Результат интеллектуальной деятельности: Устройство цепного стопора и цепи и используемый в нем цепной стопор

Настоящее изобретение прежде всего относится к устройству цепного стопора и цепи, содержащему корпус с выполненным в нем проходящим вертикально цепным каналом, в котором размещена и направляется цепь, и два цепных фиксатора, расположенных на противоположных сторонах цепного канала, причем каждый из указанных фиксаторов с возможностью поворота установлен на поворотной оси цепного фиксатора для перемещения между повернутым внутрь положением, обеспечивающим взаимодействие с цепью и предотвращение направленного вниз перемещения цепи в цепном канале, и повернутым наружу положением, позволяющим цепи перемещаться вверх в цепном канале, причем каждый фиксатор цепи поджат в направлении повернутого внутрь положения.

В известных устройствах такого типа (используемых, например, в морских установках, таких как объекты добычи нефти или газа) перемещение цепных фиксаторов в направлении повернутого внутрь положения по существу будет происходить под действием силы тяжести (хотя не исключено использование вспомогательных средств перемещения). Когда цепь нужно поднять, звенья цепи будут поворачивать цепные фиксаторы наружу, и цепь сможет свободно перемещаться вверх в цепном канале. Перемещение цепи вниз предотвращено, так как цепные фиксаторы под действием сил гравитации снова примут повернутое внутрь положение, в котором они будут поддерживать звено цепи. Когда в таком известном устройстве цепь нужно опустить, цепные фиксаторы необходимо зафиксировать в повернутом наружу положении На практике это выполняют с помощью водолазов, использующих блокирующие устройства, располагаемые между цепными фиксаторами, или выполняют с помощью менее надежных механизмов, таких как кабели или провода, проходящие над уровнем воды. Однако такое использование водолазов может противоречить современному законодательству и нормам безопасности, так как водолазам приходится работать в опасных условиях (особенно в условиях, когда цепь уже была поднята, чтобы обеспечить поворот цепных фиксаторов в повернутое наружу положение).

Исходя из указанного выше, целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства описанного выше типа.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, устройство отличается тем, что каждая поворотная ось цепного фиксатора выполнена с возможностью перемещения, под действием усилий, прикладываемых цепью к соответствующему цепному фиксатору, из исходного положения в устойчивое второе положение, в котором соответствующий цепной фиксатор, в повернутом внутрь положении, не может взаимодействовать с цепью с обеспечением предотвращения направленного вниз перемещения цепи в цепном канале, причем поворотная ось цепного фиксатора выполнена с обеспечением ее фиксации в исходном положении.

Пока поворотная ось цепного фиксатора зафиксирована, предложенное устройство будет работать в обычной манере, как описано выше. Однако, когда поворотная ось цепного фиксатора не зафиксирована, начальное перемещение цепи вверх вызовет не только поворот цепных фиксаторов в повернутое наружу положение, но также приведет к перемещению поворотной оси цепного фиксатора в устойчивое второе положение. В этом положении цепные фиксаторы не могут препятствовать последующему перемещению вниз цепи, которую потом можно опустить. Снятие фиксации поворотной оси цепного фиксатора может быть уже выполнено, когда цепь все еще нагружает цепные фиксаторы, и предпочтительно будет выполнено без участия водолазов (например, с использованием дистанционно управляемого аппарата). Переход поворотной оси цепного фиксатора из исходного положения в устойчивое второе положение не требует дополнительных средств или использования водолазов, потому что оно происходит автоматически в результате начального перемещения цепи вверх.

В одном варианте выполнения устройства, перемещение поворотной оси цепного фиксатора представляет собой перемещение по дуге окружности. Несмотря на то, что возможно использование также других типов перемещения (например, таких как прямолинейное перемещение), перемещение по дуге окружности имеет преимущество, состоящее в том, что такое перемещение может быть реализовано конструктивно простым способом.

