CN216142734U - 一种采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构。它包括锁紧壳体以及旋转轴芯，旋转轴芯外圆周表面通过轴承安装有凸轮套轴，锁紧壳体的外表面上开设有安置槽，安置槽内具有通过销轴铰接的卡扣，卡扣通过安装在锁紧壳体上的弹簧拉紧压持在凸轮套轴上，通过凸轮套轴的旋转能够使卡扣上的卡爪顶出安置槽外与外部的锁定部件进行锁定或收放在安置槽内与外部的锁定部件解除锁定。有益效果是：巧妙地利用了凸轮的特殊结构进行旋转锁定或解除锁定，该锁定方式还避免其他锁紧装置锁紧时急促碰撞的弊端，不但提高了装置的稳定性，且利用了蜗轮蜗杆的自锁的特点，实现装置在去除外来驱动力后也可以提供稳定可靠的锁紧效果，大大提高了装置的可靠性。

Description

一种采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构

技术领域

本实用新型涉及一种水下采油树上的阀门操作工具的部件结构，具体地说是一种采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，属于海上采油技术领域。

背景技术

水下采油树是在油(气)井完井后进行测试油气时，或自喷井采油时的一种井口控制装置；采油树上设有用于控制和调节油井的生产以及日常维护清蜡等工作的阀门，为了控制采油树上的阀门，通常使用机器人携带扭转工具，沿着采油管道移动至采油树旁专为机器人工作设立的平台上，机器人在平台上进行自我定位固定后，再将扭转工具固定到阀座上，即机器人先将扭转工具接口的齿槽插入阀座，然后通过自带的自锁装置来完成深水扭转工具与阀门的固定，扭转工具与阀门固定好后，在机器人的操作下，扭转阀门口，将采油树上的阀门打开或关闭。

目前扭转工具上的锁紧机构主要有以下两种：

一种是采用液压缸推力锁紧：采用液压缸推力与卡爪结构共同实现设备的锁紧，但是由于采用了液压缸，其需要的体积空间大，而且采用液压的方式来提供锁紧力，尤其是在水下液压缸很难一直保持恒定的锁紧力，一旦锁紧力不足，就会导致装置的脱落，带来不可估量的财产损失。

另外一种是采用机械锁紧：在产品的外部专门设计有ROV 机器手操作的把手，通过把手的机器操作，驱动着锁紧机构锁紧装置，这种装置对ROV机器人的要求大，而且加大了操作人员的操作难度，安装耗时长，大大的增加了该装置的安装成本。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构设计紧凑、操作使用方便，不但能够提高操作稳定性而且在去除外来驱动力后也可以提供稳定可靠的恒定锁紧效果，同时还能够提高锁紧时的机动性，降低操作人员作业难度的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构。

为了解决上述技术问题，本实用新型的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，包括安装有把手的锁紧壳体以及安置在锁紧壳体的轴向内腔中且安装有旋转接头的旋转轴芯，旋转轴芯外圆周表面通过轴承安装有凸轮套轴，锁紧壳体的外表面上开设有安置槽，安置槽内具有通过销轴铰接的卡扣，卡扣通过安装在锁紧壳体上的弹簧拉紧压持在凸轮套轴上，通过凸轮套轴的旋转能够使卡扣上的卡爪顶出安置槽外与外部的部件进行锁定或收放在安置槽内与外部的部件解除锁定。

所述锁紧壳体的后部内侧设置有驱动电机以及由驱动电机驱动的涡轮蜗杆机构，所述涡轮蜗杆机构的动力输出端与凸轮套轴配合并能够带动凸轮套轴旋转或将凸轮套轴锁定。

所述涡轮蜗杆机构包括通过轴承安装在锁紧壳体内的蜗杆以及与蜗杆配合安装的涡轮，所述锁紧壳体内还设置有与涡轮配合安装的传动轴，所述驱动电机与蜗杆配合安装并能够通过传动轴向凸轮套轴输出动力。

所述凸轮套轴的后部一侧固定安装有大齿轮，所述传动轴通过轴承安装在锁紧壳体内并且在传动轴上固定安装有与大齿轮啮合的小齿轮。

所述传动轴上设置有用于对小齿轮进行定位安装的轴肩，所述小齿轮安装在传动轴上并通过一个限位套将小齿轮压紧固定轴肩端面处。

所述锁紧壳体的前端固定安装有固定套，所述旋转接头位于固定套内。

所述锁紧壳体的外表面上开设有两个对称设置的所述安置槽，两个所述安置槽内分别具有一个通过销轴铰接的卡扣。

所述旋转轴芯上固定安装有用于对凸轮套轴进行定位安装的轴套，所述凸轮套轴安装在旋转轴芯上。

所述驱动电机为防水电机。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过在旋转轴芯外圆周表面设置轴承安装有凸轮套轴以及在锁紧壳体的外表面上设置与凸轮套轴配合的卡扣，由此巧妙地利用了凸轮的特殊结构进行旋转锁定或解除锁定，该锁定方式还能依照凸轮圆周曲率的变化趋势来避免其他锁紧装置锁紧时急促碰撞的弊端。

