技术领域
[0001] 本
发明涉及一种石油工程领域油气井防喷过程用的锁紧装置，特别是涉及一种环形防喷器用的笼芯式液压驱动远程控制自动锁紧和解锁的装置及其工作流程。
背景技术
[0002] 环形防喷器为控制井口安全的重要装备，同时它也是陆上油气田、海上油气田和非常规气田钻井和修井过程中所必需的装备，环形防喷器通常安装在整个井口防喷器组的最上方。
[0003] 环形防喷器一般由壳体总成、闸板总成和密封总成组成，且环形防喷器的控制系统中，密封总成和壳体总成的锁紧装置目前主要有
螺栓连接锁紧和卡箍连接锁紧两种结构形式。
[0004] 螺栓连接锁紧装置以Shaffer公司的环形防喷器锁紧装置为代表，该公司环形防喷器中的密封总成和壳体总成采用多根螺栓进行连接的锁紧装置，该锁紧装置需要现场操作人员以人工操作的方式到钻探平台或修井架下进行拆卸和安装，整个装拆过程耗时耗
力，操作效率较低，而且该公司的环形防喷器结构复杂、造价成本和后期的维护成本较高，国内较少应用。
[0005] 卡箍连接锁紧装置以Williams 7100型环形防喷器的锁紧装置为代表，锁紧卡箍将密封总成和壳体总成中的外筒体与
支撑座连为一体，该锁紧装置的卡箍式锁紧机构由两个半圆形的卡箍构成，且在卡箍的一侧设有外伸的
法兰盘，并由液压驱动而旋转
水平方向的螺栓，由此实现锁紧和解锁功能，采用卡箍式锁紧机构的环形防喷器外形尺寸庞大，且要求钻探平台或修井架下设置较大的操作空间。
[0006] 为克服螺栓连接锁紧装置和卡箍连接锁紧装置存在的
缺陷，研制了新型的笼芯式液压驱动快速锁紧装置，该快速锁紧装置由液压
驱动器远程控制锁紧器的鼠笼排列
锁芯，实现环形防喷器的自动锁紧和解锁功能，同时整个快速锁紧装置的外形结构尺寸较小，所需的操作空间也大幅度减小。
发明内容
[0007] 为了有效解决油气井防喷过程中环形防喷器的快速锁紧问题，并克服现有环形防喷器锁紧技术及其锁紧装置存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合油气井环形防喷器用的笼芯式液压驱动快速锁紧装置。该快速锁紧装置采用Y形
密封圈和○形密封圈构成非金属密封，经由锁紧
柱塞体、油缸筒体和供液器组合成的液压驱动器，并结合锁紧器的鼠笼排列锁芯，实现锁紧基体的自动锁紧和解锁，有效解决防喷过程中环形防喷器的快速锁紧问题。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置，它主要由锁紧基体、供液器、锁紧柱塞体、油缸筒体和锁紧器几部分组成。该快速锁紧装置经由锁紧基体的锁紧本体和防喷柱塞与环形防喷器相连接，锁紧基体、锁紧柱塞体和油缸筒体均采用
单体，供液器采用双体，而锁紧器则采用笼芯式三体。
[0009] 该快速锁紧装置采用扁盒状轴对称构造，供液器对称布置于油缸筒体的上下两侧端，且供液器和油缸筒体通过长螺栓与锁紧基体连为一体，锁紧器、锁紧柱塞体和油缸筒体沿径向由内而外呈
辐射状分层排列，与此同时，锁紧柱塞体置入油缸筒体内并与供液器组合成整个快速锁紧装置的液压驱动器。
[0010] 环形防喷器的快速锁紧作业中，供液器提供液压油和驱动力，远程控制锁紧柱塞体并推动锁紧器的笼芯式柱状锁芯沿锁紧本体的回转形锁孔进行滑移，实现防喷柱塞推程的自动锁紧及其回程的自动解锁，完成防喷作业过程中环形防喷器的快速锁紧。
[0011] 锁紧柱塞体的环形柱塞配置Y形密封圈，Y形密封圈的横截面呈Y形并设有三
角形油沟，由此Y形密封圈具有良好的径向补偿能力，供液器的进油盘体和回油盘体以及锁紧柱塞体的环形柱塞均配有○形密封圈，○形密封圈的横截面呈○形。