Например, в одном конкретном варианте выполнения поворотная ось цепного фиксатора удерживается первыми концами рычагов, причем противоположные вторые концы указанных рычагов могут поворачиваться вокруг поворотной оси рычага. Положение поворотной оси цепного фиксатора и длина рычагов простым, но притом очень надежным способом, определяют траекторию перемещения поворотной оси цепного фиксатора между исходным и вторым положениями. Кроме того, эти переменные (наряду с другими переменными, такими как форма и распределение веса цепных фиксаторов) можно выбрать с обеспечением того, что второе положение поворотной оси цепного фиксатора будет устойчивым.

Поворотная ось рычага может быть определена фиксируемым поворотным валом, причем рычаги без возможности поворота установлены на указанном поворотном валу. Это означает, что для перемещения поворотной оси цепного фиксатора можно использовать принудительный поворот указанного вала. Такой принудительный поворот вала может быть необходимым для возврата поворотной оси цепного фиксатора в исходное положение, в котором устройство работает в обычной манере. Такой принудительный поворот вала также может быть выполнен с помощью дистанционно управляемого аппарата (без участия водолазов).

Предпочтительно предусмотрен съемный блокирующий элемент для фиксации поворотного вала относительно корпуса. Пока блокирующий элемент фиксирует поворотный вал в таком положении поворота, в котором поворотная ось цепного фиксатора находится в исходном положении, устройство будет работать в обычной манере. После удаления блокирующего элемента, описанное выше перемещение поворотной оси цепного фиксатора может быть вызвано подъемом цепи. Хотя предполагается, что блокирующий элемент также используется для фиксации поворотного вала в таком положении поворота, в котором поворотная ось цепного фиксатора принимает второе положение, по существу в этом нет необходимости, так как указанное второе положение является устойчивым.

В одном конкретном варианте выполнения съемный блокирующий элемент, с одной стороны, может без возможности поворота взаимодействовать с поворотным валом, и с другой стороны, может без возможности поворота взаимодействовать с корпусом, соединяя таким образом поворотный вал и корпус.

В таком варианте выполнения корпус, например, может иметь по меньшей мере одно гнездо, охватывающее наружный конец поворотного вала и выполненное с возможностью размещения в указанном гнезде блокирующей втулки, причем блокирующая втулка имеет центральное отверстие для размещения указанного наружного конца поворотного вала, причем внутренний профиль указанного отверстия с обеспечением фиксации сопрягается с соответствующим наружным профилем указанного наружного конца поворотного вала, при этом блокирующая втулка также имеет наружный профиль с обеспечением фиксации сопрягающийся с внутренним профилем гнезда. Наружный профиль наружного конца поворотного вала и внутренний профиль гнезда также можно использовать для взаимодействия с соответствующими профилями инструмента, используемого для указанного выше принудительного поворота поворотного вала (например, стандартный гидравлический динамометрический инструмент для работы под водой, форма которого соответствует форме блокирующей втулки).

В другом варианте выполнения устройства согласно настоящему изобретению, корпус и цепные фиксаторы содержат взаимодействующие ограничительные элементы для предотвращения перемещения поворотной оси цепного фиксатора из исходного положения во второе положение до поворота цепных фиксаторов из повернутого внутрь положения, при нахождении поворотной оси цепного фиксатора в исходном положении. Эти ограничительные элементы предотвращают воздействие направленных наружу усилий в цепных фиксаторах, вызванных цепью в данном исходном положении поворотной оси цепного фиксатора, на поворотную ось цепного фиксатора или поворотную ось рычага, при наличии (с возникающим в результате риском повреждения этих элементов или других элементов устройства). По существу это обеспечивает передачу усилий якорного крепления в цепи непосредственно на корпус цепного стопора.

Кроме того, предпочтительно указанные взаимодействующие ограничительные элементы также определяют повернутое внутрь положение цепных фиксаторов во втором положении поворотной оси цепного фиксатора. Следовательно, в таком варианте выполнения, эти ограничительные элементы не только предотвращают взаимодействие цепных фиксаторов с цепью (что не дало бы цепи перемещаться вниз), но также могут играть важную роль в обеспечении того, что второе положение поворотной оси цепного фиксатора является устойчивым.

