专利名称：一种升降装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及提升设备领域，特别涉及一种升降装置。
背景技术：
海洋平台是在海上进行油气资源勘探等活动时提供作业和生活设施的构筑物。大部分海洋平台作业时，需通过专门的升降装置将平台抬升到海面以上。具体地，以自升式海洋平台为例，对用于自升式海洋平台的升降装置进行介绍。自升式海洋平台由一个驳船式船体和若干对船体起支撑作用的桩腿组成。该升降装置包括摩擦绞车、钢丝绳和若干定滑轮。该摩擦绞车具有两个滚筒。使用升降装置进行平台的抬升时，摩擦绞车固定在船体甲板上，定滑轮分别设在船体和桩腿上。钢丝绳的一端绕制在其中一个滚筒上，钢丝绳的另一端通过定滑轮绕制在另一个滚筒上。钢丝绳通过摩擦绞车牵引，可实现桩腿和船体的相对升降。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:现有升降装置需要安装若干定滑轮，且摩擦绞车具有两个滚筒，导致该升降装置的结构比较复杂，体积也比较大，给人们的使用带来不便；同时，在桩腿和船体的相对升降过程中，需要人工实时观察桩腿和船体的相对位置，升降效率比较低。
发明内容
为了解决现有升降装置的结构复杂、体积比较大，且升降效率低的问题，本发明实施例提供了一种升降装置。所述技术方案如下:本发明实施例提供了一种升降装置，所述装置包括:控制模块和至少一套绞车机构，所述绞车机构包括滚筒、用于与锚连接的钢缆、减速箱、液压马达、连接件、用于固定在平台上的支座、以及用于与所述液压马达连接的液压单元，所述滚筒的两端分别设有第一端盖轴和第二端盖轴，所述第一端盖轴和所述第二端盖轴可转动地设在所述支座上，所述滚筒上缠绕所述钢缆，所述连接件设于所述第二端盖轴内，所述连接件的第一端固定在所述支座上，所述连接件的第二端与所述减速箱连接，所述减速箱设于所述滚筒内，所述减速箱的输出端与所述滚筒的内壁连接，所述减速箱的输入端与所述液压马达连接，所述液压马达固定在所述支座上；所述装置还包括用于检测所述滚筒的转速的速度传感器、以及用于检测所述钢缆的张力的张力传感器；所述控制模块用于，根据所述速度传感器测得的转速和所述张力传感器测得的张力控制所述液压单元，以使所述平台被平稳地升降。优选地，所述装置还包括水密组件，所述水密组件包括密封部件和水密箱，所述密封部件套设在所述第二端盖轴上且夹设于所述支座和所述第二端盖轴之间，所述水密箱固定在所述支座上且与所述支座形成密封体，所述液压马达位于所述密封体内。优选地，所述密封部件包括两个动密封和位于两个所述动密封之间的隔套。
可选地，所述水密箱上设有漏水开关，所述漏水开关与所述控制模块连接。优选地，所述绞车机构还包括液压制动器，所述液压制动器的输入端与所述液压马达的传动轴连接，所述液压制动器的输出端与所述减速箱的输入端连接，所述液压制动器的控制端与所述控制模块连接，所述液压制动器与所述液压单元连接，所述液压马达通过所述液压制动器固定在所述支座上。优选地，所述支座包括用于固定在所述平台的甲板上的基座和铰接在所述基座上的支撑架；所述张力传感器设在所述支撑架与所述基座的铰接处。优选地，所述速度传感器设在所述液压马达的传动轴上。优选地，所述滚筒的第一端盖轴通过水润滑轴承可转动地设在所述支座上。可选地，所述绞车机构还包括设在所述平台上的定滑轮，所述钢缆的一端通过所述定滑轮与所述锚连接。优选地，所述装置包括四套所述绞车机构，四套所述绞车机构分别设于所述平台的顶面上。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过绞车机构包括滚筒、用于与锚连接的钢缆、减速箱、液压马达、连接件、用于固定在平台上的支座、以及用于与液压马达连接的液压单元；使得升降装置的结构比较简单，体积也比较小，节省成本；并且，采用速度传感器和张力传感器分别检测滚筒的转速和钢缆的张力，控制模块根据转速和张力控制液压单元；使得升降装置不需要人工值守，适用于无人值守的应用环境。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。