用于松开支撑钻架的齿条止动件的装置 本发明涉及一种适合于进行矿藏勘探和进行生产操作的海上钻架，更具体地说，是涉及一种具有齿条松开机构的自提升的支撑钻架。
支撑钻架已被广泛地用作各种类型的工作平台，特别是适合于应用于中等水深的工作平台。通常，这种类型的钻架采用可顶起的支腿把工作平台或台体支撑在一选定位置处的提升位置上。当把支撑钻架拖到一所需位置上时，支腿就通过台体中的套管向上延伸，从而不会妨碍拖动。一旦钻架被输送到选定位置，那么支腿就被下放到海底，利用强有力的千斤顶把台体升至波浪以上的操作水平。
台体和支腿通过支腿上的轨齿系统以及相对的齿条止动件的啮合齿条部分而牢固地相互接合。齿条止动件进行水平移动和竖直移动，以允许与支腿弦杆啮合。当完成对中后，齿条止动件将台体刚性连接到钻架支腿上。在钻架操作期间，支腿和台体被锁定，使它们处于整体连接状态，从而抵抗波浪力量作用在支腿上的倾覆力矩。
当支腿和台体被刚性接合时，有相当大的压力作用在支腿弦杆和齿条止动件地啮合齿的表面上。实际上，这些齿已被锁定，因此，要把齿条止动件与支腿弦杆拆开是极其困难的。
然而，在某些情况下，如当要重新对台体或整个钻架进行重新定位时，就必须破坏支腿与台体之间的这种接合。传统的方法和设备时常不能产生足够的力来松开这卡死的千斤顶。
迄今，已采用过各种方法来松开螺旋千斤顶。其中一种传统的方法是对千斤顶支板或帽进行燃烧，以便打破支腿弦杆与齿条止动件之间的接合。这种方法所需的劳力大、费时、且相当昂贵。此外，帽还必须在螺旋千斤顶被侧向移入使之与支腿齿接合之前被替换，以便恢复台体与支腿的刚性接合。
其它的公知技术包括利用一楔形装置，其中，该楔的倾斜表面有利于止动机构的松开。这种设计在被颁发给John O.Breeden的美国专利US5486069和US5611645中公开。这两项专利均公开了一个固定系统，该固定系统利用一个齿弦止动件，该系统沿水平方向和竖直方向移动。齿条止动件具有上部和下部倾斜表面。固定系统包括上下楔，该上下楔座落在上下固定的倾斜表面上。上下楔移动，以便与齿条止动件的上下倾斜表面接合，并松开支腿弦杆和齿条止动件之间的接合。尽管这种设计在许多情况下能够令人满意地工作，但是仍需要一种更简单的设计来松开齿条止动件。
本发明想消除现有设计中的缺陷，并提供一种改进的用于松开齿条止动件支腿弦杆的刚性接合。
因此，本发明的一个目的是提供一种设有齿条止动件的松开机构的支撑钻架。
本发明的另一个目的是提供一种齿条止动件松开机构，它能防止齿条止动件相对于支腿弦杆的锁定。
本发明的另一个目的是提供一种改进的支撑钻架装置，它能消除卡死齿条的危险。
通过设置蜗轮装置，使蜗轮装置与支撑钻架的带有齿条止动件的支架可操作地相连，从而实现本发明的这些目的和其它的目的。蜗轮装置包括一齿轮和一蜗轮元件，其中的齿轮的至少一部分圆周上设有众多的齿。这些齿具有内凹的上表面。齿轮具有一中空体，该中空体安装在一轴上，轴与齿条止动件可操作地相连。
绕蜗轮元件的中部设有一蜗杆螺纹，该螺纹大致呈截锥结构。蜗轮元件具有与一驱动马达相连的一中间轴，当该螺纹与齿的齿啮合时，旋转力就从该驱动马达传送到齿轮轴。
通过使齿轮转动，就把一移动力传到齿条止动件上，以便使齿条与腿弦的接触表面接合，并且当齿轮以相反方向转动时，使齿条止动件脱开。
现在请参照附图，图中相同的部件由相同的附图标记来表示，其中图1为本发明的支撑钻架的立体示意图。
图2是表示与一腿弦接合的齿条止动件的细节图。
图3是表示根据本发明的与一液压马达相连的两分蜗轮松开机构的细节图。
图4是松开机构的细节图，其中处于操作状态下的蜗轮松开机构已被啮合，以便进行转动。
图5是表示蜗轮维持器的另一个实施例的零件分解图。
现在更详细地来参照附图，附图标记10表示一支撑钻架，它处于一个已被提升的位置。一台体12由众多的支腿14被支撑在吃水线16之上。支腿14座落在海底上(图中未示出)，用于支撑台体和以便在台体甲板上进行工作操作。
每条支腿14具有众多的支腿弦杆18，每个支腿弦杆均设有一弦杆齿条20，该弦齿条20具有一系列水平延伸的齿22。借助于齿条止动装置19(见图1)上面的千斤顶系统就可以提升和下放这些支腿。传统的支腿顶起系统利用了与千斤顶可操作地相连的驱动齿轮。顶起系统利用了千斤顶齿轮，使齿轮与对面的腿弦齿条20的齿相啮合。
