CN107265349B - 插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法。其升降系统的锁紧装置是在平台主体升到工作高度并调平后用以锁紧平台主体，包括：固定梁、升降梁、升降油缸和机械锁紧组件。升降油缸设置在固定梁和升降梁之间，且升降油缸的一端与升降梁相连，另一端与固定梁相连，通过调节升降油缸的活塞杆伸出长度而使升降梁与固定梁之间保持设定高度；机械锁紧组件与所述升降油缸活塞杆的伸出长度相同，支撑在所述升降油缸的活塞杆外周，且两端分别抵靠于所述升降梁和所述升降油缸的凸台，以锁定所述升降油缸在卸荷状态的活塞杆伸出长度。本发明的锁紧机构为机械结构，无需消耗能量，且紧密扣合在活塞杆上，结构稳固可靠。

Description

插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法

技术领域

本发明涉及海洋平台领域，尤其涉及插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法。

背景技术

目前常见的自升式平台升降系统有两种形式，一种是齿轮齿条式，其由液压马达或者电动机驱动齿轮沿齿条上下运动；另一种是插销式，其由液压缸推动插销沿桩腿上的销孔上下运动，一条桩腿上的插销一般有二或三组多个，一组固定销布置在固定梁上，或者没有固定梁而直接与平台主体相连；另一组或两组布置在升降梁上，靠液压缸组推动升降梁工作。

升降梁可以连接成一体环绕桩腿布置，所有升降梁同步升降，常用于步进式升降系统；也可以相互独立，分别由相应的液压缸推动，部分升降梁上升的同时另外的升降梁下降，常用于连续式升降系统。

平台在拖航或者就位后升到指定高度进行作业时，均需要保持桩腿与平台主体的相对位置不动，这就需要将升降系统“锁紧”。对于齿轮齿条式升降系统，可以对液压马达或者电动机进行刹车，也可以添加独立的锁紧系统“夹持”住齿条来实现“锁紧”功能。对于插销式升降系统，理论上其具有自然锁紧的功能，与平台主体相连的插销插入桩腿后就能保证桩腿与平台主体相对位置固定；另外，也有通过对液压缸保压来实现“锁紧”的。

具体地，插销式升降系统包括：桩腿、固定梁、升降梁和多个升降油缸，固定梁与平台主体固定连接，升降梁设在固定梁的下方，升降油缸的两端分别于与固定梁和升降梁相连。固定梁和升降梁上分别设有定插销机构和动插销机构，桩腿自上至下等间隔设有多个插销孔，定插销机构能够控制定插销油缸将插销插入或拔出桩腿的插销孔，动插销机构能够控制动插销油缸将插销插入或拔出桩腿的插销孔。

插销式升降系统工作管理是：平台本体上升时，首先将升降油缸缩回，动插销机构的动插销插入插销孔内，通过定插销油缸控制拔出定插销，升降油缸伸出，通过桩腿与平台本体的相对作用使得平台本体上升，当行程达到一定高度时，定插销插入插销孔内，此时平台本体停止上升；动插销油缸控制动插销拔出，升降油缸空行程缩回，再次插入动插销拔出定插销重复上述动作，直至平台本体上升到预设位置。同理，平台下降时，首先将升降油缸伸出，动插销机构的动插销插入插销孔内，通过定插销油缸控制拔出定插销，升降油缸缩回，使得平台本体下放，当行程达到预定高度时，定插销插入插销孔内，此时平台本体停止下放，动插销油缸控制动插销拔出，升降油缸空行程伸出，再次插入动插销拔出定插销重复上述动作，直至平台本体下降到预设位置。

