CN219840615U - 一种闸板防喷器锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种闸板防喷器锁紧装置，涉及闸板防喷器技术领域，包括：闸板轴，闸板轴外周侧设有凸台一；自锁机构，自锁机构包括锁紧套、锁紧杆、楔块、锁紧座和锁紧杆轴向推压件，锁紧杆与锁紧套螺纹连接构成螺纹副结构；锁紧套外周侧设有凸台二；锁紧套与闸板轴间设有转动件一或光滑层；驱动块，驱动块可驱动锁紧套和闸板轴；驱动块可使楔块沿锁紧套径向挤压推动或释放以将锁紧套摩擦锁紧或松开；锁紧座摩擦面可与锁紧杆第二端端面抵接而锁止；锁紧杆轴向推压件设置在锁紧杆第一端侧或周侧台阶靠近闸板轴的侧端以限制锁紧杆向闸板轴一侧移动；锁紧杆轴向推压件与锁紧杆间设有转动件二或光滑层。本实用新型具有体积小重量轻且具备自锁功能。

Description

一种闸板防喷器锁紧装置

技术领域

本实用新型涉及闸板防喷器技术领域，特别是涉及一种闸板防喷器锁紧装置。

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。闸板防喷器在液压关闭后，为确保安全，还需要对其进行机械锁紧。闸板防喷器目前采用的锁紧方式有手动锁紧和液压锁紧两种方式，手动锁紧简单可靠，但现场需要安装手动锁紧操作机构，由于大通径，高压力等级的防喷器组高度很高，安装手动锁紧操作机构非常不便，手动锁紧关闭也十分费时费力，人工劳动强度大，响应时间慢，不利于安全生产。目前国内外生产的防喷器液压锁紧装置主要有长楔杆式、螺杆齿盘离合式、楔块式等几种常见形式。

长楔杆式锁紧装置锁紧可靠，但其结构尺寸大，且经常出现锁紧后难以解锁的问题，其锁紧部位容易磨损，使其可靠性降低。螺杆齿盘离合式锁紧装置结构复杂，受机械原理的限制，其锁紧位置是不连续的，锁紧后的刚性较差，离合齿盘存在容易磨损的问题。

因此，如何提供一种闸板防喷器锁紧装置，具有体积小、重量轻，且具备自锁功能是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种闸板防喷器锁紧装置，旨在解决上述技术问题。本实用新型提出的一种闸板防喷器锁紧装置，具有体积小、重量轻且具备自锁功能的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种闸板防喷器锁紧装置，包括：

闸板轴，所述闸板轴第一端外周侧设置有凸台一；

自锁机构，所述自锁机构包括锁紧套、锁紧杆、楔块、锁紧座和锁紧杆轴向推压件，所述锁紧杆第一端与所述锁紧套第一端螺纹连接构成螺纹副结构；所述锁紧套第二端外周侧设置有凸台二；所述锁紧套第二端端面与所述闸板轴第一端端面相对设置且之间设置有转动件一或光滑层结构；所述凸台二靠近所述闸板轴一侧的端面为斜面；

驱动机构，所述驱动机构包括驱动块，所述驱动块沿所述闸板轴轴向设置有导向通孔一，所述导向通孔一中设置有凹槽；所述闸板轴第一端和所述锁紧套第二端均位于所述导向通孔一中，且所述凸台一和所述凸台二均位于所述凹槽中；所述凸台一和所述凸台二沿所述闸板轴轴向相互远离的两侧面间距小于所述凹槽沿所述闸板轴轴向的长度；所述驱动块沿所述闸板轴轴向运动时所述凹槽侧壁可与相应所述凸台一或所述凸台二侧壁抵接以驱动所述锁紧套和所述闸板轴；

所述楔块设置在所述凸台二斜面、所述闸板轴第一端端面和所述凹槽底面之间，且所述楔块对应与所述凸台二斜面、所述闸板轴第一端端面和所述凹槽底面滑动抵接，所述凹槽底面与所述楔块相对处设置为相对所述闸板轴轴向向所述闸板轴第二端方向倾斜的倾斜面一；所述驱动块沿所述闸板轴轴向运动时可通过所述倾斜面一将所述楔块沿所述锁紧套径向挤压推动或释放，以将所述锁紧套摩擦锁紧或松开；

所述锁紧座的摩擦面与所述锁紧杆第二端端面相对且接触或间隙设置，处于锁紧状态的所述锁紧套可在受到所述闸板轴反向作用力时推压所述锁紧杆以使所述锁紧杆第二端端面与所述锁紧座的摩擦面抵接而锁止转动；

