CN109879200B - 海水提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水提升装置，涉及海洋工程机械领域，该海水提升装置包括提升塔架、提升机构、导向组件和潜水泵，提升塔架包括主弦管、副弦管和撑杆，通过为主弦管设置提供动力的提升机构，为副弦管设置导向组件，实现提升塔架的升降，减少海水提升装置对平台的空间占用，提高平台面积的利用率。

Description

海水提升装置

技术领域

本发明涉及海洋工程机械领域，特别涉及一种海水提升装置。

背景技术

钻井平台作业时，平台是站立在海床上，离开水面有一定高度，这为平台的用水带来的极大的困难。因此，需要海水提升装置从钻井平台底下的海面将海水抽送到平台上，供平台在进行消防、冷却和冲洗等时候使用。

塔井式海水提升装置是一种常见的海水提升装置，其通常包括提升塔架、提升机构、潜水泵。其中，提升塔架通过提升机构固定在平台上，以通过提升机构实现提升塔架的升降，潜水泵固定在提升塔架靠近海面的一端。当需要取水时，提升机构工作，将提升塔架下降至合适位置，将潜水泵没入海水中，潜水泵泵出的海水通过输水管输送到钻井平台。当无需取水时，提升机构工作，将提升塔架上升至合适位置，减少对钻井平台作业的影响。

在使用过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于现有的提升塔架由多根平行的弦管和期间的撑杆组成，为了保证提升塔架的平稳移动，通常在每个弦管上均设置有相同提升单元，因此，占用了大量的平台面积，降低了平台面积的利用率，不能满足钻井平台多功能扩展的需要。

发明内容

为了解决海水提升装置对平台面积的占用过多，导致平台面积的利用率低的问题，本发明实施例提供了一种海水提升装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种海水提升装置，包括：提升塔架，提升机构，导向组件和潜水泵，提升塔架包括主弦管、副弦管和撑杆，主弦管和副弦管平行设置，撑杆连接在主弦管和副弦管之间；提升机构设置在平台上，提升机构用于为主弦管沿轴线方向的移动提供动力；导向组件固定在平台上，导向组件内设置有平行于主弦管的导向槽，副弦管可沿主弦管的轴向滑动地插装在导向槽中；潜水泵固定在提升塔架靠近海面的一端。

进一步地，每个提升机构均包括安装架、电机和齿轮箱，齿轮箱通过安装架固定在平台上，主弦管外侧沿轴线方向对称固定有两个齿条，电机的输出端与齿轮箱的输入端传动连接，齿轮箱的输出齿轮与对应的齿条相啮合。

进一步地，导向组件包括支撑板，支撑板包括支撑臂和连接臂，导向槽设置在支撑臂上，支撑臂通过连接臂固定在平台上。

进一步地，导向组件包括挡板、固定板和导向板，挡板分别固定在支撑臂的两侧，固定板分别可拆卸地安装在支撑板的上端面和下端面上，导向板设置在导向槽中，导向板的上端面和下端面分别与两个固定板相抵，导向板的两侧分别与两个挡板相抵。

进一步地，支撑板还包括端面板，端面板固定在支撑臂上端面和下端面上，固定板固定在端面板上。

进一步地，导向组件还包括安装件，支撑板固定在安装件上，安装件固定在平台上。

进一步地，安装架包括一个侧板、两个安装板、调节块和压板；两个安装板垂直安装在侧板的内侧面上，且两个安装板相互平行布置，两个安装板上均设有用于安装调节块的限位孔，调节块的内端分别水平滑动地插装在各自对应的限位孔内，每个调节块均通过一块压板定位安装在各自对应的安装板上的限位孔内，齿轮箱的主轴依次插装在调节块内，输出齿轮位于两个安装板的内侧之间。

进一步地，两个安装板的外侧面上分别设有限位板，限位板分别与对应的调节块的侧边相抵，每一限位板上相对调节块的位置设有三角形凹陷，每一三角形凹陷与各自对应的调节块及安装板形成第一活动空间，两个安装板的水平外侧面上分别设有一个垂直调整组件，垂直调整组件与第一活动空间相匹配，且垂直调整组件可滑动地设置在第一活动空间内。

