CN210033358U - 防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油设备技术领域，涉及闸板防喷器，具体为防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，包括连接在闸板上的闸板轴及设置在锁紧缸内的楔杆，沿楔杆轴向设置楔面，并在楔面的解锁端相贯开设与闸板轴适配的解锁孔，楔杆借助分设于其两端的解锁和锁紧活塞在锁紧缸内往复运动，并借助其楔面与闸板轴的斜端面配合形成闸板轴锁紧、解锁结构，关键在于：所述楔杆与解锁活塞通过胀套式锁紧装置连接，借助设置在楔杆与解锁活塞之间的轴向预紧装置，胀套式锁紧装置与锁紧缸的间隙变换形成楔杆自锁和解锁结构。采用胀套式锁紧装置和轴向预紧装置，楔杆停止即自锁，实现了可靠锁紧闸板轴。

Description

防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置

技术领域

本实用新型属于石油设备技术领域，涉及闸板防喷器，具体涉及闸板防喷器中对闸板轴及闸板进行锁紧的装置。

背景技术

闸板防喷器是石油钻井及修井作业中涉及安全的重要钻井通道设备。闸板防喷器的闸板在通过液压关闭后，闸板需要在固定位置保持相对较长的一段时间，但在井口压力的作用下，闸板未被锁紧将会影响防喷器的密封效果，甚至造成井内油气外泄，封井失败。因此，为了使防喷器的封井工作更加安全有效，还需要对闸板进行机械锁紧。防喷器对锁紧装置的要求是锁紧可靠，解锁容易。锁紧时，一般是对闸板轴进行锁紧，锁紧方式有手动锁紧和液压锁紧两种，手动锁紧是梯形螺纹结构，要实现锁紧，需手动旋转锁紧丝杆的圈数较多，劳动强度大，且不太适合海洋钻井平台等空间受限的场合使用，液压锁紧能实现自动锁紧，是较为先进的锁紧方式。

目前，国内外生产的防喷器其液压锁紧装置主要为楔杆或楔块式。楔杆或楔块式均是利用液压推动楔杆或楔块往复运动，进而借助楔杆或楔块与闸板轴末端的斜面配合，以锁紧或解锁闸板轴。楔杆式锁紧装置一般均设置有楔杆自锁结构，但楔杆的自锁结构设计不合理，为了可靠锁紧，楔杆的斜度一般较小，行程较长，整体结构复杂、结构尺寸较大，解锁困难，锁紧面磨损较大。楔块式锁紧装置通常位于油缸内部，通过液压油驱动楔块运动，无自锁结构，其可靠性受液压油的影响较大，液压油的粘度、污染程度、环境温度等，都会对其造成影响，容易出现不能锁紧，或锁紧后又难以解锁等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种改进的楔杆式液压锁紧装置，通过采用带有预紧装置的胀套式楔杆自锁机构，使闸板轴锁紧装置结构紧凑、锁紧可靠，易于解锁。

本实用新型的技术方案为：防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，包括连接在闸板上的闸板轴及设置在锁紧缸内的楔杆，沿楔杆轴向设置楔面，并在楔面的解锁端相贯开设与闸板轴适配的解锁孔，楔杆借助分设于其两端的解锁和锁紧活塞在锁紧缸内往复运动，并借助其楔面与闸板轴的斜端面配合形成闸板轴锁紧、解锁结构，关键在于：所述楔杆与解锁活塞通过胀套式锁紧装置连接，借助设置在楔杆与解锁活塞之间的轴向预紧装置，胀套式锁紧装置与锁紧缸的间隙变换形成楔杆自锁和解锁结构。

该技术方案中，解锁或锁紧活塞侧供给液压油时，在油压作用下胀套式锁紧装置内收，与锁紧缸间隙变大，楔杆即可在锁紧缸内运动。楔杆停止运动时，轴向预紧装置使胀套式锁紧装置膨胀，与锁紧缸无间隙抱紧，锁紧楔杆。当闸板打开时，闸板轴可穿过解锁孔后退以带动闸板打开。当闸板关闭时，楔杆楔面的大端抵住闸板轴防止闸板轴后退，同时胀套式锁紧装置膨胀，与锁紧缸内壁紧配合，锁紧楔杆。轴向预紧装置用于产生轴向错位以辅助胀套式锁紧装置膨胀和内收。