然而，在实际作业中，理论上插销式升降系统的自然锁紧是很难实现的。原因是：首先，由于海底的高低不平以及地质条件的差异，在平台插桩预压后，桩腿的入泥深度各不相同；其次，平台作业时要求的升船高度是固定的，可以调整的范围很小；再次，插销式升降系统的节距(一般在0.8m到2m之间)相比齿轮齿条的节距要大的多，且不连续，不能在任意位置插入固定销；最后，平台作业对平台主体的倾角有严格要求，并且平台主体结构也不允许有较大的翘曲。因此，实际作业时，能有一条桩腿的固定插销插入就很少见了，绝大多数情况都是所有的固定插销都无法插入桩腿销孔。有些平台会不顾平台主体的翘曲变形或者倾斜，强行插入多组插销来“锁紧”平台，短时间可能没有问题，但长时间如此会造成升降系统甚至船体结构的损伤。

另外，对于通过对液压缸保压来实现“锁紧”的升降系统，通过液压缸活塞杆伸出长度的不同而将平台调平，或者达到要求的作业高度。插销式升降系统在平台工作时，如果固定插销没有插入桩腿销孔内，而是升降梁上的插销插入桩腿销孔内，则液压缸始终处于受压状态，如果发生液压油泄漏或者压力不足，液压缸的活塞杆将会缩回，平台的倾角或者高度将会改变，威胁作业安全。

除此之外，由于液压缸活塞、阀门、接头等的微量泄露，想要长时间固定不变，就需要有庞大的压力补偿装置或者频繁启动液压泵站甚至维持连续运转，动辄高达几百上千千瓦的液压泵站的启停对平台的电网冲击很大，还需要消耗更多的主机功率，非常的不经济。而且，液压系统长时间运行在高压下，加大了危险发生几率，一旦发生油管爆裂等故障，甚至不能维持平台正常站位，而且很难修理更换，严重威胁平台的安全运营。

综上所述，亟待发明一种插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明在于提供一种插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法，以解决现有技术中升降系统的升降油缸长期处于载荷状态而带来能源浪费，设备维护成本增大等问题。

针对上述技术问题，本发明提出一种插销式自升平台的升降系统的锁紧装置，在平台主体升到工作高度并调平后用以锁紧所述平台主体，包括：固定梁、升降梁、升降油缸和机械锁紧组件。固定梁设在所述平台主体的桩腿侧面，且与所述平台主体固定相连；升降梁设在所述平台主体的桩腿侧面，且所述升降梁位于所述固定梁的下方；升降油缸设置在所述固定梁和所述升降梁之间，且所述升降油缸的一端与所述升降梁相连，另一端与所述固定梁相连，通过调节所述升降油缸的活塞杆伸出长度而使所述升降梁与所述固定梁之间保持设定高度；机械锁紧组件与所述升降油缸活塞杆的伸出长度相同，支撑在所述升降油缸的活塞杆外周，且两端分别抵靠于所述升降梁和所述升降油缸的凸台，以锁定所述升降油缸在卸荷状态的活塞杆伸出长度。

在优选方案中，所述机械锁紧组件包括多个中心带孔的垫块，所述垫块卡合在所述升降油缸伸出的活塞杆上。

在优选方案中，所述多个垫块的厚度不完全相同。

在优选方案中，每个垫块由两个半环形的子垫块组成；所述子垫块的内径大于所述升降油缸的活塞杆的直径。

在优选方案中，构成同一垫块的两个子垫块可相互分离。

在优选方案中，所述子垫块的两端各包括一公锁扣和一母锁扣；所述公锁扣具有一凸起，所述母锁扣具有能够卡合所述凸起的凹槽。

在优选方案中，所述公锁扣上的凸起的横截面呈L形、T形或梯形。

在优选方案中，构成同一垫块的两个子垫块相互不分离；所述两个子垫块的一端铰接，另一端通过搭接或卡扣的结构可拆卸相连。

在优选方案中，所述升降油缸伸出的活塞杆的表面包裹一层软性保护层。

在优选方案中，所述软性保护层是橡胶保护层或纱布保护层。

本发明还提出一种插销式自升平台，包括：平台主体和上述的插销式自升平台的升降系统的锁紧装置。

本发明还提出一种插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，包括：利用升降油缸带动固定梁和升降梁沿桩腿爬升，将平台主体升高到工作高度后，将升降梁和桩腿进行销固；调整每个桩腿上的升降油缸的活塞杆伸出长度，对所述平台主体进行调平；将固定梁插销不能插入桩腿销孔的桩腿对应的升降油缸保持载荷状态；将机械锁紧组件支撑在保持载荷状态的升降油缸的活塞杆外周，使活塞杆伸出长度保持不变；将所述升降油缸卸荷。