进一步地，侧板上设置有两个限位块，两个限位块对称设置，限位块为包含一倒角的矩形块，限位块的直角边固定在侧板上，限位块的倒角朝向输出齿轮，限位块的倒角与对应的调节块和侧板形成第二活动空间，两个安装板的垂直外侧板上分别设有两个水平调整组件；水平调整组件与第二活动空间相匹配，且水平调整组件可滑动地设置在第二活动空间内。

进一步地，提升机构还包括锁紧组件，锁紧组件设置在侧板和两个安装板组成的空间内，且位于安装架的上开口端，锁紧组件包括筋板、齿条楔块和固定块，筋板为包含一个第一倒角的矩形板，筋板一个垂直面与侧板固定连接，筋板的第一倒角朝向安装架的上开口端；齿条楔块固定在齿条啮合的一侧，用于固定齿条；固定块为包含一个第二倒角的矩形块，固定块的一垂直面与齿条楔块的垂直面相抵，固定块的第二倒角与筋板的第一倒角相抵。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

该海水提升装置包括提升塔架、提升机构、导向组件和潜水泵，提升塔架包括主弦管、副弦管和撑杆，通过为主弦管设置提供动力的提升机构，为副弦管设置导向组件，实现提升塔架的升降。由于导向组件的体积小于提升机构，从而减少了提升机构对平台空间的占用，进而减少海水提升装置对平台的空间占用，提高平台面积的利用率。

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个实施例，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是本发明实施例的海水提升装置的主视图；

图2是本发明实施例的海水提升装置的俯视图；

图3是本发明实施例的图2的I处放大图；

图4是本发明实施例的提升机构的局部透视图；

图5是本发明实施例的图2的II处放大图；

图6是本发明实施例的图5的A向剖视图。

提升塔架、100；主弦管、110；齿条、111；副弦管、120；撑杆、130；

提升机构、200；安装架、210；上开口端、210a；侧板、211；安装板、212；调节块、213；压板、214；限位板、215；三角形凹陷、2151；垂直调整组件、216；垂直楔形调整块、2161；垂直调节螺杆、2162；限位块、217；水平调整组件、218；水平楔形调整块、2181；水平调节螺杆、2182；电机、220；齿轮箱、230；输出齿轮、231；锁紧组件、240；筋板、241；第一倒角、2411；齿条楔块、242；固定块、243；第二倒角、2431；

导向组件、300；支撑板、310；支撑臂、311；连接臂、312；端面板、313；挡板、320；固定板、330；导向板、340；安装件350；侧臂、351；

潜水泵、400；潜水泵固定机构、410；进水管、420；弯管接头、430。

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。

图1是本发明实施例的海水提升装置的主视图，图2是本发明实施例的海水提升装置的俯视图，如图1和图2所示，本申请提供的海水提升装置包括：提升塔架100、提升机构200、导向组件300、潜水泵400。

提升塔架100包括主弦管110、副弦管120以及撑杆130，主弦管110和副弦管120平行设置，撑杆130连接在主弦管110和副弦管120之间；提升机构200设置在平台上，提升机构200用于为主弦管110沿轴线方向的移动提供动力；导向组件300固定在平台上，导向组件300内设置有平行于主弦管110的导向槽(未示出)，副弦管120可沿主弦管110的轴线滑动地插装在导向槽中；潜水泵400固定在提升塔架100靠近海面的一端。

当需要取水时，提升机构200带动主弦管110沿着主弦管110轴线方向向下移动，副弦管120在撑杆130的带动下沿着导向组件300的导向槽向下滑动，使得整个提升塔架100沿着主弦管110轴线方向下降，将潜水泵300没入海水中，潜水泵300泵出的海水输送到钻井平台。当无需取水时，提升机构200反向带动带动主弦管110沿着主弦管110轴线方向向上移动，副弦管120在撑杆130的带动下沿着导向组件300的导向槽向上滑动，使得整个提升塔架100沿着主弦管110轴线方向上升，潜水泵300离开海面，减少对钻井平台作业的影响。