进一步的，所述楔杆的端头成型有细轴颈，细轴颈与其两侧的轴头和轴杆形成限位台阶面和支撑台阶面，解锁孔和楔面位于轴杆上，楔面与中心轴线的夹角为12-23度。该技术方案中，在端部设置限位台阶面和支撑台阶面，利于加工，便于安装胀套式锁紧装置，无需其余辅助安装定位装置，简化安装结构。夹角较大，楔面的行程较短，易于解锁。

进一步的，所述胀套式锁紧装置包括外周面为锥面的内锥套和内周面为锥面的外锥套，内、外锥套设置膨胀缝或为分体式，内锥套套装在细轴颈上，并限位在限位台阶面和支撑台阶面之间与楔杆轴向连接，外锥套套装在内锥套外部，一端与解锁活塞轴向连接、另一端支撑在支撑台阶面上，外锥套外径与锁紧缸缸筒内径适配。该技术方案中，采用内、外锥套，外锥套与解锁活塞轴向连接，内锥套与楔杆轴向连接，内、外锥套错位达到膨胀和内收的目的，进而变换外锥套与锁紧缸缸筒内壁的配合间隙，实现对楔杆的锁紧和释放，设计巧妙，结构简单、紧凑。为了便于安装，内、外锥套设计膨胀缝或采用分体式结构。

进一步的，所述轴向预紧装置包括塞装在楔杆和解锁活塞内孔中的压簧，借助压簧，楔杆和解锁活塞沿轴向分别向两端牵拉内锥套和外锥套形成错位膨胀结构。该技术方案中，解锁或锁紧活塞侧供给液压油时，在油压及外锥套与锁紧缸之间的摩擦力作用下，压簧被压缩，内、外锥套错位内收，楔杆被释放而运动。当楔杆停止时，压簧膨胀，内、外锥套错位膨胀锁紧楔杆。

进一步的，解锁活塞的内孔为内螺纹孔，螺纹孔内连接有螺帽，压簧塞装在螺帽内盲孔中。该结构设计可便于调节预紧力。螺帽头部与解锁活塞内孔之间安装密封圈，以防止污染侵蚀，影响运动的可靠性。

进一步的，为了便于连接，所述外锥套的内周面上成型有定位凸环，解锁活塞的外周面上配套成型有环形定位槽，定位凸环与环形定位槽互相嵌合形成轴向连接结构。

进一步的，为了密封防蚀，所述解锁活塞的外周面上设置有密封槽，嵌装在密封槽内的密封圈与锁紧缸腔壁密封贴合，密封槽位于环形定位槽外侧；为了便于安装和限位，解锁活塞的端面上成型有与楔杆轴头匹配的插槽。

进一步的，所述锁紧缸的端盖上定位有缸套，缸套的另一端偏心插装在楔杆内，锁紧活塞位于缸套内腔中，并借助通入缸套内的液压油驱动楔杆沿缸套移动。该技术方案中，偏心插装的缸套即可防止楔杆转动错位，进行运动导向，又作为液压缸使用，便于提供动力。锁紧缸和缸套的油路与闸板油路相通。

进一步的，所述锁紧缸的端盖上设置有换向阀，楔杆端面上配套设置有与换向阀触发开关适配的插孔。该结构中，可借助楔杆的运动切换油路，便于控制。

进一步的，所述锁紧缸侧壁上设置有与楔杆解锁孔对应的护罩，护罩上设置有观察孔。该结构中，可通过观察孔查看闸板轴是否后退到位，以判断闸板的状态。

该实用新型的有益效果为：采用胀套式锁紧装置和轴向预紧装置，楔杆停止即自锁，实现了可靠锁紧闸板轴，进而可采用较大斜度的楔面，缩短行程，以有效避免锁紧机构卡死，易于解锁，进一步缩小装置尺寸，简化结构，使整体结构紧凑。

