專利名稱：鋪管張緊器的管道壓載機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋工程領域，更具體地說，涉及海洋石油管道鋪設裝備領域。
背景技術：
鋪管張緊器是應用于鋪管工程船上進行海上石油管道鋪設作業(yè)的重大裝 備，張緊器的管道張緊能力的大小直接決定了海洋石油管道的鋪設水深。由于
受到張緊器的管道張緊能力的限制，目前國內(nèi)鋪管工程船只能鋪設水深在300 米以內(nèi)的淺海石油管道，對于300米以上水深的深海海底石油管道則無法利 用現(xiàn)有的鋪管工程船進行鋪設，大大限制了我國深海石油的鉆采集運，成為制 約我國向深海要石油的一項瓶頸技術。
由于受到張緊器的壓栽機構和壓載張緊方法的限制，目前國內(nèi)張緊器的管 道張緊能力主要集中于30噸至70噸的較小拉力范圍內(nèi)。
張緊器通過上下兩側的履帶式夾緊板與管道緊密接觸，通過上下兩側的壓 栽機構提供足夠大的正壓力并分別施加于上下兩側的履帶式夾緊板上，從而使 夾緊板和管道之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力，即管道拉力，以達到拉緊管道的目的。
目前，國內(nèi)所用海洋鋪管張緊器的壓載機構常采用空氣彈簧來承栽，將若 干個空氣彈簧安裝于壓栽機構內(nèi)部以此產(chǎn)生正壓力，但單個空氣彈簧的承栽能 力非常低，而且張緊器的外形尺寸也非常有限，不能無限制的依靠增加空氣彈 簧的數(shù)量來提高壓載機構的正壓力，受此限制，國內(nèi)在用張緊器的管道張緊能 力都非常低，通常在30噸至70噸左右，只能在300米以內(nèi)的淺海區(qū)域進行 鋪管作業(yè)，而在水深超過300米的深海區(qū)域，則無法進行鋪管作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例旨在提供一種能夠顯著增加張緊器壓力的管道壓栽機構。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種鋪管張緊器的管道壓栽機構，包括架設于 壓載梁上的壓載機構、連接于壓載機構的履帶式夾緊板，壓栽機構向履帶式夾緊板施加壓力，壓緊與履帶式夾緊板接觸的管道，該壓栽機構包括壓載油缸， 固定在壓栽梁上，壓栽油缸產(chǎn)生管道壓栽力，作用在履帶式夾緊板上壓緊管道， 壓載梁承受壓載油缸傳遞的反作用力。
根據(jù)一個實施例，該壓栽梁包括縱向大梁、垂直于縱向大梁設置的橫梁， 橫梁固定在縱向大梁上、以及固定在橫梁上的支撐梁。
根據(jù)一個實施例，壓栽油缸裝有活塞桿的一端固定在壓栽梁的內(nèi)側，壓栽 油缸的底座包括法蘭結構，法蘭結構連接彈性懸桂機構。
根據(jù)一個實施例，壓載油缸裝有活塞桿的一端固定在支撐梁的底端。 根據(jù)一個實施例，履帶式夾緊板包括夾緊板，環(huán)繞壓栽機構設置，夾緊 板具有用于承接壓載油缸壓力的壓力承接部分和用于向管道施壓的壓力施加 部分；鏈軌，環(huán)繞壓栽機構設置，架設于夾緊板的內(nèi)側，從內(nèi)側支撐夾緊板的 壓力承接部分；托鏈輪， 一端固定在壓栽梁的外側，另一端支撐鏈軌。 根據(jù) 一 個實施例，托鏈輪的 一 端固定在支撐梁的頂端。 根據(jù)一個實施例，該管道壓載機構還包括壓載輪，壓栽輪的一端連接彈性
懸桂機構，另一端連接夾緊板的壓力7fL接部分。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供一種鋪管張緊器的管道壓載機構，包括上部 管道壓栽機構和下部管道壓載機構，上部管道壓載機構提供向下的壓力，從上 方壓緊管道，下部管道壓載機構提供向上的壓力，從下方壓緊所述管道，上部 管道壓載機構具有前述的管道壓載機構的結構。
根據(jù)一個實施例，上部管道壓栽機構和下部管道壓栽機構都具有前述的管 道壓載機構的結構。
