技术领域

本发明涉及移动式海洋工程平台领域，具体涉 及一种用于桩腿沉入式平台 的锁紧装置。

背景技术

人工岛的构筑中需要应用具有支撑桩腿的升降 式平台，升降式平台是一种 用于海上能源开采和勘察的移动式海洋工程平 台，此平台可通过驳船牵引到达 预定地点工作。 升降式平台的主要组成部分是工作平台、 支撑平台的桩腿、 控 制工作平台升降的动力装置和工作平台定位后 的锁紧装置。当调整工作平台和 桩腿的相对位置后， 需启动锁紧装置将平台锁住， 由锁紧装置实现平台的支撑 和锁紧。

现有的锁紧装置包括锁紧块、用于推动或带动 锁紧块与桩腿上的升降齿条 啮合或分离的动力元件、 用于推动锁紧块上下移动的升降器。 当调整工作平台 和桩腿的相对位置后， 启动动力元件， 从而推动锁紧块与升降齿条啮合， 当锁 紧块的齿顶与升降齿条的齿顶相对时， 启动升降器， 推动锁紧齿块上下移动， 使得锁紧块的齿顶与升降齿条的齿槽相对，从 而使得锁紧块与升降齿条顺利的 啮合。

然而， 在实际使用过程中， 发现需要经过反复的调整升降器的行程， 才能 够达到锁紧块的齿顶与升降齿条的齿槽相对， 并且， 在调整工作平台和桩腿的 相对位置的过程中， 锁紧块会向升降齿条倾斜， 容易发生安全事故。 发明内容

本发明的目的在于： 针对现有技术存在的问题， 提供一种用于桩腿沉入式 平台的锁紧装置。 本发明采用的技术方案为：

一种用于桩腿沉入式平台的锁紧装置， 包括桩箱， 所述桩箱上设有支撑桩 腿， 所述桩箱上还设有可带动所述支撑桩腿升降的 升降系统， 所述支撑桩腿与 桩箱连接处还设有锁紧装置，通过所述锁紧装 置将所述支撑桩腿与所述桩箱锁 作为本发明的优选实施方案， 还包括压载仓， 通过往所述压载仓中注入压 载水控制所述支撑桩腿插入深度。

作为本发明的优选实施方案， 所述锁紧装置包括锁紧块和升降齿条， 所述 升降齿条设置在所述支撑桩腿上；所述锁紧装 置还包括用以驱动所述锁紧块与 升降齿条啮合或分离的驱动装置， 以及对所述锁紧块进行夹紧定位的夹紧装 置。

作为本发明的优选实施方案， 所述驱动装置包括第一驱动器和第二驱动 器， 所述第一驱动器与所述第二驱动器相互平行设 置。

作为本发明的优选实施方案， 所述夹紧装置包括第一夹紧块和第二夹紧 块，所述第一夹紧块设置在所述锁紧块一端的 同时所述第二夹紧块设置在所述 锁紧块的另一端用于对所述锁紧块夹紧。第一 夹紧块和第二夹紧块可在推动器 的作用下沿竖直方向上的滑道移动进而对锁紧 块进行夹紧定位，所述滑道设置 在桩箱上，第一夹紧块和第二夹紧块对锁紧块 进行夹紧的一面都设置为面朝升 降齿条倾斜的斜面。

作为本发明的优选实施方案，所述锁紧装置还 包括连接于所述桩箱和所述 锁紧块之间的液缸；

所述液缸包括缸体、 第一活塞杆、 第二活塞杆和隔板； 所述隔板设置于所 述缸体内， 将所述缸体分成第一腔室和第二腔室， 所述隔板上开设有所述第一 活塞杆穿过的通孔； 所述第一活塞杆设置于所述第一腔室内， 所述第二活塞杆 设置于所述第二腔室内。