Конструктивно взаимодействующие ограничительные элементы могут содержать взаимодействующие уступы на цепных фиксаторах и на корпусе. Но также можно использовать другие ограничительные элементы.

Следует отметить, что размеры цепного канала всегда будут превышать размеры цепи (для компенсации отклонений размеров цепи, вызванных, например, производственными допусками или сварочными швами при замыкании звеньев цепи), в результате чего цепь может принимать в цепном канале положения, которые немного смещены или асимметричны. В результате положение противоположных цепных фиксаторов также может немного отличаться. Однако размеры, формы и (взаимное) расположение конструктивных элементов устройства будут такими, что даже в таких смещенных или асимметричных случаях при всех условиях работы устройства будет обеспечено достижение обеими поворотными осями цепного фиксатора второго устойчивого положения (даже в случае, когда поворотные оси цепных фиксаторов проходят под углом к горизонтали).

Во втором аспекте настоящего изобретения предложен цепной стопор для применения в устройстве согласно настоящему изобретению, содержащий корпус, выполненный в корпусе и проходящий вертикально цепной канал, в котором может быть размещена и может направляться цепь, и два цепных фиксатора, расположенных на противоположных сторонах цепного канала, причем каждый из указанных фиксаторов с возможностью поворота установлен на поворотной оси цепного фиксатора для перемещения между повернутым внутрь положением, обеспечивающим взаимодействие с цепью и предотвращение направленного вниз перемещения цепи в цепном канале, и между повернутым наружу положением, позволяющим цепи перемещаться вверх в цепном канале, причем каждый фиксатор цепи поджат в направлении повернутого внутрь положения. Поворотная ось цепного фиксатора выполнена с возможностью перемещения, под действием усилий, прикладываемых цепью к соответствующему цепному фиксатору, из исходного положения в устойчивое второе положение, в котором соответствующий цепной фиксатор, в повернутом внутрь положении, не может взаимодействовать с цепью с обеспечением предотвращения направленного вниз перемещения цепи в цепном канале, причем поворотная ось цепного фиксатора выполнена с обеспечением ее фиксации в исходном положении.

Далее настоящее изобретение описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематически иллюстрирует вид сбоку варианта выполнения устройства согласно изобретению,

Фиг. 2 схематически иллюстрирует вид в разрезе по линии II-II на фиг. 1,

Фиг. 3 иллюстрирует увеличенный подробный вид III на фиг. 2,

Фиг. 4 схематически иллюстрирует вид IV на фиг. 3, и

Фиг. 5-8 иллюстрируют устройство во время последовательных этапов подготовки цепи и травления цепи.

Перед подробным описанием варианта выполнения устройства и используемого в нем цепного стопора следует отметить, что чертежи, хотя они и названы выше кратко «вид» или «разрез», могут частично представлять собой комбинацию этих способов изображения элементов изобретения.

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют устройство цепного стопора 1 и цепи 2. Цепной стопор 1 содержит корпус 3, в котором выполнен цепной канал 4, где размещена и направляется цепь 2. На чертежах в виде двух стенок представлена только верхняя часть канала 4, однако очевидно, что указанный канал может быть образован также другими элементами.

На противоположных сторонах цепного канала 4 расположены цепные фиксаторы 5а и 5b, каждый из которых с возможностью поворота установлен на поворотной оси 6 цепного фиксатора для перемещения между повернутым внутрь положением (как показано для цепного фиксатора 5а), обеспечивающим взаимодействие с цепью 2 и предотвращение направленного вниз перемещения цепи 2 в цепном канале 4, и между повернутым наружу положением (как показано для цепного фиксатора 5b), позволяющим цепи 2 перемещаться вверх в канале 4. При нормальных условиях работы оба цепных фиксатора 5а и 5b принимают почти одинаковые положения. Однако следует отметить, что размеры цепного канала всегда будут превышать размеры цепи (для компенсации отклонений размеров цепи, вызванных, например, производственными допусками или сварочными швами при замыкании звеньев цепи), в результате чего цепь может принимать в цепном канале положения, которые немного смещены или асимметричны. В результате положение противоположных цепных фиксаторов также может немного отличаться.