所述锁紧杆轴向推压件设置在所述锁紧杆第一端侧以限制所述锁紧杆向所述闸板轴一侧移动；或者所述锁紧杆轴向推压件设置在所述锁紧杆周侧台阶靠近所述闸板轴的侧端以限制所述锁紧杆向所述闸板轴一侧移动；所述锁紧杆轴向推压件与所述锁紧杆沿轴向的相对侧面之间设有转动件二或光滑层结构以使所述锁紧杆相对所述锁紧杆轴向推压件绕轴向转动自由。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种闸板防喷器锁紧装置，当驱动块沿闸板轴轴向自锁紧套至闸板轴方向运动时，凹槽的倾斜面一可将楔块向锁紧套方向挤压推动，楔块在靠近锁紧套外壁的过程中可沿凸台二斜面及闸板轴第一端端面滑动且使得锁紧套与闸板轴之间通过楔块挤紧，并使凸台二远离闸板轴的侧壁抵接凹槽侧壁，此时驱动块通过凹槽可驱动锁紧套和闸板轴移动，且锁紧套在楔块的挤压摩擦作用下处于转动锁止状态；因锁紧杆轴向推压件将锁紧杆的轴向进行了限位，转动件二或光滑层结构可使锁紧杆相对锁紧杆轴向推压件绕轴向转动自由，即只能转动而无法沿轴向向闸板轴一侧移动，则运动中的锁紧套可通过螺纹副的螺纹结构带动锁紧杆转动，即可实现锁紧套与锁紧杆构成的螺纹副结构沿轴向伸长；当闸板轴被驱动到位后，此时若驱动块停止驱动，闸板轴由于密封橡胶反弹与井内介质的压力作用会产生一个与驱动力方向相反的反向作用力，闸板轴的反向作用力将依次通过楔块、锁紧套、锁紧杆挤压传递，致使锁紧杆向远离闸板轴一侧位移，从而将使锁紧杆抵接锁紧座的摩擦面，在锁紧座的摩擦面作用下锁紧杆将处于转动锁止状态，此时的锁紧套亦处于转动锁止状态，即螺纹副结构长度将被保持，从而实现锁紧装置的自锁功能。当驱动块沿闸板轴轴向自闸板轴至锁紧套方向运动时，凹槽的倾斜面一可将处于挤压状态的楔块释放，且在驱动块通过凹槽侧壁推动凸台一时，被释放的楔块在受到闸板轴的推力下将沿凸台二斜面向远离锁紧套方向移动并失去对锁紧套的摩擦锁止转动的作用；进而闸板轴第一端端面与相应的锁紧套端面抵接并推动锁紧套移动，锁紧套推动锁紧杆抵接锁紧座的摩擦面，锁紧杆仍处于转动锁止状态，但闸板轴第一端端面与相应的锁紧套端面间设置的转动件一或光滑层结构不限制锁紧套的转动；在闸板轴的推动力与螺纹副的螺纹结构的驱动作用下锁紧套转动，螺纹副结构的长度缩短，从而顺利实现闸板轴的移动。本实用新型利用了螺纹副结构可伸缩及锁定的特点，实现了锁紧装置的自锁功能，且具有装置体积小、重量轻的优点。

作为上述技术方案的进一步改进，

所述驱动机构还包括侧门、油缸套和油缸盖；

所述侧门和所述油缸盖分别设置在所述油缸套两端部构成密闭的油缸缸体；

所述闸板轴周壁对应与所述导向通孔一内壁密封设置，所述驱动块周壁对应与所述油缸套内壁密封设置形成活塞结构，且所述油缸套内部被所述驱动块分割为第一腔室和第二腔室；

所述油缸盖上设置有贯通所述第一腔室的关闭油道，所述侧门上设置有贯通所述第二腔室的开启油道；

所述侧门对应所述闸板轴开设有导向所述闸板轴移动的导向通孔二，所述闸板轴外壁与所述导向通孔二内壁抵接且密封；

所述油缸盖对应所述锁紧套开设有导向所述锁紧套移动的导向通孔三，所述锁紧套外壁与所述导向通孔三内壁抵接且密封。

通过侧门、油缸套、油缸盖和驱动块的结构构建了液压驱动系统；通过关闭油道向第一腔室注入液压油，可驱动驱动块沿闸板轴轴向自锁紧套至闸板轴方向移动，通过开启油道向第二腔室注入液压油，可驱动驱动块沿闸板轴轴向自闸板轴至锁紧套方向移动。

作为上述技术方案的进一步改进，

所述锁紧套外部对应所述凸台二周侧套设有与所述锁紧套相适配的离合盘，所述离合盘外壁设置有离合盘外锥面；所述楔块对应所述离合盘外锥面的壁面设置为相适配的倾斜面二；

所述闸板轴与所述楔块相对的侧壁固定有耐磨环，所述耐磨环套在所述锁紧套第二端，所述耐磨环内壁与所述锁紧套外壁沿径向间隔设置；

所述楔块靠近所述锁紧套的壁面与所述锁紧套外壁间隔设置。

离合盘可达到提升锁紧套摩擦锁止效果的作用；耐磨环可保护闸板轴端面，避免发生磨损。

作为上述技术方案的进一步改进，所述楔块为多个，多个所述楔块沿所述离合盘周向间隔分布。

多个楔块提高摩擦锁止效果的同时，可确保锁紧套转动锁定时定位准确。

作为上述技术方案的进一步改进，所述自锁机构还包括锁紧座环；所述锁紧杆轴向推压件包括顶杆和顶杆座；

所述锁紧座固定在所述油缸盖远离所述侧门的侧端；所述锁紧座靠近所述侧门的端面对应所述锁紧杆开设有安装孔；

所述锁紧座环固定安装在所述安装孔孔底，所述锁紧杆第二端穿设在所述安装孔中并靠近所述锁紧座环；所述锁紧杆第二端端部设置有锁紧杆外锥面，所述锁紧座环上设置有与所述锁紧杆外锥面相适配且接触或间隙设置的锁紧座环内锥面；所述锁紧座外壁面开设有连通所述安装孔的观察孔；