根據(jù)本發(fā)明的技術方案，采用壓栽油缸代替空氣彈簧來作為施壓和承載的 機構，由于油缸的承載能力遠遠強于空氣彈簧，因而在張緊器外形尺寸受限制 的情況下，壓栽機構仍能提供很大的正壓力施加于夾緊板上，借此保證夾緊板 與管道之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力即管道拉力，從而達到提高張緊器管道張緊能 力的目的，滿足張緊器深海鋪管作業(yè)的要求。在應用本發(fā)明時，根據(jù)計算后得 到的所需要的壓載力，可以設置對應數(shù)量的壓載油缸來進行承栽，同時本發(fā)明 中，由于壓載能力的提高，壓載機構還采用了新的壓栽梁結構，以保證在正壓 力加大的情況下，壓載機構仍能可靠穩(wěn)定的工作。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結合附圖對 實施例的描述而變得更加明顯，其中，
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的鋪管張緊器的管道壓栽機構的橫剖視圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的鋪管張緊器的管道壓栽機構的主視圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的鋪管張緊器的管道壓栽機構的橫剖視圖。
具體實施例方式
鋪管張緊器的管道壓載機構通常都包括具有對稱結構的上下兩部分，分別 從上方和下方施加壓力壓緊管道。但是，并不是所有的鋪管張緊器的管道壓載 機構都要求具有對稱結構的上下兩部分，可以是上下結構不對稱，或者僅僅是 單向施加壓力的結構。
參考圖1和圖2，揭示了一種鋪管張緊器的管道壓栽機構，可以理解，圖 1和圖2所揭示的鋪管張緊器的管道壓載機構僅僅作用于管道的一側。
該管道壓栽機構100包括架設于壓栽梁上的壓栽機構、連接于壓載機構 的履帶式夾緊板，壓栽機構向履帶式夾緊板施加壓力，壓緊與履帶式夾緊板接 觸的管道110。
管道壓栽機構100的主體是壓栽梁，壓栽梁是所有設備的安裝支架，也 是承載各種壓力的重要部件。如上面所述的，本發(fā)明中采用壓栽油缸代替空氣 彈簧來作為壓力施加機構，可以施加的壓力從30-70噸增加到了 300噸，因 此，壓栽梁所承受的壓力也大大增加，傳統(tǒng)的單梁結構難以承栽如此巨大的壓 力，因此，本發(fā)明對于壓栽梁的結構進行了改進，參考圖1和圖2所示，該 壓載梁包括
縱向大梁106,縱向大梁106可以設置數(shù)根，比如在圖1和圖2所示的 實施例中，設置了兩根縱向大梁106,如果壓載油缸的數(shù)量較多，承載壓力較 大，可以設置更多數(shù)量的縱向大梁106。
橫梁105，垂直于縱向大梁106設置，且固定在縱向大梁106上。橫梁105的數(shù)量同樣是根據(jù)需求設置， 一般可以和壓載油缸的數(shù)量相對應，也可以
根據(jù)要求采用比壓載油缸的數(shù)量更多或者更少的橫梁。
支撐梁104,固定在橫梁105上，支撐梁104是縱向的梁，平行于縱向 大梁106,支撐梁104上安裝壓載機構100的其他部件。 一般來說，支撐梁 104的數(shù)量是兩根，分別對應于兩組施加壓力的機構。
該管道壓載機構100中的履帶式夾緊板采用了和傳統(tǒng)管道壓載機構類似 的結構，包括
夾緊板101，固定于鏈軌102上，環(huán)繞于壓栽機構外側設置，夾緊板101 的數(shù)量與鏈軌102數(shù)量相對應，通常幾十個乃至上百個。夾緊板101具有用 于承接壓載油缸壓力的壓力承接部分101a和用于向管道110施壓的壓力施加 部分101b。通常，壓力承接部分101a位于夾緊板101的兩側，而壓力施加 部分101b位于夾緊板101的中間部分。由于壓力施加部分101b直接與管道 110的表面接觸，因此其內(nèi)側(與管道110表面接觸的一側)設有接觸部件， 以適應管道表面的形狀。
鏈軌102 ，同樣環(huán)繞壓栽機構設置，鏈軌102架設于夾緊板101的內(nèi)側， 從內(nèi)側支撐夾緊板101的壓力承接部分101a。鏈軌102是直接向夾緊板101 施加壓力的部件。
托鏈輪103， 一端固定在壓栽梁的外側，具體地說是固定在支撐梁104 的頂端，另一端支撐鏈軌102。為了使夾緊板101和鏈軌102能夠形成環(huán)繞 壓載機構的結構，必須對它們進行支撐，托鏈輪103固定在壓載梁的外側形 成對于夾緊板101和鏈軌102的支撐。在壓栽梁的內(nèi)側，后面將要描述的壓 栽輪將對鏈軌102施壓，從而間接地對夾緊板101施壓。