作为本发明的优选实施方案，所述锁紧装置还 包括连对所述液缸进行控制 的液压控制系统；

所述液压控制系统包括容器、 第一换向阀、 第二换向阀、 第一减压溢流阀 和第二减压溢流阀； 所述第一换向阀的 P口和 T口连接所述容器， A口连接所 述第一减压溢流阀， B口连接所述第一腔室的有杆腔； 所述第一换向阀的 P口 与 A口连接时， 所述 T口与 B口连接； 所述第一换向阀的 P口与 B口连接时， 所述 T口与 A口连接； 所述第二换向阀的 T口连接所述容器， P口与所述第二 减压溢流阀连接， A口连接所述第二腔室的无杆腔； 所述第二换向阀的 T口与 A口连接时， 所述 P口断开； 所述第二换向阀的 P口与 A口连接时， 所述 T口 断开； 所述第一减压溢流阀连接所述第一换向阀和所 述第一腔室的无杆腔； 所 述第二减压溢流阀连接所述容器和所述第二换 向阀。

作为本发明的优选实施方案，所述液缸的缸体 连接所述桩箱的同时所述液 缸的第二活塞杆连接所述锁紧块； 当所述液缸连接在所述桩箱和所述锁紧块之 上后， 在调整桩箱的高度时， 所述液缸的轴线与平行于所述支撑桩腿的竖直 线 所形成的夹角大于等于 0度且小于等于 90度。 当然也可以采用所述液缸的缸 体连接所述锁紧块而所述液缸的第二活塞杆连 接所述桩箱的方式。

作为本发明的优选实施方案，所述液缸的轴线 与平行于所述支撑桩腿的竖 直线所形成的夹角大于等于 1度小于等于 20度。

作为本发明的优选实施方案， 所述第一换向阀和第二换向阀均为电磁阀； 当所述第一换向阀断电时， 所述第一换向阀的 P口与 A口连接时， T口与 B口 连接； 当所述第一换向阀通电时， 所述第一换向阀的 P口与 B口连接时， 所述 T口与 A口连接； 当所述第二换向阀断电时， 所述第二换向阀的 T口与 A口连 接时， P口断开； 当所述第二换向阀通电时， 所述第二换向阀的 P口与 A口连 接时， T口断开。

作为本发明的优选实施方案，所述液压控制系 统还包括设置于所述第一换 向阀的 A口和所述第一减压溢流阀之间的单向阀，所� �单向阀用于限定液体从 所述第一换向阀到所述第一减压溢流阀单向流 动。

作为本发明的优选实施方案，所述液压控制系 统还包括设置于所述第二换 向阀的 A口和所述第二腔室的无杆腔之间的单向节流� �，所述单向节流阀包括 并联的单向阀和节流阀，所述单向阀用于限定 液体从所述第二换向阀的 A口到 所述第二腔室的无杆腔单向流动，所述节流阀 用于调节液体从所述第二腔室的 无杆腔向所述第二换向阀流动的流量。 作为本发明的优选实施方案， 还包括一个对所述锁紧块进行锁定的锁定 机构， 所述锁定机构包括支承座、 锁定驱动器、 插销和连杆； 所述锁紧块上开 设有定位孔， 所述锁定驱动器设置于所述支承座上， 所述连杆两端分别铰接于 所述锁定驱动器和所述插销上； 所述锁定驱动器启动时， 带动所述连杆绕所述 支承座转动， 从而带动所述插销插入和退出所述锁紧块上的 定位孔。 作为本发明的优选实施方案， 所述锁定驱动器为液缸。

作为本发明的优选实施方案，所述锁定驱动器 的伸缩方向与所述插销的移 动方向垂直。 作为本发明的优选实施方案， 所述锁定驱动器的一端开设有第一腰形孔， 所述插销的一端开设有第二腰形孔，所述连杆 的两端分别铰接于所述第一腰形 孔和第二腰形孔内。 作为本发明的优选实施方案， 所述支承座上设置有导向座， 所述插销活动 地设置于所述导向座上。 作为本发明的优选实施方案， 所述导向座上开设有导向槽， 所述插销活动 地设置于所述导向槽内。 作为本发明的优选实施方案， 所述连杆为 L型。 作为本发明的优选实施方案，所述锁定机构还 包括一个固定所述锁紧块的 固定件， 所述固定件上开设有孔作为所述锁紧块的定位 孔。