[0012] 锁紧基体作为整个快速锁紧装置的本体，它经锁紧本体与环形防喷器的壳体总成相连并由防喷柱塞与环形防喷器的密封总成连为一体，锁紧基体包括锁紧本体和防喷柱塞。
[0013] 锁紧本体采用开口朝上的双环形壳体，锁紧本体的下端设置法兰盘，并通过长螺栓与快速锁紧装置的液压驱动器相连接，锁紧本体沿径向由内而外设有内柱状支撑环和外柱状支撑环，内柱状支撑环和外柱状支撑环同轴心布置并构成底端封闭的环形空腔滑道，锁紧本体的环形空腔滑道为防喷柱塞的推程和回程提供滑移通道，且锁紧本体的环形空腔滑道底端面与防喷柱塞的下端面之间精密配合。
[0014] 锁紧本体外柱状支撑环的腔壁下部铣有三个沿周向均布的回转形锁孔，回转形锁孔的孔壁采用阶梯回转面，回转形锁孔沿径向内粗外细且由内而外依次设有
锁盖孔道、锁芯
弹簧孔道和锁芯滑移孔道，回转形锁孔的锁盖孔道水平放置且锁盖孔道的四周车制沿周向均布的螺钉孔，锁盖孔道内配置锁紧器的锁紧端盖，回转形锁孔的锁芯弹簧孔道和锁芯滑移孔道同轴心倾斜布置且其内配置锁紧器的柱状锁芯和锁簧。
[0015] 防喷柱塞采用开口朝下的双环形壳体，防喷柱塞沿径向由内而外设有内柱状滑移环和外锥状滑移环，内柱状滑移环和外锥状滑移环同轴心布置并构成类L形的双柱塞构造，防喷柱塞的内柱状滑移环的环腔内壁与锁紧本体的内柱状支撑环的外环面之间精密配合，同时防喷柱塞的外锥状滑移环的外环面与锁紧本体的外柱状支撑环的环腔内壁之间精密配合并由此构成双柱面移动副。
[0016] 防喷柱塞外锥状滑移环的外环面下端设有锥状坡口，防喷柱塞内柱状滑移环的中央部位设有圆形孔眼，防喷柱塞的圆形孔眼孔径等于锁紧本体内柱状支撑环的环腔内壁直径且大于环形防喷器所密封抽油杆柱接箍的最大外径，同时防喷柱塞的内柱状滑移环和外锥状滑移环形成环腔且该环腔的两侧腔壁分别采用倒锥面和圆柱面。
[0017] 供液器供给液压油并为锁紧柱塞体提供滑移动力，同时依据进油盘体和回油盘体实现锁紧柱塞体的上下双向限位，它包括进油管路、进油盘体、回油管路、回油盘体、上双○形密封圈和下双○形密封圈。
[0018] 进油盘体和回油盘体的规格和结构相同并同轴心布置于油缸筒体的两侧端，进油盘体的上端面实现环形柱塞回程过程中的下限位，且回油盘体的下端面实现环形柱塞推程过程中的上限位。进油盘体和回油盘体采用环形圆盘体，进油盘体和回油盘体的环腔内壁与锁紧本体的外柱状支撑环外环面之间采用
过盈配合，进油盘体和回油盘体的圆盘体设有供油孔道，且供油孔道由水平油孔道和垂向油孔道两部分组成，进油盘体和回油盘体的水平油孔道端部车制管
螺纹并分别与进油管路和回油管路相连，垂向油孔道的孔径等于水平油孔道的孔径，且进油盘体和回油盘体的垂向油孔道均与锁紧本体的外柱状支撑环和油缸筒体之间的环形油腔相连通。进油盘体和回油盘体的一端设有柱形凸台，且进油盘体和回油盘体的柱形凸台均与锁紧本体的外柱状支撑环和油缸筒体之间的环形油腔相配合，由此实现供液器的轴向
定位。进油盘体和回油盘体柱形凸台沿径向的内外腔壁上均铣有两个同轴心布置的盘环形凹槽，进油盘体和回油盘体同轴心布置的盘环形凹槽内分别配置下双○形密封圈和上双○形密封圈，且上双○形密封圈和下双○形密封圈均采用两个内外布置的○形密封圈，由此实现锁紧基体、供液器和油缸筒体之间的非金属静密封。
[0019] 锁紧柱塞体通过上下往复滑移而推动锁紧器，同时它将锁紧本体和油缸筒体间的环形油腔封隔成进油环腔和回油环腔，锁紧柱塞体包括环形柱塞、上双Y形密封圈、下双Y形密封圈和中双○形密封圈。
[0020] 环形柱塞采用环形单柱塞构造，环形柱塞的环腔内壁与锁紧本体的外柱状支撑环外环面之间精密配合，同时环形柱塞的外环面与油缸筒体的环腔内壁之间精密配合而构成双柱面移动副，且环形柱塞将锁紧本体的外柱状支撑环和油缸筒体之间的环形油腔封隔成进油环腔和回油环腔上下两个油腔，进油环腔和回油环腔分开存储液压油。
