专利名称：铺管张紧器的管道压载机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋工程领域，更具体地说，涉及海洋石油管道铺设装备领域。
背景技术：
铺管张紧器是应用于铺管工程船上进行海上石油管道铺设作业的重大装 备，张紧器的管道张紧能力的大小直接决定了海洋石油管道的铺设水深。由于
受到张紧器的管道张紧能力的限制，目前国内铺管工程船只能铺设水深在300 米以内的浅海石油管道，对于300米以上水深的深海海底石油管道则无法利 用现有的铺管工程船进行铺设，大大限制了我国深海石油的钻采集运，成为制 约我国向深海要石油的一项瓶颈技术。
由于受到张紧器的压栽机构和压载张紧方法的限制，目前国内张紧器的管 道张紧能力主要集中于30吨至70吨的较小拉力范围内。
张紧器通过上下两侧的履带式夹紧板与管道紧密接触，通过上下两侧的压 栽机构提供足够大的正压力并分别施加于上下两侧的履带式夹紧板上，从而使 夹紧板和管道之间产生足够大的摩擦力，即管道拉力，以达到拉紧管道的目的。
目前，国内所用海洋铺管张紧器的压载机构常采用空气弹簧来承栽，将若 干个空气弹簧安装于压栽机构内部以此产生正压力，但单个空气弹簧的承栽能 力非常低，而且张紧器的外形尺寸也非常有限，不能无限制的依靠增加空气弹 簧的数量来提高压载机构的正压力，受此限制，国内在用张紧器的管道张紧能 力都非常低，通常在30吨至70吨左右，只能在300米以内的浅海区域进行 铺管作业，而在水深超过300米的深海区域，则无法进行铺管作业。
发明内容
本发明的实施例旨在提供一种能够显著增加张紧器压力的管道压栽机构。 根据本发明的实施例，提供一种铺管张紧器的管道压栽机构，包括架设于 压载梁上的压载机构、连接于压载机构的履带式夹紧板，压栽机构向履带式夹紧板施加压力，压紧与履带式夹紧板接触的管道，该压栽机构包括压载油缸， 固定在压栽梁上，压栽油缸产生管道压栽力，作用在履带式夹紧板上压紧管道， 压载梁承受压载油缸传递的反作用力。
根据一个实施例，该压栽梁包括纵向大梁、垂直于纵向大梁设置的横梁， 橫梁固定在纵向大梁上、以及固定在横梁上的支撑梁。
根据一个实施例，压栽油缸装有活塞杆的一端固定在压栽梁的内侧，压栽 油缸的底座包括法兰结构，法兰结构连接弹性悬桂机构。
根据一个实施例，压载油缸装有活塞杆的一端固定在支撑梁的底端。 根据一个实施例，履带式夹紧板包括夹紧板，环绕压栽机构设置，夹紧 板具有用于承接压载油缸压力的压力承接部分和用于向管道施压的压力施加 部分；链轨，环绕压栽机构设置，架设于夹紧板的内侧，从内側支撑夹紧板的 压力承接部分；托链轮， 一端固定在压栽梁的外侧，另一端支撑链轨。 根据 一 个实施例，托链轮的 一 端固定在支撑梁的顶端。 根据一个实施例，该管道压载机构还包括压载轮，压栽轮的一端连接弹性
悬桂机构，另一端连接夹紧板的压力7fL接部分。
根据本发明的实施例，还提供一种铺管张紧器的管道压载机构，包括上部 管道压栽机构和下部管道压载机构，上部管道压载机构提供向下的压力，从上 方压紧管道，下部管道压载机构提供向上的压力，从下方压紧所述管道，上部 管道压载机构具有前述的管道压载机构的结构。
根据一个实施例，上部管道压栽机构和下部管道压栽机构都具有前述的管 道压载机构的结构。
根据本发明的技术方案，采用压栽油缸代替空气弹簧来作为施压和承载的 机构，由于油缸的承载能力远远强于空气弹簧，因而在张紧器外形尺寸受限制 的情况下，压栽机构仍能提供很大的正压力施加于夹紧板上，借此保证夹紧板 与管道之间产生足够大的摩擦力即管道拉力，从而达到提高张紧器管道张紧能 力的目的，满足张紧器深海铺管作业的要求。在应用本发明时，根据计算后得 到的所需要的压载力，可以设置对应数量的压载油缸来进行承栽，同时本发明 中，由于压载能力的提高，压载机构还采用了新的压栽梁结构，以保证在正压 力加大的情况下，压载机构仍能可靠稳定的工作。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图对 实施例的描述而变得更加明显，其中，
