一种大型筒段设备自动连接锁紧装置的制作方法

本发明涉及筒段设备连接锁紧技术领域，特别是涉及一种大型筒段设备自动连接锁紧装置。

背景技术：

随着机械的发展，机械装置越来越多样化，结构越来越精巧，用机械装置来解决生活中问题也越来越普遍。机械装置可以帮助人完成一些工作，节省人力，也可以替代人完成许多人工不能完成的工作。

现有筒段连接方式依然为传统的螺栓连接，安装拆卸时依靠人工操作，耗时费力。故而需要一种可以自动将筒段连接锁紧的装置，且装置结构尽量简单，能够保证锁紧后力的均匀性与连接的可靠性。

受使用的环境与工况限制，对使用机器的重量与尺寸都有限制，而目前存在的筒段自动连接装置种类较少，且结构复杂，所占空间较大，不利于筒段的运输与筒上其它设备的安装。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大型筒段设备自动连接锁紧装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过控制电动缸伸缩，使锁紧环转动，从而使环齿与筒齿压紧或分离，实现筒段的快速连接锁紧或解锁分离。本发明结构巧妙、简单，所占空间较小，连接安全性高，可靠性好，操作方式简单，连接或解锁用时较短。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种大型筒段设备自动连接锁紧装置，其包括上筒、下筒、锁紧环、限位卡环、支撑板、象限板、对中机构、弹簧滚子机构以及驱动机构；所述上筒与所述下筒对接，所述上筒连接端外侧设置有梯形齿与对象限凸台；所述限位卡环安装于所述下筒连接端外侧槽内，所述限位卡环外侧设置有第一斜面；所述锁紧环安装于所述下筒连接端外侧，所述锁紧环内圈上端部设置有梯形齿，所述锁紧环内圈下端部设置有第二斜面，第二斜面与所述限位卡环的第一斜面贴合；所述支撑板安装于所述下筒端部凸台底部，位于所述锁紧环下部；所述弹簧滚子机构安装于所述锁紧环外侧凸台中，下端滚球与所述支撑板接触，作为所述锁紧环转动的移动支撑机构；所述象限板安装于所述下筒外侧；所述对中机构安装于所述下筒外侧；所述驱动机构均布在所述下筒外侧，电动缸尾部通过尾部连接架与所述下筒连接，电动缸首部通过首部连接块与所述锁紧环连接，电动缸伸缩时，带所述动锁紧环转动，使所述锁紧环的梯形齿与所述上筒的梯形齿压紧或分离，完成所述上下筒的连接锁紧或解锁分离。

优选地，所述上筒连接端外侧周向设置有梯形齿与对象限凸台。

优选地，所述下筒连接端外侧有凹槽，所述凹槽中安装所述限位卡环。

优选地，所述锁紧环内圈上端周向设置有多个“l”状梯形齿，下端设置有一圈斜面，外圈周向分布多个凸台，所述弹簧滚子机构安装在所述凸台中，所述凸台均匀分布，其外侧设置有螺纹孔，所述驱动装置的所述首部连接块安装在此处。

优选地，所述限位卡环为半圆环，所述限位卡环外侧有斜面。

优选地，所述象限板共有两个，中间设置有“v”型缺口，上下筒对接时，所述上筒的所述对象限凸台在所述“v”型缺口的斜面上滑动。

优选地，所述对中机构包括对中杆、拉力弹簧、球型万向轮，连接块，所述对中杆下端设置有孔，与所述连接块通过转轴连接，所述连接块通过螺栓安装在下筒，所述对中杆上端设置有斜面，所述斜面底端有垂直于筒轴线的凹槽，所述球型万向轮安装在所述凹槽中，所述拉力弹簧一端连接所述下筒，一端连接所述对中杆下部。

优选地，所述弹簧滚子机构包括圆柱壳体、氮气弹簧、滚球、垫片，所述圆柱壳体内部中空，上端全开口，下端开口小于上端开口，所述滚球、垫片、氮气弹簧依此从下往上安装于所述圆柱壳体内部。

优选地，所述驱动机构包括电动缸、首部连接块、尾部连接架，所述首部连接块为“口”型，两侧面设置有孔，所述电动缸首部通过转轴与首部连接块连接；所述尾部连接架包括固定架、转台、连接板，所述固定架竖直面板与下筒通过螺栓连接，水平面板中间设置有孔，所述转台下端面设置有圆柱轴，安装于所述固定架水平面板中间所述孔中，所述连接板安装于所述圆柱轴下部，所述转台上部设置有竖直板，所述竖直板两侧设置有孔，所述电动缸尾部通过销轴安装于所述转台孔中。

优选地，所述支撑板为半圆环板，其对称地安装在所述下筒。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的大型筒段设备自动连接锁紧装置，锁紧结构简单，安全可靠，可以保证锁紧力，锁紧时动作简单，所需时间短，使用方便。

2、本发明提供的大型筒段设备自动连接锁紧装置，装置所占空间较小，不影响其它设备安装与现场其它操作。

3、本发明提供的大型筒段设备自动连接锁紧装置，使用时无需人工操作，实现全自动锁紧与解锁。

4、本发明提供的大型筒段设备自动连接锁紧装置，零部件较少，做好防锈与润滑，具有维护与维修方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的立体结构示意图；

图2为如图1所示的根据本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的俯视图；

图3为如图1所示的根据本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的侧视图；

图4为如图3的大型筒段设备自动连接锁紧装置的a-a向局部剖视图；

图5为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的锁紧环的立体结构示意图；

图6为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的上筒连接端部的立体结构示意图；

图7为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的下筒连接端部的立体结构示意图；

图8为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的限位卡环的立体结构示意图；

图9为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的对中机构及其构件的立体结构示意图；

图10为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的对中机构的连接块的立体结构示意图；

图11为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的象限板的立体结构示意图；

图12为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的弹簧滚子机构及其构件的立体结构示意图；

图13为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的驱动机构的连接架的立体结构示意图；

图14为本发明的大型筒段设备自动连接锁紧装置的驱动机构及其构件的立体结构示意图；

图中：1-上筒、2-下筒、3-锁紧环、4-限位卡环、5-支撑板、6-象限板、7-对中机构、8-弹簧滚子机构、9-驱动机构、10-电动缸、11-尾部连接架、12-首部连接块、13-对中杆、14-拉力弹簧、15-球型万向轮、16-连接块、17-连接轴、18-第一斜面、19-圆柱壳体、20-氮气弹簧、21-滚球、22-垫片、23-转轴、24-固定架、25-转台、26-连接板、27-销轴、28-第二斜面、29-对象限凸台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种大型筒段设备自动连接锁紧装置，能够替换传统的螺栓连接，实现上下筒间的快速连接锁紧，操作简单，并且实现自动化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种大型筒段设备自动连接锁紧装置，如图1至图14所示，其包括上筒、下筒、锁紧环、限位卡环、支撑板、象限板、对中机构、弹簧滚子机构以及驱动机构；所述上筒与所述下筒对接，上筒的第二端，例如，上筒的下端，为连接端，下筒的第一端，例如，下筒的上端为连接端，所述上筒和下筒依靠限位卡环和锁紧环进行固定；驱动机构带动所述锁紧环进行动作；所述支撑板位于所述锁紧环下方，安装于所述下筒端部凸台的底部；所述下筒端部凸台为筒身凸起凸台，用于安装支撑板。所述弹簧滚子机构安装于所述锁紧环外侧凸台中，所述弹簧滚子机构的下端滚球与所述支撑板接触，以作为所述锁紧环转动的移动支撑机构。通过下筒端部凸台，即，筒身凸起凸台来安装支撑板5。

象限板和对中机构安装于所述下筒外侧。

优选地，所述下筒连接端外侧有凹槽，所述凹槽中安装所述限位卡环。所述锁紧环安装于所述下筒连接端外侧。所述上筒的连接端的外侧壁设置有第一梯形齿与象限凸台。

优选地，所述第一梯形齿沿着所述上筒的连接端的周向布置，所述象限凸台的数量为两个。

优选地，所述限位卡环外侧设置有第一斜面。

所述锁紧环内圈上端部设置有第二梯形齿，所述第二梯形齿沿着锁紧环内圈的周向设置。所述锁紧环内圈下端部设置有第二斜面，与所述限位卡环的第一斜面贴合；所述弹簧滚子机构安装于所述锁紧环外侧凸台中，所述弹簧滚子机构的下端滚球与所述支撑板接触，以作为所述锁紧环转动的移动支撑机构。

优选地，所述象限板共两个，其对称安装于所述下筒外侧。

优选地，所述对中机构共六套，两两一对非均布安装于所述下筒外侧。

优选地，所述驱动机构共3套，所述三套驱动机构均布在所述下筒外侧，电动缸尾部通过尾部连接架与所述下筒连接，电动缸首部通过首部连接块与所述锁紧环连接，电动缸伸缩时，带所述动锁紧环转动，使所述锁紧环的第二梯形齿与所述上筒的第一梯形齿压紧或分离，完成所述上筒和下筒的连接锁紧或解锁分离。

优选地，所述上筒连接端外侧周向设置有30个梯形齿与两个对象限凸台。

优选地，所述锁紧环内圈上端周向设置有30个“l”状梯形齿，下端设置有一圈斜面，外圈周向分布18个凸台，所述弹簧滚子机构安装在所述凸台中，所述凸台其中有三个较宽，均匀分布，其外侧设置有螺纹孔，所述驱动装置的所述首部连接块安装在此处。