所述锁紧杆第一端端面开设有安装槽二，所述顶杆座活动设置在所述安装槽二中，所述顶杆座与所述安装槽二槽底间设置有转动件二；

所述顶杆固定连接在所述顶杆座远离所述转动件二一侧，且所述顶杆沿所述锁紧杆轴向设置；所述锁紧套对应所述顶杆开设有贯穿孔，所述闸板轴对应所述顶杆开设有插入孔；所述顶杆沿其轴向活动设置在所述贯穿孔中，且所述顶杆外壁与所述贯穿孔内壁间密封设置；所述顶杆远离所述顶杆座一端穿设在插入孔中，且与所述插入孔孔底面间具有预设间隔，所述插入孔内壁与相应所述顶杆外壁间隙设置。

锁紧座环内锥面与锁紧杆外锥面抵接时锁紧座环内锥面可对锁紧杆进行摩擦锁止限制其转动；第一腔室与插入孔通过各配合件的间隙连通，即可将液压压力传递至插入孔中，从而可对顶杆产生轴向推力，实现顶杆通过顶杆座和转动件二对锁紧杆的轴向移动限制，转动件二可实现顶杆座与锁紧杆接触面之间的滑动，即实现了锁紧杆相对顶杆座绕轴向的转动自由。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动块包括环形活塞和环形压盖；

所述环形活塞和所述环形压盖沿轴向相对设置且固定连接；所述环形活塞和所述环形压盖相对的一侧面均沿轴向开设有阶梯孔，所述环形活塞的阶梯孔孔径大于所述环形压盖的阶梯孔孔径；固定连接的所述环形活塞和所述环形压盖的内部空间共同限定出所述导向通孔一和所述凹槽；

所述凸台一位于环形活塞的阶梯孔中，且所述凸台一外壁面与所述环形活塞的阶梯孔内壁面滑动设置；所述凸台二位于所述环形压盖的阶梯孔中，且所述环形压盖的阶梯孔内壁面对应所述凸台二处设置为所述倾斜面一；

所述环形活塞的环孔内壁对应与所述闸板轴周壁密封设置，所述环形活塞的周壁对应与所述油缸套内壁密封设置形成活塞结构，且所述油缸套内部被所述环形活塞分割为所述第一腔室和所述第二腔室；

所述锁紧套穿设在所述环形压盖的环孔中，且所述锁紧套外壁与所述环孔内壁间隙配合。

环形活塞的阶梯孔孔径大于环形压盖的阶梯孔孔径，环形活塞的阶梯孔为释放楔块预留了空间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转动件一和所述转动件二均为止推轴承。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种闸板防喷器锁紧装置，具有以下优点及有益效果：

1、本实用新型的闸板防喷器锁紧装置可通过液压驱动进行防喷器的开启和关闭，具有机械自锁功能，即防喷器关闭后去掉液压驱动力仍能保持机械自锁状态，以及在机械自锁状态下可通过液压驱动解除自锁状态并开启防喷器。

2、本实用新型的闸板防喷器锁紧装置利用了螺纹副结构的非自锁状态下旋转伸缩功能以及可通过摩擦锁定的特点实现了液压驱动下的自动锁定和自动解锁，无需人工操作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1本实用新型闸板防喷器锁紧装置关闭时的剖视结构示意图；

图2本实用新型闸板防喷器锁紧装置关闭时的局部结构放大示意图；

图3本实用新型闸板防喷器锁紧装置开启时的剖视结构示意图；

图4本实用新型闸板防喷器锁紧装置开启时的局部结构放大示意图；

图5本实用新型的分解结构示意图。

图中：1、侧门；101、开启油道；102、导向通孔二；2、环形活塞；201、环孔一；202、阶梯孔一；3、闸板轴；301、凸台一；302、安装槽一；303、插入孔；4、环形压盖；401、倾斜面一；402、环孔二；403、阶梯孔二；5、油缸套；501、第一腔室；502、第二腔室；6、楔块；601、斜外圆柱面；7、止推轴承A；701、轴承端面；8、离合盘；801、离合盘外锥面；802、离合盘内锥面；9、锁紧套；901、锁紧套肩面；902、锁紧套外锥面；903、凸台二；904、贯穿孔；10、第一螺钉；11、油缸盖；1101、关闭油道；1102、导向通孔三；12、螺栓；13、第二螺钉；14、锁紧座；1401、安装孔；1402、观察孔；15、锁紧杆；1501、锁紧杆外锥面；1502、安装槽二；1503、台阶；16、止推轴承B；17、钢丝挡圈；18、顶杆；19、顶杆座；20、耐磨环；21、第三螺钉；22、锁紧座环；2201、锁紧座环内锥面；23、钢丝锁圈。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至5所示，一种闸板防喷器锁紧装置，包括：