[0021] 环形柱塞的环腔内壁中部铣有三个沿周向均布的锁芯驱动孔，锁芯驱动孔与柱状锁芯的滑移芯相配合，锁芯驱动孔的孔底面及其两侧孔壁均采用沿垂向布置的平面，锁芯驱动孔的上孔壁和下孔壁分别采用水平布置的平面和倾斜布置的楔形坡口，锁芯驱动孔的孔底面、两侧孔壁以及上孔壁所在的平面相互间保持垂直，锁芯驱动孔的两侧孔壁的间距大于柱状锁芯的滑移芯外环面直径。环形柱塞的外环面中下部铣有沿周向均布的止动
盲孔，止动盲孔采用柱状盲端孔眼，止动盲孔的轴线位于同一平面内且均与环形柱塞的中心线垂直相交。
[0022] 环形柱塞的内外腔壁均铣有沿轴向分层排列的环形凹沟，每层环形凹沟设有两个同轴心布置的环形凹沟，环形柱塞分层排列的环形凹沟内分别配置上双Y形密封圈和下双Y形密封圈，上双Y形密封圈和下双Y形密封圈均采用两个内外布置的Y形密封圈，由此实现回油环腔和进油环腔以及锁紧柱塞体和锁紧基体之间的主密封。环形柱塞的环形凹沟层间
位置的环腔内壁铣有沿轴向分层排列的塞环形凹槽，每层塞环形凹槽仅设有一个塞环形凹槽，环形柱塞分层排列的塞环形凹槽内配置中双○形密封圈，且中双○形密封圈采用两个上下布置的○形密封圈，由此辅助回油环腔和进油环腔以及锁紧柱塞体和锁紧基体之间的密封。
[0023] 油缸筒体存储液压油并与锁紧柱塞体精密配合，从而完成液压驱动器中环形柱塞的推程和回程运动，它包括液压油筒、止动螺栓和长螺栓。
[0024] 液压油筒采用厚壁筒体，液压油筒的筒壁中部车制沿周向均布的止动螺孔，液压油筒中的止动螺孔的位置和数量均与环形柱塞的止动盲孔相对应，液压油筒的止动螺孔内配置止动螺栓，同时止动螺栓与环形柱塞的各止动盲孔之间精密配合，拧紧止动螺栓且止动螺栓的轴端面与止动盲孔的孔底面相贴合时，即可实现环形柱塞在推程结束时的锁紧，反之，旋松止动螺栓，即可实现环形柱塞在回程开始时的解锁。液压油筒的筒壁四周钻有沿周向均布的长螺孔，液压油筒的长螺孔内配置长螺栓，从而依次将锁紧本体、进油盘体、液压油筒和回油盘体连为一个整体。
[0025] 锁紧器采用鼠笼排列锁芯的笼芯式构造并与锁紧本体的各回转形锁孔相配合，锁紧器的柱状锁芯依据锁紧柱塞体提供的推力沿径向朝内移动，从而实现防喷柱塞的自动锁紧，同时柱状锁芯通过锁簧提供的弹力沿径向朝外移动，从而实现防喷柱塞的自动解锁，每个锁紧器均包括柱状锁芯、锁紧端盖和锁簧。
[0026] 柱状锁芯采用阶梯轴，柱状锁芯沿径向由内而外依次设有锁簧芯、定位芯和滑移芯，柱状锁芯的滑移芯外环面与锁紧本体锁芯滑移孔道的孔壁之间精密配合，同时柱状锁芯的锁簧芯外环面与锁紧端盖的环腔内壁之间精密配合并由此构成双柱面移动副，柱状锁芯的定位芯外环面与锁紧本体锁芯弹簧孔道的孔壁之间采用间隙配合，定位芯和滑移芯截面变化处形成的轴肩实现柱状锁芯的定位，且锁簧芯和定位芯截面变化处形成的轴肩实现锁簧沿径向外侧端的定位。
[0027] 防喷柱塞的回程作业中，环形柱塞沿轴向朝下移动，锁簧伸长并推动柱状锁芯，柱状锁芯依据其外凸式V形坡口与环形柱塞的锁芯驱动孔之间的平面移动副以及滑移芯与锁紧本体的锁芯滑移孔道和锁簧芯与锁紧端盖之间的双柱面移动副进行滑动，直至柱状锁芯的定位芯和滑移芯截面变化处形成的轴肩实现定位为止，由此完成防喷柱塞的自动解锁。
[0028] 柱状锁芯的滑移芯沿径向的外侧端铣成上下两端面组合的外凸式V形坡口，柱状锁芯的外凸式V形坡口两端面之间的夹角呈钝角，外凸式V形坡口的上端面沿垂向布置并与环形柱塞锁芯驱动孔的孔底面相配合，柱状锁芯的外凸式V形坡口的下端面倾斜布置并与环形柱塞锁芯驱动孔的楔形坡口之间精密配合而构成平面移动副。