Каждый цепной фиксатор поджат в направлении повернутого внутрь положения, по существу под действием силы тяжести. Таким образом, когда цепь 2 перемещают вверх в цепном канале 4, звено цепи (например, звено 2') будет толкать цепные фиксаторы в положение, показанное для цепного фиксатора 5b. После прохождения указанного звена 2' оба цепных фиксатора возвращаются в положение 5а, и так далее. Направленное вниз перемещение цепи 2 в цепном канале предотвращено. Так реализован первый режим работы цепного стопора 3, при котором положение поворотной оси 6 цепного фиксатора не изменяется благодаря фиксации указанной оси в этом (исходном) положении с помощью блокирующей втулки 12, как описано далее.

В соответствии с настоящим изобретением каждая поворотная ось 6 цепного фиксатора, под действием усилий, прикладываемых цепью 2 к соответствующему цепному фиксатору 5а, 5b, также имеет возможность перемещаться из исходного положения в устойчивое второе положение для реализации второго режима работы, в котором соответствующий цепной фиксатор 5а, 5b, в повернутом внутрь положении, не может взаимодействовать с цепью 2 с обеспечением предотвращения направленного вниз перемещения цепи 2 в цепном канале 4.

Следует отметить, что в обоих режимах цепные фиксаторы 5а и 5b могут взаимодействовать с ограничителями 19 или 20 (см. фиг. 1 и 2) для ограничения поворота указанных фиксаторов наружу.

Поворотная ось 6 цепного фиксатора удерживается первыми концами рычагов 7, причем вторые концы указанных рычагов могут поворачиваться вокруг поворотной оси 8 рычага (следовательно, перемещение поворотной оси 6 цепного фиксатора представляет собой перемещение по дуге окружности, однако в других вариантах выполнения возможно использование других траекторий). Как показано на фиг. 1 и 2, каждая поворотная ось 8 содержит два рычага 7. Поворотная ось 8 рычага удерживается втулками 9, прикрепленными к корпусу 3.

Рычаги 7 без возможности поворота установлены на поворотном валу 8, который определяет соответствующую поворотную ось рычага (фиг. 3 и 4). Корпус 3 имеет гнезда 11 (в настоящем варианте выполнения установленные на стенки 10 корпуса), охватывающие наружные концы поворотного вала 8 и выполненные с возможностью размещения в них блокирующей втулки 12. Блокирующая втулка 12 имеет центральное отверстие 13 для размещения соответствующего наружного конца поворотного вала 8, причем внутренний профиль указанного отверстия с обеспечением фиксации сопрягается с внутренним профилем указанного наружного конца поворотного вала. В показанном варианте выполнения поворотный вал 8 имеет квадратный профиль, и, следовательно, центральное отверстие 13 блокирующей втулки также имеет форму квадрата.

Блокирующая втулка 12, кроме того, имеет наружный профиль, с возможностью фиксации сопрягающийся с внутренним профилем гнезда 11. В показанном варианте выполнения гнездо 11 имеет два противоположных выступа 14, сопрягающихся с двумя противоположными углублениями 15 на блокирующей втулке.

В результате, при размещении блокирующей втулки 12 в гнезде 11, указанная втулка без возможности поворота взаимодействует с поворотным валом 8 и без возможности поворота взаимодействует с корпусом 3, тем самым предотвращая поворот поворотного вала 8 относительно корпуса 3.

Корпус 3 и цепные фиксаторы 5а и 5b содержат взаимодействующие уступы 16 и 17 соответственно (см. фиг. 1), представляющие собой ограничительные элементы для предотвращения перемещения поворотной оси 6 цепного фиксатора из исходного положения во второе положение до поворота цепных фиксаторов 5а и 5b из повернутого внутрь положения, при нахождении поворотной оси 6 в исходном положении. Указанные взаимодействующие уступы 16 и 17 также определяют повернутое внутрь положение цепных фиксаторов 5а и 5b при втором положении поворотной оси 6 цепного фиксатора, как указано ниже.