在优选方案中，在所述将固定梁和桩腿不能够销固的升降油缸保持载荷状态步骤之前或之后，将固定梁插销能够插入桩腿销孔的桩腿进行销固，且将该桩腿对应的升降油缸进行卸荷。

在优选方案中，所述机械锁紧组件包括多个中心带孔的垫块，将所述机械锁紧组件支撑在所述升降油缸的活塞杆外周时，将所述垫块套装在活塞杆的周向，且各垫块沿所述活塞杆轴向重叠放置。

在优选方案中，每个垫块由两个半环形的子垫块组成，每个子垫块的两端各包括一公锁扣和一个母锁扣，在将所述垫块套装在活塞杆的周向时，首先将其中一子垫块放置在活塞杆一侧，再沿活塞杆轴向放入另一子垫块并使两子垫块的公锁扣和母锁扣相扣合。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：在平台调平后，本发明的机械锁紧组件能使升降油缸活塞杆伸出长度保持不变，依靠升降梁插销锁紧平台，且可以将升降油缸卸荷，节省了能源，降低了设备的维护费用。同时，降低了油管爆裂等故障的发生概率，保证平台的安全运营。本发明中的机械锁紧组件为机械结构，无需消耗能量，紧密扣合在活塞杆上，结构稳固可靠。

附图说明

图1是本实施例插销式自升平台的升降系统的结构示意图。

图2是本实施例插销式自升平台的升降系统的横向剖面视图。

图3是本实施例插销式自升平台的升降系统的锁紧装置横向剖面视图。

图4A是本实施例垫块第一种卡合结构示意图。

图4B是图4A的分解图。

图5A是本实施例垫块第二种卡合结构示意图。

图5B是图5A的分解图。

图6A是本实施例垫块第三种卡合结构示意图。

图6B是图6A的分解图。

图7是本发明插销式自升平台的升降系统的锁紧方法的流程图。

附图标记说明如下：2、平台主体；3、桩腿；31、销孔；4、固定梁；41、固定梁插销；5、升降梁；51、升降梁插销；6、升降油缸；61、活塞杆；62、软性保护层；71、垫块；7、机械锁紧组件；72、子垫块；73、公锁扣；74、母锁扣；731、凸起；741、凹槽。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式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方式上具有各种的变化，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当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

参阅图1至图6B，本实施例的插销式自升平台，包括：平台主体2、桩腿3和升降系统的锁紧装置。升降系统的锁紧装置是在平台主体2升到工作高度并调平后用以锁紧平台主体2，其包括：固定梁4、升降梁5、升降油缸6和机械锁紧组件7。

固定梁4设在平台主体2的桩腿3侧面，且与平台主体2固定相连。

升降梁5设在平台主体2的桩腿3侧面，且升降梁5位于固定梁4的下方。

升降油缸6设置在固定梁4和升降梁5之间，且升降油缸6的一端与升降梁5相连，另一端与固定梁4相连，通过调节升降油缸6的活塞杆61伸出长度而使升降梁5与固定梁4之间保持设定高度。

机械锁紧组件7与升降油缸6的活塞杆61的伸出长度相同，支撑在升降油缸6的活塞杆61外周，且两端分别抵靠于升降梁5和升降油缸6的凸台，以锁定升降油缸6在卸荷状态的活塞杆61伸出长度。

具体地，机械锁紧组件7包括多个中心带孔的垫块71，垫块71的材质可以是钢、铸铁或者硬质合金，只要抗压强度满足要求即可。垫块71卡合在升降油缸6伸出的活塞杆61上，该多个垫块71的厚度不完全相同。