图1是根据本发明的一实施例的铺管张紧器的管道压栽机构的横剖视图2是根据本发明的一实施例的铺管张紧器的管道压栽机构的主视图； 图3是根据本发明的另一实施例的铺管张紧器的管道压栽机构的横剖视图。
具体实施例方式
铺管张紧器的管道压载机构通常都包括具有对称结构的上下两部分，分别 从上方和下方施加压力压紧管道。但是，并不是所有的铺管张紧器的管道压载 机构都要求具有对称结构的上下两部分，可以是上下结构不对称，或者仅仅是 单向施加压力的结构。
参考图1和图2，揭示了一种铺管张紧器的管道压栽机构，可以理解，图 1和图2所揭示的铺管张紧器的管道压载机构仅仅作用于管道的一侧。
该管道压栽机构100包括架设于压栽梁上的压栽机构、连接于压载机构 的履带式夹紧板，压栽机构向履带式夹紧板施加压力，压紧与履带式夹紧板接 触的管道110。
管道压栽机构100的主体是压栽梁，压栽梁是所有设备的安装支架，也 是承载各种压力的重要部件。如上面所述的，本发明中采用压栽油缸代替空气 弹簧来作为压力施加机构，可以施加的压力从30-70吨增加到了 300吨，因 此，压栽梁所承受的压力也大大增加，传统的单梁结构难以承栽如此巨大的压 力，因此，本发明对于压栽梁的结构进行了改进，参考图1和图2所示，该 压载梁包括
纵向大梁106,纵向大梁106可以设置数根，比如在图1和图2所示的 实施例中，设置了两根纵向大梁106,如果压载油缸的数量较多，承载压力较 大，可以设置更多数量的纵向大梁106。
横梁105，垂直于纵向大梁106设置，且固定在纵向大梁106上。橫梁105的数量同样是根据需求设置， 一般可以和压载油缸的数量相对应，也可以
根据要求采用比压载油缸的数量更多或者更少的横梁。
支撑梁104,固定在横梁105上，支撑梁104是纵向的梁，平行于纵向 大梁106,支撑梁104上安装压载机构100的其他部件。 一般来说，支撑梁 104的数量是两根，分别对应于两组施加压力的机构。
该管道压载机构100中的履带式夹紧板采用了和传统管道压载机构类似 的结构，包括
夹紧板101，固定于链轨102上，环绕于压栽机构外侧设置，夹紧板101 的数量与链轨102数量相对应，通常几十个乃至上百个。夹紧板101具有用 于承接压载油缸压力的压力承接部分101a和用于向管道110施压的压力施加 部分101b。通常，压力承接部分101a位于夹紧板101的两侧，而压力施加 部分101b位于夹紧板101的中间部分。由于压力施加部分101b直接与管道 110的表面接触，因此其内侧(与管道110表面接触的一侧)设有接触部件， 以适应管道表面的形状。
链轨102 ，同样环绕压栽机构设置，链轨102架设于夹紧板101的内侧， 从内侧支撑夹紧板101的压力承接部分101a。链轨102是直接向夹紧板101 施加压力的部件。
托链轮103， 一端固定在压栽梁的外侧，具体地说是固定在支撑梁104 的顶端，另一端支撑链轨102。为了使夹紧板101和链轨102能够形成环绕 压载机构的结构，必须对它们进行支撑，托链轮103固定在压载梁的外侧形 成对于夹紧板101和链轨102的支撑。在压栽梁的内侧，后面将要描述的压 栽轮将对链轨102施压，从而间接地对夹紧板101施压。