附图说明

图1是实施例中楔杆式液压锁紧装置解锁时的结构示意图；

图2是实施例中楔杆式液压锁紧装置的装配结构示意图；

图3是实施例中楔杆的结构示意图；

图4是实施例中解锁活塞的结构示意图；

附图中，1代表闸板轴，11代表斜端面，12代表油缸，2代表楔杆，21代表楔面，22代表解锁孔，23代表细轴颈，24限位台阶面，25代表支撑台阶面，26代表插孔，3代表解锁活塞，31代表环形定位槽，32代表插槽，33代表密封槽，4代表锁紧活塞，5代表内锥套，6代表外锥套，61代表定位凸环，7代表压簧，8代表螺帽，9代表锁紧缸，91代表端盖，92代表缸套，93代表换向阀，94代表护罩，941代表观察孔，10代表油路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，参见图1、图2，在驱动闸板轴运动的油缸12上固定连接有锁紧缸9，锁紧缸9两端安装有端盖91。锁紧缸9内安装有楔杆2、解锁活塞3、锁紧活塞4、胀套式锁紧装置和轴向预紧装置。如图3所示，楔杆2为圆柱形，沿楔杆2轴向设置楔面21，并在楔面21的解锁端相贯开设与闸板轴1适配的解锁孔22。楔面与中心轴线的夹角为19度。楔杆2的端头成型有细轴颈23，细轴颈23与其两侧的轴头和轴杆形成限位台阶面24和支撑台阶面25，解锁孔22和楔面21位于轴杆上。连接在闸板上的闸板轴1穿入锁紧缸9内，端头为斜端面11，斜端面11与楔杆2的楔面21配合，闸板打开时，闸板轴1可沿楔面21退入解锁孔22内。

参见图1、图2楔杆2与解锁活塞3通过胀套式锁紧装置连接。胀套式锁紧装置包括外周面为锥面的内锥套5和内周面为锥面的外锥套6，内、外锥套5、6设置膨胀缝，内锥套5套装在细轴颈23上，并限位在限位台阶面24和支撑台阶面25之间与楔杆2轴向连接，外锥套6套装在内锥套5外部，一端与解锁活塞3轴向连接、另一端支撑在支撑台阶面25上，外锥套6外径与锁紧缸9缸筒内径适配。外锥套6的内周面上成型有定位凸环61，参见图2、图4，解锁活塞3的外周面上配套成型有环形定位槽31，解锁活塞3和外锥套6连接时，定位凸环61与环形定位槽31互相嵌合，楔杆2轴头插在解锁活塞3端面上的插槽32内。轴向预紧装置包括压簧7和螺帽8，解锁活塞3的中部开有内螺纹孔，螺纹孔内连接螺帽8，压簧7一部分塞装在螺帽8内盲孔中，一部分塞装在楔杆2内孔中。解锁活塞3的外周面上设置有密封槽33，嵌装在密封槽内的密封圈与锁紧缸9腔壁密封贴合，密封槽33位于环形定位槽31外侧，靠近端头。螺帽8头部与解锁活塞内螺纹孔之间也安装密封圈，以密封连接结构。

锁紧缸9的端盖91上定位有缸套92，缸套92的另一端偏心插装在楔杆2内，锁紧活塞4位于缸套92内腔中。锁紧活塞4带动楔杆2沿缸套92轴向滑动。锁紧缸9的端盖91上设置有换向阀93，楔杆2端面上配套设置有与换向阀93触发开关适配的插孔26。楔杆2运动到极限位置时触发换向阀93换向。锁紧缸9侧壁上设置有与楔杆2解锁孔22对应的护罩94，护罩94上设置有观察孔941。参见图1，驱动闸板轴运动的油缸12通过油路10与锁紧缸9内解锁活塞3外侧的油腔及缸套92相通，以通过解锁活塞3和锁紧活塞4推动楔杆2往复运动。