每个垫块71由两个半环形的子垫块72组成；子垫块72的内径大于升降油缸6的活塞杆61的直径。

本实施例中，构成同一垫块71的两个子垫块72相互分离，子垫块72的两端各包括公锁扣73和母锁扣74；公锁扣73具有一凸起731，母锁扣74具有能够卡合该凸起731的凹槽741。其中，凸起731的横截面可以呈L形、T形或梯形等。

在其他实施例中，组成一个垫块71的两个子垫块72还可以是不分离，两个子垫块72的一端铰接，另一端通过搭接或卡扣的结构可拆卸相连。

升降油缸6伸出的活塞杆61的表面包裹一层软性保护层62，软性保护层62可以是橡胶保护层或纱布保护层等，以保护活塞杆61不受损伤、不生锈和不腐蚀垫块71和活塞杆61。

请结合图7和图1～图6B，本实施例还提供插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，该锁紧方法包括：

S1，利用升降油缸6带动固定梁4和升降梁5沿桩腿3爬升，将平台主体2升高到工作高度后，将升降梁5和桩腿3进行销固。

S2，调整每个桩腿3上的升降油缸6的活塞杆61伸出长度，对平台主体2进行调平；将固定梁插销41不能够插入桩腿销孔31的桩腿对应的升降油缸6保持载荷状态。

其中，将固定梁4和桩腿3不能够销固的升降油缸6保持载荷状态步骤之前或之后，还包括将固定梁插销41能够插入桩腿销孔31的桩腿进行销固，且将该桩腿对应的升降油缸6进行卸荷的步骤。

S3，将机械锁紧组件7支撑在保持载荷状态的升降油缸6的活塞杆61外周，使活塞杆61伸出长度保持不变。

S4，将升降油缸6卸荷。

本实施例中，桩腿3沿竖直方向上间隔设有多个销孔31，固定梁4和升降梁5分别上固定安装有固定梁插销41和升降梁插销51。升降油缸6带动升降梁5移动至设定位置时，固定梁插销41和升降梁插销51插入其对应的销孔31进行销固。

需要说明的是，固定梁插销41可以安装在固定梁4的上端面、升降梁插销51可以安装在升降梁5的下端面，也可以是固定梁插销41和升降梁插销51安装在固定梁4和升降梁5的内部机构中，此处不作限定。

本实施例的方法中，将机械锁紧组件7支撑在升降油缸6的活塞杆61外周时，将垫块71套装在活塞杆61的周向，且各垫块71沿活塞杆61轴向重叠放置。

在将垫块71套装在活塞杆61的周向时，首先将其中一子垫块72放置在活塞杆61一侧，再沿活塞杆61轴向放入另一子垫块72并使两子垫块72的公锁扣73和母锁扣74相扣合。

在实际放置垫块时，应当先放最大厚度的垫块，当放置多个垫块后间隙不足放入一个该厚度的垫块时，计算一个合适的厚度组合或单个垫块，将平台主体稍微顶升一段高度，放置该计算厚度组合或单个的垫块，最后将平台主体落回以压紧垫块组合，确认无松动后即可将升降油缸卸荷，整个锁紧工作完成。

本发明插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方法，充分利用升降油缸端部的凸台及升降梁之间的空间，安全有效地实现销式自升平台的升降系统在任意位置的锁紧固定。该机械锁紧组件为机械结构，无需消耗能量，且紧密扣合在活塞杆上，结构稳固可靠。本发明插销式自升平台及其升降系统的锁紧装置和锁紧方既能满足作业高度要求及平台调平，又能避免平台长期站位工作时频繁启动或者一直运行液压泵站，大大节省了能源和设备的维护费用，降低了油管爆裂等故障的发生概率，保证平台的安全运营。

虽然已参照以上典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此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 (15)