[0029] 柱状锁芯的锁簧芯沿径向的内侧端铣成上下两端面组合的内凹式V形坡口，柱状锁芯的内凹式V形坡口两端面之间的夹角呈钝角，内凹式V形坡口的上端面采用倾斜布置的圆拱面，且内凹式V形坡口的上端圆拱面所在柱面与抽油杆柱轴线之间的夹角呈锐角，柱状锁芯的内凹式V形坡口的下端面采用倾斜布置的倒锥面，且内凹式V形坡口的下端倒锥面所在圆锥面的锥度等于防喷柱塞的外锥状滑移环下端的锥状坡口所在圆锥面的锥度。
[0030] 防喷柱塞的推程作业中，环形柱塞沿轴向朝上移动，环形柱塞依据其锁芯驱动孔与柱状锁芯外凸式V形坡口之间的平面移动副而推动柱状锁芯，同时柱状锁芯依据滑移芯与锁紧本体的锁芯滑移孔道以及锁簧芯与锁紧端盖之间的双柱面移动副进行滑动，并由此压缩锁簧，直至柱状锁芯的内凹式V形坡口与防喷柱塞的外锥状滑移环下端的锥状坡口相配合为止，最终完成防喷柱塞的自动锁紧。
[0031] 锁紧端盖的中央部位设有倾斜放置的环腔，锁紧端盖的一端设有沿垂向放置的端盖法兰盘且其另一端设有倾斜放置的端盖筒，锁紧端盖的端盖筒外环面与锁紧本体锁芯弹簧孔道的孔壁之间采用间隙配合。锁紧端盖通过其端盖法兰盘以及螺钉而接于回转形锁孔内，由此实现锁簧沿径向内侧端的定位，锁紧端盖的端盖法兰盘沿径向的内侧端面采用圆拱面，且锁紧端盖的端盖法兰盘圆拱面所在柱面的直径等于锁紧本体的外柱状支撑环环腔内壁的直径和防喷柱塞的外锥状滑移环外环面的直径。
[0032] 本发明所能达到的技术效果是，该快速锁紧装置采用Y形密封圈和○形密封圈构成非金属密封，经由锁紧柱塞体、油缸筒体和供液器组合成的液压驱动器，并结合锁紧器的鼠笼排列锁芯，实现锁紧基体的自动锁紧和解锁，有效解决防喷过程中环形防喷器的快速锁紧问题；锁紧基体作为锁紧装置的本体并与环形防喷器连为一体，供液器供给液压油并为锁紧柱塞体提供滑移动力，同时依据进油盘体和回油盘体实现锁紧柱塞体的上下双向限位，锁紧柱塞体通过上下往复滑移而推动锁紧器，同时它将锁紧本体和油缸筒体间的环形油腔封隔成进油环腔和回油环腔，油缸筒体存储液压油并与锁紧柱塞体精密配合，从而完成环形柱塞的推程和回程运动，锁紧器采用鼠笼排列锁芯的笼芯式构造并与各回转形锁孔相配合，其柱状锁芯依据锁紧柱塞体提供的推力沿径向朝内移动并通过锁簧提供的弹力沿径向朝外移动。
附图说明
[0033] 下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于以下
实施例。
[0034] 图1是根据本发明所提出的环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置的典型结构简图。
[0035] 图2是图1的俯视图。
[0036] 图3是环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中的锁紧基体的结构简图。
[0037] 图4是锁紧基体中的锁紧本体的结构简图。
[0038] 图5是环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中的供液器的结构简图。
[0039] 图6是环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置的油缸筒体和锁紧柱塞体的结构简图。
[0040] 图7是环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中的锁紧器的结构简图。
[0041] 图8是液压驱动器中锁紧柱塞体的环形柱塞的推程和回程作业流程简图。