图1是本发明实施例提供的一种升降装置的结构示意图；图2是本发明实施例提供的一种升降装置的结构示意图；图3是本发明实施例提供的绞车机构与水密组件的结构示意图；图4是本发明实施例提供的绞车机构与水密组件的侧视图；图5是本发明实施例提供的密封部件的结构示意图；图6是本发明实施例提供的液压单元的结构示意图。附图中各标号所代表的部件列表如下:I锚，2平台，10绞车机构，100滚筒，IOOa第一端盖轴，IOOb第二端盖轴，IOOc水润滑轴承，101钢缆，102减速箱，103液压马达，104连接轴，105连接件，106支座，1060安装套，1061基座，1062第一支架板，1063第二支架板，1064第三支架板，107液压制动器，108定滑轮，11液压单元，110液压阀组，IlOa电液比例换向阀，IlOb张力电磁阀，IlOc马达排量切换阀，111马达变量油缸，12速度传感器，13张力传感器，14控制模块，15水密组件，150密封部件，150a动密封，150b隔套，151水密箱，152漏水开关，P、T电液比例换向阀的工作油口，DT1、DT2电液比例换向阀上的电磁铁，P’、T’液压马达的工作油口，A、B张力电磁阀的工作油口，DT3、DT4张力电磁阀上的电磁铁，A’、B’马达排量切换阀的工作油口，DT5马 达排量切换阀上的电磁铁。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例本发明实施例提供了一种升降装置，参见图1 图2，该装置包括:控制模块14和至少一套绞车机构10。结合图3 图4，该绞车机构10包括滚筒100、用于与锚I连接的钢缆101、减速箱102、液压马达103、连接件105、用于固定在平台2上的支座106、以及用于与液压马达103连接的液压单元11。其中，参见图3 图4，滚筒100的两端分别设有第一端盖轴IOOa和第二端盖轴IOOb0第一端盖轴IOOa和第二端盖轴IOOb分别可转动地设在支座106上。滚筒100上缠绕钢缆101。连接件105设于第二端盖轴IOOb内。连接件105的第一端固定在支座106上，连接件105的第二端与减速箱102连接。减速箱102设于滚筒100内。减速箱102的输出端与滚筒100的内壁连接，减速箱102的输入端与液压马达103连接。该液压马达103固定在支座106上。该装置还包括用于检测滚筒100的转速的速度传感器12、以及用于检测钢缆101的张力的张力传感器13。控制模块14用于，根据速度传感器12测得的转速和张力传感器13测得的张力控制液压单元11，以使平台被平稳地升降。具体地，滚筒100上可设有绳槽，钢缆101缠绕在绳槽上。该绳槽可以为螺旋式绳槽。可选地，滚筒100的第一端盖轴IOOa通过水润滑轴承IOOc可转动地设在支座106上。水润滑轴承IOOc用于第一端盖轴IOOa的转动。水润滑轴承IOOc可在水下自润滑，无需另外提供润滑脂，可长期在水下工作免维护。具体地，第二端盖轴IOOb为空心端盖轴，该空心端盖轴可套设在连接件105上。连接件105的第二端通过花键固定在支座106上。具体地，减速箱102为内藏壳体转动形式。减速箱102的输出端通过法兰与滚筒100的内环筋连接。减速箱102的输入端可以通过连接轴104与液压马达103的传动轴连接，该连接轴104设于连接件105内。减速箱102通过法兰固定在连接件105的第一端。其中，支座106包括用于固定在平台2的甲板上的基座1061和铰接在基座1061上的支撑架。具体地，支撑架包括第一支架板1062、第二支架板1063和第三支架板1064。第二支架板1063位于第一支架板1062和第三支架板1064之间，且第三支架板1064固定在第二支架板1063上。第一支架板1062和第二支架板1063铰接在基座1061上。第一端盖轴IOOa可转动地设在第一支架板1062上，第二端盖轴IOOb可转动地设在第二支架板1063上。连接件105的第二端固定在第三支架板1064上。具体地，第一支架板1062和第二支架板1063可以通过销轴分别铰接在基座1061上。其中，参见图3和图4，张力传感器13设在支撑架与基座1061的铰接处。更具体地，张力传感器13可以设在第一支架板1062与基座1061的铰接处和/或第二支架板1063与基座1061的铰接处。由于钢缆101的张力作用在滚筒100上，滚筒100作用在第一支架板1062和第二支架板1063上，两个支架板上的力再传递到张力传感器13上，因此，张力传感器13可以检测到钢缆101的张力。
