专利名称：增力式楔形块卡爪结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋石油工程夹桩设备，尤其涉及一种适用于海洋石油工程 中导管架调平器、水下夹桩器、水下切割机、内外吊桩器和导管卡具中夹桩 结构的增力式楔形块卡爪结构。
背景技术：
在海域安装石油平台时，都需要使用到导管架调平器、水下夹桩器、水 下切割机、内外吊桩器和导管卡具等设备，这些设备的施工操作过程中均需 要借助桩体或者裙桩将设备固定，因此，这类设备中均设置有夹桩结构。
现有导管架调平器、水下夹桩器、水下切割机、内外吊桩器和导管卡具 等设备中的夹桩结构多数采用带压块卡爪的液压缸夹紧钢桩的结构，其卡爪 结构不合理，导致夹持效果不佳，因此大部分工程中采用国外进口的卡爪结 构，但是进口产品价格昂贵，造成工程造价高，不符合市场需要，因此有待 对卡爪结构进行研究开发。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种增力 式楔形块卡爪结构，其结构设计为利用较小的压缸施加一个与夹持力相垂直 的推动力，并通过楔形块将该推动力进行放大，同时楔形块结构具有自锁功 能，有效提高夹紧效果和安全性能，节省能源，降低成本。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，包括外楔形块、内楔形块
以及卡爪体；该内楔形块设有燕尾槽，该外楔形块设有与燕尾槽对应的凸块， 使内楔形块通过燕尾槽而滑动式扣合在外楔形块设有的凸块处，内楔形块顶 端设有与压缸连接的连接销；该卡爪体固定在外楔形块与凸块相对的另一侧 壁上。
前述的增力式楔形块卡爪结构，其中外楔形块为直角梯形体，该直角梯 形体的斜面上设置凸块，凸块长度与该斜面长度相等，直角梯形体的垂直面
3上设置2个以上抗剪销孔。
前述的增力式楔形块卡爪结构，其中内楔形块为直角梯形体，该直角梯 形体的斜面上设置燕尾槽，燕尾槽长度与该斜面长度相等。
前述的增力式楔形块卡爪结构，其中外楔形块高度大于内楔形块高度。
前述的增力式楔形块卡爪结构，其中卡爪体是与外楔形块垂直面相对应 的形体，卡爪体的上部和下部设有上下平行排列的卡爪，中部设有螺合孔及 抗剪销孔，该螺合孔供螺栓穿入与外楔形块固定，该抗剪销孔供抗剪销穿入 而固定在外楔形块的抗剪销孔内。
前述的增力式楔形块卡爪结构，其中卡爪是由卡爪体上设有的上下平行 排列的两两相邻的凹陷体的连接部构成的线性体。
本发明增力式楔形块卡爪结构的有益效果，其由外楔形块、内楔形块以 及卡爪体构成，利用压缸提供夹持力，经过楔形块结构增力，达到推动卡爪 夹紧管桩的目的；其设置的内外楔形块构成增力机构，可以通过较小的压缸 产生较大的夹紧力，工作时，内楔形块被压缸推下，然后由内楔形块推动外 楔形块，使该增力结构在外楔形块部分产生一个大的分力，此分力推动卡爪 产生夹紧动作，该分力在推动卡爪完成夹紧动作后，会产生自锁功能；卡爪 体的上部和下部设有上下平行排列的卡爪部，可以避免因摩擦力不足而产生 夹紧松脱现象，使用该增力式楔形块卡爪结构后，在夹紧管桩后撤掉压缸的 压力，仍可以利用摩擦自锁功能实现夹紧自锁，因此夹紧效果佳且安全可靠。
图1为本发明增力式楔形块卡爪结构使用状态示意图。 图2为本发明增力式楔形块卡爪结构立体结构示意图。 图3为本发明增力式楔形块卡爪结构中卡爪体结构主视图。 图3A为本发明增力式楔形块卡爪结构中卡爪体结构侧视图。 图中主要标号说明l桩裙、2卡爪体、21凹陷体、22卡爪、23抗剪销 孔、24螺合孔、3抗剪销、4内楔形块、41连接销、42燕尾槽、5外楔形块、 51凸块、52抗剪销孔、6主体(夹桩器或调平器)、7螺钉、8压缸。
具体实施例方式
参阅图1所示，本发明增力式楔形块卡爪结构，其包括外楔形块5、内楔形块4以及卡爪体2;内楔形块4设有燕尾槽42，外楔形块5设有与燕尾槽 42对应的凸块51，使内楔形块4通过燕尾槽42而滑动式扣合在外楔形块5 设有的凸块51处，内楔形块4顶端设有与压缸连接的连接销41;卡爪体2固 定在外楔形块5与凸块51相对的另一侧壁上。
本发明增力式楔形块卡爪结构，其中，外楔形块5为直角梯形体，该直 角梯形体的斜面上设置凸块51，凸块51的长度与该斜面长度相等，直角梯形 体的垂直面上设置2个以上抗剪销孔52;内楔形块4为直角梯形体，该直角 梯形体的斜面上设置燕尾槽42，燕尾槽42的长度与该斜面长度相等；该外楔 形块5的高度大于内楔形块4的高度；卡爪体2是与外楔形块5垂直面相对 应的形体，卡爪体2的上部和下部设有上下平行排列的卡爪22，中部设有螺 合孔24及抗剪销孔23，该螺合孔23供螺钉7穿入与外楔形块5固定，该抗 剪销孔23供抗剪销3穿入而固定在外楔形块5的抗剪销孔52内；该卡爪22 是由卡爪体2上设有的上下平行排列的两两相邻的凹陷体21的连接部构成的 线性体。
参阅图2、图3、图3A所示，本发明增力式楔形块卡爪结构的制备，呈 直角梯形的外楔形块5以及内楔形块4，外楔形块5的高度大于内楔形块4的 高度；该内楔形块4直角梯形体的斜面上一体成型设有燕尾槽42,燕尾槽42 长度与斜面长度相等，内楔形块4顶端设有与压缸8连接的连接销41;外楔 形块5直角梯形体的斜面上一体成型设有与燕尾槽41对应的凸块51，该凸块 51长度与斜面长度相等，直角梯形体的垂直面上设置3个抗剪销孔52;内楔 形块4通过燕尾槽41而滑动式扣合在外楔形块5设有的凸块51处，使内楔 形块4仅能沿着燕尾槽41方向而移滑；卡爪体2材料选用20CrMo，采用机加 工方式制成，该卡爪体2是与外楔形块5垂直面相对应的形体，卡爪体2的 上部和下部上下平行排列的凹陷体21，由两两相邻的凹陷体21的连接部构成 的线性体形成卡爪22，卡爪体21中部开设有呈两个一排的4个螺合孔23， 两排螺合孔23的中间设有平行且等距排列的3个抗剪销孔24，螺合孔23与 抗剪销孔24的垂直方向位置为错开状，将卡爪体2放置在外楔形块5与凸块 51相对的直角壁面上，借助螺钉7穿入螺合孔23后使卡爪体2与外楔形块5 固定，并将抗剪销3穿入抗剪销孔24后固定在外楔形块5的抗剪销孔52内。
5参阅图1所示，本发明增力式楔形块卡爪结构通过内楔块上的连接销与
主体的油缸连接，使用时，主体6可以是导管架调平器、水下夹桩器、水下 切割机、内外吊桩器和导管卡具中的夹桩结构，本实施例以导管架调平器的 夹桩结构为例，该增力式楔形块卡爪结构固定设置在导管架调平器的夹桩结 构的本体上后，首先内楔块被油压缸8推下，使内楔块4在被推动向下移动 的过程中，借助燕尾槽42对凸块51的作用力而将外楔块5向外侧推出，并 且通过外楔块5将卡爪体2推入管桩，使卡爪体2嵌入管桩内部。卡爪体2 的卡爪齿尖通过液压缸提供的压力，卡入管桩，和管桩连成一体；卡爪2不 再取下，以保证导管架调平器、水下夹桩器、水下切割机、内外吊桩器和导 管卡具的施工作业。
本发明增力式楔形块卡爪结构可以借助压缸提供夹持力，压缸可以是液 压缸或者气压缸，本发明实施例采用液压缸，其液压缸结构由活塞杆、螺栓 连接板、进油孔、缸筒和出油孔组成，液压缸结构为现有技术，故不再赘述； 活塞杆与内楔形块的连接销连接，液压缸启动后对内楔形块产生推动力，内 楔块在该推动力作用下向下移动的过程中，借助燕尾槽对凸块的作用力而将 外楔块向主体外侧推出。另外，由内楔形块与外楔形块组成的增力结构可以 通过较小的液压缸产生较大的夹紧力，工作时，内楔形块被液压油缸推下， 然后由内楔形块推动外楔形块，这种增力结构在外楔形块部分产生一个较大 的分力，此分力推动卡爪产生夹紧动作，并使夹紧力增大。再者，卡爪体的 卡爪可以卡入管桩内部，避免因摩擦力不足而产生夹紧松脱现象。 '