[0042] 图9是环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中锁紧基体的防喷柱塞的推程和回程作业流程简图。
[0043] 图中1－供液器，2－锁紧基体，3－油缸筒体，4－锁紧柱塞体，5－锁紧器，6－防喷柱塞，7－锁紧本体，8－外柱状支撑环，9－回转形锁孔，10－外锥状滑移环，11－内柱状支撑环，12－内柱状滑移环，13－锁盖孔道，14－锁芯弹簧孔道，15－锁芯滑移孔道，16－回油管路，17－进油管路，18－上双○形密封圈，19－下双○形密封圈，20－回油盘体，21－进油盘体，22－垂向油孔道，23－水平油孔道，24－下双Y形密封圈，25－液压油筒，26－止动螺栓，27－长螺栓，28－环形柱塞，29－上双Y形密封圈，30－中双○形密封圈，31－回油环腔，32－进油环腔，33－止动盲孔，34－锁芯驱动孔，35－塞环形凹槽，36－环形凹沟，37－柱状锁芯，38－锁簧，39－锁紧端盖，40－螺钉，41－端盖法兰盘，42－端盖筒，43－锁簧芯，44－定位芯，45－滑移芯。
具体实施方式
[0044] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置由供液器1、锁紧基体2、油缸筒体3、锁紧柱塞体4和锁紧器5组成，该快速锁紧装置采用Y形密封圈和○形密封圈构成非金属密封，经由供液器1、油缸筒体3和锁紧柱塞体4组合成的液压驱动器，并结合锁紧器5的鼠笼排列锁芯，实现锁紧基体2的自动锁紧和解锁，有效解决防喷过程中环形防喷器的快速锁紧问题。
[0045] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置经由锁紧基体2的锁紧本体和防喷柱塞与环形防喷器相连接，锁紧基体2、油缸筒体3和锁紧柱塞体4均采用单体，供液器1采用双体，而锁紧器5则采用笼芯式三体。供液器1对称布置于油缸筒体3的上下两侧端，且供液器1和油缸筒体3通过长螺栓与锁紧基体2连为一体，锁紧器5、锁紧柱塞体4和油缸筒体3沿径向由内而外呈辐射状分层排列，与此同时，锁紧柱塞体4置入油缸筒体3内并与供液器1组合成整个快速锁紧装置的液压驱动器。
[0046] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置的快速锁紧作业中，供液器1提供液压油和驱动力，远程控制锁紧柱塞体4并推动锁紧器5的笼芯式柱状锁芯沿锁紧基体2中锁紧本体的回转形锁孔进行滑移，实现锁紧基体2中防喷柱塞推程的自动锁紧及其回程的自动解锁，完成防喷作业过程中环形防喷器的快速锁紧。
[0047] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置进行组装之前，供液器1、锁紧基体2和油缸筒体3的外表面分别进行喷漆防腐处理，锁紧柱塞体4置入锁紧基体2的锁紧本体和油缸筒体3之间的环形油腔并往复移动，应轻快灵活且无阻滞，锁紧基体2的防喷柱塞置入其锁紧本体内，同时锁紧器5的柱状锁芯置入锁紧基体2的回转形锁孔内，均应移动灵活且无阻滞。保持锁紧基体2的防喷柱塞和锁紧本体以及锁紧基体2的锁紧本体和油缸筒体3之间环形油腔的清洁，同时检查供液器1的上双○形密封圈和下双○形密封圈以及锁紧柱塞体4的上双Y形密封圈、下双Y形密封圈和中双○形密封圈有无损伤，检查各螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。
