一种复合缆垂直张拉固定装置的制作方法

本实用新型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垂直张拉固定装置。

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：

本实用新型针对以上问题的提出一种复合缆垂直张拉固定装置，其具有方便调节海上复合缆的张拉，以改变复合缆的挠度，保证复合缆的使用寿命。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种复合缆垂直张拉固定装置，包括，支撑平台、张拉门架、张拉千斤顶、拉杆装置、锁紧装置、复合缆以及由多节链节组成的工作锚链；所述张拉门架包括固定在所述支撑平台上的两个支柱和固定在所述两个支柱上的横梁，所述横梁中间具有通孔；所述张拉千斤顶固定在所述横梁中间并与所述横梁上的通孔位置相对应；所述拉杆装置一端与所述工作锚链可拆卸地连接，所述拉杆装置的另一端穿过所述横梁中间的通孔与所述张拉千斤顶连接；所述锁紧装置置于所述支撑平台用于将经过所述拉杆装置拉伸的所述工作锚链锁紧固定，所述工作锚链的另一端与所述复合缆连接；

进一步地，所述拉杆装置包括张拉钢棒、安全螺帽、球型衬垫以及张拉钢棒D型接头，所述张拉钢棒下端通过所述张拉钢棒D型接头与所述工作锚链可拆卸地连接，所述张拉钢棒包括上端用于固定安全螺帽的第一螺纹部和下端用于与张拉钢棒D型接头连接的第二螺纹部，所述球型衬垫包括上球型衬垫和下球型衬垫，所述上球型衬垫的上表面为平面结构，所述上球型衬垫的下表面为凸起的球形结构，所述下球型衬垫的上表面为凹陷的球形结构，所述下球型衬垫的下表面为平面结构，所述上球型衬垫的下表面与所述下球型衬垫的上表面相配合，所述球型衬垫中心具有用于所述张拉钢棒穿过的中心孔，所述球型衬垫套入所述张拉钢棒上并置于所述安全螺帽和所述张拉千斤顶之间；

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，还包括备用锚链，所述备用锚链一端通过备用锚链吊耳固定在所述支撑平台上，所述备用锚链另一端通过三角眼板分别与所述工作锚链和所述复合缆连接；

进一步地，所述锁紧装置包括固定垫片、调整垫片以及锁紧盖板，所述固定垫片固定在所述支撑平台上，所述固定垫片中心具有供所述工作锚链通过的中心孔，所述固定垫片的上表面具有凹槽Ⅰ，所述调整垫片由两个对称的半圆环形结构拼接，所述调整垫片的下表面具有与所述固定垫片上表面的凹槽Ⅰ相配合的第一环形凸台，所述调整垫片的上表面具有与所述调整垫片下表面的第一环形凸台大小一致的凹槽Ⅱ；

进一步地，所述调整垫片具有多个，所述多个调整垫片的上表面的凹槽Ⅱ和下表面的第一环形凸台尺寸一致，所述多个调整垫片的外径不同，所述多个调整垫片可实现一节链节长度的调节；

进一步地，所述锁紧盖板包括锁紧盖板主体和锁紧插销，所述锁紧盖板主体为圆环形柱体，所述工作锚链穿过所述锁紧盖板主体的内径，所述锁紧盖板主体下表面具有第二环形凸台，所述第二环形凸台的外径与所述固定垫片上表面的凹槽Ⅰ大小一致，所述锁紧盖板主体上具有径向销孔，所述锁紧插销插入所述径向销孔内并且穿入置于所述锁紧盖板主体的内径中的工作锚链的一个链节孔中；