本申请提供的海水提升装置的提升塔架100包括主弦管110、副弦管120和撑杆130，通过为主弦管110设置提供动力的提升机构200，为副弦管设置导向组件300，实现提升塔架100的升降。由于导向组件300的体积小于提升机构200，从而减少了提升机构200对平台空间的占用，进而减少海水提升装置对平台的空间占用，提高平台面积的利用率。

可选地，提升塔架100包括平行设置的一个主弦管110和多个副弦管120，减少主弦管的数量，有利于进一步减少海水提升装置的体积，减少对主甲板空间的占用。

图3是本发明实施例为图2的I处放大图。如图3所示，进一步地，提升机构200包括安装架210、电机220和齿轮箱230，齿轮箱230通过安装架210固定在平台上，主弦管110外侧沿轴线方向对称固定有两个齿条111，电机220的输出端与齿轮箱230的输入端传动连接，齿轮箱230的输出齿轮231与对应的齿条111相啮合。

当需要移动提升塔架时，电机220带动带动齿轮箱230的输出齿轮231转动，输出齿轮231和齿条111啮合，从而通过主弦管110带动整个提升塔架100移动。

可选地，参见图1，主弦管110的两侧对称设置有多个提升机构200，多个提升机构200沿主弦管110的轴线方向布置。主弦管110每侧的齿条111与多个提升机构200相啮合，能有效分散载荷，有利于提高海水提升装置的使用寿命。同时，当一个提升机构200出现问题时，其余的提升机构200仍可继续使用。

图4是本发明实施例为提升机构的局部透视图。如图3和图4所示，可选地，每个安装架210包括一个侧板211、两个安装板212、调节块213和压板214。两个安装板212垂直安装在侧板211的内侧面上，且两个安装板212相互平行布置，两个安装板212上均设有用于安装调节块213的限位孔(图未示)，调节块213的内端分别水平滑动地插装在各自对应的限位孔内，调节块213和压板214上均设有通孔(图未示)，紧固螺栓依次插装在调节块213和压板214的通孔内。齿轮箱230的主轴依次插装在调节块213内，输出齿轮231位于两个安装板212的内侧之间。

如图4所示，两个安装板212的外侧面上分别设有限位板215，限位板215分别与对应的调节块213的侧边相抵，每一限位板215上相对调节块213的位置均设有三角形凹陷2151，每一三角形凹陷2151与各自对应的调节块213及安装板212形成第一活动空间，两个安装板212的水平外侧面上还分别设有一个垂直调整组件216。垂直调整组件216与第一活动空间相匹配，且垂直调整组件216可滑动地设置在第一活动空间内。通过改变垂直调整组件216在活动空间内的位置，进而改变了调节块213在垂直方向上的位置。

调节块213突出于安装板212的部分的厚度、限位板215的厚度和垂直调整组件216的厚度均相同，从而避免了产生干涉问题。

垂直调整组件216还可以包括两个垂直楔形调整块2161，两个垂直楔形调整块2161通过垂直调节螺杆2162连接，两个垂直楔形调整块2161在调节块213和限位板215之间，从而能够通过改变两个垂直楔形调整块2161的间距来改变调节块213在限位孔内垂直方向的位置。

可选地，侧板211上还设置有两个限位块217，限位块217与对应的调节块213及侧板211形成活动空间，两个限位块217对称设置，限位块217为包含一倒角的矩形块，限位块的直角边固定在侧板211上，限位块217的倒角朝向输出齿轮231，两个安装板212的垂直外侧板上还分别设有一个水平调整组件218。水平调整组件218与第二活动空间相匹配，且水平调整组件218可滑动地设置在第二活动空间内。通过改变水平调整组件218在第二活动空间内的位置，进而改变了调节块213在水平方向上的位置。