[0048] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置进行组装作业时，锁紧柱塞体4置入锁紧基体2的锁紧本体和油缸筒体3之间的环形油腔，而后连接供液器1的进油管路和回油管路，并将供液器1的进油盘体和回油盘体盖于油缸筒体3的两侧端，再通过长螺栓将锁紧基体2的锁紧本体与供液器1和油缸筒体3连为一体，紧接着，将各锁紧器5的柱状锁芯和锁簧依次置入锁紧基体2的回转形锁孔内，并通过螺钉将锁紧器5的各锁紧端盖接于锁紧基体2的锁紧本体上，最后将锁紧基体2的防喷柱塞置入其锁紧本体内。
[0049] 在图1和图2中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置的锁紧基体2依据油气井防喷作业所用的环形防喷器型号进行选型，与此同时，供液器1、油缸筒体3、锁紧柱塞体4和锁紧器5的型号均需要与锁紧基体2的型号保持一致。
[0050] 在图3和图4中，锁紧基体2包括防喷柱塞6和锁紧本体7，防喷柱塞6的内柱状滑移环12环腔内壁直径以及锁紧本体7的内柱状支撑环11环腔内壁直径均需要依据环形防喷器所密封抽油杆柱接箍的最大外径进行设计，锁紧本体7中的外柱状支撑环8和内柱状支撑环11所构成的环形空腔滑道规格与防喷柱塞6的规格保持一致。
[0051] 在图3和图4中，锁紧基体2经锁紧本体7与环形防喷器的壳体总成相连，且锁紧基体2由防喷柱塞6与环形防喷器的密封总成连为一体，锁紧本体7的外柱状支撑环8和内柱状支撑环11同轴心布置并构成底端封闭的环形空腔滑道，防喷柱塞6的外锥状滑移环10和内柱状滑移环12同轴心布置并构成类L形的双柱塞构造，锁紧本体7的外柱状支撑环8腔壁铣有三个沿周向均布的回转形锁孔9，回转形锁孔9的锁盖孔道13内配置锁紧器5的锁紧端盖，回转形锁孔9的锁芯弹簧孔道14和锁芯滑移孔道15同轴心倾斜布置且其内配置锁紧器5的柱状锁芯和锁簧。
[0052] 在图5中，供液器1包括回油管路16、进油管路17、上双○形密封圈18、下双○形密封圈19、回油盘体20和进油盘体21，回油盘体20和进油盘体21的规格和结构相同，回油管路16和进油管路17的型号相同，回油管路16和进油管路17的型号分别与回油盘体20和进油盘体21中供油孔道的垂向油孔道22和水平油孔道23的孔径保持一致，回油管路16和进油管路
17所输送液压油的油压、回油盘体20和进油盘体21的供油孔道中液压油的油压以及锁紧本体7的外柱状支撑环8和油缸筒体3之间环形油腔中液压油的油压均保持一致，上双○形密封圈18和下双○形密封圈19规格的选取均需考虑液压油的最大油压和油缸筒体3中液压油筒的筒径等因素。
[0053] 在图5中，供液器1为锁紧柱塞体4提供滑移动力，同时供液器1依据其回油盘体20和进油盘体21实现锁紧柱塞体4的上下双向限位，回油盘体20和进油盘体21同轴心布置于油缸筒体3的两侧端，回油盘体20和进油盘体21中供油孔道的水平油孔道23端部通过管螺纹分别与回油管路16和进油管路17相连，且回油盘体20和进油盘体21中供油孔道的垂向油孔道22均与锁紧本体7的外柱状支撑环8和油缸筒体3之间的环形油腔相连通，回油盘体20和进油盘体21柱形凸台沿径向的内外腔壁均铣有两个同轴心布置的盘环形凹槽，回油盘体20和进油盘体21的盘环形凹槽内分别配置上双○形密封圈18和下双○形密封圈19。
[0054] 在图6中，油缸筒体3包括液压油筒25、止动螺栓26和长螺栓27，液压油筒25的轴向长度依据回油盘体20的柱形凸台高度、进油盘体21的柱形凸台高度、环形柱塞28的轴向长度以及环形柱塞28的最大推程之和进行设计，止动螺栓26的设计需要考虑锁紧器5的柱状锁芯和供液器1所输送液压油作用在环形柱塞28上的最大合力，长螺栓27的设计需要考虑供液器1所输送液压油作用在回油盘体20和进油盘体21上的最大作用力。
[0055] 在图6中，锁紧柱塞体4包括下双Y形密封圈24、环形柱塞28、上双Y形密封圈29和中双○形密封圈30，环形柱塞28的推程和回程大小需要考虑锁紧器5的柱状锁芯在回转形锁孔9内滑移的最大位移等因素，下双Y形密封圈24和上双Y形密封圈29规格的选取均需考虑液压油的最大油压、环形柱塞28的环腔内壁直径以及环形柱塞28的外环面直径等因素，中双○形密封圈30规格的选取需考虑液压油的最大油压和环形柱塞28的环腔内壁直径等因素，液压油筒25内所存储液压油的最大油压设计需考虑回油环腔31和进油环腔32之间的最大压差、环形柱塞28与液压油筒25内壁之间的最大
摩擦力、环形柱塞28与外柱状支撑环8外环面之间的最大摩擦力以及环形柱塞28作用于锁紧器5柱状锁芯的最大推力等因素。
[0056] 在图6中，锁紧柱塞体4通过环形柱塞28的上下往复滑移而推动锁紧器5，环形柱塞28将液压油筒25与外柱状支撑环8之间的环形油腔封隔成回油环腔31和进油环腔32，同时环形柱塞28与液压油筒25与外柱状支撑环8之间形成双柱面移动副，环形柱塞28的环腔内壁铣有三个沿周向均布的锁芯驱动孔34且锁芯驱动孔34与锁紧器5柱状锁芯的滑移芯相配合，环形柱塞28的外环面铣有沿周向均布的止动盲孔33，止动螺栓26与液压油筒25的止动螺孔相连并与各止动盲孔33精密配合，长螺栓27与液压油筒25的长螺孔相配并将锁紧本体
7、进油盘体21、液压油筒25和回油盘体20连为一个整体。环形柱塞28内外腔壁均铣有沿轴向分层排列的环形凹沟36，且环形凹沟36内分别配置下双Y形密封圈24和上双Y形密封圈
29，实现进油环腔32和回油环腔31以及锁紧基体2和锁紧柱塞体4之间的主密封；环形柱塞
28的环形凹沟36层间位置设有沿轴向分层排列的塞环形凹槽35，且塞环形凹槽35内配置中双○形密封圈30，辅助进油环腔32和回油环腔31以及锁紧基体2和锁紧柱塞体4之间的密封。
[0057] 在图7中，锁紧器5采用鼠笼排列锁芯的笼芯式构造并与锁紧本体7的各回转形锁孔9相配合，每个锁紧器5均包括柱状锁芯37、锁簧38和锁紧端盖39，柱状锁芯37的规格与回转形锁孔9的孔径保持一致，环形柱塞28作用于柱状锁芯37的最大推力计算需要考虑环形柱塞28的推程作业过程中柱状锁芯37的滑移芯45与锁芯滑移孔道15之间的最大摩擦力、锁簧芯43与锁紧端盖39之间的最大摩擦力、防喷柱塞6作用于柱状锁芯37的最大推力以及锁簧38作用于柱状锁芯37的最大弹力等因素，锁簧38作用于柱状锁芯37的最小弹力计算需要考虑环形柱塞28的回程作业过程中柱状锁芯37的滑移芯45与锁芯滑移孔道15之间的最大摩擦力、锁簧芯43与锁紧端盖39之间的最大摩擦力以及环形柱塞28与柱状锁芯37之间的最大摩擦力等因素。
[0058] 在图7中，锁紧器5的柱状锁芯37依据环形柱塞28提供的推力沿径向朝内移动，从而实现防喷柱塞6的自动锁紧，同时柱状锁芯37通过锁簧38提供的弹力沿径向朝外移动，从而实现防喷柱塞6的自动解锁，柱状锁芯37的滑移芯45与锁芯滑移孔道15且锁簧芯43与锁紧端盖39之间构成双柱面移动副，同时定位芯44与锁芯弹簧孔道14之间采用间隙配合，滑移芯45沿径向的外侧端铣成上下两端面组合的外凸式V形坡口，锁簧芯43沿径向的内侧端铣成上下两端面组合的内凹式V形坡口，锁紧端盖39通过其端盖法兰盘41以及螺钉40而接于回转形锁孔9内，由此实现锁簧38沿径向内侧端的定位，锁紧端盖39的端盖筒42与锁芯弹簧孔道14之间采用间隙配合。