当钻架10被输送到预先选定的位置，而且支腿就被下放到水体底部之后，使台体12被升起。为了使台体保持在波浪以上的提升位置上，齿条止动件装置19被必须被移动到使其与支腿弦杆齿条20接合的位置上。
参照图2，本发明包括一齿条止动件装置19，用于使支腿弦杆齿条20的齿22与该齿条止动件装置的齿互相啮合或脱开。每个齿条止动件19具有许多水平延伸的齿28，用于与支腿弦杆齿条20的齿22啮合。优选的方案是，齿22和28具有啮合外形，以便使啮合齿之间更好的接触。
齿条止动件装置19由台体12支撑，并可通过一水平驱动齿轮或起重螺旋装置26使该齿止动件装置19移动成与弦齿条20相啮合或脱开。典型地方案是，每个支腿弦杆齿条20具有四个水平的起重螺旋装置26。每个支腿弦杆设有许多个垂直的起重装置30，典型地方案是设置四个，以便允许齿条弦止动位置相对于支腿弦杆齿条20进行竖直调节。水平的起重螺旋装置26和竖直的起重螺旋装置均被包覆在壳体33内，该壳体33沿着起重螺旋装置26和30进行紧直移动和水平移动，使得齿条止动装置19移动成与支腿弦杆齿条20的齿22啮合和脱开。
参照图3和图4，每个起重螺旋装置26和30包括一蜗轮单元，或蜗轮装置80，具有齿轮32和蜗轮元件34。蜗轮单元80被安装在壳体33内，该壳体33保护起重螺旋装置26和30的转动接合部分。
每个蜗轮单元80通过蜗轮元件34和齿轮32的转动确保了齿条止动装置19的积极移动。当齿轮32和蜗轮元件34啮合时，来自动动力源的转动就被传送到蜗轮元件34，传送到齿轮32，然后被转换成止动件24的直线移动，这将在后面进行更详细描述。蜗轮元件34的中间轴36的纵轴线与齿轮32的中间轴38的纵轴线被定向成相互垂直。
齿轮32包括一具有第一圆筒部分42、一第二圆筒部分44和一中间圆筒部分46的中空体40。在中间部分46的外圆周上设有许多平行齿48，这些平行齿48延伸至第一部分42上的线50和延伸至把第一圆筒部分42与中间部分46分开的线51。
每个齿48具有一内凹的接触表面52，用于与蜗轮的啮合表面相啮合，这在下面将被更详细的描述。齿轮32上所设的一中间开口54接收转动轴38。一突缘45把中间部分46与一直径增大的部分44连接起来。一个对称的突缘57牢固地连接在第二部分44的外圆周边59上(见图3)。突缘55和57的连接可以利用螺栓43来实现，或者是通过本领域普通技术人员所公知的其它适当方式来实现。
正如从图3和图4中所能看到的那样，蜗轮元件34包括一个具有一对圆筒部分56和58、一对斜齿部分60，62、一直径减小的连接部分64和一中间部分66的细长主体。中间部分具有一直径减小的中间部分和大直径的外部。
一驱动轴36被连接到一马达适配器70上，该马达适配器又与一齿轮减速器72相连。该齿轮减速器可操作地与一动力装置74相连，这个动力装置可以是一液压马达或任何其它适合的动力装置。马达74把转动力矩传到蜗轮元件32上，并把力矩传送到齿轮32上。
正如从图3中能更清楚的看到的那样，每个蜗轮单元80设有花键82，这些花键设置在马达适配器70的突缘84和蜗轮维持器内的一环绕开口的套筒86之间，这将在下面被更详细地描述。花键82的数量可是两个或更多个，它们通过从马达74向蜗轮元件34连续延伸的转动轴，从而向单元提供额外的结构力。这些轴相互同轴地延伸，并且可操作地连接起来以便传送转动力。
蜗轮单元80还包括一蜗轮维持器90(见图3)，该蜗轮维持器是被做成盒状的中空体，该中空体是由外壁92，内壁94，前板96和后壁98构成的。内壁94被牢固地连接到壳体33的内壁100上，例如通过焊接来连接。通过这种方式，主体90由壳体33的壁支撑在距止动件24一预定距离处。
前壁96设有开口102和104；开口102被一套管86所包围，开口104被一套管106所包围。开口102和104被用于在止动件24与支腿弦杆18接合或脱开期间，交替地接收蜗轮元件34。开口102可被用作具有右手螺纹的蜗轮元件34的接收位置，开口104可以用作设有左手螺纹的蜗轮元件34的接收位置，以便允许蜗轮元件或蜗杆34在相反的方向上转动。
