一种水平张拉固定装置的制作方法

本发明属于钢丝绳连接及海洋平台工程装备技术领域，具体涉及一种复合缆的水平张拉固定装置。

背景技术：

在拉伸式外加电流阴极保护系统中，复合缆垂直或成一定倾斜角度布置在海洋平台附近，辅助阳极和参比电极集成在复合缆上，复合缆的中心为抗拉元件钢丝绳，钢丝绳的两端浇筑有钢丝绳索节，复合缆下端索节固定在重力基础或海洋平台导管架结构上，复合缆上端索节固定在海洋平台结构上，共同实现复合缆的固定；垂向布置的复合缆在风、浪、流的作用下会产生挠度变形，严重时复合缆会与导管架发生碰撞，威胁导管架及复合缆的安全，为了减小复合缆的挠度变形程度，需要调整复合缆的张拉力，因此设计出一种即可固定复合缆又可调整复合缆张拉力的固定装置对拉伸式外加电流阴极保护系统的可靠性具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出一种水平张拉固定装置，其具有结构简单，操作方便，且可以减少锚链上的拉力进而可以减小使用锚链的型号从而节省成本。

本发明采用的技术手段如下：

一种水平张拉固定装置，包括，支撑平台、张拉支撑底座、张拉装置、螺旋止链器、导链轮组装置以及复合缆；所述张拉支撑底座固定在所述支撑平台上；所述张拉装置和所述螺旋止链器固定在所述张拉支撑底座上；所述张拉装置包括张拉千斤顶固定支座、张拉千斤顶以及拉杆装置，所述张拉千斤顶通过所述张拉千斤顶固定支座固定在所述张拉支撑底座上，所述张拉千斤顶连接所述拉杆装置，所述张拉千斤顶工作过程中可推动所述拉杆装置移动；所述导链轮组装置包括固定导链轮、滑动导链轮以及由多节链节组成的锚链，所述固定导链轮固定在所述张拉支撑底座上，所述锚链一端固定在所述支撑平台上，所述锚链另一端与所述固定导链轮啮合后与所述拉杆装置可拆卸地连接，所述锚链在所述拉杆装置的拉动下可上下运动，所述滑动导链轮啮合在所述锚链上，所述滑动导链轮可随所述锚链的上下运动而上下移动，所述滑动导链轮与所述复合缆连接；所述螺旋止链器包括枢接在所述张拉支撑底座上的两个锁紧臂、驱动所述两个锁紧臂张开与闭合的开合装置；

进一步地，所述拉杆装置包括张拉钢棒、安全螺帽和张拉钢棒d型接头，所述张拉钢棒包括用于固定安全螺帽的第一螺纹部和用于与张拉钢棒d型接头连接的第二螺纹部，所述张拉钢棒d型接头与所述锚链可拆卸的连接；

进一步地，所述拉杆装置还包括拉压传感器，所述拉压传感器连接在所述张拉钢棒和所述张拉钢棒d型接头之间；

进一步地，所述开合装置包括分别置于所述两个锁紧臂上的两个万向套筒和穿入在所述两个万向套筒内的丝杠，所述万向套筒包括具有与所述丝杠的丝牙配合的螺纹套筒管和沿所述螺纹套筒管径向方向固定的两个转轴，所述万向套筒通过所述两个转轴可转动地连接在所述锁紧臂上，所述丝杠一端固定有可驱动所述丝杠转动的手轮，所述两个万向套筒的所述螺纹套筒管内的螺纹旋向相反使得所述丝杠正反转过程中所述两锁紧臂可以张开和闭合；

进一步地，所述螺旋止链器还包括调整垫片和锁紧垫片，所述调整垫片和所述锁紧垫片置于所述张拉装置和所述锁紧臂之间并将所述锚链锁紧固定在张拉支撑底座上；

进一步地，所述螺旋止链器还包括限位圈和限位块，所述限位圈通过螺栓固定在所述锁紧臂上，所述限位块置于所述两个锁紧臂之间并且固定在所述张拉支撑底座上，所述限位块上具有与所述锚链配合的锚链导向槽；