闸板轴3，闸板轴3第一端外周侧设置一体连接有凸台一301；

自锁机构，自锁机构包括锁紧套9、锁紧杆15、楔块6、锁紧座14和锁紧杆轴向推压件；锁紧杆15第一端与锁紧套9第一端螺纹连接构成螺纹副结构，即锁紧杆15的杆体上设置有外螺纹，锁紧套9内部尾端设置有一段内螺纹，锁紧杆15对应旋入锁紧套9内；锁紧套9与锁紧杆15之间通过螺纹连接构成的螺纹副结构采用非自锁的多头大导程螺纹副连接；锁紧套9第二端外周侧一体连接有凸台二903；锁紧套9第二端端面与闸板轴3第一端端面相对设置且之间设置有转动件一或光滑层结构；凸台二903靠近闸板轴3一侧的端面为斜面；

根据螺纹副自锁理论，螺纹副自锁条件是螺纹升角小于或等于螺旋副的摩擦角或当量摩擦角。本实用新型中锁紧套9与锁紧杆15相配合的多头大导程螺纹副具有以下特征：当该螺纹副只承受自身螺纹面间的内摩擦阻力矩时，该螺纹副可表现为非自锁状态，在运动过程中若锁紧套9与锁紧杆15其中之一只受到转动件一或光滑层结构轴向推力时，由于转动件一或光滑层结构磨擦阻力矩很小可忽略，转动件一或者光滑层结构几乎不限制该螺纹副结构的绕轴转动，即锁紧套9与锁紧杆15其中之一可在转动件一或光滑层结构的轴向力作用下发生转动且使螺纹副结构长度伸长或缩短；当该螺纹副结构除受自身较小的内摩擦阻力矩外，锁紧套9与锁紧杆15均受到较大外部摩擦阻力矩时，该螺纹副可表现为锁止状态，即锁紧套9与锁紧杆15不发生相对转动，螺纹副结构长度被锁定不变。

驱动机构，驱动机构包括驱动块，驱动块沿闸板轴3轴向设置有导向通孔一，导向通孔一中设置有凹槽；闸板轴3第一端和锁紧套9第二端均位于导向通孔一中，且凸台一301和凸台二903均位于凹槽中；凸台一301和凸台二903沿闸板轴3轴向相互远离的两侧面间距小于凹槽沿闸板轴3轴向的长度；驱动块沿闸板轴3轴向运动时凹槽侧壁可与相应凸台一301或凸台二903侧壁抵接以驱动锁紧套9和闸板轴3移动；

楔块6设置在凸台二903斜面、闸板轴3第一端端面和凹槽底面之间，且楔块6对应与凸台二903斜面、闸板轴3第一端端面和凹槽底面滑动抵接，凹槽底面与楔块6相对处设置为相对闸板轴3轴向向闸板轴3第二端方向倾斜的倾斜面一401；驱动块沿闸板轴3轴向运动时可通过倾斜面一401将楔块6沿锁紧套9径向挤压推动或释放，以将锁紧套9摩擦锁紧或松开；

锁紧座14的摩擦面与锁紧杆15第二端端面相对且接触或间隙设置，处于锁紧状态的锁紧套9可在受到闸板轴3反向作用力时推压锁紧杆15以使锁紧杆15第二端端面与锁紧座14的摩擦面抵接而锁止转动；

锁紧杆轴向推压件设置在锁紧杆15第一端侧以限制锁紧杆15向闸板轴3一侧移动；或者锁紧杆轴向推压件设置在锁紧杆15的周侧台阶1503靠近闸板轴3的侧端以限制锁紧杆15向闸板轴3一侧移动；锁紧杆轴向推压件与锁紧杆15沿轴向的相对侧面之间设有转动件二或光滑层结构以使锁紧杆15相对锁紧杆轴向推压件绕轴向转动自由。

具体的，光滑层结构可为润滑油膜层。

优选的，驱动机构还包括侧门1、油缸套5、油缸盖11；

侧门1和油缸盖11分别设置在油缸套5两端部构成密闭的油缸缸体；油缸盖11、油缸套5和侧门1通过圆周阵列分布的多个螺栓12固定连接在一起；

闸板轴3周壁对应与导向通孔一内壁密封设置，驱动块周壁对应与油缸套5内壁密封设置形成活塞结构，且油缸套5内部被驱动块分割为第一腔室501和第二腔室502；

油缸盖11上设置有贯通第一腔室501的关闭油道1101，侧门1上设置有贯通第二腔室502的开启油道101；

侧门1对应闸板轴3开设有导向闸板轴3移动的导向通孔二102，闸板轴3外壁与导向通孔二102内壁抵接且密封；

油缸盖11对应锁紧套9开设有导向锁紧套9移动的导向通孔三1102，锁紧套9外壁与导向通孔三1102内壁抵接且密封。

通过侧门1、油缸套5、油缸盖11和驱动块的结构构建了液压驱动系统；通过关闭油道1101向第一腔室501注入液压油，可驱动驱动块沿闸板轴3轴向自锁紧套9至闸板轴3方向移动，通过开启油道101向第二腔室502注入液压油，可驱动驱动块沿闸板轴3轴向自闸板轴3至锁紧套9方向移动。

优选的，亦可通过其它设计方案驱动驱动块移动，例如，利用现有液压缸，将液压缸的液压杆沿闸板轴3轴向与驱动块外壁固定连接，来驱动驱动块沿闸板轴3轴向移动；或者利用现有电动伸缩杆，将伸缩杆沿闸板轴3轴向与驱动块外壁固定连接，来驱动驱动块沿闸板轴3轴向移动。