具体地，液压马达103具有多个油口，例如工作油口(进油口和回油口)、以及调节油口。其中，工作油口用于输送液压马达103工作所需的高压油，调节油口用于输送液压马达103自调节排量所需的高压油。优选地，液压马达103可以为径向柱塞马达。其中，参见图3，速度传感器12可以设在液压马达103的传动轴上。由于液压马达103带动滚筒100转动，因此，滚筒100的转速与液压马达103的转速一致。其中，控制模块14分别与液压单元11、速度传感器12和张力传感器13连接。具体地，控制模块14接收速度传感器12和张力传感器13分别检测的液压马达103的转速和钢缆101的张力，并根据预置算法计算钢缆101的收放速度和平台2的位置，以控制液压单元11来调节液压马达103的转速及钢缆101的张力。进一步地，参见图1，液压单元11和控制模块14可以位于平台2内部。其中，绞车机构10还包括液压制动器107，该液压制动器107的输入端与液压马达103的传动轴连接，该液压制动器107的输出端与减速箱102的输入端连接，该液压制动器107的控制端与控制模块14连接，液压制动器107与液压单元11连接。液压马达103通过液压制动器107固定在支座106上。具体地，该液压制动器107的输入端通过花键与液压马达103的传动轴连接，该液压制动器107的输出端也通过花键与连接轴104连接。并且，该液压制动器107通过壳体法兰与液压马达103固定以形成一个整体。液压制动器107可以固定在第三支架板1064上，因此，液压马达103通过液压制动器107固定在第三支架板1064上。具体地，该液压制动器107用于对绞车机构10在收/放缆时进行制动。进一步地，该液压制动器107可以为常闭式制动器。当需绞车机构10进行收/放缆时，控制模块14控制液压制动器107的工作油口和液压单元11中的液压泵站连通，使液压制动器107在油压作用下松闸。当需绞车机构10停止工作时，控制模块14控制液压制动器107的工作油口和液压单元11中的液压泵站不连通，使液压制动器107在无油压作用下抱紧连接轴104。优选地，液压制动器107可以为短距离的动态膜片刹车。动态膜片刹车可以为整个升降装置提供过载保护功能:当液压制动器107轴伸处的扭矩超过设计值时，动态膜片刹车上的摩擦片产生转动，实现滚筒100的放缆动作，避免钢缆101张力过大，造成其他元件损坏。当扭矩重新回到设计值后，摩擦片通过摩擦力回复到静止状态，锁死连接轴104，滚筒100停止放缆，恢复到静止状态。此为本领域技术人员熟知技术，在此不再详述。其中，参见图1，绞车机构10还包括设在平台2上的定滑轮108，钢缆101的一端通过定滑轮108与锚I连接。具体地，采用钢缆101通过定滑轮108与锚I相连的形式(若采用锚链与锚I相连的形式，存在锚链冗长的问题)，有利于平台2的稳定。其中，参见图3 图4，该装置还包括水密组件15。该水密组件15包括密封部件150和水密箱151。密封部件150套设在第二端盖轴IOOb上且夹设于支座106和第二端盖轴IOOb之间。水密箱151固定在支座106上且与支座106形成密封体。液压马达103位于该密封体内。具体地，支座106上设有安装套1060，第二端盖轴IOOb通过该安装套1060可转动地设在支座106上。密封部件150夹设在该安装套1060和第二端盖轴IOOb之间。参见图5，密封部件150包括两个动密封150a和位于两个动密封150a之间的隔套150b。优选地，动密封150a可以为旋转泛塞密封。泛塞密封为唇形的密封结构，通过弹簧给定了初始的预压力，能够提供较好的密封能力。具体地，水密箱151固定在第二支架板上1063上且与第二支架板1063形成密封体。第三支架板1064位于水密箱151内。水密箱151应承受设计水压，并可以通过法兰固定在第二支架板上1063上。进一步地，参见图3，水密箱151上设有漏水开关152，该漏水开关152与控制模块14连接。具体地，漏水开关152用于检测水密箱151与第二支架板上1063形成的密封体是否漏水，若发生漏水，控制模块14则打开漏水开关152，密封体内的水将被导入漏水开关152 中。具体地，在水密组件15的水密保护作用下，该装置中的绞车机构10可以完全裸露于水下环境。其中，液压单元11包括液压泵站(图未示出)和液压阀组110。参见图6,液压阀组110包括电液比例换向阀IlOa和张力电磁阀110b。