该防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置的工作原理为：参见图2，闸板防喷器关闭时，楔杆2在锁紧活塞4推动下，向内锥套5使力，同时外锥套6与锁紧缸9的摩擦力反向向外锥套6使力，压簧7被压缩，内、外锥套5、6错位内收，外锥套6与锁紧缸9间隙变大。然后楔杆2带动内锥套5、外锥套6、压簧7、螺帽8、锁紧活塞4、解锁活塞3整体移动，使楔面21的大端抵住闸板轴1防止闸板轴1后退。楔杆2停止时，压簧7膨胀，内、外锥套5、6错位膨胀锁紧楔杆2，在这种状态下，即使液压关闭压力失效，楔杆2也不会后退，从而实现了闸板防喷器在关闭状态下的可靠锁紧。参见图1，闸板防喷器打开时，解锁活塞3外侧高压油推动解锁活塞3先压缩压簧7，内、外锥套5、6错位内收，以释放楔杆2，继而推动楔杆2整体运动，楔杆2与闸板轴1的斜端面11完全脱离，闸板轴1穿过解锁孔22后退。可通过观察孔941观察闸板轴1是否后退到位。楔杆2运动触发换向阀93换向。

Claims (10)

1.防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，包括连接在闸板上的闸板轴（1）及设置在锁紧缸（9）内的楔杆（2），沿楔杆（2）轴向设置楔面（21），并在楔面（21）的解锁端相贯开设与闸板轴（1）适配的解锁孔（22），楔杆（2）借助分设于其两端的解锁和锁紧活塞（3、4）在锁紧缸（9）内往复运动，并借助其楔面（21）与闸板轴（1）的斜端面（11）配合形成闸板轴（1）锁紧、解锁结构，其特征在于：所述楔杆（2）与解锁活塞（3）通过胀套式锁紧装置连接，借助设置在楔杆（2）与解锁活塞（3）之间的轴向预紧装置，胀套式锁紧装置与锁紧缸（9）的间隙变换形成楔杆（2）自锁和解锁结构。

2.根据权利要求1所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述楔杆（2）的端头成型有细轴颈（23），细轴颈（23）与其两侧的轴头和轴杆形成限位台阶面（24）和支撑台阶面（25），解锁孔（22）和楔面（21）位于轴杆上，楔面（21）与中心轴线的夹角为12-23度。

3.根据权利要求2所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述胀套式锁紧装置包括外周面为锥面的内锥套（5）和内周面为锥面的外锥套（6），内、外锥套（5、6）设置膨胀缝或为分体式，内锥套（5）套装在细轴颈（23）上，并限位在限位台阶面（24）和支撑台阶面（25）之间与楔杆（2）轴向连接，外锥套（6）套装在内锥套（5）外部，一端与解锁活塞（3）轴向连接、另一端支撑在支撑台阶面（25）上，外锥套（6）外径与锁紧缸（9）缸筒内径适配。

4.根据权利要求3所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述轴向预紧装置包括塞装在楔杆（2）和解锁活塞（3）内孔中的压簧（7），借助压簧（7），楔杆（2）和解锁活塞（3）沿轴向分别向两端牵拉内锥套（5）和外锥套（6）形成错位膨胀结构。

5.根据权利要求4所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：解锁活塞（3）的内孔为内螺纹孔，螺纹孔内连接有螺帽（8），压簧（7）塞装在螺帽（8）内盲孔中。

6.根据权利要求3所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述外锥套（6）的内周面上成型有定位凸环（61），解锁活塞（3）的外周面上配套成型有环形定位槽（31），定位凸环（61）与环形定位槽（31）互相嵌合形成轴向连接结构。

7.根据权利要求6所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述解锁活塞（3）的外周面上设置有密封槽（33），嵌装在密封槽内的密封圈与锁紧缸（9）腔壁密封贴合，密封槽（33）位于环形定位槽（31）外侧；解锁活塞（3）的端面上成型有与楔杆（2）轴头匹配的插槽（32）。

8.根据权利要求2-7任一项所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述锁紧缸（9）的端盖（91）上定位有缸套（92），缸套（92）的另一端偏心插装在楔杆（2）内，锁紧活塞（4）位于缸套（92）内腔中，并借助通入缸套（92）内的液压油驱动楔杆（2）沿缸套（92）移动。

9.根据权利要求8所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述锁紧缸（9）的端盖（91）上设置有换向阀（93），楔杆（2）端面上配套设置有与换向阀（93）触发开关适配的插孔（26）。

10.根据权利要求1-7任一项所述的防喷器闸板的楔杆式液压锁紧装置，其特征在于：所述锁紧缸（9）侧壁上设置有与楔杆（2）解锁孔（22）对应的护罩（94），护罩（94）上设置有观察孔（941）。

Images