Далее со ссылкой на фиг. 5-8 будет описана работа цепного стопора 1 во втором режиме работы для травления или опускания цепи 2.

На фиг. 5 блокирующая втулка (втулки) 12 (не показаны) удалена (удалены) из гнезда (гнезд) 11 (например, с помощью дистанционно управляемого аппарата) и, следовательно, поворотные валы или поворотные оси 8 рычага могут свободно поворачиваться (не зафиксированы). Когда цепь поднимают, звено 2' цепи взаимодействует с цепными фиксаторами 5а и 5b и начинает поворачивать их наружу (и вверх). В показанном на фиг. 5 положении, взаимодействующие ограничительные элементы (уступы 16 и 17) перестали взаимодействовать друг с другом, и усилия, прикладываемые звеном 2' цепи к цепным фиксаторам 5а и 5b, приведут к образованию направленного наружу усилия на поворотной оси 6 цепного фиксатора, что приводит к перемещению указанной оси наружу (путем поворота рычагов 7 вокруг соответствующих поворотных осей 8 рычага).

На фиг. 6 цепь 2 поднимают еще немного, и видно, что поворотные оси 6 цепного фиксатора еще больше переместились наружу. Цепные фиксаторы 5а и 5b по прежнему «взаимодействуют» со звеном 2' цепи и следуют его закругленному наружному (верхнему) контуру.

На фиг. 7 цепные фиксаторы 5а и 5b достигли самой широкой (вертикальной) части звена 2' поднимаемой цепи.

И наконец, фиг. 8 иллюстрирует ситуацию, при которой цепные фиксаторы 5а и 5b достигли обеспечиваемого силой тяжести устойчивого положения, в котором рычаги 7 повернулись вокруг соответствующих поворотных осей 8 рычагов в конечное положение, и в котором цепные фиксаторы 5а и 5b опираются на опоры 18 (которые также могут соответствовать уступам 16). В такой ситуации (что соответствует указанному выше второму режиму работы) цепь 2 можно опускать или травить как это необходимо, так как цепные фиксаторы 5а и 5b не будут взаимодействовать со звеньями 2' цепи с обеспечением предотвращения перемещения цепи 2 вниз (предпочтительно цепные фиксаторы 5а и 5b в данном втором режиме работы не будут взаимодействовать со звеньями 2' цепи, но также допускается, что цепные фиксаторы 5а и 5b взаимодействуют со звеньями 2' цепи, но при этом двигаются указанными звеньями наружу (с помощью закругленной нижней стороны звеньев 2' цепи) без ограничения движения цепи 2 вниз).

Следует отметить, что момент, при котором действующие на устройство усилия таковы, что цепные фиксаторы 5а и 5b начнут необратимо перемещаться во второе устойчивое положение, показанное на фиг. 8, может наступить уже на этапе ситуации, показанной на фиг. 5 (и в результате в такой момент движение цепи 2 вверх также может остановиться). Это будет зависеть от таких параметров, как, например, форма, размеры, трение и распределение веса элементов, и от относительного расположения элементов цепного стопора.

Взяв за исходную показанную на фиг. 8 ситуацию, можно использовать инструмент (например стандартный гидравлический динамометрический инструмент, обслуживаемый дистанционно управляемым аппаратом) для взаимодействия с поворотными валами 8 для возвращения их обратно в соответствующее фиг. 5 положение, после чего можно установить блокирующую втулку (втулки) 12 обратно в гнезда 11 для фиксации поворотных валов 8 (и фиксации поворотных осей 6 цепного фиксатора) и следовательно для приведения устройства снова в первый рабочий режим, при котором цепь 2 больше нельзя опускать, но можно при необходимости поднять.

Настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше вариантами выполнения, которые могут сильно отличаться в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой.