一种用于深海的rov抓手柱
阅读说明：本技术 一种用于深海的rov抓手柱 (ROV gripper column for deep sea ) 是由 运飞宏 郝孝泉 王立权 刘伟丰 刘冬 矫克丰 何军舟 王武超 李晋哲 于 2021-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于深海的ROV抓手柱,锁紧机构与解锁机构通过连接机构连接；锁紧机构包括插头、导向锥、球限位、三个球、弹簧、解锁套。解锁机构包括顶锥头、球导向孔、四个球、球限位、弹簧、解锁套、轴套。连接机构包括外柱、内轴、三个支撑环、球限位挡板、十五个连接用螺钉。通过旋转解锁套可将ROV抓手柱锁紧或解锁；连接机构的内轴套有支撑环,可以使连接外柱和内轴的螺栓有更好的受力,也可减轻运动过程中内轴过长引起的变形；锁紧机构的弹簧允许球限位有一定的轴向移动,解锁机构的弹簧允许球限位孔有一定的轴向移动,避免在锁紧或解锁的状态下球都能保证更好的工作位置,提高机构的可靠性,使整个机构更加合理。(The invention provides an ROV gripper column for deep sea, wherein a locking mechanism is connected with an unlocking mechanism through a connecting mechanism; the locking mechanism comprises a plug, a guide cone, a ball limit, three balls, a spring and an unlocking sleeve. The unlocking mechanism comprises a top cone head, a ball guide hole, four balls, a ball limit, a spring, an unlocking sleeve and a shaft sleeve. The connecting mechanism comprises an outer column, an inner shaft, three support rings, a ball limiting baffle and fifteen connecting screws. The ROV grab column can be locked or unlocked by rotating the unlocking sleeve; the inner shaft of the connecting mechanism is sleeved with the support ring, so that a bolt for connecting the outer column and the inner shaft can be better stressed, and the deformation caused by overlong inner shaft in the movement process can be reduced; the spring of the locking mechanism allows the ball to be limited to have certain axial movement, the spring of the unlocking mechanism allows the ball limiting hole to have certain axial movement, the ball can be prevented from ensuring a better working position in a locking or unlocking state, the reliability of the mechanism is improved, and the whole mechanism is more reasonable.)
技术领域
本发明涉及一种抓手柱，尤其涉及一种用于深海的ROV抓手柱。
背景技术
石油作为一种不可再生资源，随着不断地消耗，陆地上有限的石油资源已不能满足人类 日益增长的需求。因此海洋油气资源的勘探开发已经成为世界各工业国关注的重点和焦点。 我国海洋油气开发能力经过几十年的努力虽然有了质的飞跃，但与发达国家相比，海洋油气 的勘查与开采能力相对不足。目前，我国近海原油探明率不足20％，天然气探明率不足10％， 且70％的油气储量位于深水海域。渤海、东海、南海北部三大石油勘探区，石油资源勘探正 式进入起步期，海洋油气资源的勘探开发主要采用水下生产系统，水下生产系统主要包括： 海底油井、采油树、连接器、跨接管、管汇和立管等部分。但是由于海底工作环境的特殊性， 例如洋流、海底的可见度等等，给生产系统设备的安装带来了很多问题。于是人类针对海底 设备的安装方面做出了很多的思考，例如在生产设备上设计导向机构、水下机器人辅助安装 等等。水下机器人辅助安装时就需要用到ROV抓手柱，让ROV可以更好的进行后续的工作， 因此ROV抓手柱能够快速进行安装和拆卸，可以间接提高ROV工作的效率。但是目前的ROV 抓手柱一般设计在水下工作的设备上，设计水下设备时还需额外考虑ROV抓手柱的位置、技 术要求、与设备上其他部件的配合关系等一系列问题，给设备的设计、安装等方面带来了不 便。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种适用于深海ROV作业时 的ROV抓手柱。该ROV抓手柱可通过ROV进行安装和拆卸，操作简单，只需在设备上安装一 相配合的底座即可，对设备的设计安装等方面影响很小，提高了工程的可靠性。