水平调整组件218还可以包括两个水平楔形调整块2181，两个水平楔形调整块2181通过水平调节螺杆2182连接，两个水平楔形调整块2181在调节块213和限位块217之间，从而能够通过改变两个水平楔形调整块2181的间距来改变调节块213在限位孔内水平方向的位置。

调节块213通过垂直调整组件216和水平调整组件218安装在安装架210上。提升塔架100的载荷通过齿条111传递到调节块213、垂直调整组件216和水平调整组件218、安装架210，最后传递到主甲板及平台船体结构上，从而有效分散载荷，保证提升机构200的使用寿命。

如图4所示，进一步地，提升机构200还包括锁紧组件240，锁紧组件240设置在侧板211和两个安装板212组成的空间内，且位于安装架210的上开口端210a，锁紧组件240包括筋板241、齿条楔块242和固定块243，筋板241为包含一个第一倒角2411的矩形板，筋板241一个垂直面与侧板211固定连接，筋板241的倒角2411朝向安装架210的上开口端210a；齿条楔块固定在齿条111啮合的一侧，用于固定齿条111的位置；固定块243为包含一第二倒角2431的矩形块，固定块243的一垂直面与齿条楔块242的垂直面相抵，固定块243的第二倒角2431与筋板241的第一倒角2411相抵。

海水提升装置在使用中，除了作业、升降的工况还会遇到风暴和拖航的工况。作业工况时，可以通过电机220的制动器将整个装置锁死，承担潜水泵取水作业的环境载荷。

当风暴来临，环境载荷增大，通过固定块243的一垂直面与齿条楔块242的垂直面相抵，固定块243的第二倒角2431与筋板241的第一倒角2411相抵，可以锁紧提升塔架100，使得整个提升系统可以在风暴载荷工况下进行取水作业。

当拖航状态下，环境载荷不稳定时，通过固定块243的一垂直面与齿条楔块242的垂直面相抵，固定块243的第二倒角2431与筋板241的第一倒角2411相抵，载荷由输出齿轮231和齿条111的啮合面，转移到了齿条楔块242和齿条111的啮合面，能有效保护输出齿轮231和齿条111。

图5是本发明实施例的图2的II处放大图，图6是本发明实施例的图5的A向剖视图。如图5和图6所示，导向组件300包括支撑板310，支撑板310包括支撑臂311和连接臂312，导向槽设置在支撑臂311上，支撑臂311通过连接臂312固定在平台上。

可选地，支撑臂311通过连接臂312固定在主甲板1和底甲板2之间，以便减少对主甲板1空间的占用。

支撑臂311的截面可以是与弦管相配合的弧形，也可以是由有一定夹角的两直板组成。

可选地，导向组件300还可以包括挡板320、固定板330和导向板340，挡板320分别固定在支撑臂311的两侧，固定板330分别可拆卸地安装在支撑板310的上端面和下端面上，导向板340设置在导向槽中，导向板的上端面和下端面分别与两个固定板330相抵，导向板340的两侧分别与两个挡板320相抵。根据实际情况，可以选择不同厚度的导向板340，这样既能保证导向板340的内壁与弦管的有效接触，又能降低对焊接精度的要求。

可选地，支撑板310还包括端面板313，端面板313固定在支撑臂311上端面和下端面上，固定板330固定在端面板313上。

导向组件300还可以包括安装件350，安装件350为两端开口，四周封闭的结构，安装件350的截面可以是圆形，也可以是四边形，或其他形状。对应多个副弦管120的多个支撑板310可以对应的固定在安装件350上，再通过安装件350固定在平台上。本实施例实现时，可以将支撑板310焊接在安装件350上，再通过安装件350焊接在主甲板1与底甲板之间，贯穿整个平台。