优选的，锁紧套9外部对应凸台二903周侧套有与锁紧套9相适配的离合盘8；凸台二903靠近闸板轴3一侧的端面为锥面，称为锁紧套外锥面902，离合盘8内壁具有与锁紧套外锥面902相适配的离合盘内锥面801；离合盘8外壁具有离合盘外锥面802；楔块6对应离合盘外锥面802的壁面为与离合盘外锥面802相适配的倾斜面二602，即倾斜面二602为锥面结构；

闸板轴3与楔块6相对的侧壁通过第三螺钉21固定有耐磨环20，耐磨环20套在锁紧套9第二端上，耐磨环20内壁与锁紧套9外壁沿径向具有间隔，以防止耐磨环20接触到锁紧套9外壁；

楔块6靠近锁紧套9的壁面与相应的锁紧套9外壁面间具有间隔，为楔块6沿锁紧套9径向运动预留足够空间。

离合盘8可达到提升锁紧套9摩擦锁止效果的作用；耐磨环20可保护闸板轴3端面，避免发生磨损。

优选的，楔块6为三个，三个楔块6沿离合盘8周向等间隔分布。

三个楔块6提高摩擦锁止效果的同时可确保锁紧套9转动锁定时定位准确。

具体的，三个楔块6结构相同，离合盘8外壁对应三个楔块6处均具有与其相适配的离合盘外锥面802；凹槽底面与三个楔块6相对处均具有相对闸板轴3轴向向闸板轴3第二端方向倾斜的倾斜面一401。

具体的，三个倾斜面一401均为圆柱面或平面结构。

优选的，自锁机构还包括锁紧座环22；锁紧杆轴向推压件包括顶杆18和顶杆座19；

锁紧座14经第二螺钉13压紧固定在油缸盖11远离侧门1的侧端；锁紧座14靠近侧门1的端面对应锁紧杆15开设有安装孔1401；

锁紧座环22通过钢丝锁圈23固定安装在安装孔1401孔底，锁紧杆15第二端穿设在安装孔1401中并靠近锁紧座环22；锁紧杆15第二端端部设置有锁紧杆外锥面1501，锁紧座环22上设置有与锁紧杆外锥面1501相适配且接触或间隙设置的锁紧座环内锥面2201；锁紧座14外壁面开设有连通安装孔1401的观察孔1402，观察孔1402为两个，沿径向对称布置在锁紧座14外壁面两侧，通过观察孔1402可直接观察到锁紧套9的位置及运动状态；

锁紧杆15第一端端面开设有安装槽二1502，顶杆座19活动设置在安装槽二1502中，并由钢丝挡圈17限位，顶杆座19与安装槽二1502槽底间设置有转动件二；

顶杆18固定连接或抵接在顶杆座19远离转动件二一侧，且顶杆18沿锁紧杆15轴向设置；锁紧套9对应顶杆18开设有贯穿孔903，闸板轴3对应顶杆18开设有插入孔303；顶杆18沿其轴向活动设置在贯穿孔903中，且顶杆18外壁与贯穿孔903内壁间密封设置；顶杆18远离顶杆座19一端穿设在插入孔303中，且与插入孔303孔底面间具有预设间隔，插入孔303内壁与相应顶杆18外壁间隙设置。

锁紧座环内锥面2201与锁紧杆外锥面1501抵接时锁紧座环内锥面2201可对锁紧杆15进行摩擦锁止限制其转动；第一腔室501与插入孔303通过各配合件的间隙连通，即可将液压压力传递至插入孔303中，从而可对顶杆18产生轴向推力，实现顶杆18通过顶杆座19和转动件二对锁紧杆15的轴向移动限制，转动件二可实现顶杆座19与锁紧杆15接触面之间的滑动，即实现了锁紧杆15相对顶杆座19绕轴向的转动自由。

优选的，驱动块包括环形活塞2和环形压盖4；

环形活塞2和环形压盖4沿轴向相对设置且经第一螺钉10紧固连接；环形活塞2和环形压盖4相对的一侧面均沿轴向开设有阶梯孔，环形活塞2的阶梯孔一202孔径大于环形压盖4的阶梯孔二403孔径；固定连接的环形活塞2和环形压盖4的内部空间共同限定出导向通孔一和凹槽，即环形活塞2环孔一201和环形压盖4环孔二402共同限定出了导向通孔一，环形活塞2阶梯孔一202和环形压盖4阶梯孔二403共同限定出了凹槽。

凸台一301位于环形活塞2的阶梯孔一202中，且凸台一301外壁面与环形活塞2的阶梯孔一202内壁面滑动设置；凸台二903位于环形压盖4的阶梯孔二403中，且环形压盖4的阶梯孔二403内壁面对应凸台二903处设置为倾斜面一401；倾斜面一401可为圆柱面，凸台二903对应倾斜面一401的壁面设置为与倾斜面一401相配合的斜外圆柱面601，倾斜面一401与斜外圆柱面601的配合可形成自锁角。

倾斜面一401也可为平面结构，凸台二903对应倾斜面一401的壁面也设置为平面结构；

环形活塞2的环孔一201内壁对应与闸板轴3周壁通过密封环进行密封，环形活塞2的周壁对应与油缸套5内壁通过密封环进行密封形成活塞结构，且油缸套5内部被环形活塞2分割为第一腔室501和第二腔室502；