进一步地，所述径向销孔为方型通孔，所述锁紧插销为与所述径向销孔相配合的方型轴，所述锁紧插销上表面沿长度方向具有与所述工作锚链的链节的表面弧度相配合的凹槽Ⅲ；

进一步地，所述调整垫片外壁上具有至少一个把手，所述锁紧盖板主体上表面具有至少一个把手。

与现有技术比较，本实用新型所述的复合缆垂直张拉固定装置具有以下有益效果：1、本实用新型通过设置支撑平台、张拉门架、张拉千斤顶、拉杆装置、锁紧装置、复合缆以及工作锚链，可以调节复合缆的张紧力，进而限制其在风浪流作用下的挠度变形；2、采用张拉千斤顶张拉复合缆、并通过拉杆装置将复合缆的张紧力转化为张拉千斤顶的压力，结构形式简单，连接强度高；3、张拉钢棒上采用T型螺纹用于锁紧固定保证了连接强度；4、张拉钢棒上在锁紧螺母和千斤顶之间置有球型衬垫，球型衬垫包括上下两部分，且球型衬垫上下表面为平面，中间通过凸起和凹陷的球型结构连接，既保证了连接钢棒与张拉千斤顶端面的垂直，同时又能提供较大的支撑面积，减小球型衬垫的压力，延长使用寿命；5、拉杆装置上有拉压传感器，并且拉压传感器置于张拉钢棒和张拉钢棒D型接头之间，使得拉压传感器轴心受力，可以避免施加在拉压传感器上的力偏心，提高了测量的准确度；6、调整垫片和固定盖板上具有相互配合的环形凸台和凹槽，方便调整垫片之间的相互堆叠以进行调整工作锚链的固定位置；7、备用锚链通过三角眼板分别与工作锚链和复合缆连接，避免了工作锚链意外失效后复合缆坠入海中，采用三角眼板进行连接，便于更换和维护。

附图说明

图1为本实用新型的复合缆垂直张拉固定装置的结构示意图；

图2为图1中沿B-B方向的结构示意图；

图3为图1中拉杆装置和张拉千斤顶连接的放大示意图；

图4为张拉钢棒的结构图；

图5a为张拉钢棒D型接头的结构图；

图5b为张拉钢棒D型接头的主视图；

图6为图2中A处的放大示意图；

图7a为上球型衬垫的主视图；

图7b为上球型衬垫的俯视图；

图8a为下球型衬垫的主视图；

图8b为下球型衬垫的俯视图；

图9a为张拉千斤顶下端的固定法兰的主视图；

图9b为张拉千斤顶下端的固定法兰的俯视图；

图10a为张拉千斤顶下端的固定底座的主视图；

图10b为张拉千斤顶下端的固定底座的俯视图；

图10c为张拉千斤顶下端的固定底座的左视图；

图11a为锁紧插销的主视图；

图11b为锁紧插销的俯视图；

图12a为锁紧盖板主体的主视图；

图12b为锁紧盖板主体的俯视图；

图13a为调整垫片的主视图；

图13b为调整垫片的俯视图；

图13c为构成调整垫片的半圆环形结构的主视图；

图13d为构成调整垫片的半圆环形结构的俯视图；

图14a为固定垫片的主视图；

图14b为固定垫片的俯视图；

图15a为张拉千斤顶的主视图；

图15b为张拉千斤顶的俯视图；

图16a为复合缆钢丝绳索节的主视图；

图16b为复合缆钢丝绳索节的左视图；

图17a为D型卸扣的主视图；

图17b为D型卸扣的左视图；

图18a为肯特扣的主视图；

图18b为肯特扣的左视图；

图19a为三角眼板的主视图；

图19b为三角眼板的左视图；

图20a为工作锚链的一个链节的主视图；

图20b为工作锚链的一个链节的左视图；

图21a为备用锚链的固定吊耳的主视图；

图21b为备用锚链的固定吊耳的俯视图。

图中：1、支撑平台；

2、张拉门架，21、支柱，22、横梁，23、通孔；

3、张拉千斤顶，31、固定法兰，32、张拉千斤顶固定底座；

4、拉杆装置，41、张拉钢棒，42、安全螺帽，43、球型衬垫，44、张拉钢棒D型接头，45、拉压传感器，411、第一螺纹部，412、第二螺纹部，431、上球型衬垫，432、下球型衬垫；

5、锁紧装置，51、固定垫片，52、调整垫片，53、锁紧盖板，511、凹槽Ⅰ，521、第一环形凸台，522、凹槽Ⅱ，531、锁紧盖板主体，532、锁紧插销，5311、第二环形凸台，5312、径向销孔，5321、凹槽Ⅲ；

