孔(1.1)相配合的第二插销组件，所述提升油缸(7)的两端分别与所述定环梁(4)和所述动环梁(8)连接，其特征在于，

所述系统还包括多个平衡油缸(3)及蓄能器(6)，所述多个平衡油缸(3)均沿所述桩腿(1)轴向布置，所述多个平衡油缸(3)的固定端与所述固桩架(2)铰接，所述多个平衡油缸(3)的活塞杆与所述定环梁(4)铰接；所述蓄能器(6)分别与各个所述平衡油缸(3)的有杆腔和各个所述的平衡油缸(3)的无杆腔连通。

2.根据权利要求1所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述蓄能器(6)连通有第一主路(a)和第二主路(b)，所述第一主路(a)通过多个第一支路(c)与各个所述平衡油缸(3)的有杆腔连通，所述第二主路(b)通过多个第二支路(d)与各个所述平衡油缸(3)的无杆腔连通，所述第一支路(c)和所述第二支路(d)均与所述平衡油缸(3)一一对应。

3.根据权利要求2所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述系统还包括第一溢流阀(16)和第二溢流阀(17)，所述第一溢流阀(16)的进油口与所述第一主路(a)连通，所述第一溢流阀(16)的出油口与所述第二主路(b)连通；所述第二溢流阀(17)的进油口与所述第二主路(b)连通，所述第二溢流阀(17)的出油口与所述第一主路(a)连通。

4.根据权利要求2所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述系统还包括电磁开关阀(18)，所述电磁开关阀(18)的两个油口分别与所述第一主路(a)和所述第二主路(b)连通。

5.根据权利要求1所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述系统还包括用于检测第一主路(a)的压力的第一压力传感器(14)。

6.根据权利要求1所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述系统还包括用于检测第二主路(b)的压力的第二压力传感器(13)。

7.根据权利要求1所述的插销式液压升降系统，其特征在于，各个所述第一支路(c)和各个所述第二支路(d)上均设置有截止阀(12)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述定环梁(4)和所述动环梁(8)均呈正多边形布置，所述定环梁(4)的每个边中部均设置有所述第一插销组件，所述动环梁(8)的每个边中部均设置有所述第二插销组件。

9.根据权利要求8所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述多个平衡油缸(3)沿所述桩腿(1)周向等角度间隔设置，所述平衡油缸(3)和所述第一插销组件沿所述桩腿(1)周向间隔布置。

10.根据权利要求9所述的插销式液压升降系统，其特征在于，所述固桩架(2)包括顶板(2.1)和围板(2.2)，所述桩腿(1)活动设置在所述顶板(2.1)中部设置的通孔中，所述顶板(2.1)设置在所述定环梁(4)上方，所述围板(2.2)的两端分别与所述顶板(2.1)和所述海洋平台(11)固定连接。