安装件350可以一端与上甲板1连接，一端与底甲板2连接，也可以通过侧臂351与侧甲板连接。

可选地，主弦管110的外侧也可以设置导向组件300，进一步保证提升塔架100移动的稳定性。

可选地，每个弦管上可以沿弦管轴向方向设置多个导向组件300，以取得更好的导向效果。

参见图1，进一步地，潜水泵400还包括潜水泵固定机构410，用于将潜水泵400固定在塔架上。潜水泵固定机构可以包括固定在撑杆上的连接板及固定螺栓(图中未示出)。

潜水泵固定机构410可以设置在靠近主弦管110的一侧，以便减少提升时的力矩，从而减少齿轮齿条的载荷。

进一步地，潜水泵400包括进水管420、输水管和弯管接头430。进水管420的一端连接潜水泵400的出口，进水管的另一端连接输水管，输水管沿提升塔架100的长度方向布置，将海水输送到钻进平台上，并通过弯管接头430与平台上的软管相连，从而将海水输送至平台水舱供平台在进行消防、冷却和冲洗等时候使用。

可选地，将进水管420直接连接到主弦管110上，通过主弦管110的内部空间运输海水。实现时，可以将进水管420直接焊接到主弦管110上，以便海水可以直接流入主弦管110。主弦管110与进水管420接口以下部分的内部空间填充泥土，以保证主弦管110中海水的流动方向为沿着主弦管110的轴线向上。

为了便于理解本发明，下面详细介绍一下该海水提升装置的工作过程。

升降作业过程：

电机220驱动齿轮箱230转动，输出齿轮231与齿条111啮合，带动主弦管110沿着主弦管110轴线方向向下移动，副弦管120在撑杆130的带动下沿着导向板340和挡板320组成的导向槽向下滑动，使得整个提升塔架100沿着主弦管110轴线方向下降，将潜水泵300没入海水中。

取水作业过程：

电机220的制动器工作，使输出齿轮231固定，从而输出齿轮231和齿条111啮合锁紧，潜水泵300泵出的海水通过进水管420、主弦管110、弯管接头430和平台上的软管到达平台水舱。

风暴工况：

当风暴来临，环境载荷增大，通过固定块243的一垂直面与齿条楔块242的垂直面相抵，固定块243的第二倒角2431与筋板241的第一倒角2411相抵，可以锁紧提升塔架100，使得整个提升系统可以在风暴载荷工况下进行取水作业。

拖航状态下：

当拖航状态下，环境载荷不稳定时，通过固定块243的一垂直面与齿条楔块242的垂直面相抵，固定块243的第二倒角2431与筋板241的第一倒角2411相抵，载荷由输出齿轮231和齿条111的啮合面，转移到了齿条楔块242和齿条111的啮合面，能有效保护输出齿轮231和齿条111。

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 (8)

1.一种海水提升装置，其特征在于，所述海水提升装置包括：

提升塔架(100)，所述提升塔架(100)包括主弦管(110)、副弦管(120)和撑杆(130)，所述主弦管(110)和所述副弦管(120)平行设置，所述撑杆(130)连接在所述主弦管(110)和所述副弦管(120)之间；

提升机构(200)，所述提升机构(200)设置在平台上，所述提升机构用于为所述主弦管(110)沿轴线方向的移动提供动力，提升机构(200)包括安装架(210)、电机(220)、齿轮箱(230)和锁紧组件(240)，所述齿轮箱(230)通过所述安装架(210)固定在所述平台上，所述主弦管(110)外侧沿轴线方向对称固定有两个齿条(111)，所述电机(220)的输出端与所述齿轮箱(230)的输入端传动连接，所述齿轮箱(230)的输出齿轮(231)与对应的所述齿条(111)相啮合；

其中，所述安装架(210)包括一个侧板(211)、两个安装板(212)、调节块(213)和压板(214)；所述两个所述安装板(212)垂直安装在所述侧板(211)的内侧面上，且两个所述安装板(212)相互平行布置；