6、复合缆；

7、工作锚链；

8、备用锚链，81、备用锚链吊耳，82、三角眼板，83、D型卸扣，84、肯特扣，85、复合缆钢丝绳索节。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的复合缆垂直张拉固定装置，包括：支撑平台1、张拉门架2、张拉千斤顶3、拉杆装置4、锁紧装置5、复合缆6以及由多节链节组成的工作锚链7；所述张拉门架2包括固定在所述支撑平台1上的两个支柱21和固定在所述两个支柱21上的横梁22，所述横梁22中间具有通孔23；所述张拉千斤顶3固定在所述横梁22中间并与所述横梁22上的通孔23位置相对应；所述拉杆装置4一端通过张拉钢棒D型接头44与所述工作锚链7可拆卸地连接，所述拉杆装置4的另一端穿过所述横梁22中间的通孔23与所述张拉千斤顶3连接；所述锁紧装置5置于所述支撑平台1上用于将经过所述拉杆装置4拉伸的所述工作锚链7锁紧固定，工作锚链7采用三级无档锚链，所述工作锚链7的另一端与所述复合缆6连接。

具体地，如图1所示，支撑平台1是有工字钢围成的口字型加强结构，支撑平台1中间固定有工字钢加强筋，加强筋上用于安放锁紧装置5的固定垫片51。在支撑平台1上的上表面铺设有钢板，方便人员通过，并防止重物坠入海中。

支撑平台1上固定有张拉门架2的两个支柱21，两个支柱21上固定有横梁22，两支柱21和横梁22的连接处具有三角形加强筋用于加固横梁22与支柱21的连接强度，横梁22中间具有通孔23。

如图3、图9a、图9b、图10a、图10b、图10c、图15a和图15b所示，张拉千斤顶3为空心结构，张拉千斤顶3上的空心结构与张拉门架2的横梁22上的通孔23相对应，张拉千斤顶3底部焊接有固定法兰31，固定法兰31通过螺栓与张拉门架横梁22上的张拉千斤顶固定底座32固定连接。

拉杆装置4包括张拉钢棒41、安全螺帽42以及球型衬垫43，所述拉杆装置4一端通过张拉钢棒D型接头44与所述工作锚链7可拆卸地连接，如图5a和5b所示，张拉钢棒D型接头44为采用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连接的螺纹结构，张拉钢棒D型接头44的另一端与工作锚链7可拆卸的连接，由于采用张拉钢棒D型接头44，可以方便的拆卸张拉钢棒41用于与不同的工作锚链7的链节连接。张拉钢棒41上端穿过横梁22上的通孔23和张拉千斤顶3的空心结构，如图4所示，张拉钢棒41包括上端的第一螺纹部411和下端的第二螺纹部412。如图1、图3、图7a、图7b、图8a和图8b所示，第一螺纹部411用于旋接安全螺帽42(为了保证连接强度，优选地，第一螺纹部的螺纹采用T型螺纹或矩形螺纹)，在安全螺帽42和张拉千斤顶3之间具有球型衬垫43，球型衬垫43包括上球型衬垫431和下球型衬垫432，上球型衬垫431的上表面为平面结构，上球型衬垫431的下表面为凸起的球形结构，下球型衬垫的上表面为凹陷的球形结构，下球型衬垫432的下表面为平面结构，上球型衬垫431的下表面与下球型衬垫432的上表面相配合，球型衬垫43中间具有用于张拉钢棒41穿过的中心孔，球型衬垫43套入所述张拉钢棒41上并置于安全螺帽42和张拉千斤顶3之间，球型衬垫43的尺寸大于张拉千斤顶3的空心结构的尺寸，安全螺帽42为六角螺母，其对边距离大于球型衬垫43的中心孔的尺寸，张拉千斤顶3工作过程中，通过球型衬垫43将压力传递给安全螺帽42，安全螺帽42通过与第一螺纹部连接而推动张拉钢棒41运动。由于张拉千斤顶3和安全螺帽42之间置有球型衬垫43，球型衬垫43的上下表面为平面，球型衬垫43的上下两部分通过相配合的球形结构安装在一起，可以保证张拉钢棒41置于张拉千斤顶3中时，张拉钢棒41与张拉千斤顶3的端面垂直，可以保证张拉千斤顶3的施力的方向与张拉钢棒41的轴向方向相同，可以避免张拉钢棒41在受拉伸力过程中还受到弯折力进而引起张拉钢棒损坏。张拉钢棒41下端的第二螺纹部412用于与张拉钢棒D型接头连接，张拉钢棒D型接头与工作锚链7连接。