优选地，所述限位卡环为半圆环，共两个，环外侧有斜面。

优选地，所述象限板共有两个，中间设置有“v”型缺口，上下筒对接时，所述上筒的所述对象限凸台在所述“v”型缺口的斜面上滑动。

优选地，所述支撑板为半圆环板，共两个，安装在所述下筒。

更为具体地，本发明提供了一种大型筒段设备自动连接锁紧装置，如图1所示，其包括上筒1、下筒2、锁紧环3、限位卡环4、支撑板5、象限板6、对中机构7、弹簧滚子机构8以及驱动机构9；限位卡环4安装于下筒2连接端外侧槽内，限位卡环4外侧设置有斜面；锁紧环3安装于下筒2连接端外侧，锁紧环3内圈上端部设置有一圈梯形齿，锁紧环3内圈下端部设置有斜面，与限位卡环4斜面贴合；弹簧滚子机构8安装于锁紧环3外侧凸台空腔中，下端滚球与支撑板5接触，作为锁紧环3转动的移动支撑机构；支撑板5安装于下筒2端部凸台底部，位于锁紧环3下部；两个象限板6，对称安装于下筒2外侧；六套对中机构7两两一对非均布安装于下筒2外侧；3套驱动机构9均布安装在下筒2外侧，电动缸10尾部通过尾部连接架11与下筒2连接，首部通过首部连接块12与锁紧环3外侧三个设置有螺纹孔的较宽凸台连接，电动缸10伸缩时，带动锁紧环3转动，使锁紧环4的梯形齿与上筒1的梯形齿压紧或分离，完成上下筒的连接锁紧或解锁分离。

具体地，如图7所示，对中机构7包括对中杆13、拉力弹簧14、球型万向轮15以及连接块16，对中杆13下端设置有第一孔，通过连接轴17将连接块16转动连接至对中杆13，连接块16通过紧固件，例如，螺栓安装在下筒2，对中杆13上端设置有第一斜面18，第一斜面18底端有垂直于两筒轴线的凹槽，所述两筒是指上筒和下筒。球型万向轮15安装在凹槽中，拉力弹簧14第一端连接下筒2，拉力弹簧的第二端连接对中杆13下部。

如图10所示，弹簧滚子机构8包括圆柱壳体19、氮气弹簧20、滚球21、垫片22，圆柱壳体19内部中空，其第一端为全开口，第二端的开口小于第一端的开口，例如，上端全开口，下端开口较小；滚球21、垫片22、氮气弹簧20依此从圆柱壳体19的第一端安装于圆柱壳体19的内部，即从下往上安装于圆柱壳体19内部。

如图11所示，驱动机构9包括电动缸10、首部连接块12、尾部连接架11，首部连接块12为“口”型，两侧面设置有第二孔，所述首部连接块12的第一侧面上设置有紧固件连接孔，电动缸10的第一端部，即电动缸首部通过转轴23与首部连接块12连接，例如，转动连接，首部连接块12通过紧固件，例如，螺栓，连接在锁紧环3外侧凸台上；尾部连接架11包括固定架24、转台25以及连接板26，固定架24竖直面板与下筒2通过螺栓连接，水平面板中间设置有第三孔，转台25下端面设置有圆柱轴，该圆柱轴安装于固定架24水平面板中间的第三孔中，连接板26安装于转台25圆柱轴下部，转台25上部设置有对称布置的竖直板，竖直板设置有第四孔，电动缸10尾部通过销轴27安装于转台25的第三孔中。

本发明提供的大型筒段设备自动连接锁紧装置的工作原理如下：

对接时，上筒1垂直缓缓下降，待上筒1连接端端部边缘接触到对中杆13上斜面，在上筒1压力的作用下，对中杆13向外张开，上筒1继续下降，上筒沿对中杆13的上斜面下滑，在对中杆13的拉力弹簧14的拉力作用下，上筒1逐渐与下筒2同轴，直到对中杆13中间的球型万向轮15与上筒1外侧筒壁接触，上筒1继续下降，球型万向轮15沿上筒1外侧筒壁滚动，并将夹紧，保证上下筒对中。

在上筒1下降过程中，上筒1连接端外侧的对象限凸台29与象限板6中间“v”型缺口其中一边的第二斜面28接触，再下降时，对象限凸台29沿象限板6“v”型缺口的第二斜面28下滑，使得上筒1随之转动，最后象限凸台进入象限板6“v”型缺口底端槽内，保证上下筒的对象限。

在上筒1下降过程中，上筒1齿可能没有从锁紧环3齿间空隙处进入，而是压到锁紧环3齿上，上筒1继续下降，使得锁紧环3压缩氮气弹簧20，锁紧环3在上筒1压力下下降，直到上筒1与下筒2连接端面贴和，完成对接。

锁紧时，电动缸10给电，电动缸10收缩，带动锁紧环3转动，待上筒1齿进入锁紧环3齿间隙间，锁紧环3在氮气弹簧18的弹力下开始上升，直到锁紧环3内斜面与限位卡环4斜面贴合，而后电动缸10继续收缩，锁紧环3齿与上筒1齿逐渐贴合，最后电动缸10继续收缩给予齿间预紧力，完成筒段连接。解锁时，电动缸10伸出，锁紧环3反向转动，上筒1齿与锁紧环3齿分离，待上筒1齿处于锁紧环3齿间间隙时，电动缸10停止运动，完成解锁，上筒1可取出。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。