电液比例换向阀IlOa的工作油口分别与液压泵站和张力电磁阀IlOb的工作油口连通。张力电磁阀IlOb的工作油口与液压马达103的工作油口连通。进一步地，控制模块14分别与电液比例换向阀IlOa和张力电磁阀IlOb连接。如图6所示，假设电液比例换向阀IlOa的工作油口分别为P和T，电液比例换向阀IlOa上的电磁铁分别为DTl和DT2。张力电磁阀IlOb的工作油口分别为A和B，张力电磁阀IlOb上的电磁铁分别为DT3和DT4。液压马达103的工作油口分别为P’和T’。P和T通过液压管系与液压泵站连通。A与P’连通，B与T’连通。当控制模块14为DTl上电时，油路从T 口进，进液压马达103的T’ 口，并从P’ 口出。反之，当控制模块14为DT2，DT3和DT4上电时，油路从P 口进，进液压马达103的P’口，并从T’口出。这样，控制模块14可以改变通过液压阀组110的高压油的大小和流向。进一步地，控制模块14可调节DT4上的电流大小，以此来增大或减小流入液压马达103的高压油的压力，从而调整钢缆101的张力。进一步地,参见图6,该液压阀组110还包括马达排量切换阀IlOc,该液压单元11还包括马达变量油缸111。该马达排量切换阀IIOc的工作油口分别与马达变量油缸111和张力电磁阀IlOb的工作油口连通。马达变量油缸111与液压马达103的调节油口连通。进一步地，控制模块14与马达排量切换阀IlOc上的电磁铁连接。具体地，马达排量切换阀IlOc用于调节液压马达103的排量，以实现平台2的高精度的位置控制。如图6所示，假设马达排量切换阀IlOc的工作油口分别为A’和B’，马达排量切换阀IlOc上的电磁铁为DT5。当控制模块14不为DT5上电时，马达排量切换阀IlOc与马达变量油缸111不工作。这时，若液压马达103是运行状态，那么液压马达103的输出为小排量。当控制模块14为DT5上电时，马达排量切换阀IlOc控制马达变量油缸111为液压马达103输送高压油，使液压马达103的输出变成大排量，以此调节液压马达103的排量。可选地，参见图2，该装置包括四套绞车机构10，四套绞车机构10分别设于平台2的顶面。本实施例的装置尤其适用于矩形平台。具体地，速度传感器12和张力传感器13分别将检测的信号反馈至控制模块14，控制模块14计算出每一套绞车机构10收放缆的速度，并根据收放缆的速度调节对应的液压单元11，以实现每一套绞车机构10的同步动作，从而实现平台的安全平稳上升和下潜。容易知道，在其它实施例中，该装置还可以包括两套或三套或更多绞车机构，绞车机构的数量可以根据平台的实际形状来设置，比如，对于三角形平台，可以设置三套绞车机构，分别位于平台的三个角上。值得说明的是，本发明实施例中所描述的平台2包括海上平台和水下平台。水下平台在作业时，需要潜入水面以下，对海(或湖泊)底的资源地质进行勘测。因此，当该升降装置对水下平台进行升降时，该升降装置需要设置水密组件15，以进行水密保护。并且，控制模块14可以将信号传递至水面的工作船只。工作船只上的工作人员通过水面控制站与控制模块14通讯，使控制模块14控制绞车机构10，实现对整个装置的远程遥控。这样，该升降装置能够适用于水下平台上无人值守的应用环境。下面就以该升降装置应用于水下平台为例，简单介绍本实例提供的升降装置的工作过程:对水下平台进行下潜操作时，首先，往水下平台的压载舱注入水，使水下平台的浮力降低至一定值。其次，控制模块14通过液压单元11启动液压马达103，使得滚筒100转动，让钢缆101将锚I放至海底。然后，控制模块14调节液压马达103的转向，使滚筒100执行收缆操作，保证水下平台进行下潜。当水下平台下潜到预定位置时，控制模块14通过液压单元11启动液压制动器107进行刹车，使水下平台固定在预定位置。在水下平台完成作业后，对水下平台进行上浮操作:排出水下平台的压载舱中的水，同时，控制模块14再使滚筒100执行放缆操作，保证水下平台进行上浮。本发明实施例提供的上述装置带来的有益效果是:通过绞车机构包括滚筒、用于与锚连接的钢缆、减速箱、液压马达、连接件、用于固定在平台上的支座、以及用于与液压马达连接的液压单元；使得升降装置的结构比较简单，体积也比较小，节省成本；并且，采用速度传感器和张力传感器分别检测滚筒的转速和钢缆的张力，控制模块根据转速和张力控制液压单元；使得升降装置不需要人工值守，适用于无人值守的应用环境。