经调平器卡桩器模型样机试验检验，液压缸压力为8MPa，可提供15000N 的力(根据液压缸和楔形块尺寸计算得出并通过试验验证)。采用本发明增力 式楔形块卡爪的夹桩器，可以实现常规的夹紧动作。
本发明增力式楔形块卡爪结构的优点(1)结构简单，科学合理，制造 和安装成本低，且便于操作人员使用。(2)楔形块组增力机构可以通过较小 的压缸产生较大的夹紧力，工作时，楔形块组内楔形块部分被压缸推下，然 后由内楔形块推动外楔形块，这种增力结构在外楔形块部分产生一个大的分 力，此分力推动卡爪产生夹紧动作，夹紧动作可靠性增强，同时根据施工的 实际需要，可以通过改变楔形块斜面角度，利用楔形块的摩擦自锁原理实现 夹紧自锁。(3)在制造成本低，安装成本也低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，包括外楔形块、内楔形块以及卡爪体；内楔形块设有燕尾槽，外楔形块设有与燕尾槽对应的凸块，使内楔形块通过燕尾槽而滑动式扣合在外楔形块设有的凸块处，内楔形块顶端设有与压缸连接的连接销；卡爪体固定在外楔形块与凸块相对的另一侧壁上。
2、 根据权利要求l所述的增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，所述外 楔形块为直角梯形体，该直角梯形体的斜面上设置凸块，凸块长度与该斜面 长度相等，直角梯形体的垂直面上设置2个以上抗剪销孔。
3、 根据权利要求l所述的增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，所述内 楔形块为直角梯形体，该直角梯形体的斜面上设置燕尾槽，燕尾槽长度与该 斜面长度相等。.
4、 根据权利要求l所述的增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，所述外 楔形块的高度大于内楔形块的高度。
5、 根据权利要求l所述的增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，所述卡 爪体是与外楔形块垂直面相对应的板体，卡爪体的上部和下部设有上下平行 排列的卡爪，中部设有螺合孔及抗剪销孔，该螺合孔供螺栓穿入与外楔形块 固定，该抗剪销孔供抗剪销穿入而固定在外楔形块的抗剪销孔内。
6、 根据权利要求5所述的增力式楔形块卡爪结构，其特征在于，所述卡 爪是由卡爪体上设有的上下平行排列的两两相邻的凹陷体的连接部构成的线 性体。
全文摘要
本发明提供一种增力式楔形块卡爪结构，其包括外楔形块、内楔形块以及卡爪体；内楔形块设有燕尾槽，外楔形块设有与燕尾槽对应的凸块，使内楔形块通过燕尾槽而滑动式扣合在外楔形块设有的凸块处，内楔形块顶端设有与压缸连接的连接销；卡爪体固定在外楔形块与凸块相对的另一侧壁上；可利用较小的压缸施加一个与夹持力相垂直的推动力，且通过楔形块将该推动力进行放大，并能产生自锁功能，有效提高夹紧效果和安全性能，节省能源，降低成本。
文档编号E02B17/00GK101463596SQ20071017974
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者于文太, 朱绍华, 李怀亮, 李文义, 茁 王, 王立权, 马洪文 申请人:中国海洋石油总公司;海洋石油工程股份有限公司;哈尔滨工程大学