综上所述， 由于采用了上述技术方案， 本发明的有益效果是：

第一， 灵活性较高。 当平台需要移位时， 收起支撑桩腿， 平台降至水面， 平台就像驳船一样依靠浮力浮在海面上， 并可由拖轮移到新的作业区域； 第二， 具有自升式的特点， 并可根据水深加长支撑桩腿的长度； 第三， 实现了锁紧块上下位移的精确调整， 便于桩箱与支撑桩腿的精确调 整， 节约了调整的时间； 第四， 增加了对锁紧块进行锁定的锁定装置， 提高了整个设备的安全性。 附图说明 图 1是本装置浮在海平面的示意图。 图 2是本装置的支撑桩腿插入海底的示意图。 图 3是锁紧装置的示意图 图 4是图 3中锁紧装置的液缸固定状态的示意图 图 5是图 3中液缸的剖面示意图。 图 6是图 3中液缸的液压控制系统示意图 图 7是锁定装置的示意图。 图 8是图 7中锁定装置锁定状态的示意图。 图中标记： 1-水平面， 2-水底， 3-升降系统， 10-支撑桩腿， 11-升降齿条， 20-桩箱， 30-锁紧块， 400-驱动装置， 401-第一驱动器， 402-第二驱动器， 50- 液缸， 51-缸体， 53-第一活塞杆， 55-第二活塞杆， 57-隔板， 511-第一腔室， 513-第二腔室， 571-通孔， 60-液压控制系统， 61-容器， 63-第一电磁换向阀， 64-单向阀， 65-第一减压溢流阀， 66-第二减压溢流阀， 67-第二电磁换向阀， 68-单向节流阀， 681-单向阀， 683-节流阀， 70-锁定装置， 713-固定件， 73-支 承座， 75-锁定驱动器， 77-插销， 79-连杆， 715-定位孔， 732-导向座， 731-导 向槽， 751-缸体， 753-活塞杆， 755-第一腰形孔， 771-第二腰形孔， 800-夹紧 装置， 801-第一夹紧块， 802-第二夹紧块。 具体实施方式 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明做进一歩说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解 释本发明， 并不用于限定本发明。 实施例 1 如图 1所示人工岛平台浮在海平面的示意图， 完成人工岛平台的建造后， 将其通过拖轮拖到指定海岛区域。此时人工岛 平台的桩箱 20浮于水平面 1上， 支撑桩腿 10也未插入水中。 如图 2所示人工岛平台的支撑桩腿插入海底的示意� �，通过升降系统 3将 支承桩腿 10降至水底 2的泥面后，再分别往各个支承桩腿 10周围的压载舱里 面注入压载水，在压载水的作用下支承桩腿 10插入水底 2，于是人工岛平台可 以在各个支承桩腿 10的支撑下升至水平面 1以上。 当人工岛平台需要移位时， 支承桩腿 10通过升降系统 3升起， 桩箱 20降 至水面， 平台就像驳船一样依靠浮力浮在海面上， 并可由拖轮移到新的作业区 域， 增加了人工岛平台使用的灵活性。 而且随着水域深度的增加， 可以加长支 承桩腿 2的长度及相应结构。 如图 3所示， 为锁紧装置的示意图。 锁紧装置包括支撑桩腿 10、 桩箱 20、 锁紧块 30、驱动装置 400、夹紧装置 800和液缸 50。所述驱动装置 400包括第 一驱动器 401、第二驱动器 402; 夹紧装置 800包括第一压紧块 801、第二夹紧 块 802。 支撑桩腿 10用于支撑桩箱 20， 支撑桩腿 10上设置有升降齿条 11。 锁紧块 30用于与升降齿条 11啮合，通过调整锁紧块 30与升降齿条 11啮 合的位置， 从而调整桩箱 20和支撑桩腿 10的相对位置。 第一驱动器 401—端连接锁紧块 30，另一端连接桩箱 20。第一驱动器 401 用于驱动锁紧块 30与升降齿条 11啮合，或者带动锁紧块 30与升降齿条 11分 离。 在本实施方式中， 该第一驱动器 401为复位液缸， 第二驱动器 402也是复 位油缸， 并且与第一驱动器 401平行设置。 第一夹紧块 801和第二夹紧块 802 分别设置在锁紧块 30的上下两端， 第一夹紧块 801和第二夹紧块 802可在推 动器的作用下沿竖直方向上的滑道移动进而对 锁紧块 30进行夹紧定位， 所述 滑道设置在桩箱 20上，第一夹紧块 801和第二夹紧块 802对锁紧块 30进行夹 紧的一面都设置为面朝升降齿条 11倾斜的斜面。 如图 4所示， 液缸 50—端铰接于桩箱 20上， 另一端铰接于锁紧块 30上， 且位于锁紧块 30的重心处， 液缸 50用于支撑锁紧块 30。 设定液缸 50与桩箱 20的铰接点为 A , 液缸 50与锁紧块 30的铰接点为 B。 在初始位置时， 即在调 整桩箱 20的高度时， 如图 1所示， 线段 AB与支撑桩腿 10之间的夹角为 a， 夹 角 a大于等于 0度，小于 90度，夹角 a的优选范围为大于 1度小于等于 20度。 在本实施方式中， a等于 5度。