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种升降装置，所述装置包括控制模块和至少一套绞车机构，其特征在于， 所述绞车机构包括滚筒、用于与锚连接的钢缆、减速箱、液压马达、连接件、用于固定在平台上的支座、以及用于与所述液压马达连接的液压单元，所述滚筒的两端分别设有第一端盖轴和第二端盖轴，所述第一端盖轴和所述第二端盖轴可转动地设在所述支座上，所述滚筒上缠绕所述钢缆，所述连接件设于所述第二端盖轴内，所述连接件的第一端固定在所述支座上，所述连接件的第二端与所述减速箱连接，所述减速箱设于所述滚筒内，所述减速箱的输出端与所述滚筒的内壁连接，所述减速箱的输入端与所述液压马达连接，所述液压马达固定在所述支座上； 所述装置还包括用于检测所述滚筒的转速的速度传感器、以及用于检测所述钢缆的张力的张力传感器；所述控制模块用于，根据所述速度传感器测得的转速和所述张力传感器测得的张力控制所述液压单元，以使所述平台被平稳地升降。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括水密组件，所述水密组件包括密封部件和水密箱，所述密封部件套设在所述第二端盖轴上且夹设于所述支座和所述第二端盖轴之 间，所述水密箱固定在所述支座上且与所述支座形成密封体，所述液压马达位于所述密封体内。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述密封部件包括两个动密封和位于两个所述动密封之间的隔套。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述水密箱上设有漏水开关，所述漏水开关与所述控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绞车机构还包括液压制动器，所述液压制动器的输入端与所述液压马达的传动轴连接，所述液压制动器的输出端与所述减速箱的输入端连接，所述液压制动器的控制端与所述控制模块连接，所述液压制动器与所述液压单元连接，所述液压马达通过所述液压制动器固定在所述支座上。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支座包括用于固定在所述平台的甲板上的基座和铰接在所述基座上的支撑架；所述张力传感器设在所述支撑架与所述基座的铰接处。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述速度传感器设在所述液压马达的传动轴上。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚筒的第一端盖轴通过水润滑轴承可转动地设在所述支座上。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绞车机构还包括设在所述平台上的定滑轮，所述钢缆的一端通过所述定滑轮与所述锚连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括四套所述绞车机构，四套所述绞车机构分别设于所述平台的顶面上。
全文摘要
本发明公开了一种升降装置，属于提升设备领域。装置控制模块和至少一套绞车机构；绞车机构包括滚筒、钢缆、减速箱、液压马达、连接件、支座、以及液压单元；滚筒的两端分别设有第一端盖轴和第二端盖轴，第一端盖轴和第二端盖轴可转动地设在支座上，滚筒上缠绕钢缆，连接件设于第二端盖轴内，连接件的第一端固定在支座上，连接件的第二端与减速箱连接，减速箱设于滚筒内，减速箱的输出端与滚筒的内壁连接，减速箱的输入端与液压马达连接，液压马达固定在支座上；装置还包括检测滚筒转速的速度传感器、以及检测钢缆张力的张力传感器；控制模块用于，根据速度传感器测得的转速和张力传感器测得的张力控制液压单元。本发明能对平台进行升降。
文档编号B66D1/00GK103213911SQ20131010542
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者刘智雄, 徐兵, 蔡智军, 张玲珑, 王荣军 申请人:武汉船用机械有限责任公司