轻便型海洋吊机波浪补偿装置的制作方法

本实用新型属于机械设备技术领域，涉及一种轻便型海洋吊机波浪补偿装置。

背景技术：

海洋吊机作为海洋船(海洋平台)的重要设备，其主要功能是进行货物转移、设备安装、人员输送等，海洋吊机的性能是影响船(平台)作业经济性和安全性的重要因素。

海洋吊机的作业环境大部分在海上，作业时受波浪和风的影响较大。波浪导致船(平台)和重物的升沉运动，而风力导致重物的不规则晃动，海洋吊机在工作过程中容易出现动载系数过大、机械碰撞等危险情况。为解决该问题，将波浪补偿系统安装在吊机上，使吊机具有主(被)动抵消船(平台)升沉运动、减小动载系数的能力。主(被)动波浪补偿吊机的优点在于补偿精度和补偿范围可调，缺点在于该系统结构复杂、造价较高、维护困难，必须将现有的传统吊机进行全部更换，通用性不强。为满足对补偿精度要求不高的场合，研制轻便型、低成本的海洋吊机波浪补偿装置尤为迫切。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种轻便型海洋吊机波浪补偿装置，解决了现有技术结构复杂、造价较高、维护困难，而且在工作过程中容易出现动载系数过大、发生机械碰撞的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种轻便型海洋吊机波浪补偿装置，包括外缸筒体，外缸筒体由上部外缸筒、中部外缸筒和下部外缸筒依次固定连接为一体，上部外缸筒上端口安装有上端盖，上端盖上表面铰接有上卸扣；下部外缸筒下端口安装有下端盖；在中部外缸筒内壁套装有蓄能器活塞，蓄能器活塞向上与上端盖之间的内腔称为蓄能器腔；

在下部外缸筒的内腔中设置有内缸筒，内缸筒上端口安装有内端盖，在内缸筒中套装有液缸活塞，与液缸活塞连接的活塞杆向下穿出下端盖之外并且铰接有下卸扣。

本实用新型的轻便型海洋吊机波浪补偿装置，其特征在于：

所述的内缸筒的顶部设置有与内端盖接触的上端盖缓冲组合。

所述的内缸筒的底部设置有与下端盖接触的下端盖缓冲组合。

所述的下部外缸筒的靠下位置开有节流孔，节流孔径向向外连接有充液堵头，节流孔沿轴向设置有流道，蓄能器活塞与内端盖之间的空间与流道连通。

所述的蓄能器腔对外连接有充气堵头和安全阀。

本实用新型的有益效果是，采用紧凑式的结构，有别于主(被)动波浪补偿吊机的方案，通过直接与负载相连的形式挂在吊机吊钩上进行作业；在不对吊机本身进行升级改造的前提下，能有效的抵消波浪、风力对海洋吊机作业的影响，减小海洋吊机的动载系数，具体包括：

1)结构简单、通用性强、成本低、易于操作和维护。整套装置呈柱状结构，将液缸、蓄能器及其附属设备集成，工作时只需将装置的一端连接至吊机吊运钢丝绳上，另一端连接至负载，并按照装置的安全工作载荷进行提升下放负载。2)多重安全保护。液缸和蓄能器之间设计有节流口防止液缸超速；顶端安装有安全阀以防止装置内部超压；液缸的塞腔和杆腔均配置缓冲装置，以防止液缸冲缸。3)针对海洋环境下设计组合密封和表面防腐，该装置能胜任多种作业工况，使海洋吊机在飞溅区、大风环境、回收海底设备、船间转运时抵消波浪、风力的影响，减小吊机作业的动载系数；还能在下放水下设备时减小水下设备与吊机钢丝绳产生的共振。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的吊装及使用方式示意图；

图3是本实用新型的补偿原理示意图。

图中，1.海洋平台，2.吊机，3.波浪补偿装置，4.负载，5.上卸扣，6.上端盖，7.上部外缸筒，8.中部外缸筒，9.下部外缸筒，10.下端盖，11.下卸扣，12.蓄能器活塞，13.内端盖，14.内缸筒，15.液缸活塞，16.活塞杆，17.流道，18.节流孔，19.充液堵头，20.下端盖缓冲组合，21.上端盖缓冲组合，22.充气堵头，23.安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1，本实用新型的结构是，包括外缸筒体，外缸筒体由上部外缸筒7、中部外缸筒8和下部外缸筒9依次固定连接为一体，上部外缸筒7上端口安装有上端盖6，上端盖6上表面铰接有上卸扣5；下部外缸筒9下端口安装有下端盖10；在中部外缸筒8内壁套装有蓄能器活塞12，蓄能器活塞12向上与上端盖6之间的内腔称为蓄能器腔，该蓄能器腔对外连接有充气堵头22和安全阀23；

