一种带平衡器的桁架式液压升降系统的制作方法

本发明涉及海洋平台领域，尤其涉及一种带平衡器的桁架式液压升降系统。

背景技术：

自升式平台主要由平台主体、桩腿和升降系统三大部分组成，桩腿的结构包括壳体式和桁架式两种，其中桁架式桩腿的平台能够应用在60米以上的深海作业中。

液压升降系统用于下降或者升高桩腿，现有技术的液压升降系统主要包括固桩件、固定块、滑块、主油缸、副油缸和插销；固定块和滑块均安装在固桩件内，副油缸和插销安装在固定块和滑块内，副油缸驱动插销相对桩腿运动，插销用于实现固定块和滑块与桩腿的连接和分离；通过主油缸驱动滑块相对固定块往复运动以及配合插销的往复运动，实现桩腿在竖直方向的运动。现有技术液压升降系统的缺陷在于：1.副油缸的伸缩杆与插销固定连接，当插销依然承受径向载荷或者插销在桩腿的插孔内卡住时，副油缸不能与插销自动脱离，此时副油缸强行推进或者抽出插销都将造成插销磨损、桩腿偏斜等问题；2.桩腿与固桩件之间缺乏有力的支撑，桩腿上下移动的过程中容易与固桩件之间摩擦，造成固桩件和桩腿磨损以及桩腿姿态倾斜。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的液压升降系统，在油缸与插销之间设置活动的连接件，及时断开伸缩杆与插销的连接，避免强行拔出插销；同时，提供稳定机构来增加桩腿的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种带平衡器的桁架式液压升降系统，包括固桩件、固定块、滑块、平衡器、第一油缸和卡接机构；

固桩件设置有竖直方向的用于下桩的桩孔，固桩件内部设置有由上至下的固定块和滑块，第一油缸位于固定块和滑块之间；平衡器安装在固桩件的顶部并连接固定块；

固定块和滑块内均安装有卡接机构，卡接机构包括第二油缸、插销、第一卡轴和溢流阀；第二油缸的伸缩杆的端头设置有凸肩，凸肩的周圈圆滑；插销的一端设置有内孔，第二油缸的伸缩杆伸入内孔；内孔的内壁设置有第一油路，第一卡轴的第一端头嵌入第一油路，第一卡轴的第二端头呈半球形；第一卡轴的第二端头指向第二油缸伸缩杆的中轴线并且位于凸肩的回程路径上；第一油路连通至总油路，总油路的末端设置有溢流阀。

当第二油缸的伸缩杆回程将插销抽出时，凸肩压迫第一卡轴，第一卡轴压迫第一油路内的液压油使得总油路内的油压升高。在正常情况下，插销回程的阻力很小，第二油缸可以顺利将插销抽出并且总油路内的油压只有轻微提升；如果出现特殊情况，例如插销承受径向载荷(桩腿的重力)或者插销在桩腿的插孔内卡住，此时插销回程的阻力很大，凸肩压迫第一卡轴使得总油路内的油压急剧升高造成溢流阀开启，第一油路内液压油减少，第一卡轴回缩，进而导致凸肩突破第一卡轴的限制，伸缩杆与插销脱离；避免伸缩杆盲目硬抽插销。

进一步的，卡接机构还包括第二卡轴，内孔的内壁设置第二油路，第二卡轴的第三端头嵌入第二油路，第二卡轴的第四端头呈半球形；第二卡轴的第四端头指向第二油缸的伸缩杆的中轴线并且位于凸肩的去程路径上；第一卡轴和第二卡轴将凸肩卡在两者之间；第二油路连通至总油路；

第二卡轴的工作原理与第一卡轴相同，当插销卡住时，第二油缸的伸缩杆的凸肩将突破第二卡轴的限制，避免伸缩杆盲目硬推插销。

进一步的，所述内孔的底部设置有光电开关；伸缩杆的凸肩突破第二卡轴后将进入内孔的底部触发光电开关，液压系统的控制系统在接收到光电开关信号后可以及时停止液压系统，避免第二油缸的伸缩杆继续推进。

进一步的，液压升降系统还包括稳定架和稳定轮，稳定轮铰接在稳定架的内侧；稳定架安装在固桩件的顶部和底部。

进一步的，稳定轮和稳定架成对布置，每一对稳定轮关于桩腿的中轴线对称。

进一步的，所述稳定轮的表面为内凹结构，稳定轮的表面与桩腿的表面紧贴。

进一步的，所述稳定架和稳定轮均由钢铁材料制成。

进一步的，所述平衡器包括油缸、储气件和蓄能器，油缸与蓄能器连接，蓄能器与储气件连接。

有益效果：(1)本发明的液压升降系统设置凸肩和第一卡轴作为伸缩杆与插销的连接装置，将伸缩杆与插销之间的拉力转化为总油路内的油压，然后配合溢流阀实现伸缩杆与插销之间的极限拉力控制，确保伸缩杆与插销之间在拉力过大时能够自动断开，避免特殊情况下第二油缸硬拉插销，造成液压升降系统的故障。(2)本发明的液压升降系统设置凸肩和第二卡轴进一步实现伸缩杆与插销之间的极限推力控制，避免特殊情况下第二油缸硬推插销。(3)本发明的液压升降系统为桩腿配置多个稳定轮，引导桩腿尽可能在竖直方向移动，避免桩腿倾斜造成桩腿与固桩件的摩擦。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是实施例1带平衡器的桁架式液压升降系统主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图1的a放大图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的带平衡器4的桁架式液压升降系统，包括固桩件1、固定块2、滑块3、平衡器4、第一油缸5、卡接机构、稳定架6和稳定轮7；