进一步地，在拉杆装置4和工作锚链7之间还具有拉压传感器45连接，拉压传感器45上下两端为螺纹结构，拉压传感器45上端与张拉钢棒41连接，下端通过张拉钢棒D型接头44与工作锚链7连接。拉压传感器45置于张拉钢棒41和张拉钢棒D型接头44之间，使得拉压传感器45的受力方向与张拉钢棒41和工作锚链7处于同一轴线上，可以准确的测得张拉千斤顶3施加在张拉钢棒41上的力，从而可以确定复合缆6的拉伸状况。

如图1、图6、图11a、图11b、图12a、图12b、图13a、图13b、图13c、图13d、图14a、图14b所示，锁紧装置5包括固定垫片51、调整垫片52以及锁紧盖板53，固定垫片51为圆环型结构其下表面与支撑平台1上的加强筋焊接固定，固定垫片51中心具有供工作锚链7通过的中心孔，固定垫片51的上表面具有凹槽Ⅰ511，调整垫片52由两个对称的半圆环形结构拼接，两个半圆环形片体结构对接在一起组成圆环形结构，调整垫片52的下表面具有与固定垫片51上凹槽Ⅰ511相配合的第一环形凸台521，当调整垫片52置于固定垫片51上时，调整垫片52下表面的第一环形凸台521正好卡在固定垫片51上表面的凹槽Ⅰ511中可以避免调整垫片52的两个半圆环形片体结构分开。调整垫片52的上表面具有与调整垫片52下表面的第一环形凸台521大小一致的凹槽Ⅱ522。优选地，调整垫片52具有多个，多个调整垫片52的上表面的凹槽Ⅱ522和下表面的第一环形凸台521尺寸一致，多个调整垫片52的外径不同，所述多个调整垫片52可实现一节链节长度的调节。如图6所示，当工作锚链7需要调节的距离大于一个调整垫片52的厚度时，可以选用多个调整垫片52，并且多个调整垫片52具有相同的第一环形凸台521和凹槽Ⅱ522，但其外径尺寸不同，外径尺寸小的调整垫片52可以置于外径尺寸大的调整垫片52上，最下面的的调整垫片52置于固定垫片51上，由于调整垫片52具有第一环形凸台521和凹槽Ⅱ522，使得最下面的调整垫片52的第一环形凸台521卡入在固定垫片51的凹槽Ⅰ511中，可以避免最下端的调整垫片52分开，置于最下面调整垫片52上面的调整垫片52依次通过第一环形凸台521和凹槽Ⅱ522将上面的调整垫片52固定。优选地，调整垫片52具有五种规格，每个调整垫片52的厚度为工作锚链7的一个链节长度的五分之一，在五种规格调整垫片的调解下可以实现一节锚链的高度调节。

如图6、图11a、图11b、图12a、图12b所示，锁紧盖板53包括锁紧盖板主体531和锁紧插销532，锁紧盖板主体531为圆环形柱体，圆环形柱体的内径中穿过工作锚链7，锁紧盖板53下表面具有第二环形凸台5311，第二环形凸台5311的外径与固定垫片51上表面的凹槽Ⅰ511大小一致，锁紧盖板主体531上具有一径向销孔5312，锁紧插销532插入径向销孔5312和置于锁紧盖板主体531的内径中的工作锚链7的一个链节孔中。当不需要调整垫片52进行调整时，锁紧盖板53直接置于固定垫片51上，锁紧盖板53下表面的第二环形凸台5311卡入固定垫片51上表面的凹槽Ⅰ511中。当需要调整垫片52进行调整工作锚链7的距离时，锁紧盖板53置于最上端的调整垫片52上，锁紧盖板53下表面的第二环形凸台5311卡入最上端的调整垫片52的上表面的凹槽Ⅱ522中，并通过锁紧插销532将工作锚链7锁紧。