请同时参阅图 5， 液缸 50为二级液缸。 液缸 50包括缸体 51、 第一活塞杆 53 和第二活塞杆 55。缸体 51铰接于桩箱 20上，并由隔板 57分割成第一腔室 511 和第二腔室 513。 隔板 57上开设有第一活塞杆 53穿过的通孔 571。 第一活塞 杆 53活动地设置于第一腔室 511内，第二活塞杆 55活动地设置于第二腔室 513 内，且其末端铰接于锁紧块 30。当然也可以采用所述液缸的缸体连接所述� ��紧 块而所述液缸的第二活塞杆连接所述桩箱的方 式。 请同时参阅图 6， 锁紧装置还包括控制液缸 50的液压控制系统 60。 液压 控制系统 60包括容器 61、 第一电磁换向阀 63、 单向阀 64、 第一减压溢流阀 65、 第二减压溢流阀 66、 第二电磁换向阀 67和单向节流阀 68。 容器 61用于盛装液体，并与第一电磁换向阀 63、第二减压溢流阀 66和第 二腔室 513的有杆腔连接。 第一电磁换向阀 63为二位四通电磁换向阀。第一电磁换向阀 63的 P口和 T口与容器 61连接， P口为高压液体进入第一电磁换向阀 63的进液口， T口为 液体流回容器 61的出液口。第一电磁换向阀 63的 B口与第一腔室 511的有杆 腔连接， 第一电磁换向阀 63的 A口与单向阀 64的进液口连接。 当第一电磁换 向阀 63未通电时， P口与 A口连通， T口与 B口连通； 当第一电磁换向阀 63 通电时， P口与 B口连通， T口与 A口连通。 单向阀 64连接于第一电磁换向阀 63的和第一减压溢流阀 65之间， 用于 限定液体单向流动， BP , 限定液体仅可从第一电磁换向阀 63 向第一减压溢流 阀 65的方向流动。 第一减压溢流阀 65的 P口与单向阀 67的出液口连接，第一减压溢流阀 65 的 T口与容器 61连接，第一减压溢流阀 65的 A口与第一腔室 511的无杆腔连 接。当第一腔室 511的无杆腔的压力超过第一减压溢流阀 65预设工作压力时， 液体可从第一减压溢流阀 65的 T口流回容器 61。 第二减压溢流阀 66的 P口和 T口均与容器 61连接， P口为高压液体进入 第二减压溢流阀 66的进液口， T口为液体流回容器 61的出液口。 第二减压溢 流阀 66的 A口与第一电磁换向阀 67连接。 当第二减压溢流阀 66受到的压力 大于一预设工作压力时， 液体可从第二减压溢流阀 66的 T口流回容器 61。 第二电磁换向阀 67为二位三通电磁换向阀。第二电磁换向阀 67的 P口与 第二减压溢流阀 66的 A口连接， T口连接至容器 61。 第二电磁换向阀 67的 A 口与单向节流阀 68连接。 当第二电磁换向阀 67未通电时， T口与 A口连通， P 口断开； 当第二电磁换向阀 67通电时， P口与 A口连通， T口断开。 单向节流阀 68的一端连接第二电磁换向阀 67的 A口，另一端与第二腔室 513的无杆腔连接。 单向节流阀 68包括并联的单向阀 681和节流阀 683。 单向 阀 681用于限定液体的流动方向， 即限定液体仅可从第二电磁换向阀 67向第 二腔室 513的无杆腔方向流动。节流阀 683用于调节液体从第二腔室 513的无 杆腔向第二电磁换向阀 67流动的流量。 