本发明对于压栽机构最重要的改进是采用压栽油缸代替空气弹簧，一组压 载油缸107固定在压载梁上，具体地说是压载油缸107装有活塞杆的一端固 定在压栽梁的内侧，支撑梁104的底端。压载油缸107的底座包括法兰结构 107b，法兰结构107b连接弹性悬桂机构108。压栽油缸107产生管道压栽力， 该管道压栽力通过弹性悬挂机构108传递给压栽轮109,压载轮109的一端 连接弹性悬挂机构108，另一端连接链轨102,进而间接地连接到夹紧板101 的压力承接部分101a。于是，压栽油缸107产生管道压载力通过弹性悬挂机构108、压栽轮109和链轨102传递到了夹紧板101的压力承接部分101a 上。夹紧板压紧管道110,而压载油缸107传递的反作用力通过压栽油缸107 顶部连接的支撑梁104转移到压栽梁，由压载梁承受。弹性悬桂108固定在 压载油缸107底部的法兰结构107b上，将所有压栽油缸107联系在一起，弹 性悬挂108可以承受较大的弯曲变形，可以适应管道110外径在一定范围内 的起伏变化，以保证弹性悬挂108下面固定的压载轮109始终与链轨102以 及夹紧板101保持紧密接触。
参考图3所示的实施例，该管道压栽机构包括上部管道压栽机构和下部 管道压栽机构，上部管道压栽机构提供向下的压力，从上方压紧管道，下部管 道压栽机构提供向上的压力，从下方压紧管道，在该实施例中，上部管道压栽 机构和下部管道压载机构采用对称的结构，都采用图1和图2所示的管道压 栽机构的结构实现。因此，在图3所示的实施例中，附图标记采用与图1以 及图2中相对应的方式进行标注。
综合而言，本发明的管道压栽机构由压载梁、压栽油缸、托链轮、弹性悬 桂及压载轮等机构组成。压栽梁由纵向大梁、横梁、压栽油缸支撑梁构成，压 载梁作为压栽机构的主结构框架，用于固定压载油缸以及托链轮，并承受压栽 油缸传递而来的反作用力；压载油缸活塞杆端通过球铰固定在压载梁的支撑梁 下部，它的底座为法兰结构，下面固定着弹性悬桂机构，工作时通过液压控制 系统，可以产生所需要的管道压载力，并压紧弹性悬挂以及压载轮；弹性悬挂 固定在压栽油缸底部的法兰盘上，将所有压栽油缸联系在一起，弹性悬挂可以 承受较大的弯曲变形，可以适应管道外径在一定范围内的起伏变化，以保证弹 性悬挂下面固定的压载轮始终与夹紧板保持紧密接触；压载轮固定在弹性悬桂 的底部，用于压住链轨，将压载油缸的作用力传递到链轨上，最终通过链轨上 固定着的夹紧板压住管道；托链轮固定在压载梁的支撑梁上部，用于托住上部 链轨。
压栽机构工作时，首现根据铺管水深及管道外径，设定所需要的管道张紧 力值，所设定的张紧力值再转化成所需要的夹紧板与管道间的正压力值，液压 控制系统根据夹紧板与管道间所需要的正压力值，提供压载油缸合适的工作压 力，压栽油缸压紧弹性悬挂和压载轮，最终压紧链轨和夹紧板。所有压载油缸的反作用力都由压载梁来承担，保证压载机构安全可靠的工作。
本发明压栽机构可以提供较大的管道压载力，提高张紧器的张紧能力，最
大张紧力可以达到300吨以上，且张紧力容易控制，从而使张紧器具备深海 铺管作业的能力。
需要说明的是，本发明的管道压栽机构即可以像图3所示的实施例那样 同时应用在上下两侧，也可以仅仅应用在其中的一侧，而另一侧采用其他的结 构实现。
根据本发明的技术方案，采用压载油缸代替空气弹簧来作为施压和承栽的 机构，由于油缸的承栽能力远远强于空气弹簧，因而在张紧器外形尺寸受限制 的情况下，压载机构仍能提供很大的正压力施加于夹紧板上，借此保证夹紧板 与管道之间产生足够大的摩擦力即管道拉力，从而达到提高张紧器管道张紧能 力的目的，满足张紧器深海铺管作业的要求。在应用本发明时，根据计算后得 到的所需要的压载力，可以设置对应数量的压载油缸来进行承栽，同时本发明 中，由于压栽能力的提高，压载机构还采用了新的压栽梁结构，以保证在正压 力加大的情况下，压载机构仍能可靠稳定的工作。