进一步地，所述张拉支撑底座上还具有锚链固定吊耳，所述锚链固定吊耳置于所述螺旋止链器和张拉千斤顶固定支座之间的一侧用于与所述锚链可拆卸的连接。

与现有技术比较，本发明所述的水平张拉固定装置具有以下有益效果：1、本发明的复合缆水平张拉装置可以将锚链的拉力转换为千斤顶的压力，导向滑轮将竖向作用力变为水平作用力，优化了结构受力情况；2、本发明采用动滑轮组结构可以减小锚链所受拉力，从而降低了锚链的链径，降低了系统的重量，节省了成本；3、张拉结构水平布置，降低了系统的重心，方便操作；4、可调整垫片拆装方便，与锁紧垫片配合使用可实现对工作锚链的有效固定，采用锁紧臂和锁紧垫片双重固定，提高固定装置的可靠性；5、张拉装置上具有拉压传感器，可以精确的测出锚链上力的大小；6、拉压传感器置于张拉钢棒和张拉钢棒d型卸扣之间，使得张拉传感器的受力方向与张拉钢棒的轴线方向相同，保证了拉压传感器测量的准确性。

附图说明

图1为本发明的水平张拉固定装置的俯视图；

图2是图1中a-a方向的结构图；

图3是螺旋止链器的主视图；

图4是图3中的左视图，一个锁紧臂部分剖视；

图5a是锁紧臂剖视图；

图5b是两锁紧臂穿过丝杠的结构示意图；

图6a是万向套筒主视图

图6b是图6a的剖视图；

图7是拉杆装置结构示意图；

图8是张拉钢棒结构图；

图9a是固定导链轮主视图；

图9b是图9a的左视图；

图10a是调整垫片主视图；

图10b是图10a的俯视图；

图11a是锁紧垫片的主视图；

图11b是图11a的俯视图；

图12a是张拉千斤顶固定法兰的主视图；

图12b是图12a的左视图；

图13a是张拉千斤顶固定支座的主视图

图13b是图13a的左视图；

图14a是复合缆钢丝绳索节的主视图；

图14b是图14a的左视图；

图15a是锚链的连接主视图；

图15b是图15a的左视图；

图16a是张拉千斤顶的主视图；

图16b是图16a是俯视图；

图17a是肯特扣的主视图；

图17b是图17a的左视图；

图18a是d型卸扣的结构图；

图18b是图18a的左视图；

图19a是锚链固定吊耳主视图；

图19b是图19a的俯视图；

图20a是张拉钢棒d型卸扣结构图；

图20b是图20a的左视图。

图中：1、支撑平台；

2、张拉支撑底座，21、锚链固定吊耳；

3、张拉装置，31、张拉千斤顶固定支座，32、张拉千斤顶，33、拉杆装置，331、张拉钢棒，332、安全螺帽，333、张拉钢棒d型接头，334、拉压传感器，3311、第一螺纹部，3312、第二螺纹部；

4、螺旋止链器，41、锁紧臂，42、开合装置，43、调整垫片，44、锁紧垫片，45、限位圈，46、限位块，421、万向套筒，422、丝杠，423、手轮，4211、螺纹套筒管、4212、转轴，441、锁紧垫片上长条孔，442、锁紧垫片上的与锚链端部吻合的凹槽，461、锚链导向槽；

5、导链轮组装置，51、固定导链轮，52、滑动导链轮，53、锚链，54、锚链卸扣，511、导链轮限位块，512、导链轮限位槽；

6、复合缆，61、复合缆钢丝绳索节，62、肯特扣，63、d型卸扣。

具体实施方式

一种水平张拉固定装置，包括，支撑平台1、张拉支撑底座2、张拉装置3、螺旋止链器4、导链轮组装置5以及复合缆6；张拉支撑底座2固定在支撑平台1上；张拉装置3和螺旋止链器4固定在张拉支撑底座2上；张拉装置3包括张拉千斤顶固定支座31、张拉千斤顶32以及拉杆装置33，张拉千斤顶32通过张拉千斤顶固定支座31固定在张拉支撑底座2上，张拉千斤顶32连接拉杆装置3，张拉千斤顶32工作过程中可推动拉杆装置33移动；导链轮组装置5包括固定导链轮51、滑动导链轮52以及由多节链节组成的锚链53，固定导链轮51固定在张拉支撑底座2上，锚链53一端固定在支撑平台1上，锚链53另一端与固定导链轮51啮合后与拉杆装置33可拆卸地连接，锚链53在拉杆装置33的拉动下可上下运动，滑动导链轮52啮合在锚链53上，滑动导链轮52可随锚链53的上下运动而上下移动，滑动导链轮52与复合缆6连接；螺旋止链器4包括铰接在张拉支撑底座2上的两个锁紧臂41、驱动两个锁紧臂41开合的开合装置42。