(2)在锁紧壳体的后部内侧设置有驱动电机以及由驱动电机驱动的涡轮蜗杆机构，其采用蜗轮蜗杆来实现动力的传动，不但提高了装置的稳定性，且利用了蜗轮蜗杆的自锁的特点，实现装置在去除外来驱动力后也可以提供稳定可靠的锁紧效果，大大提高了装置的可靠性。

(3)将凸轮套轴与卡扣以及涡轮蜗杆机构与凸轮套轴进行配合，不但安装快捷、操作十分方便，而且能够可靠进行设备的锁紧并且保证了恒定的锁紧力，从而保证了使用的安全性，同时其结构设计紧凑、占用空间小，制造及使用成本低。

(4)使用防水电机作为动力源，可以提高装置锁紧时的机动性，能够实现实时的控制，且降低了操作员作业的难度。

附图说明

图1为实用新型采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构的主视剖面结构示意图

图2为本实用新型采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构的俯视剖面结构示意图

图3为本实用新型中动力传递部分结构示意图；

图4为本实用新型图1的A处放大结构示意图；

图5为本实用新型中凸轮套轴的立体结构示意图；

图中：1-固定套、2-旋转接头、3-旋转轴芯、4-沉头螺钉、 5-轴套、6-深沟球轴承、7-凸轮轴、9-螺钉、11-角接触球轴承、12-小齿轮、13-限位套、14-薄型平键、15-传动轴、16-涡轮、17-轴承、18-蜗杆、19-弹簧、20-卡扣、21-销轴、22- 安置槽、23-大齿轮、24-普通平键、25-防水电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，包括具有轴向内腔的锁紧壳体8以及安置在锁紧壳体8的轴向内腔中的旋转轴芯3，锁紧壳体8上通过螺钉9安装有把手10，旋转轴芯3的前端(图1所示方向右侧为前端，图1 所示方向左侧为后端)安装有旋转接头2，锁紧壳体8的前端通过沉头螺钉4固定安装有固定套1，旋转接头2位于固定套1内，旋转轴芯3外圆周表面通过前后两个深沟球轴承6安装有凸轮套轴7，旋转轴芯3上固定安装有两个用于对凸轮套轴7进行定位安装的轴套5，轴套5上设置有螺纹，凸轮套轴7 安装在旋转轴芯3上并使其前后两端通过两个轴套5进行定位，凸轮套轴7包括一端筒形段以及设置在筒形段前端的外翻的翻边作为凸轮表面，锁紧壳体8的外表面上开设有两个对称设置的安置槽22，两个安置槽内分别具有一个通过销轴21铰接的卡扣20，卡扣20的前端具有卡爪，由图可见，卡扣20 的后端铰接在锁紧壳体8上，卡扣20的中部与锁紧壳体8之间拉有弹簧19，卡扣20通过该弹簧拉紧压持在凸轮套轴7的凸轮表面上，凸轮套轴7中凸轮表面的凸端与卡扣20相切，此时为卡爪的最大的开度，当凸轮套轴7中凸轮表面的平端与卡扣20相切时，此时卡扣的最小开度，通过凸轮套轴7的旋转能够使卡扣上的卡爪顶出安置槽外与外部的部件进行锁定或收放在安置槽内与外部的部件解除锁定，该凸轮旋转锁紧机构运用于采油树扭转工具上，在使用时，首先用ROV机器人带着采油树扭转工具，沿着采油管道移动至采油树旁专为机器人工作设立的平台上，然后调整工具的角度，当采油树扭转工具的正前方接口的角度和采油树上的阀门口角度一致后，机器人带着采油树扭转工具将其与阀门口啮合，啮合的同时，凸轮旋转锁紧机构开始工作，实现采油树扭转工具与采油树树体的连接紧固，为打开阀门做好准备。

进一步地，所说的锁紧壳体8的后部内侧设置有驱动电机 25以及由驱动电机驱动的涡轮蜗杆机构，所说的涡轮蜗杆机构包括通过轴承17安装在锁紧壳体8内的蜗杆18以及与蜗杆配合安装的涡轮16，锁紧壳体8内还设置有通过角接触球轴承 11支撑安装的传动轴15，传动轴15上设置有轴肩，传动轴15 上安装有通过轴肩定位的小齿轮12，小齿轮通过平键14安装在传动轴上后通过一个限位套13将其压紧固定轴肩端面处，凸轮套轴7的后部一侧(无凸轮表面的一端)开设有键槽，通过安置在键槽内的普通平键24固定安装有与小齿轮啮合的大齿轮23，涡轮16与传动轴15固定安装后并能够通过驱动电机 25和涡轮蜗杆机构驱动传动轴15旋转向凸轮套轴7输出动力，从而带动凸轮套轴7旋转或将凸轮套轴锁定。