在下部外缸筒9的内腔中设置有内缸筒14，内缸筒14上端口安装有内端盖13，在内缸筒14中套装有液缸活塞15，内缸筒14的顶部设置有与内端盖13接触的上端盖缓冲组合21，内缸筒14的底部设置有与下端盖10接触的下端盖缓冲组合20，与液缸活塞15连接的活塞杆16向下穿出下端盖10之外并且铰接有下卸扣11；

在下部外缸筒9的靠下位置开有节流孔18，节流孔18径向向外连接有充液堵头19，节流孔18沿轴向设置有流道17，蓄能器活塞12与内端盖13之间的空间与流道17连通。

上述的装置在以下描述中简称为波浪补偿装置3。

参照图2，本实用新型的吊装及使用方式是，

在进行吊机作业时，需将波浪补偿装置3的下卸扣11与负载4通过钢丝绳连接，将吊机2的吊钩与波浪补偿装置3的上卸扣5相连，然后，吊机2就可以进行正常的提升下放作业。

考虑到轻便型波浪补偿装置的使用工况，本实用新型将蓄能器、液缸及其附属设备进行集成，整体为筒状结构，外缸筒采用三段焊接的形式，分别是上部外缸筒7、中部外缸筒8、下部外缸筒9，通过上端盖6和下端盖10及相应的紧固螺栓保证装置的连接可靠。

在装置的上部外缸筒7上开孔，安装安全阀23，以防止系统超压，安装排气堵头22，方便对装置进行充放气。

为防止液缸活塞15由于猛烈撞击液缸两端，导致的内端盖13和下端盖10脱落事故发生，在内端盖13内部安装有上端盖缓冲组合21，通过螺栓和封板与内端盖13连接，上端盖缓冲组合21中的环形弹簧用于抵消活塞15对内端盖13向上的冲击；在液缸活塞杆16底部安装下端盖缓冲组合20，下端盖缓冲组合20包括环形弹簧、内隔圈、导向套以及相应的防尘圈和密封圈，通过螺栓将下端盖10、下端盖缓冲组合20与下部外缸筒9形成紧固，实现抵消活塞15对下端盖10的冲击以及活塞杆16密封和导向的功能。

参照图3，本实用新型的补偿原理是，内缸筒14、液缸活塞15、活塞杆16组成液缸，上部外缸筒7、中部外缸筒8、蓄能器活塞12组成蓄能器，该工作原理可以简化成由液缸和蓄能器组成的“液气弹簧”。液缸无杆腔为真空，液缸杆腔和蓄能器的液端注入水基液压油，蓄能器气端充满高压氮气。液缸塞腔为真空，提高了补偿装置的刚度；采用水基液压油能有效防止在补偿过程中由于长期工作引起的液压油燃烧，还能防止液压油泄漏对环境造成污染；考虑到氮气的稳定性质，蓄能器气端充高压氮气能防止气体爆炸、腐蚀等情况发生。液缸和蓄能器之间有节流孔18及流道17，负责对液缸的速度进行限制，以防止液缸超速引起的密封损坏、系统超压的问题。

工作过程中，负载4带动活塞杆16进行伸缩，水基液压油通过节流孔18沿流道17推动蓄能器活塞12上下运动，由于气体的可压缩性，蓄能器活塞12对高压氮气进行压缩和膨胀，进而使液缸对负载4的提升力保持近似恒定的状态。在使用过程中，船体随波浪带动负载4进行升沉运动，由于上述的“液气弹簧”的作用，波浪补偿装置3对升沉运动进行相应的补偿，达到抵消升沉运动的目的；同理，大风环境下，负载4随着风力进行不规则晃动，波浪补偿装置3的“液气弹簧”功能可以有效减小吊机在大风情况下作业的动载系数。

蓄能器活塞12将外缸筒内部分为气端和液端，相当于图3中的蓄能器，内端盖13、内缸筒14、液缸活塞15和活塞杆16将蓄能器液端分为塞腔和杆腔，相当于图3中的液缸。在下部外缸筒9和内缸筒14之间打孔，形成流道17，在内缸筒14和流道17之间开节流孔18，用于限制液缸的速度。液缸最大工作速度由密封圈最大工作速度、系统压力、实用工况共同决定，更改节流孔18孔径可限制液缸的最大工作速度。由图3可知，液缸的最大行程和最大工作速度即波浪补偿装置3的最大补偿行程和最大补偿速度。