本发明的目的是这样实现的：包括锁紧机构、解锁机构和连接机构，所述连接机构包括 内轴、设置在内轴外的外柱、设置在内轴上的上支撑环、中支撑环和下支撑环，锁紧机构包 括设置在底座内的插头、与插头连接的导向锥、设置在导向锥内的下球限位、均匀设置在球 限位与锁紧套之间的锁紧机构弹簧、设置在外柱外侧的下解锁套，在导向锥的一端的圆柱段 的外表面等间距设置有球形孔，每个球形孔中设置有钢球，钢球与下球限位上设置的球限位 槽配合，导向锥的另一端的圆柱段上设置有导向锥30°槽，下解锁套与下支撑环和内轴之间 通过大螺钉一连接，且大螺钉一穿过外柱、导向锥30°槽后与下支撑环和内轴连接，外柱与 导向锥连接，下球限位与内轴之间通过键连接，球限位挡板与内轴的端部固连且球限位挡板 位于下球限位的端部；解锁机构包括设置在顶座内且与外柱连接的顶锥头、与顶锥头连接的 球导向、设置在球导向内的上球限位、设置在外柱外侧的上解锁套、设置在上解锁套内与上 球导向下端部间的解锁机构弹簧，在球导向圆周上等间距设置有球导向孔，每个球导向孔中 设置有钢球，且钢球与上球限位上设置的球限位槽配合，上解锁套与中支撑环和内轴之间通 过大螺钉二连接，大螺钉二依次穿过外柱、轴套后与中支撑环和内轴连接，上球限位与内轴 之间通过大螺钉三连接，且大螺钉三依次穿过外柱、轴套后与上支撑环和内轴连接；在外柱 上设置有与三个大螺钉转动配合的弧形槽。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.上球限位、下球限位上的球限位槽交错布置。
2.所述球导向孔有四个，球形孔有三个。
3.轴套通过螺钉与外柱相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱 具有锁紧和解锁功能，增加了设备安装的安全性，提高了工程的可靠性。本发明的应用于深 海ROV工作时的ROV抓手柱的底座31设计为锥面定位，有利于导向柱的安装工作。本发明的 应用深海ROV工作时的ROV抓手柱可在解锁机构端或锁紧机构端进行解锁或锁紧，使ROV可 选择方便的一端进行解锁或锁紧，减轻了ROV的工作量，提升了整个工程的效率。本发明的 应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱在内轴25与解锁机构端的上球限位17的连接、内轴25 和解锁套8、11的连接部分设置了支撑环33、24、28，增加了ROV抓手柱解锁或锁紧时的可 靠性，从而提高了工程的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱的锁紧机构分解图。
图2为本发明一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱的解锁机构分解图。
图3为本发明一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱的剖视图，其中32顶座在拆卸工具上，31底座在工作设备上，不属于ROV抓手柱。
图4a、图4b分别为本发明一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱锁紧时锁紧机构和解锁机构的剖视图。
图5a、图5b分别为本发明一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱解锁时锁紧机构和解锁机构的剖视图。
图中主要标号说明：
1插头、2下球限位、3内轴键、4弹簧、5螺钉、6钢球、7导向锥、8下解锁套、9大 螺钉一、10大螺钉三、11上解锁套、12弹簧、13钢球、14球导向、15螺钉、16大螺钉二、17上球限位、18顶锥头、19螺钉、20螺钉、21解锁限位板、22螺钉、23轴套、24支撑环、 25内轴、26外柱、27螺钉、28支撑环、29螺钉、30球限位挡板、31底座、32顶座、33支 撑环、34螺钉、2′球限位槽、7′球形孔、7″导向锥30°槽、14′球导向孔、17′球限位槽。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2、图3所示，本发明提供一种应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱，包括锁紧机构、解锁机构和连接机构，其中锁紧机构包括一个插头1、一个导向锥7、一个下球限位2、三个钢球6、一个弹簧4、一个下解锁套8、一个内轴键3、两个大螺钉9和一个螺钉5。 解锁机构包括一个顶锥头18、一个球导向14、四个钢球13、一个上球限位17、一个弹簧12、 一个上解锁套11、四个大螺钉10和一个螺钉15。连接机构包括一个外柱26、一个内轴25、 三个支撑环24、28和33、一个球限位挡板30、七个连接用螺钉，分别是一个螺钉19、一个 螺钉20、一个螺钉21、一个螺钉22、一个螺钉28和两个螺钉29，锁紧机构与解锁机构通过 连接机构连接，通过旋转解锁套可完成ROV抓手柱的固定与拆卸。
