本發(fā)明涉及一種自動鎖緊裝置，尤其涉及一種水下控制模塊彈簧式自動鎖緊裝置，屬于海洋工程技術領域。

背景技術：

水下控制模塊是深海采油的關鍵設備，研究水下控制模塊對發(fā)展我國的深海采油、保證我國的石油安全具有十分重要的意義。水下控制模塊主要功能是控制水下生產(chǎn)系統(tǒng)的各個閥門，監(jiān)控水下生產(chǎn)系統(tǒng)的狀態(tài)，并且及時向海面上的設備反饋海底設備信息，同時協(xié)調(diào)水面生產(chǎn)平臺與水下生產(chǎn)系統(tǒng)各部分的功能。水下控制模塊鎖緊裝置是水下控制模塊(SCM)的重要組成部分，是海底采油設備控制系統(tǒng)的核心裝置，大部分的水下控制模塊上接盤與水下控制模塊下接盤進行對接鎖緊，并直接安裝在水下采油樹、水下管匯等所要控制的設備上，完成電、液等功能元件的導通。鎖緊裝置可以實現(xiàn)各功能元件的位置固定，可以保證水下控制模塊本體的結構穩(wěn)定性，以抵抗海流和水下生產(chǎn)設備運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動的影響。對于水下可替換裝備而言，更需要高效的鎖緊裝置，以實現(xiàn)快速鎖緊及解鎖，便于深水作業(yè)及ROV的操作。

國外針對水下控制模塊的特點研制了多種對接鎖緊方式，隨著水深的不同，其鎖緊方式也不盡相同，控制鎖緊和解鎖控制原理多數(shù)采用靜密封螺桿傳動機理，并使用ROV來輔助鎖緊，由于ROV扭矩工具不能準確的旋轉(zhuǎn)螺母絲杠，使操作過程耗時過長，鎖緊和解鎖困難。海底惡劣的環(huán)境使水下控制模塊本身重心不穩(wěn)，而鎖緊機構內(nèi)部結構抵抗變形能力太差，解鎖時常常出現(xiàn)卡死，輕則損壞鎖緊機構，重則使整個SCM報廢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足而提供一種水下控制模塊彈簧式自動鎖緊裝置，主要完成水下控制模塊上接盤與下接盤的對接、鎖緊和解鎖。對接完成后釋放吊裝機構，在鎖緊彈簧和回位彈簧的作用下實現(xiàn)自動鎖緊，使水下控制模塊與水下生產(chǎn)設備電、液等功能元件插接導通，并使各功能元件的位置保持固定。當水下控制模塊需要維修、更換時，可通過ROV上的機械手直接拉動吊裝機構即可自動解鎖，有效的解決了傳統(tǒng)方法中，通過ROV使用扭矩工具鎖緊與解鎖時操作過程耗時過長，鎖緊困難的技術難題。該種自動鎖緊裝置內(nèi)部結構緊湊，安裝與拆卸簡單，適合深水環(huán)境作業(yè)，使對接、鎖緊及解鎖效率顯著提高。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括殼體、分別設置在殼體兩端的下接盤和頂蓋、設置在水下生產(chǎn)設施上的下接盤，下接盤的中心位置設置有外鎖套，頂蓋的中心位置上安裝有導向套，吊環(huán)與中心軸連接后中心軸的端部依次穿過導向套和，中心軸的端部固連有內(nèi)鎖套，內(nèi)鎖套的底端固連有導向頭，內(nèi)鎖套與導向頭形成的空間內(nèi)右上至下依次設置有固定蓋、鎖芯和回位彈簧，固定蓋的上固連有四根導向柱，四根導向柱的上端穿過內(nèi)鎖套的上端且四根導向柱的上端部與上接盤固連，固定蓋與鎖芯固定連接，所述鎖芯上端設置有十字交叉狀的四個限位槽，每個限位槽中設置有具有斜面的滑塊，且滑塊與限位槽之間設置有水平方向的限位彈簧，且滑塊的斜面端伸出至內(nèi)鎖環(huán)的圓柱表面上設置的凹槽外，所述凹槽的上端是水平面、下端設置是與滑塊的斜面相配合的斜面，滑塊的上端面與外鎖套內(nèi)設置的階梯臺配合。

本發(fā)明還包括這樣一些結構特征：

1.每個限位槽的底部設置有排水孔和導向槽，每個滑塊的兩側面設置有與限位槽兩側面配合的限位塊，每個滑塊的底部設置有與導向槽配合的插塊。

2.所述下接盤上表面設置有公液壓插頭和公電接頭，且公液壓插頭和公電接頭均沿著下接盤的周向成圓形布置，所述上接盤下表面設置有與公液壓插頭配合的母液壓插頭和與公電接頭配合的母電接頭。

3.所述上接盤的下表面設置有導向銷，所述下接盤的上表面設置有與導向銷配合的孔。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明的鎖緊裝置采用簡單經(jīng)濟的彈簧式自動鎖緊結構，有效的解決了傳統(tǒng)的ROV使用扭矩工具鎖緊與解鎖時操作過程耗時過長，鎖緊困難的技術難題；2、本發(fā)明的鎖緊裝置內(nèi)部彈性結構的設計，使其在水下抵抗變形能力顯著增強，解決了解鎖時鎖緊裝置經(jīng)常性卡死的難題；3、本發(fā)明的鎖緊裝置解決了在水下惡劣環(huán)境中傳統(tǒng)鎖緊方法螺母絲杠傳動效率低，穩(wěn)定性差的問題，使對接解鎖效率顯著提高。