[0059] 在图8中，液压驱动器中锁紧柱塞体4的环形柱塞28的推程作业流程为，油缸筒体3通过进油管路17供给液压油，而后液压油流经进油盘体21的水平油孔道23并由其垂向油孔道22进入液压油筒25与外柱状支撑环8之间环形油腔的进油环腔32，与此同时，液压油筒25与外柱状支撑环8之间环形油腔的回油环腔31内的液压油流经回油盘体20的垂向油孔道22并由其水平油孔道23流回至回油管路16，由此环形柱塞28受到方向朝上的推进合力，且依据环形柱塞28与液压油筒25和外柱状支撑环8之间形成的双柱面移动副而传递动力，由此远程精确控制环形柱塞28推程作业中朝上滑移。
[0060] 在图8中，液压驱动器中锁紧柱塞体4的环形柱塞28的回程作业流程为，油缸筒体3通过回油管路16供给液压油，而后液压油流经回油盘体20的水平油孔道23并由其垂向油孔道22进入液压油筒25与外柱状支撑环8之间环形油腔的回油环腔31，与此同时，液压油筒25与外柱状支撑环8之间环形油腔的进油环腔32内的液压油流经进油盘体21的垂向油孔道22并由其水平油孔道23流回至进油管路17，由此环形柱塞28受到方向朝下的推进合力，且依据环形柱塞28与液压油筒25和外柱状支撑环8之间形成的双柱面移动副而传递动力，由此远程精确控制环形柱塞28回程作业中朝下滑移，且锁紧柱塞体4实现上下往复滑移。
[0061] 在图9中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中锁紧基体2的防喷柱塞6的推程作业流程为，防喷柱塞6依据内柱状滑移环12和内柱状支撑环11以及外锥状滑移环10和外柱状支撑环8之间的双柱面移动副而朝上滑移，直至环形防喷器的密封总成完成防喷作业为止；而后，液压驱动器的液压油流经进油管路17和进油盘体21进入进油环腔32，同时经由回油环腔31和回油盘体20流回至回油管路16，并依据环形柱塞28与液压油筒25和外柱状支撑环8间的双柱面移动副而传递动力，由此远程精确控制环形柱塞28朝上滑移；紧接着，环形柱塞28依据其锁芯驱动孔34与柱状锁芯37的外凸式V形坡口之间的平面移动副而推动柱状锁芯37，同时柱状锁芯37依据其滑移芯45与锁紧本体7的锁芯滑移孔道15以及锁簧芯43与锁紧端盖39之间的双柱面移动副进行滑动，并由此压缩锁簧38，直至柱状锁芯37的内凹式V形坡口与防喷柱塞6的外锥状滑移环下端的锥状坡口相配合为止，最终完成防喷柱塞6的自动锁紧。
[0062] 在图9中，环形防喷器笼芯式液压驱动快速锁紧装置中锁紧基体2的防喷柱塞6的回程作业流程为，液压驱动器的液压油流经回油管路16和回油盘体20进入回油环腔31，同时经由进油环腔32和进油盘体21流回至进油管路17，并依据环形柱塞28与液压油筒25和外柱状支撑环8间的双柱面移动副而传递动力，由此远程精确控制环形柱塞28朝下滑移；紧接着，锁簧38在压缩状态下开始逐步伸长并推动柱状锁芯37，柱状锁芯37依据其外凸式V形坡口与环形柱塞28的锁芯驱动孔34之间的平面移动副以及滑移芯45与锁紧本体7的锁芯滑移孔道15和锁簧芯43与锁紧端盖39之间的双柱面移动副进行滑动，直至柱状锁芯37的定位芯44和滑移芯45截面变化处形成的轴肩实现定位为止，由此完成防喷柱塞6的自动解锁；而后，防喷柱塞6依据内柱状滑移环12和内柱状支撑环11以及外锥状滑移环10和外柱状支撑环8之间的双柱面移动副而朝下滑移，直至锁紧本体7的环形空腔滑道底端面与防喷柱塞6的下端面之间精密配合为止。
[0063] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的
基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