维持器90被预先铸有右手螺纹和左手螺纹。当被装入单元80内时，操作员会选择蜗轮元件将占据开口102或104中的哪一个，并把蜗轮元件34安装在那个开口内。当改变蜗轮元件34的转动方向时，马达74的转动方向被反过来，从而允许止动件24与支腿弦杆齿22脱开。
图5中表示出了蜗轮维持器的一个可选设计。正如从图中能看到的那样，维持器110包括一连接板112，该连接板用于牢固地固定在壳体33的壁100上。维持器110设有用于接收蜗轮元件或蜗杆34的一套筒114。板112还带有一齿轮盖116。盖116和套筒114的纵轴线垂直相交，套筒114的接触表面内的切口(图中未示)和盖116允许蜗轮元件34与齿轮32啮合。
正如从图中可以进一步看到的那样，套筒114内的一中央开口118接收蜗轮元件34。套筒114的开口端接收轴承腔120，122。轴承腔120，122与相对侧的蜗杆34的轴36啮合，并且有助于根据从马达74传来的力矩使蜗轮元件进行转动。
在轴承腔122和马达适配器之间设有一连接器120。与图3所示实施例类似，马达适配器70与齿轮减速器124相接合，该齿轮减速器又可操作地与马达74相连。
盖116内的一中间开口130被一突缘132所环绕。一带内螺纹的起重螺母134的外表面上设有齿136。这些齿136与蜗杆34上的螺纹配合，从而当蜗轮元件34转动时把转动传到螺母134上。一起重螺杆138与起重螺母134内壁上的螺纹140啮合，并根据蜗轮元件34的转动方向进行顺时针或逆时针转动。
一盖板142被安装在盖116的外侧。盖板142设有许多孔144，这些孔144与突缘132上的孔对齐，并接收适当的固定装置，例如螺栓，从而使盖板142与盖116接合。尽管图中未示出，但是装置110的定位方式类似于壳体33内的单元80，以便提供连接，并把直线移动传给起重螺杆138。
在起重螺杆138与止动件24之间可以插入一个可拆卸的轴承装置150。这个可拆卸的轴承装置150设有一轴承板152，该轴承板与起重螺杆138的一端148接触。一接触板154被用于接触一齿条止动件24。一可拆卸的插件156被设置在接触板154与轴承板152之间。一可拆卸的可去除的介质158被夹在构成可拆卸插件156的平行板之间，以利于在必要时使齿条止动件从支腿弦杆脱开。接触板154和插件156被固定在一起，并利用螺体158被固定到轴承板152上，并且利用螺栓160把轴承板152固定到起重螺杆138上。当然，如果需要的话，也可以使用其它的固定装置。
现在更详细地来参照图4，蜗轮元件32的中间部分66被加工，以形成蜗杆螺纹76，这有利于把由动力装置74所产生的动力通过与齿52的啮合而传送到蜗杆齿轮34上。螺纹76具有截锥结构，其外表面是平的，如图4所示，该外表面与齿轮32的齿48相配合。
螺纹76具有大致类似于齿48的深度和螺距的工作深度和螺距直径。齿48的弦齿厚大致对应于蜗杆螺纹76的厚度。螺纹76的圆形螺距大致等于蜗轮螺纹48的圆周上的对应值。齿48的间隙大致与螺纹76的顶部与中间部分66的底部圆周表面之间的距离相同。于是，当螺纹76与齿48啮合时，螺纹76和齿48相互紧密地啮合。
当转动被传到轴36上时，力矩就被传给齿轮32。由于齿轮32的轴38可操作地连接在齿条止动件装置24上，因此，齿条止动件装置就移动，从而与支腿弦杆齿22啮合或脱开。根据轴36的转动方向，就可以实现齿条止动件装置24的接合和脱开。
在图2～4所示的实施例中，每个齿条止动件装置24都设有两个水平和两个竖直的蜗轮单元80，以允许齿条止动件24相对于支腿弦杆齿22精确地被定位在水平平面和竖直平面内。每个单元80的的外形和结构类似于上述的外形和结构。松开机构的所有的移动部件和转动部件都被包覆在壳体33内，从而防止了对操作员造成意外的伤害。
蜗轮装置30能被用于松开一锁定的齿条止动件。由于具有不同直径的蜗轮部分，使得支腿弦杆和齿条止动件的脱开被大大简化了。此外，把齿条止动件装置移动成与支腿弦杆的脱离所需的动力更小。对本发明的的设计可以进行多种变化和变型，但这并没脱离本发明的实质。因此，我们恳请本发明的权利应仅由所附的权利要求书的范围来限定。