固桩件1设置有竖直方向的用于下桩的桩孔，桩腿8插入桩孔中并且呈竖直状态，桩腿8的表面设置有沿着长度方向均匀分布的插孔801；如图2所示，固桩件1的顶部和底部各安装一对稳定架6，稳定轮7铰接在稳定架6的内侧；如图3所示，稳定轮7的表面为内凹结构并且与桩腿8的表面贴合，稳定架6和稳定轮7均由钢铁材料制成；

固桩件1内部设置有由上至下的固定块2和滑块3，第一油缸5位于固定块2和滑块3之间；平衡器4安装在固桩件1的顶部并连接固定块2；

如图4所示，固定块2和滑块3内均安装有卡接机构，卡接机构包括第二油缸9、插销10、第一卡轴11、第二卡轴12和溢流阀13；第二油缸9的伸缩杆的端头设置有凸肩901，凸肩901的周圈圆滑；插销10的一端设置有内孔1004，第二油缸9的伸缩杆伸入内孔1004；内孔1004的内壁设置有第一油路1001和第二油路1002，第一卡轴11的第一端头嵌入第一油路1001，第一卡轴11的第二端头呈半球形；第一卡轴11的第二端头指向第二油缸9伸缩杆的中轴线并且位于凸肩901的回程路径上；第一油路1001连通至总油路1003，总油路1003的末端设置有溢流阀13；

第二卡轴12的第三端头嵌入第二油路1002，第二卡轴12的第四端头呈半球形；第二卡轴12的第四端头指向第二油缸9的伸缩杆的中轴线并且位于凸肩901的去程路径上；第一卡轴11和第二卡轴12将凸肩901卡在两者之间；第二油路1002连通至总油路1003；

内孔1004的底部设置有光电开关14。

本实施例的液压升降系统用于实现桩腿8的升降，升降原理基本相同；下面以桩腿8下降为例说明本实施例的具体工作流程：

图1为初始状态，此时固定块2内的第二油缸9伸出伸缩杆，固定块2内的插销10插入桩腿8的插孔801中，固定块2与桩腿8连接；滑块3内的第二油缸9缩回伸缩杆，滑块3内的插销10离开桩腿8的插孔801，滑块3与桩腿8分离；

第一油缸5收缩，滑块3上移；

滑块3上移到指定位置后，滑块3内的第二油缸9驱动插销10推进，插销10进入桩腿8的插孔801；

第一油缸5继续收缩少量行程，使得滑块3内的插销10承受桩腿8的重力载荷，固定块2内的插销10不承受桩腿8的重力载荷；

固定块2内的第二油缸9驱动插销10回程离开桩腿8的插孔801；

第一油缸5伸长，滑块3和桩腿8一同下行一定的距离；

固定块2内的第二油缸9驱动插销10推进并进入桩腿8的插孔801；

第一油缸5继续伸长少量行程，使得固定块2内的插销10承受桩腿8的重力载荷，滑块3内的插销10不承受桩腿8的重力载荷；

滑块3内的第二油缸9驱动插销10回程并离开桩腿8的插孔801。

重复上述九步流程即可实现桩腿8的不断下降。从上述的步骤(4)(8)可以看出，在抽出固定块2和滑块3内的插销10时都必须确保插销10不再承受桩腿8的重力载荷，否则不但会造成插销10巨大的磨损，也会造成桩腿8倾斜、液压系统过载等现象；推进插销10也是同样的道理，如果插销10未能与桩腿8的插孔801对齐，强行推进插销10也会造成上述问题。

对于本实施例的液压升降系统而言，本实施例在第二油缸9的伸缩杆与插销10之间设置了特定的连接机构，具体如图4所示。在正常情况下，插销10回程和去程的阻力很小，第二油缸9可以顺利将插销10抽出和推进并且总油路1003内的油压只有轻微提升；如果出现特殊情况，例如插销10承受径向载荷(桩腿8的重力)、插销10在桩腿8的插孔801内卡住或者插销10未能与桩腿8的插孔801对齐，此时插销10回程或去程的阻力很大，凸肩901压迫第一卡轴11或第二卡轴12使得总油路1003内的油压急剧升高造成溢流阀13开启，第一油路1001或第二油路1002内液压油减少，第一卡轴11或第二卡轴12回缩，进而导致凸肩901突破第一卡轴11或第二卡轴12的限制，伸缩杆与插销10脱离；避免伸缩杆盲目硬抽或硬推插销10。其中，凸肩901突破第二卡轴12后将进入内孔1004的深处触发光电开关14，第二油缸9的液压控制系统应及时根据光电开关14的触发信号自动停止第二油缸9。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。