本發(fā)明對于壓栽機構最重要的改進是采用壓栽油缸代替空氣彈簧，一組壓 載油缸107固定在壓載梁上，具體地說是壓載油缸107裝有活塞桿的一端固 定在壓栽梁的內(nèi)側，支撐梁104的底端。壓載油缸107的底座包括法蘭結構 107b，法蘭結構107b連接彈性懸桂機構108。壓栽油缸107產(chǎn)生管道壓栽力， 該管道壓栽力通過彈性懸掛機構108傳遞給壓栽輪109,壓載輪109的一端 連接彈性懸掛機構108，另一端連接鏈軌102,進而間接地連接到夾緊板101 的壓力承接部分101a。于是，壓栽油缸107產(chǎn)生管道壓載力通過彈性懸掛機構108、壓栽輪109和鏈軌102傳遞到了夾緊板101的壓力承接部分101a 上。夾緊板壓緊管道110,而壓載油缸107傳遞的反作用力通過壓栽油缸107 頂部連接的支撐梁104轉移到壓栽梁，由壓載梁承受。彈性懸桂108固定在 壓載油缸107底部的法蘭結構107b上，將所有壓栽油缸107聯(lián)系在一起，彈 性懸掛108可以承受較大的彎曲變形，可以適應管道110外徑在一定范圍內(nèi) 的起伏變化，以保證彈性懸掛108下面固定的壓載輪109始終與鏈軌102以 及夾緊板101保持緊密接觸。
參考圖3所示的實施例，該管道壓栽機構包括上部管道壓栽機構和下部 管道壓栽機構，上部管道壓栽機構提供向下的壓力，從上方壓緊管道，下部管 道壓栽機構提供向上的壓力，從下方壓緊管道，在該實施例中，上部管道壓栽 機構和下部管道壓載機構采用對稱的結構，都采用圖1和圖2所示的管道壓 栽機構的結構實現(xiàn)。因此，在圖3所示的實施例中，附圖標記采用與圖1以 及圖2中相對應的方式進行標注。
綜合而言，本發(fā)明的管道壓栽機構由壓載梁、壓栽油缸、托鏈輪、彈性懸 桂及壓載輪等機構組成。壓栽梁由縱向大梁、橫梁、壓栽油缸支撐梁構成，壓 載梁作為壓栽機構的主結構框架，用于固定壓載油缸以及托鏈輪，并承受壓栽 油缸傳遞而來的反作用力；壓載油缸活塞桿端通過球鉸固定在壓載梁的支撐梁 下部，它的底座為法蘭結構，下面固定著彈性懸桂機構，工作時通過液壓控制 系統(tǒng)，可以產(chǎn)生所需要的管道壓載力，并壓緊彈性懸掛以及壓載輪；彈性懸掛 固定在壓栽油缸底部的法蘭盤上，將所有壓栽油缸聯(lián)系在一起，彈性懸掛可以 承受較大的彎曲變形，可以適應管道外徑在一定范圍內(nèi)的起伏變化，以保證彈 性懸掛下面固定的壓載輪始終與夾緊板保持緊密接觸；壓載輪固定在彈性懸桂 的底部，用于壓住鏈軌，將壓載油缸的作用力傳遞到鏈軌上，最終通過鏈軌上 固定著的夾緊板壓住管道；托鏈輪固定在壓載梁的支撐梁上部，用于托住上部 鏈軌。
壓栽機構工作時，首現(xiàn)根據(jù)鋪管水深及管道外徑，設定所需要的管道張緊 力值，所設定的張緊力值再轉化成所需要的夾緊板與管道間的正壓力值，液壓 控制系統(tǒng)根據(jù)夾緊板與管道間所需要的正壓力值，提供壓載油缸合適的工作壓 力，壓栽油缸壓緊彈性懸掛和壓載輪，最終壓緊鏈軌和夾緊板。所有壓載油缸的反作用力都由壓載梁來承擔，保證壓載機構安全可靠的工作。
本發(fā)明壓栽機構可以提供較大的管道壓載力，提高張緊器的張緊能力，最
大張緊力可以達到300噸以上，且張緊力容易控制，從而使張緊器具備深海 鋪管作業(yè)的能力。
需要說明的是，本發(fā)明的管道壓栽機構即可以像圖3所示的實施例那樣 同時應用在上下兩側，也可以僅僅應用在其中的一側，而另一側采用其他的結 構實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的技術方案，采用壓載油缸代替空氣彈簧來作為施壓和承栽的 機構，由于油缸的承栽能力遠遠強于空氣彈簧，因而在張緊器外形尺寸受限制 的情況下，壓載機構仍能提供很大的正壓力施加于夾緊板上，借此保證夾緊板 與管道之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力即管道拉力，從而達到提高張緊器管道張緊能 力的目的，滿足張緊器深海鋪管作業(yè)的要求。在應用本發(fā)明時，根據(jù)計算后得 到的所需要的壓載力，可以設置對應數(shù)量的壓載油缸來進行承栽，同時本發(fā)明 中，由于壓栽能力的提高，壓載機構還采用了新的壓栽梁結構，以保證在正壓 力加大的情況下，壓載機構仍能可靠穩(wěn)定的工作。