具体地，如图1和图2所示，支撑平台1是由工字钢围成的口字型加强结构，所用的工字钢及布置方式根据强度校核结果确定，支撑平台1中间布置有用于安放张拉支撑底座2的工字钢加强筋。

张拉支撑底座2焊接固定在所述支撑平台1上，所述张拉支撑底座2一端安装有螺旋止链器4，另一端安装有张拉千斤顶固定支座31。

张拉装置3和螺旋止链器4通过导链轮组装置5与复合缆连接。具体地，如图2所示，导链轮组装置5包括固定导链轮51、滑动导链轮52以及由多节链节组成的锚链53，固定导链轮51固定在张拉支撑底座2上，锚链53为船用三级无档锚链，其一端可以通过锚链卸扣54固定在支撑平台1上，锚链卸扣54结构包括两并列的吊耳和连接两吊耳的底板，两吊耳上有可连接螺栓的通孔，锚链的一个链节置入两吊耳之间，并通过螺栓或销钉等结构将锚链与锚链卸扣54连接。锚链53另一端与固定导链轮51啮合后与拉杆装置33可拆卸地连接，锚链53在拉杆装置33的拉动下可上下运动，滑动导链轮52啮合在锚链53上，滑动导链轮52可随锚链53的上下运动而上下移动，滑动导链轮52与复合缆6连接。如图2、图9a和图9b所示，固定导链轮51与滑动导链轮52结构相同，中心安装滚珠轴承，轴承外侧是锚链导向限位块511，锚链导向限位块511可绕轴承自由转动，锚链导向限位块511的底面为正方形结构，在正方形的四个角厚度方向的中间部位上开有与锚链53外形相吻合的导链轮限位槽512，可以与锚链53相配合，使锚链紧密贴合在锚链导向限位块511上，锚链导向限位块511每转动45°，锚链53恰好移动一节链节的长度。复合缆6依次通过复合缆钢丝绳索节61、肯特扣62和d型卸扣63与滑动导链轮52连接。具体地，复合缆6中间的钢丝绳通过钢丝绳环氧树脂胶水与如图14a和图14b所示的复合缆钢丝绳索节61结构固定在一起，复合缆钢丝绳索节61另一端连接肯特扣62，肯特扣62为锻造件，表面涂有富锌防腐漆，可以长时间在海水中使用。肯特扣62另一端连接d型卸扣63，d型卸扣63为锻造件，表面经过热浸锌处理，可以在海洋中长期使用，d型卸扣63另一端连接在滑动导链轮52中心的滚珠轴承上。采用复合缆钢丝绳索节、肯特扣和d型卸扣将复合缆与滑动导链轮连接，可以方便的进行复合缆与导链轮的拆装。

张拉支撑底座2上固定有张拉装置3。张拉装置3包括张拉千斤顶固定支座31、张拉千斤顶32以及拉杆装置33，如图13a和图13b所示张拉千斤顶固定支座31为l型结构，包括水平板和竖直板，水平板固定焊接在张拉支撑底座2上，竖直板上开有通孔，张拉千斤顶32具有穿心结构并通过如图12a和12b所示的张拉千斤顶固定法兰固定在张拉千斤顶固定支座31上，张拉千斤顶32连接拉杆装置33，张拉千斤顶32工作过程中可推动拉杆装置33移动。拉杆装置33包括张拉钢棒331、安全螺帽332、张拉钢棒d型接头333和拉压传感器334，如图8所示，张拉钢棒331包括用于固定安全螺帽的第一螺纹部3311和用于与张拉钢棒d型接头333连接的第二螺纹部3312，如图20a和图20b所示，张拉钢棒d型接头333采用d型卸扣结构，并且在d型卸扣中间弯折部分焊接有用于与张拉钢棒331连接的螺纹结构，张拉钢棒d型接头333与锚链53可拆卸的连接。张拉钢棒331的第二螺纹部3312与张拉钢棒d型接头333连接，张拉钢棒331的第一螺纹部3311穿过张拉千斤顶固定支座31的竖直板上的通孔和张拉千斤顶32中心的穿孔结构，安全螺帽332为六角形螺母并拧在第一螺纹部上，安全螺帽332的对角线尺寸大于张拉千斤顶32中心的穿孔结构尺寸，因而将张拉钢棒331限制在张拉千斤顶32上，张拉千斤顶32工作过程中通过安全螺帽332将推力传递到张拉钢棒331上，进而拉动锚链53工作。为了保证安全螺帽与张拉钢棒的连接强度，优选地，第一螺纹部采用t型螺纹或矩形螺纹。