使用前， 首先， 需要向液缸 50的第一腔室 511的无杆腔内注入液体， 高 压液体从容器 61进入第一电磁换向阀 63，再通过单向阀 64和第一减压溢流阀 65后， 进入第一腔室 511的无杆腔； 然后， 分别设置第一减压溢流阀 65和第 二减压溢流阀 66的工作压力， 以液缸 50能够支撑起锁紧块 30的重量为宜。 当调整桩箱 20和支撑桩腿 10的相对位置完毕后， 则需要将桩箱 20锁紧 于支撑桩腿 10上， 启动第一驱动器 401， 推动锁紧块 30与升降齿条 11啮合， 会有以下三种情况。 第一： 当锁紧块 30的齿顶与升降齿条 11的齿槽完全对正时， 锁紧块 30 与升降齿条 11直接啮合。 第二：当锁紧块 30的齿顶与升降齿条 11的齿槽相对，但未完全对正时时， 在第一驱动器 401的推力作用下，锁紧块 30在向升降齿条 11方向啮合的同时， 还会沿着升降齿条 11向下或向上移动， 从而带动液缸 50的第二活塞杆 55伸 出或第一活塞杆 53和第二活塞杆 55同歩缩回； 当第二活塞杆 55伸出时， 第 二腔室 513的无杆腔从容器 61经由第二电磁换向阀 67和单向节流阀 68补充 液体； 当第一活塞杆 53和第二活塞杆 55缩回时， 第一腔室 511的有杆腔从容 器 61经由第一电磁换向阀 63补充液体，第二腔室 513的有杆腔直接从容器 61 补充液体， 第一腔室 511的无杆腔内的液体通过第一减压溢流阀 65的 T口流 回容器 61， 第二腔室 513的无杆腔内的液体通过单向节流阀 68和第二电磁换 向阀 67流回容器 61， 从而使得锁紧块 30的齿顶顺利滑入升降齿条 11的齿槽 内， 实现锁紧。 第三： 当锁紧块 30的齿顶与升降齿条 11的齿顶相对时， 首先， 使第二电 磁换向阀 67通电， 第二电磁换向阀 67的 P口与 A口连通， 容器 61内的液体 经由第二减压溢流阀 66、 第二电磁换向阀 67和单向节流阀 68的单向阀 681 后进入第二腔室 513的无杆腔，使得第二活塞杆 55推动锁紧块 30向上移动至 行程末端， 同时， 第二腔室 513的有杆腔的液体流回容器 61 ; 然后， 在第一驱 动器 401的推力作用下， 锁紧块 30与升降齿条 11啮合， 此时， 锁紧块 30仅 能够向下移动， 从而带动第二活塞杆 55缩回， 第二腔室 513的无杆腔的液体 经由单向节流阀 68的节流阀 683、 第二电磁换向阀 67和第二减压溢流阀 66 后流回容器 61， 第二腔室 513的有杆腔直接从容器 61补充液体， 从而使得锁 紧块 30的齿顶顺利滑入升降齿条 11的齿槽内， 实现锁紧。 当需要调节复位时， 使得第一电磁换向阀 63通电， 第一电磁换向阀 63的 P口与 B口连通， T口与 A口连通， 容器 61内的液体经由第一电磁换向阀进入 第一腔室 511的有杆腔， 第一活塞杆 53缩回， 第一腔室 511的无杆腔的液体 经由第一减压溢流阀 65流回容器 61，第二活塞杆 55在重力的作用下缩回，第 二腔室 513的有杆腔直接从容器 61补充液体， 第二腔室 513的无杆腔的液体 经由单向节流阀 68的节流阀 683和第二电磁换向阀 67后流回容器 61。 上述锁紧装置通过调整液缸 50的第二腔室 513的无杆腔和有杆腔的油压， 实现调整锁紧块 30上下位移的精确调整， 从而避免反复调整。