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟 悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做 出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应 该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1.一种铺管张紧器的管道压载机构，包括架设于压载梁上的压载机构、连接于压载机构的履带式夹紧板，所述压载机构向所述履带式夹紧板施加压力，压紧与所述履带式夹紧板接触的管道，其特征在于，所述压载机构包括压载油缸，固定在所述压载梁上，压载油缸产生管道压载力，作用在履带式夹紧板上压紧所述管道，所述压载梁承受压载油缸传递的反作用力。
2. 如权利要求1所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，所述 压载梁包括纵向大梁，横梁，垂直于所述纵向大梁设置，且固定在所述纵向大梁上； 支撑梁，固定在所述横梁上。
3. 如权利要求2所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，所述 压栽油缸装有活塞杆的 一端固定在所述压栽梁的内侧，压载油缸的底座包括法 兰结构，所述法兰结构连接弹性悬桂机构。
4. 如权利要求3所述的铺管张紧器的管道压栽机构，其特征在于，所述 压栽油缸装有活塞杆的一端固定在所述支撑梁的底端。
5. 如权利要求3所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，所述 履带式夹紧板包括夹紧板，环绕所述压载机构设置，所述夹紧板具有用于承接压载油缸压力 的压力承接部分和用于向所述管道施压的压力施加部分；链轨，环绕所述压载机构设置，架设于所述夹紧板的内侧，从内侧支撑所 述夹紧板的压力承接部分；托链轮， 一端固定在所述压载梁的外侧，另一端支撑所述链轨。
6. 如权利要求5所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，所述 托链轮的 一端固定在所述支撑梁的顶端。
7. 如权利要求5所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，还包括压载轮， 一端连接所述弹性悬挂机构，另一端连接所述夹紧板的压力承接 部分。
8. —种铺管张紧器的管道压载机构，包括上部管道压载机构和下部管道 压载机构，所述上部管道压栽机构提供向下的压力，从上方压紧所述管道，所 述下部管道压栽机构提供向上的压力，从下方压紧所述管道，其特征在于，所迷上部管道压载机构是如权利要求1-7中任一项所述的管道压栽机构。
9. 如权利要求8所述的铺管张紧器的管道压载机构，其特征在于，所述 下部管道压载机构是如权利要求1-7中任一项所述的管道压载机构。
全文摘要
本发明揭示了一种铺管张紧器的管道压载机构，包括架设于压载梁上的压载机构、连接于压载机构的履带式夹紧板，压载机构向履带式夹紧板施加压力，压紧与履带式夹紧板接触的管道，该压载机构包括压载油缸，固定在压载梁上，压载油缸产生管道压载力，作用在履带式夹紧板上压紧管道，压载梁承受压载油缸传递的反作用力。本发明采用压载油缸代替空气弹簧来作为施压和承载的机构，由于油缸的承载能力远远强于空气弹簧，因而在张紧器外形尺寸受限制的情况下，压载机构仍能提供很大的正压力施加于夹紧板上。
文档编号F16L1/16GK101684868SQ20081020058
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者吴跃新 申请人:上海振华重工(集团)股份有限公司