如图3、图4、图5a、图5b、图6a和图6b所示，螺旋止链器4包括两个锁紧臂41和开合装置42。张拉支撑底座2上具有凸起的连接耳，两个锁紧臂41分别通过螺栓连接在两个连接耳上，锁紧臂41可以以连接螺栓为转轴在连接耳上转动。两锁紧臂41下端相向的两个面分别具有一豁口，两个豁口形成一可使锚链通过的拱门型结构。开合装置42包括分别置于所述两个锁紧臂41上的两个万向套筒421和穿入在两个万向套筒421内的丝杠422，万向套筒421包括具有与所述丝杠422的丝牙配合的螺纹套筒管4211和沿螺纹套筒管4211径向方向固定的两个转轴4212，万向套筒421通过两个转轴4212可转动地连接在锁紧臂41上。丝杠422一端固定有可驱动丝杠转动的手轮423，两个万向套筒421的螺纹套筒管4211内的螺纹旋向相反，丝杠422穿入两个万向套筒421内，手轮423驱动丝杠422转动过程中，万向套筒421通过转轴4212不断地相对锁紧臂41进行旋转以保证两万向套筒421的螺纹套筒管4211的轴线始终处于同一直线上而两万向套筒421之间的距离不断改变，进而通过转轴4212驱动两锁紧臂41张开和闭合。锚链53与置于螺旋止链器4前端的固定导链轮51啮合后穿入两锁紧臂41之间的拱形门结构中。两锁紧臂41在张开和闭合过程中可以实现对锚链锁紧和松开。

通过张拉装置3、螺旋止链器4和导链轮组装置5可以方便的对复合缆6进行张拉，进而控制复合缆的挠度。

进一步地，螺旋止链器4还包括调整垫片43和锁紧垫片44，调整垫片43和锁紧垫片44置于张拉装置3和锁紧臂41之间并将锚链53锁紧固定在张拉支撑底座2上。如图10a、图10b、图11a和图11b所示，调整垫片43为方形结构，中间开有圆拱门型开孔，开孔大小与锚链宽度相同。锁紧垫片44为方形结构，其中间开有长条孔441，长条孔441可沿锚链厚度方向插入在锚链53上，在与长条孔441垂直方向，开有与锚链端部的外形相吻合的凹槽442，锁紧垫片44插入锚链53后，在靠近锁紧垫片44的锚链的链节的端部恰好可以卡入凹槽442内。通过调整垫片43和锁紧垫片44结构，可以对锚链53进行进一步的锁紧，达到与锁紧臂41双重锁紧功能，避免了锚链的脱落。在张拉支撑底座2上还具有锚链固定吊耳21，锚链固定的一端通过螺旋止链器4锁紧后可以通过d型卸扣63连接到锚链固定吊耳21，进而可以使锚链53更牢固的连接在张拉支撑底座2上，并且可以避免锚链固定端在螺旋止链器松开过程锚链的脱落。

进一步地，螺旋止链器4还包括限位圈45和限位块46，限位圈45通过螺栓固定在锁紧臂41上，限位块46置于所述两个锁紧臂41之间的拱形门结构中并且固定在张拉支撑底座2上，限位块46上具有与锚链53配合的锚链导向槽461。在锁紧臂41打开时，限位圈45可以限制锚链的位置，以避免锚链从锁紧臂内脱落。具有锚链导向槽461的限位块46可以使得锁紧臂41之间的拱形门结构与锚链结构相似，以便于锁紧锚链，同时锚链导向槽461具有导向作用，可以限制锚链运动轨迹，并与锁紧臂配合锁住锚链。