如图 7所示， 为一较佳实施例锁定装置 70的示意图。 锁定装置 70包括锁 紧块 30、 固定件 713、 支承座 73、 锁定驱动器 75、 插销 77和连杆 79。

固定件 713与锁紧块 30固定在一起。 固定件 713上开设有一定位孔 715。 在本实施方式中，固定件 713为一单独的元件，在其他实施方式中，固定 件 713 可与锁紧块 30—体， 也就是说， 定位孔 715可以直接开设于锁紧块 30上。

支承座 73用于承载锁定驱动器 75、 插销 77和连杆 79。支承座 73设置有 导向座 732， 导向座 732上开设有导向槽 731。

锁定驱动器 75的缸体 751固定于支承座 73上， 锁定驱动器 75的活塞杆 753铰接于连杆 79上。 在本实施方式中， 锁定驱动器 75为液缸。 锁定驱动器 75的活塞杆 753的端部开设有第一腰形孔 755， 以便于与连杆 79连接。

插销 77设置于导向槽 731内， 一端铰接于连杆 79上， 插销 77与连杆 79 铰接的一端的端部开设有第二腰形孔 771。 当锁定驱动器 75带动连杆 79移动 时， 插销 77能够在连杆 79的带动下沿导向槽 731移动插入定位孔 715内， 用 于锁定锁紧块 30， 防止锁紧块 30向升降齿条 11方向移动。

连杆 79大致为 L型，其一端铰接于锁定驱动器 75的活塞杆 753的第一腰 形孔 755内， 另一端铰接于插销 77的第二腰形孔 771内， 中部铰接于支承座 73上。

请参阅图 8， 当锁定驱动器 75启动时， 带动连杆 79绕着支承座 73转动， 从而带动插销 77在导向槽 731内移动，从而使得插销 77退出或者插入定位孔 715内。 因为， 连杆 79的两端绕插销 77和锁定驱动器 75转动的同时， 会在第 一腰形孔 771和第二腰形孔 751内移动， 从而使得锁定驱动器 75的伸缩方向 与插销 77的移动方向垂直。 在本实施方式中， 锁定驱动器 75为液缸。

当升降装置需要调整桩箱 20和支撑桩腿 10之间的相对位置时，启动锁定 驱动器 75， 带动连杆 79绕着支承座 73转动， 从而带动插销 77在导向槽 731 内移动， 从而使得插销 77插入定位孔 715内； 待桩腿调整完成时， 启动锁定 驱动器 75， 带动连杆 79绕着支承座 73转动， 从而带动插销 77在导向槽 731 内移动， 从而使得插销 77退出定位孔 715， 锁紧块 30就能够与桩腿啮合。

上述锁定装置 70在调整桩箱 20和支撑桩腿 10的相对位置过程中， 通过 将锁紧装置 70的插销 77插入固定于锁紧块 30上的固定件 713的定位孔 715 上， 从而固定锁紧块 30， 避免锁紧块 30向升降齿条 11倾斜， 从而减少安全事 故的发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 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、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明 的 保 护 范 围 之 内 。