锁紧套9穿设在环形压盖4的环孔二402中，且锁紧套9外壁与环孔二402内壁间隙配合。

环形活塞2的阶梯孔一202孔径大于环形压盖4的阶梯孔二403孔径，环形活塞2的阶梯孔一202为释放楔块6预留了空间。

优选的，转动件一可选用止推轴承A7，闸板轴3端面对应锁紧套9第二端铣削加工有止推轴承A7的安装槽一302，止推轴承A7安装在安装槽一302中；锁紧套9第二端插入止推轴承A7内孔且间隙配合；锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701接触或保留配合间隙，在运动过程中，锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701可抵接。

优选的，转动件二可选用止推轴承B16，止推轴承B16套在顶杆座19端部，止推轴承B16的轴承端面与安装槽二1502底面接触或保留配合间隙，在运动过程中，止推轴承B16的轴承端面与安装槽二1502底面可抵接。

具体的，离合盘8、环形压盖4、止推轴承A7均与锁紧套9存在配合间隙、插入孔303内壁与相应顶杆18外壁存在配合间隙；即第一腔室501与插入孔303通过各配合件的间隙可连通，也就是说，可将第一腔室501的液压压力传递至插入孔303中，从而插入孔303中的液压油压力对顶杆18产生轴向推力。

可选的，锁紧杆轴向推压件亦可选用压缩弹簧(图中未示出)，压缩弹簧的两端分别抵接在锁紧套9内孔底壁和锁紧杆15端部。

可选的，锁紧杆轴向推压件选用压缩弹簧时，压缩弹簧可套在顶杆18上，压缩弹簧的两端分别抵接在锁紧套9内孔底壁和锁紧杆15第一端端部(图中未示出)。

可选的，锁紧杆轴向推压件亦可选用推力轴承(图中未示出)，将推力轴承安装在锁紧杆15远离闸板轴3的周侧台阶1503处以限制锁紧杆15向闸板轴3一侧移动；推力轴承通过挡圈或类似结构与锁紧座14进行轴向限位。

本实用新型一种闸板防喷器锁紧装置的工作原理：

当防喷器处于关闭过程及关闭后的锁止状态时，锁紧套9、离合盘8、楔块6通过耐磨环20与闸板轴3处于贴合并压紧的连接状态，锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701处于分离的状态，锁紧套外锥面902与离合盘内锥面802处于压紧状态。当防喷器处于解锁及打开状态时，锁紧套9、离合盘8、楔块6通过耐磨环20与闸板轴3处于松驰的连接状态，锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701处于接合的状态，锁紧套外锥面902与离合盘内锥面802处于分离状态。锁紧套9与锁紧杆15之间采用非自锁的多头大导程螺纹副连接；锁紧杆外锥面1501与锁紧座环内锥面2201配合。在锁紧杆15的头部安装槽二1502内设置有止推轴承B16与顶杆座19并由钢丝挡圈17限位。顶杆18一端插入锁紧杆15的头部安装槽二1502内与顶杆座19配合，顶杆18另一端穿过锁紧套9、离合盘8和止推轴承A7并穿入闸板轴3的插入孔303内。通过锁紧座14两侧开设的观察孔1402可直接观察到安装孔1401中的锁紧套9的位置及运动状态。

防喷器关闭时，液压油经关闭油道1101进入油缸套5的第一腔室501，油压力作用在环形压盖4与闸板轴3上，推动闸板轴3向前运动关闭防喷器，由于环形压盖4与环形活塞2经第一螺钉10紧固成一体空套在闸板轴3上，环形压盖4与环形活塞2在液压作用下相对闸板轴3向前运动。由于环形压盖4孔内圆周阵列分布的圆柱形的倾斜面一401与楔块6的斜外圆柱面601配合，迫使楔块6向中心收拢，收拢的楔块6推动离合盘8与锁紧套9，使锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701分离，在这种状态下，锁紧套9、离合盘8、楔块6通过耐磨环20与闸板轴3处于轴向压紧状态，而锁紧套肩面901与止推轴承A7的轴承端面701处于分离的状态，其整体向前移动时，位于锁紧套9内孔的顶杆18受关闭油压的作用而产生轴向推力，顶杆18通过顶杆座19、止推轴承B16轴向推动锁紧杆15，由于止推轴承B16的摩擦系数极低，锁紧轴15与锁紧套9连接的螺纹副将处于非锁止状态，锁紧套9轴向移动时，锁紧杆15被顶杆18驱动，在非自锁状态的螺纹副驱动下被动旋转，并始终使锁紧杆15的外锥面1501与锁紧座环内锥面2201保持零间隙接触或微小间隙。