本发明的工作原理如下：

使用前，在锁紧壳体8的轴向内腔内，凸轮套轴7的无凸轮表面的一端设计有一个键槽，通过普通平键24将大齿轮23 在径向上固定在凸轮套轴7上，且通过两个带有螺纹的轴套5 将凸轮套轴7安装固定在锁紧壳体8内，在凸轮套轴7与旋转轴芯3之间安装有两个深沟球轴承6，通过沉头螺钉4将固定套1固定在锁紧壳体8上，通过螺钉9将把手10固定在锁紧壳体8上，然后，利用薄型平键14与传动轴15上的轴肩使小齿轮12径向固定在传动轴15上，再通过限位套13将小齿轮 12与轴向固定在传动轴15上，涡轮16采用同样的结构安装在传动轴15上，在锁紧壳体8与传动轴15之间安装有两个相对安装的角接触球轴承11，通过一个轴承17将蜗杆18固定在锁紧壳体8上，通过销轴21将卡扣20固定在安置槽22内，在卡扣20与锁紧壳体8之间还连接着弹簧19，此时可以旋转凸轮套轴7来调节凸轮套轴7与卡扣20相接触的位置，然后在 ROV机器人的携带下，调整采油树扭转工具的角度，当采油树扭转工具的正前方接口的角度和采油树上的阀门口角度一致后，给防水电机25通电，通过电机的缓慢旋转带动着蜗杆18 旋转，利用蜗轮蜗杆之间的垂直传动的特点，将扭矩传递给传动轴15，通过薄型平键14的轴向限制作用，带动着小齿轮12 绕着角接触球轴承11在锁紧壳体8内旋转，通过与大齿轮23 之间的齿轮副，相互啮合，带动着大齿轮23，从而带动着凸轮套轴7在锁紧壳体8内旋转，利用凸轮套轴7的轮廓特点，调节凸轮套轴7的平端与卡扣20相切，此时卡扣的开度最小，然后在ROV机器人的带动下，将采油树扭转工具安装到位。

工作时，给防水电机25再次通电，通过涡轮蜗杆传动机构带动着凸轮套轴7缓慢旋转，利用凸轮套轴7的轮廓特点与卡扣20相切的位置不断的变化，且卡扣20的开度不断的变大，弹簧19的变形随之变大，达到最大开度时，停止给防水电机 25通电，此时可以利用蜗轮蜗杆啮合时的锁紧力，可实现卡扣在无外加载荷下的自锁。

维修时，给防水电机25再次通电，通过传动机构带动着凸轮套轴7缓慢旋转，利用凸轮套轴7的轮廓特点，避免锁紧装置锁紧/解除卡扣时急促与碰撞而导致装置不稳定所带来的操作难度与安全隐患。

Claims (9)

1.一种采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：包括安装有把手（10）的锁紧壳体（8）以及安置在锁紧壳体（8）的轴向内腔中安装有旋转接头（2）的旋转轴芯（3），所述旋转轴芯（3）外圆周表面通过轴承安装有凸轮套轴（7），所述锁紧壳体（8）的外表面上开设有安置槽，所述安置槽内具有通过销轴（21）铰接的卡扣（20），所述卡扣（20）通过安装在锁紧壳体（8）上的弹簧拉紧压持在凸轮套轴（7）上，通过所述凸轮套轴（7）的旋转能够使卡扣上的卡爪顶出安置槽外与外部的部件进行锁定或收放在安置槽内与外部的部件解除锁定。

2.按照权利要求1所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述锁紧壳体（8）的后部内侧设置有驱动电机（25）以及由驱动电机驱动的涡轮蜗杆机构，所述涡轮蜗杆机构的动力输出端与凸轮套轴（7）配合并能够带动凸轮套轴（7）旋转或将凸轮套轴锁定。

3.按照权利要求2所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述涡轮蜗杆机构包括通过轴承安装在锁紧壳体（8）内的蜗杆（18）以及与蜗杆配合安装的涡轮（17），所述锁紧壳体（8）内还设置有与涡轮（17）配合安装的传动轴（15），所述驱动电机（25）与蜗杆（18）配合安装并能够通过传动轴（15）向凸轮套轴（7）输出动力。

4.按照权利要求3所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述凸轮套轴（7）的后部一侧固定安装有大齿轮（23），所述传动轴（15）通过轴承安装在锁紧壳体（8）内并且在传动轴（15）上固定安装有与大齿轮啮合的小齿轮（12）。

5.按照权利要求4所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述传动轴（15）上设置有用于对小齿轮进行定位安装的轴肩，所述小齿轮（12）安装在传动轴上并通过一个限位套（13）将小齿轮压紧固定轴肩端面处。

6.按照权利要求1或2或3或4或5所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述锁紧壳体（8）的前端固定安装有固定套（1），所述旋转接头（2）位于固定套（1）内。

7.按照权利要求6所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述锁紧壳体（8）的外表面上开设有两个对称设置的所述安置槽，两个所述安置槽内分别具有一个通过销轴（21）铰接的卡扣（20）。

8.按照权利要求1、2、3、4、5或7所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述旋转轴芯（3）上固定安装有用于对凸轮套轴（7）进行定位安装的轴套（5），所述凸轮套轴（7）安装在旋转轴芯（3）上。

9.按照权利要求2、3或4所述的采油树辅助工具凸轮旋转锁紧机构，其特征在于：所述驱动电机（25）为防水电机。

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