1.一种插销式自升平台的升降系统的锁紧装置，在平台主体升到工作高度并调平后用以锁紧所述平台主体，其特征在于，包括：

固定梁，设在所述平台主体的桩腿侧面，且与所述平台主体固定相连；

升降梁，设在所述平台主体的桩腿侧面，且所述升降梁位于所述固定梁的下方；

升降油缸，设置在所述固定梁和所述升降梁之间，且所述升降油缸的一端与所述升降梁相连，另一端与所述固定梁相连，通过调节所述升降油缸的活塞杆伸出长度而使所述升降梁与所述固定梁之间保持设定高度；

机械锁紧组件，与所述升降油缸活塞杆的伸出长度相同，支撑在所述升降油缸的活塞杆外周，且两端分别抵靠于所述升降梁和所述升降油缸的凸台，以锁定所述升降油缸在卸荷状态的活塞杆伸出长度。

2.如权利要求1所述的锁紧装置，其特征在于，所述机械锁紧组件包括多个中心带孔的垫块，所述垫块卡合在所述升降油缸伸出的活塞杆上。

3.如权利要求2所述的锁紧装置，其特征在于，所述多个垫块的厚度不完全相同。

4.如权利要求3所述的锁紧装置，其特征在于，每个垫块由两个半环形的子垫块组成；所述子垫块的内径大于所述升降油缸的活塞杆的直径。

5.如权利要求4所述的锁紧装置，其特征在于，构成同一垫块的两个子垫块可相互分离。

6.如权利要求5所述的锁紧装置，其特征在于，所述子垫块的两端各包括一公锁扣和一母锁扣；所述公锁扣具有一凸起，所述母锁扣具有能够卡合所述凸起的凹槽。

7.如权利要求6所述的锁紧装置，其特征在于，所述公锁扣上的凸起的横截面呈L形、T形或梯形。

8.如权利要求4所述的锁紧装置，其特征在于，构成同一垫块的两个子垫块相互不分离；所述两个子垫块的一端铰接，另一端通过搭接或卡扣的结构可拆卸相连。

9.如权利要求1所述的锁紧装置，其特征在于，所述升降油缸伸出的活塞杆的表面包裹一层软性保护层。

10.如权利要求9所述的锁紧装置，其特征在于，所述软性保护层是橡胶保护层或纱布保护层。

11.一种插销式自升平台，其特征在于，包括：平台主体和权利要求1-10任意一项所述的插销式自升平台的升降系统的锁紧装置。

12.一种插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，其特征在于，包括：

利用升降油缸带动固定梁和升降梁沿桩腿爬升，将平台主体升高到工作高度后，将升降梁和桩腿进行销固；

调整每个桩腿上的升降油缸的活塞杆伸出长度，对所述平台主体进行调平；将固定梁插销不能销入桩腿销孔的桩腿对应的升降油缸保持载荷状态；

将机械锁紧组件支撑在保持载荷状态的升降油缸的活塞杆外周，使活塞杆伸出长度保持不变；

将所述机械锁紧组件支撑的升降油缸卸荷。

13.如权利要求12所述的插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，其特征在于，在所述将固定梁和桩腿不能够销固的升降油缸保持载荷状态步骤之前或之后，将固定梁插销能够插入桩腿销孔的桩腿进行销固，且将该桩腿对应的升降油缸进行卸荷。

14.如权利要求12所述的插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，其特征在于，所述机械锁紧组件包括多个中心带孔的垫块，将所述机械锁紧组件支撑在所述升降油缸的活塞杆外周时，将所述垫块套装在活塞杆的周向，且各垫块沿所述活塞杆轴向重叠放置。

15.如权利要求14所述的插销式自升平台的升降系统的锁紧方法，其特征在于，每个垫块由两个半环形的子垫块组成，每个子垫块的两端各包括一公锁扣和一个母锁扣，在将所述垫块套装在活塞杆的周向时，首先将其中一子垫块放置在活塞杆一侧，再沿活塞杆轴向放入另一子垫块并使两子垫块的公锁扣和母锁扣相扣合。