进一步地，如图6、图11a、图11b、图12a和图12b所示，径向销孔5312为方型通孔，锁紧插销532为与径向销孔5312相配合的方型轴，锁紧插销532上表面沿长度方向具有与工作锚链7的链节的表面弧度相配合的凹槽Ⅲ5321，当锁紧插销532插入工作锚链7的链节孔中，上一个链节会沿锁紧插销532长度方向卡入在凹槽Ⅲ5321内，可以避免链节和锁紧插销532之间相互串动，保证了连接的稳定性。锁紧插销532一端具有加宽板用于限制锁紧插销532在径向销孔5312内的位置，锁紧插销532的两端具有安全销孔，锁紧盖板主体531上与安全销孔位置相对应处也具有安全销孔，可以通过销钉、螺栓等结构件将锁紧插销532固定在锁紧盖板主体531中。为了便于移动和安装，调整垫片52外壁上具有至少一个把手，锁紧盖板主体531上表面具有至少一个把手。

如图2所示，本实用新型的张拉固定装置还包括备用锚链8，备用锚链8采用三级无档锚链，备用锚链8一端通过备用锚链吊耳81固定在支撑平台1上，备用锚链8另一端与三角眼板82的一个连接孔相连，所述三角眼板82的另两个连接孔分别与工作锚链7和复合缆6连接。备用锚链8通过D型卸扣83与三角眼板82连接，工作锚链7也通过D型卸扣83与三角眼板82连接，三角眼板82与复合缆6依次通过复合缆钢丝绳索节85、肯特扣84和D型卸扣83相互连接，具体地，复合缆6中间的钢丝绳通过钢丝绳环氧树脂胶与复合缆钢丝绳索节85固定在一起，复合缆钢丝绳索节85连接肯特扣84，肯特扣84另一端连接D型卸扣83，D型卸扣83与三角眼板82连接。采用备用锚链8可以在工作锚链7失效后用拉住复合缆6以避免复合缆落入海水中。

如图15a、图15b、图16a、图16b、图17a、图17b、图18a、图18b、图19a、图19b、图20a图20b、图21a和图21b、所示分别为张拉千斤顶、复合缆钢丝绳索节、D型卸扣、肯特扣、三角眼板、工作锚链和备用锚链的链节、备用锚链吊耳的结构图，这些结构件均为标准件，可以根据需要进行选取。

本实用新型的张拉固定装置中肯特扣为锻造件，表面涂有富锌防腐漆；三角眼板材质为船用三级锚链钢，表面涂有富锌防腐漆；D型卸扣为锻造件，表面经过热浸锌处理；固定垫片、调整垫片以及锁紧盖板表面经过热浸锌处理，经过表面浸锌处理后，各部件可在海洋环境中长期使用而不被腐蚀。

使用本张拉固定装置调节工作如下：将复合缆、工作锚链、备用锚链、拉杆装置固定并安要求相互连接，然后调整安全螺帽位置使其与张拉千斤顶上端的球型衬垫接触，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，可根据锁紧盖板主体上的矩形通孔与无档工作锚链的相对位置，选择适当数量的调整垫片垫在锁紧盖板主体下面，调整其高度，使锁紧插销可以穿过工作锚链的某一链节中，临时固定住工作锚链，再将张拉千斤顶复位，将张拉钢棒端部的D型接头与距离锁紧插销最近的一节工作锚链相连，再次提升张拉千斤顶油缸，抽出锁紧插销，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，根据锁紧盖板主体上的矩形通孔与无档工作锚链的相对位置，选择适当数量的可调整垫片垫在锁紧盖板主体下面，调整其高度，使锁紧插销可以穿过某一节工作锚链，固定好工作锚链，插上定位销，复位张拉千斤顶，拆下张拉钢棒、球型衬垫、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型接头与距离锁紧插销最近的一节工作锚链相连，提起工作锚链，抽出锁紧插销，降低张拉千斤顶油缸，直至复合缆张拉力满足要求，最后根据锁紧盖板主体上的矩形通孔与无档工作锚链的相对位置，增减可调整垫片，调整其高度，使锁紧插销可以穿过某一节工作锚链，固定好工作锚链，插上定位销；

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型接头与距离锁紧插销最近的一节工作锚链相连，提起工作锚链，抽出锁紧插销，继续升高张拉千斤顶油缸，直至复合缆张拉力满足要求，最后根据锁紧盖板主体上的矩形通孔与无档工作锚链的相对位置，增减可调整垫片，调整其的高度，使锁紧插销可以穿过某一节工作锚链，固定好工作锚链，插上定位销，复位张拉千斤顶，拆下张拉钢棒、球型衬垫、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。