所述锁紧组件(240)设置在所述侧板(211)和两个所述安装板(212)组成的空间内，且位于所述安装架(210)的上开口端(210a)，锁紧组件(240)包括筋板(241)、齿条楔块(242)和固定块(243)，所述筋板(241)为包含一个第一倒角(2411)的矩形板，所述筋板(241)一个垂直面与所述侧板(211)固定连接，所述筋板(241)的第一倒角(2411)朝向所述安装架(210)的所述上开口端(210a)；所述齿条楔块(242)固定在所述齿条(111)啮合的一侧，用于固定 所述齿条(111)；所述固定块(243)为包含一个第二倒角(2431)的矩形块，所述固定块(243)的一垂直面与所述齿条楔块(242)的垂直面相抵，所述固定块(243)的所述第二倒角(2431)与所述筋板(241)的所述第一倒角(2411)相抵；

导向组件(300)，所述导向组件(300)固定在所述平台上，所述导向组件(300)内设置有平行于所述主弦管(110)的导向槽，所述副弦管(120)可沿所述主弦管(110)的轴向滑动地插装在所述导向槽中；以及，

潜水泵(400)，所述潜水泵(400)固定在所述提升塔架(100)靠近海面的一端。

2.根据权利要求1所述的海水提升装置，其特征在于，所述导向组件(300)包括支撑板(310)，所述支撑板(310)包括支撑臂(311)和连接臂(312)，所述导向槽设置在所述支撑臂(311)上，所述支撑臂(311)通过所述连接臂(312)固定在所述平台上。

3.根据权利要求2所述的海水提升装置，其特征在于，所述导向组件(300)包括挡板(320)、固定板(330)和导向板(340)，所述挡板(320)分别固定在所述支撑臂(311)的两侧，所述固定板(330)分别可拆卸地安装在所述支撑板(310)的上端面和下端面上，所述导向板(340)设置在所述导向槽中，所述导向板(340)的上端面和下端面分别与两个所述固定板(330)相抵，所述导向板(340)的两侧分别与两个所述挡板(320)相抵。

4.根据权利要求3所述的海水提升装置，其特征在于，所述支撑板(310)还包括端面板(313)，所述端面板(313)固定在支撑臂(311)上端面和下端面上，所述固定板(330)固定在所述端面板(313)上。

5.根据权利要求4所述的海水提升装置，其特征在于，所述导向组件(300)还包括安装件(350)，所述支撑板(310)固定在所述安装件(350)上，所述安装件(350)固定在平台上。

6.根据权利要求1所述的海水提升装置，其特征在于，所述安装架(210)包括调节块(213)和压板(214)；两个所述安装板(212)上均设有用于安装所述调节块(213)的限位孔，所述调节块(213)的内端分别水平滑动地插装在各自对应的限位孔内，每个所述调节块(213)均通过一块所述压板(214)定位安装在各自对应的所述安装板(212)上的所述限位孔内，所述齿轮箱(230)的主轴依次插装在所述调节块(213)内，所述输出齿轮(231)位于两个所述安装板(212)的内侧之间。

7.根据权利要求6所述的海水提升装置，其特征在于，两个所述安装板(212)的外侧面上分别设有限位板(215)，所述限位板(215)分别与对应的所述调节块(213)的侧边相抵，每一所述限位板(215)上相对所述调节块(213)的位置设有三角形凹陷(2151)，每一所述三角形凹陷(2151)与各自对应的所述调节块(213)及所述安装板(212)形成第一活动空间，两个所述安装板(212)的水平外侧面上分别设有一个垂直调整组件(216)，所述垂直调整组件(216) 与所述第一活动空间相匹配，且所述垂直调整组件(216)可滑动地设置在所述第一活动空间内。

8.根据权利要求7所述的海水提升装置，其特征在于，所述侧板(211)上设置有两个限位块(217)，所述两个限位块(217)对称设置，所述限位块(217)为包含一倒角的矩形块，所述限位块的直角边固定在所述侧板(211)上，所述限位块(217)的倒角朝向输出齿轮(231)，所述限位块(217)的倒角与对应的所述调节块(213)及所述侧板(211)形成第二活动空间，两个所述安装板(212)的垂直外侧板上分别设有两个水平调整组件(218)；所述水平调整组件(218)与所述第二活动空间相匹配，且所述水平调整组件(218)可滑动地设置在所述第二活动空间内。

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