如图1、图2、图3、图4、图5a-b所示，本发明一种应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱的锁紧机构的下解锁套8和解锁机构的上解锁套11都通过大螺钉9、10、16与上中下三个支撑环28、24、33和内轴25相连，上下两个解锁套11、8之间间接相连，锁紧或解锁通过 任一解锁套即可实现，实际中可根据需要择更方便一端的解锁套进行锁紧或解锁。大螺钉9、10、16在外柱26的弧形槽内可旋转，弧形槽所允许的旋转角度为30°。锁紧机构端的下球 限位2通过内轴键3与内轴25连接进行周向固定，通过弹簧4与球限位挡板30进行轴向定 位，弹簧4的存在可允许球限位有一定的轴向移动，可通过旋转解锁套8或11带动球限位的 旋转，从而带动钢球6的伸出或缩回。锁紧机构端的导向锥7上有三个均布的球形孔7′，球 形孔7′的结构可允许球有一定的伸出但整体不会穿过球形孔7′，可通过下球限位2的旋转 使球在导向锥的球形孔7′内伸出或缩回。解锁机构端的上球限位17通过两个对称布置的大螺钉10与支撑环33和内轴25连接，可通过旋转解锁套8或11带动上球限位17的旋转，从 而带动球在球导向14的球形孔14′上伸出或缩回。解锁机构上球导向14通过螺钉15与顶锥 头18连接来进行周向定位，通过弹簧12来进行轴向定位，弹簧12的存在可允许球导向14 有一定的轴向移动。球导向14上有四个均布的球形孔14′，球形孔14′的结构可允许钢球 13有一定的伸出但整体不会穿过球形孔，可通过上球限位17的旋转使钢球13在球导向14 的球形孔14′内伸出或缩回。轴套23通过螺钉20与外柱相连，轴套23的存在可使锁紧机构 端和解锁机构端使用相同的支撑环。
本发明一种应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱装配时：三个支撑环24、28、33分别用 两个螺钉16、9、10固定在内轴25上，然后将其放入外柱26内的大体位置上。解锁机构端依次放入上解锁套11、弹簧12、球导向14、四个钢球13、上球限位17和顶锥头18，放入 的位置要比实际位置更靠外柱内一段，以便于之后的安装。然后按放入的相反顺序依次安装 到正确位置，先把顶锥头18用两个螺钉16与外柱26连接，再用两个大螺钉将上球限位17 与轴套33和内轴25连接，再用螺钉15把球导向14固定到顶锥头18的滑槽中，然后用上解 锁套11把弹簧12压到正确位置，用两个大螺钉10将上解锁套11、支撑环24和内轴25连 接。锁紧机构端先放入下解锁套8，下解锁套8的位置要比实际位置更加靠近外柱26内一段， 然后将导向锥7用螺钉34与外柱26连接再一起。再在导向锥7内部依次放入弹簧4、下球 限位2、三个钢球6、球限位挡板30，用两个螺钉29将球限位挡板30和内轴25连接。再将 插头1与导向锥7用螺钉5连接。
本发明一种应用于深海ROV工作时的ROV抓手柱的工作原理：
初始时ROV抓手柱解锁机构端与安装装置的底座32通过解锁机构端的钢球处于最高位置 连接在一起，与此同时ROV抓手柱的锁紧机构端的钢球处于最低位置；ROV抓手柱通过安装 装置下放到合适位置，并依靠ROV辅助插入预先安装好的固定底座31中；ROV抓手柱插入固 定底座中后，通过旋转解锁机构或锁紧机构的任一解锁套，将锁紧机构端中的钢球通过球限 位顶出到最高位置完成锁紧；与此同时，解锁机构端的钢球被球限位顶到最低位置，安装装 置上的顶座32与ROV抓手柱分离；ROV抓手柱完成工作需要解锁时，将安装装置的顶座32 插入解锁机构端，旋转锁紧机构或解锁机构的任一解锁套，此时解锁机构端的钢球将被球限 位顶出到最大位置，锁紧机构端的钢球将被球限位顶到最低位置，完成解锁。
综上，本发明提供一种应用于深海ROV作业时的ROV抓手柱，所述的ROV抓手柱包括锁 紧机构、解锁机构和连接机构。其中锁紧机构包括一个插头、一个导向锥、一个球限位、三 个球、一个弹簧、一个解锁套。解锁机构包括一个顶锥头、一个球导向孔、四个球、一个球限位、一个弹簧、一个解锁套、一个轴套。连接机构包括一个外柱、一个内轴、三个支撑环、一个球限位挡板、十五个连接用螺钉。其改进之处是：锁紧机构与解锁机构通过连接机构连接；通过旋转解锁套可将ROV抓手柱锁紧或解锁；连接机构的内轴套有支撑环，可以使连接外柱和内轴的螺栓有更好的受力，也可减轻运动过程中内轴过长引起的变形；锁紧机构的弹 簧允许球限位有一定的轴向移动，解锁机构的弹簧允许球限位孔有一定的轴向移动，避免在 锁紧或解锁的状态下球都能保证更好的工作位置，提高机构的可靠性，使整个机构更加合理。
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