防喷器完成关闭后，此时如果关闭液压消失，闸板轴3将受到闸板密封橡胶的反弹力和井内介质的压力，此轴向力由闸板轴3经耐磨环20、楔块6和离合盘8传递至锁紧套9，锁紧套9通过螺纹副再将力传递至锁紧轴15，再通过锁紧轴外锥面1501作用在锁紧座环内锥面2201上，最终将力通过锁紧座环20传递到锁紧座14上。由于关闭时锁紧套9、离合盘8、楔块6通过耐磨环20与闸板轴3处于轴向压紧状态，它们之间不会发生转动，轴向力会促使楔块6向外扩张，由于楔块6的斜外圆柱面601受环形压盖4的圆柱形的倾斜面一401所限制，且该斜角为自锁角。环形压盖4在没有液压力的作用下不会自行移动，楔块6也不会发生移动，闸板轴3受闸板限制不会发生转动，故整个机构会保持稳定状态。锁紧套9的轴向力通过螺纹副作用到锁紧杆15上，此时锁紧杆15受到向外的轴向作用力，锁紧杆外锥面1501与锁紧座环内锥面2201相接触，产生较大的摩擦阻力，此摩擦阻力使螺纹副处于锁止转动状态，其结果是锁紧杆15也不会发生转动，从而保证闸板轴3不会发生轴向位移，实现闸板轴3的机械锁紧。

防喷器开启时，液压油由开启油道101进入油缸套5的第二腔室，压力油作用在环形活塞2上，环形活塞2与环形压盖4相对闸板轴3向后轴向移动，使环形压盖4孔内圆周阵列分布的圆柱形的倾斜面一401与楔块6上的斜外圆柱面601发生相对位移，楔块6在闸板轴3的轴向力作用下，被离合盘8的离合盘外锥面801导向，由中心向外扩张，楔块6向外扩张后，闸板轴3连同安装在其安装槽一302内的止推轴承A7逐渐靠近锁紧套9，最终使止推轴承A7的轴承端面701与锁紧套肩面901相接触，锁紧套外锥面902与离合盘内锥面802处于分离状态，此时锁紧套9与离合盘8不再保持紧密接触，闸板轴3的轴向力由止推轴承A7传递给锁紧套9，锁紧套9与锁紧杆15之间由螺纹副连接，由于止推轴承A7的摩擦系数很小可忽略，螺纹副可视为只有自身的摩擦阻力矩，在这种情况下，螺纹副处于非锁止状态，随闸板轴3向外轴向运动时，非锁止状态的螺纹副将驱动锁紧套9同步被动旋转，从而实现解锁功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，包括：

闸板轴(3)，所述闸板轴(3)第一端外周侧设置有凸台一(301)；

自锁机构，所述自锁机构包括锁紧套(9)、锁紧杆(15)、楔块(6)、锁紧座(14)和锁紧杆轴向推压件，所述锁紧杆(15)第一端与所述锁紧套(9)第一端螺纹连接构成螺纹副结构；所述锁紧套(9)第二端外周侧设置有凸台二(903)；所述锁紧套(9)第二端端面与所述闸板轴(3)第一端端面相对设置且之间设置有转动件一或光滑层结构；所述凸台二(903)靠近所述闸板轴(3)一侧的端面为斜面；

驱动机构，所述驱动机构包括驱动块，所述驱动块沿所述闸板轴(3)轴向设置有导向通孔一，所述导向通孔一内壁面设置有凹槽；所述闸板轴(3)第一端和所述锁紧套(9)第二端均位于所述导向通孔一中，且所述凸台一(301)和所述凸台二(903)均位于所述凹槽中；所述凸台一(301)和所述凸台二(903)沿所述闸板轴(3)轴向相互远离的两侧面间距小于所述凹槽沿所述闸板轴(3)轴向的长度；所述驱动块沿所述闸板轴(3)轴向运动时所述凹槽侧壁可与相应所述凸台一(301)或所述凸台二(903)侧壁抵接以驱动所述锁紧套(9)和所述闸板轴(3)；

所述楔块(6)设置在所述凸台二(903)斜面、所述闸板轴(3)第一端端面和所述凹槽底面之间，且所述楔块(6)对应与所述凸台二(903)斜面、所述闸板轴(3)第一端端面和所述凹槽底面滑动抵接，所述凹槽底面与所述楔块(6)相对处设置为自所述锁紧套(9)至所述闸板轴(3)方向向所述凹槽槽深增大方向倾斜的倾斜面一(401)；所述驱动块沿所述闸板轴(3)轴向运动时可通过所述倾斜面一(401)将所述楔块(6)沿所述锁紧套(9)径向挤压推动或释放，以将所述锁紧套(9)摩擦锁紧或松开；

所述锁紧座(14)的摩擦面与所述锁紧杆(15)第二端端面相对且接触或间隙设置，处于锁紧状态的所述锁紧套(9)可在受到所述闸板轴(3)反向作用力时推压所述锁紧杆(15)以使所述锁紧杆(15)第二端端面与所述锁紧座(14)的摩擦面抵接而锁止转动；

所述锁紧杆轴向推压件设置在所述锁紧杆(15)第一端侧以限制所述锁紧杆(15)向所述闸板轴(3)一侧移动；或者所述锁紧杆轴向推压件设置在所述锁紧杆(15)周侧台阶靠近所述闸板轴(3)的侧端以限制所述锁紧杆(15)向所述闸板轴(3)一侧移动；所述锁紧杆轴向推压件与所述锁紧杆(15)沿轴向的相对侧面之间设有转动件二或光滑层结构以使所述锁紧杆(15)相对所述锁紧杆轴向推压件绕轴向转动自由。