本發(fā)明主要用于水下控制模塊上接盤與下接盤的對接、鎖緊和解鎖，對接完成后使吊裝機構與吊環(huán)脫開，在鎖緊彈簧、回位彈簧的作用下實現(xiàn)上下對接盤的自動鎖緊，使水下控制模塊與水下生產(chǎn)設備的電、液等功能元件導通，完成各功能元件的位置固定，當水下控制模塊需要維修、更換時，可通過ROV上的機械手，直接拉動吊環(huán)即可自動解鎖，有效的解決了傳統(tǒng)方法中，通過ROV使用扭矩工具鎖緊與解鎖時操作過程耗時過長，鎖緊困難的技術難題，該種自動鎖緊裝置內(nèi)部結構緊湊，安裝與拆卸簡單，適合深水環(huán)境作業(yè)，使對接、鎖緊及解鎖效率顯著提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明總體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明鎖緊裝置原理圖；

圖3是本發(fā)明鎖芯內(nèi)部結構圖；

圖4是本發(fā)明鎖緊裝置結構圖；

圖5是本發(fā)明上接盤結構簡圖；

圖6是本發(fā)明下接盤結構簡圖。

圖中：1.下接盤，2.上接盤，3.殼體，4.頂蓋，5.導向套，6.吊環(huán)，7.中心管，8.中心軸，9.定位銷，10.公液壓接頭，11.母液壓接頭，12.公電接頭，13.母電接頭，14.支撐柱，15.固定蓋，16.鎖芯，161.限位槽，162.排水孔，163.導向槽，17.滑塊，171.限位塊，172.插塊，18.外鎖套，19.鎖緊彈簧，20.內(nèi)鎖套，21.回位彈簧，22.導向頭。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明主要安裝在水下控制模塊對接盤上，用于固定水下控制模塊。水下控制模塊殼體3和上接盤2、頂蓋4連接成一個整體，下接盤1安裝在水下生產(chǎn)設施上，如采油樹、水下管匯。

水下控制模塊彈簧式自動鎖緊裝置，主要由吊環(huán)6、導向套5、中心軸8、支撐柱14、內(nèi)鎖套20、固定蓋15、鎖芯16、滑塊17、鎖緊彈簧19、回位彈簧21、外鎖套18和導向頭22組成。導向套5用螺栓安裝在水下控制模塊頂蓋4上。中心軸8和吊環(huán)6通過螺紋連接，并可沿著導向套5上下移動，中心軸8、內(nèi)鎖套20和導向頭22用螺栓連接成一個整體。固定蓋15上下分別與支撐柱14和鎖芯16用螺栓連接，最后將其安裝到上接盤2上。外鎖套18用螺釘安裝在下接盤1上。

鎖緊彈簧19安裝在鎖芯16的四個限位槽161內(nèi)，回位彈簧21安裝在鎖芯16和導向頭22之間?；瑝K17兩側設計有限位塊171，底部有插塊172，鎖芯16上四個限位槽161底部有導向槽163和排水孔162，限位塊171用于防止滑塊17與鎖芯16脫離，插塊172與導向槽163配合，使滑塊17收縮自如，避免出現(xiàn)卡頓。水下控制模塊對接完成吊裝機構釋放吊環(huán)，回位彈簧推動內(nèi)鎖套向下移動，在鎖緊彈簧作用下使滑塊能彈出內(nèi)鎖套，卡到外鎖套上，實現(xiàn)鎖緊。

本發(fā)明主要用于水下控制模塊上接盤2與下接盤1的對接、鎖緊和解鎖，對接完成后使吊裝機構與吊環(huán)6脫開，在鎖緊彈簧19、回位彈簧21的作用下實現(xiàn)上下對接盤的自動鎖緊，使水下控制模塊與水下生產(chǎn)設備的電、液等功能元件導通，完成各功能元件的位置固定，當水下控制模塊需要維修、更換時，可通過ROV上的機械手，直接拉動吊環(huán)6即可自動解鎖，有效的解決了傳統(tǒng)方法中，通過ROV使用扭矩工具鎖緊與解鎖時操作過程耗時過長，鎖緊困難的技術難題，該種自動鎖緊裝置內(nèi)部結構緊湊，安裝與拆卸簡單，適合深水環(huán)境作業(yè)，使對接、鎖緊及解鎖效率顯著提高。

使用時，將本發(fā)明安裝到水下控制模塊后，由下放裝置將水下控制模塊送到指定的采油設備上，操作員通過水下機器人上的監(jiān)視器找到下接盤1，通過監(jiān)視器調(diào)整吊車的方位，進而調(diào)整水下控制模塊與下接盤1的對接位置，水下控制模塊對接時首先通過定位銷9來進行粗定位，使水下控制模塊能夠保持在準確的方向上，在繼續(xù)下放的過程中，由水下控制模塊上接盤2的內(nèi)鎖套20和下接盤1上外鎖套18進行精確定位對接，與此同時，數(shù)個母液壓接頭11與母電接頭13與其對應的公接頭進行對接。當所有接頭對接到位后，繼續(xù)下放水下控制模塊到達指定位置后，松開吊環(huán)6，中心軸8與內(nèi)鎖套20在回位彈簧21的作用下復位，在鎖緊彈簧19作用下使滑塊17能彈出內(nèi)鎖套20，卡到外鎖套18上，實現(xiàn)非ROV手動操作的自動鎖緊。

當需要將水下控制模塊和下接盤1解鎖時，直接吊裝機構拉動吊環(huán)6使其沿著導向套5向上帶動中心軸向上滑動，中心軸8帶動內(nèi)鎖套20向上移動，內(nèi)鎖套20作用在滑塊17外斜面上的力使其沿限位槽161壓回鎖芯16內(nèi)，同時向上移動水下控制模塊，進而實現(xiàn)水下控制模塊上接盤2與下接盤1的解鎖，然后由回收工具將上接盤收回。