进一步地，如图7所示，拉杆装置33还包括拉压传感器334，拉压传感器334连接在张拉钢棒331和张拉钢棒d型接头333之间，拉压传感器334两端为螺纹结构，一端与张拉钢棒331连接，另一端与张拉钢棒d型接头333连接，拉压传感器334可以实时的反馈复合缆6上拉力的大小，进而精确的控制复合缆的挠度，同时由于拉压传感器334置于张拉钢棒331和张拉钢棒d型接头333之间，使得拉压传感器334的的受力方向与张拉钢棒331和锚链处于同一直线上，保证了测得力的准确性。

优选地，张拉支撑底座2上一端安装有螺旋止链器4，另一端安装有张拉千斤顶固定支座31。利用螺旋止链器和张拉千斤顶固定支座，可以方便的进行对锚链进行调节。

图15a、图15b为锚链的链节结构图，图16a、图16b为张拉千斤顶结构图，图17a、图17b为肯特扣结构图，图18a、图18b为d型卸扣结构图，图19a、图19b锚链固定吊耳结构图，这些件均为标准件，可以在使用时根据需要进行选取。

使用本张拉固定装置进行工作的过程如下：将支撑平台、张拉支撑底座、千斤顶固定支座和锚链固定卸扣按设计位置进行焊接安装固定；用钢丝绳环氧树脂胶水将复合缆中心的钢丝绳与复合缆钢丝绳索节浇筑在一起；用肯特扣将钢丝绳索节与d型卸扣相连，将d型卸扣与滑动导链轮相连；将工作锚链安装到锚链固定卸扣上，并将工作锚链依次穿过滑动导链轮、固定导链轮、螺旋止链器，再与张拉钢棒d型结构相连；旋转螺旋止链器的手轮，将螺旋止链器的两锁紧臂松开；将张拉千斤顶安装到张拉千斤顶固定支座上，并用螺栓固定；将张拉钢棒从张拉千斤顶、张拉千斤顶固定支座中心通孔中穿过，t型螺纹部安装安全螺帽，细螺纹部安装拉压传感器和张拉钢棒d型接头；调整安全螺帽的位置使其位于张拉千斤顶油缸上端，操作张拉千斤顶液压油泵不断提升张拉千斤顶油缸，同时持续观察拉压传感器读数，直至复合缆拉力到达设计值。

如果张拉千斤顶油缸行程已到尽头，而复合缆张拉力还未满足要求，旋转螺旋止链器的手轮，闭合锁紧臂，安装锁紧垫片，并根据锁紧垫片与锁紧臂的相对位置，垫入适当数量的调整垫片，再将张拉千斤顶复位，将张拉钢棒d型接头与距离锁紧垫片最近的一节工作锚链相连，再次提升张拉千斤顶油缸，取出调整垫片和锁紧垫片，张开锁紧臂，继续张拉复合缆，直至复合缆张拉力满足要求。

复合缆张拉力达到设计值后，旋转螺旋止链器的手轮，闭合锁紧臂，安装锁紧垫片，并根据锁紧垫片与锁紧臂的相对位置，垫入适当数量的调整垫片，复位张拉千斤顶，拆下张拉钢棒、张拉千斤顶，完成复合缆的张拉和固定。

在运行维护期间，如复合缆的张拉力超过了设计值，可先将张拉千斤顶油缸升起，再将张拉钢棒d型接头与距离锁紧垫片最近的一节工作锚链相连，提升张拉千斤顶油缸，取出调整垫片和锁紧垫片，张开锁紧臂，降低张拉千斤顶油缸，直至复合缆张拉力满足要求，旋转螺旋止链器的手轮，闭合锁紧臂，安装锁紧垫片，并根据锁紧垫片与锁紧臂的相对位置，垫入适当数量的调整垫片，固定好工作锚链。

在运行维护期间，如复合缆的张拉力低于设计值，可将张拉钢棒d型接头与距离锁紧垫片最近的一节工作锚链相连，提升张拉千斤顶油缸，取出调整垫片和锁紧垫片，张开锁紧臂，继续提升张拉千斤顶油缸，直至复合缆张拉力满足要求，旋转手轮，闭合锁紧臂，安装锁紧垫片，并根据锁紧垫片与锁紧臂的相对位置，垫入适当数量的调整垫片，固定好工作锚链，复位张拉千斤顶，拆下张拉钢棒、张拉千斤顶，完成复合缆的张拉和固定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。