2.根据权利要求1所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，

所述驱动机构还包括侧门(1)、油缸套(5)、油缸盖(11)；

所述侧门(1)和所述油缸盖(11)分别设置在所述油缸套(5)两端部构成密闭的油缸缸体；

所述闸板轴(3)周壁对应与所述导向通孔一内壁密封设置，所述驱动块周壁对应与所述油缸套(5)内壁密封设置形成活塞结构，且所述油缸套(5)内部被所述驱动块分割为第一腔室(501)和第二腔室(502)；

所述油缸盖(11)上设置有贯通所述第一腔室(501)的关闭油道(1101)，所述侧门(1)上设置有贯通所述第二腔室(502)的开启油道(101)；

所述侧门(1)对应所述闸板轴(3)开设有导向所述闸板轴(3)移动的导向通孔二(102)，所述闸板轴(3)外壁与所述导向通孔二(102)内壁抵接且密封；

所述油缸盖(11)对应所述锁紧套(9)开设有导向所述锁紧套(9)移动的导向通孔三(1102)，所述锁紧套(9)外壁与所述导向通孔三(1102)内壁抵接且密封。

3.根据权利要求1所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述锁紧套(9)外部对应所述凸台二(903)周侧套设有与所述锁紧套(9)相适配的离合盘(8)，所述离合盘(8)外壁设置有离合盘外锥面(802)；所述楔块(6)对应所述离合盘外锥面(802)的壁面设置为相适配的倾斜面二(602)；

所述闸板轴(3)与所述楔块(6)相对的侧壁固定有耐磨环(20)，所述耐磨环(20)套在所述锁紧套(9)第二端，所述耐磨环(20)内壁与所述锁紧套(9)外壁沿径向间隔设置；

所述楔块(6)靠近所述锁紧套(9)的壁面与所述锁紧套(9)外壁间隔设置。

4.根据权利要求3所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述楔块(6)为多个，多个所述楔块(6)沿所述离合盘(8)周向间隔分布。

5.根据权利要求2所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述自锁机构还包括锁紧座环(22)；所述锁紧杆轴向推压件包括顶杆(18)和顶杆座(19)；

所述锁紧座(14)固定在所述油缸盖(11)远离所述侧门(1)的侧端；所述锁紧座(14)靠近所述侧门(1)的端面对应所述锁紧杆(15)开设有安装孔(1401)；

所述锁紧座环(22)固定安装在所述安装孔(1401)孔底，所述锁紧杆(15)第二端穿设在所述安装孔(1401)中并靠近所述锁紧座环(22)；所述锁紧杆(15)第二端端部设置有锁紧杆外锥面(1501)，所述锁紧座环(22)上设置有与所述锁紧杆外锥面(1501)相适配且接触或间隙设置的锁紧座环内锥面(2201)；所述锁紧座(14)外壁面开设有连通所述安装孔(1401)的观察孔(1402)；

所述锁紧杆(15)第一端端面开设有安装槽二(1502)，所述顶杆座(19)活动设置在所述安装槽二(1502)中，所述顶杆座(19)与所述安装槽二(1502)槽底间设置所述转动件二；

所述顶杆(18)固定连接在所述顶杆座(19)远离所述转动件二一侧，且所述顶杆(18)沿所述锁紧杆(15)轴向设置；所述锁紧套(9)对应所述顶杆(18)开设有贯穿孔(904)，所述闸板轴(3)对应所述顶杆(18)开设有插入孔(303)；所述顶杆(18)沿其轴向活动设置在所述贯穿孔(904)中，且所述顶杆(18)外壁与所述贯穿孔(904)内壁间密封设置；所述顶杆(18)远离所述顶杆座(19)一端穿设在插入孔(303)中，且与所述插入孔(303)孔底面间具有预设间隔，所述插入孔(303)内壁与相应所述顶杆(18)外壁间隙设置。

6.根据权利要求5所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述驱动块包括环形活塞(2)和环形压盖(4)；

所述环形活塞(2)和所述环形压盖(4)沿轴向相对设置且固定连接；所述环形活塞(2)和所述环形压盖(4)相对的侧面均沿轴向开设有阶梯孔，所述环形活塞(2)的阶梯孔孔径大于所述环形压盖(4)的阶梯孔孔径；固定连接的所述环形活塞(2)和所述环形压盖(4)的内部空间共同限定出所述导向通孔一和所述凹槽；

所述凸台一(301)位于所述环形活塞(2)的阶梯孔中，且所述凸台一(301)外壁面与所述环形活塞(2)的阶梯孔内壁面滑动设置；所述凸台二(903)位于所述环形压盖(4)的阶梯孔中，且所述环形压盖(4)的阶梯孔内壁面对应所述凸台二(903)处设置为所述倾斜面一(401)；

所述环形活塞(2)的环孔内壁对应与所述闸板轴(3)周壁密封设置，所述环形活塞(2)的周壁对应与所述油缸套(5)内壁密封设置形成活塞结构，且所述油缸套(5)内部被所述环形活塞(2)分割为所述第一腔室(501)和所述第二腔室(502)；

所述锁紧套(9)穿设在所述环形压盖(4)的环孔中，且所述锁紧套(9)外壁与环孔内壁间隙配合。

7.根据权利要求6所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述转动件一和所述转动件二均为止推轴承。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种闸板防喷器锁紧装置，其特征在于，所述锁紧杆(15)第一端与所述锁紧套(9)第一端螺纹连接采用非自锁螺纹副结构。