上述實施例是提供給熟悉本領域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟 悉本領域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做 出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應 該是符合權利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權利要求
1.一種鋪管張緊器的管道壓載機構，包括架設于壓載梁上的壓載機構、連接于壓載機構的履帶式夾緊板，所述壓載機構向所述履帶式夾緊板施加壓力，壓緊與所述履帶式夾緊板接觸的管道，其特征在于，所述壓載機構包括壓載油缸，固定在所述壓載梁上，壓載油缸產(chǎn)生管道壓載力，作用在履帶式夾緊板上壓緊所述管道，所述壓載梁承受壓載油缸傳遞的反作用力。
2. 如權利要求1所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，所述 壓載梁包括縱向大梁，橫梁，垂直于所述縱向大梁設置，且固定在所述縱向大梁上； 支撐梁，固定在所述橫梁上。
3. 如權利要求2所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，所述 壓栽油缸裝有活塞桿的 一端固定在所述壓栽梁的內(nèi)側，壓載油缸的底座包括法 蘭結構，所述法蘭結構連接彈性懸桂機構。
4. 如權利要求3所述的鋪管張緊器的管道壓栽機構，其特征在于，所述 壓栽油缸裝有活塞桿的一端固定在所述支撐梁的底端。
5. 如權利要求3所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，所述 履帶式夾緊板包括夾緊板，環(huán)繞所述壓載機構設置，所述夾緊板具有用于承接壓載油缸壓力 的壓力承接部分和用于向所述管道施壓的壓力施加部分；鏈軌，環(huán)繞所述壓載機構設置，架設于所述夾緊板的內(nèi)側，從內(nèi)側支撐所 述夾緊板的壓力承接部分；托鏈輪， 一端固定在所述壓載梁的外側，另一端支撐所述鏈軌。
6. 如權利要求5所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，所述 托鏈輪的 一端固定在所述支撐梁的頂端。
7. 如權利要求5所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，還包括壓載輪， 一端連接所述彈性懸掛機構，另一端連接所述夾緊板的壓力承接 部分。
8. —種鋪管張緊器的管道壓載機構，包括上部管道壓載機構和下部管道 壓載機構，所述上部管道壓栽機構提供向下的壓力，從上方壓緊所述管道，所 述下部管道壓栽機構提供向上的壓力，從下方壓緊所述管道，其特征在于，所迷上部管道壓載機構是如權利要求1-7中任一項所述的管道壓栽機構。
9. 如權利要求8所述的鋪管張緊器的管道壓載機構，其特征在于，所述 下部管道壓載機構是如權利要求1-7中任一項所述的管道壓載機構。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種鋪管張緊器的管道壓載機構，包括架設于壓載梁上的壓載機構、連接于壓載機構的履帶式夾緊板，壓載機構向履帶式夾緊板施加壓力，壓緊與履帶式夾緊板接觸的管道，該壓載機構包括壓載油缸，固定在壓載梁上，壓載油缸產(chǎn)生管道壓載力，作用在履帶式夾緊板上壓緊管道，壓載梁承受壓載油缸傳遞的反作用力。本發(fā)明采用壓載油缸代替空氣彈簧來作為施壓和承載的機構，由于油缸的承載能力遠遠強于空氣彈簧，因而在張緊器外形尺寸受限制的情況下，壓載機構仍能提供很大的正壓力施加于夾緊板上。
文檔編號F16L1/16GK101684868SQ20081020058
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權日2008年9月26日
發(fā)明者吳躍新 申請人:上海振華重工(集團)股份有限公司