CN106141304A - 一种深水金刚石绳锯机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深水金刚石绳锯机，主要由切削驱动机构、进给驱动机构、进给速度调节机构、串珠绳张紧机构和夹紧机构组成，用于完成水下结构物的切割修复。该机具采用进给速度调节机构，使其在作业过程中能够随着串珠绳的张力变化而调节进给速度，有效的保证了串珠绳的寿命、机具的切削效率和切削作业的可靠性。进给驱动机构能使进给马达和丝杠的传动分离，进而对驱动机构进行过载保护，同时在机具没有动力的情况下，可以转动手柄进给，实现手自一体驱动进给。串珠绳张紧机构采用强力弹簧和螺母丝杠进行张紧，能有效的减少切割过程中串珠绳的振动。机具配备浮力材料和深水阀箱，适合深水环境作业。

Description

一种深水金刚石绳锯机

技术领域

本发明涉及一种深水金刚石绳锯机，属于海洋工程技术领域。

背景技术

深水金刚石绳锯机，凭借其串珠绳的柔性和金刚石的刚性，作业对象广，并且不受作业环境和切割物形状的限制，它被应用于海底构件的维修、核电厂的拆除等特殊领域的工作中。深水绳锯机通常由ROV(水下有缆机器人)携带，并辅助操作，进行水下作业。海上装置及设备鉴于其复杂的工作特性，在拆除作业上其工作量巨大，作业过程错综繁琐、波及面广泛并且拆除中受限于环保、安全、及其经济相关因素，使深水金刚石绳锯机在作业过程中由于张紧力的不断变化使串珠绳的寿命严重下降，切削马达的驱动力无法有效施加到串珠绳上，使串珠绳随着切削力的增加常常出现打滑，由于没有过载保护和减振设施，在作业过程中常常出现断绳、驱动损坏、操作人员受伤等一系列问题。

中国专利申请(公开号CN104858495A)公开了一种深海管道切割用绳锯机，该绳锯机进给驱动采用齿轮带动丝杠进给，但是进给驱动没有过载保护，在水下切削复杂结构物极易损坏驱动机构。另外，串珠绳采用螺母丝杠方式进行张紧，使串珠绳的刚性太强，不易减轻串珠绳作业过程中的振动，容易断绳，由于ROV能携带的质量在20kg以内，该机具不具备深水作业与ROV操作的适配性。

中国专利申请(公开号CN203843300A)公开了一种水下金刚石绳锯机，该绳锯机设有水下液压控制系统及动力系统，避免了深水作业时绳锯机本体和液压站之间管路的损耗和二次设计，但是该机具体积大，质量重，不利于ROV的携带和操作，限制了水下作业的灵活性和应用范围，并且采用三轮布置方式，切割管径范围窄，串珠绳的刚性大，影响串珠绳的寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足而提供一种深水金刚石绳锯机，用于完成水下结构物的切割修复。

本发明的目的是这样实现的：包括具有滑轨的下支架、安装在下支架滑轨中的上支架、安装在下支架上端的进给驱动机构、安装在上支架上的进给速度调节机构、串珠绳张紧机构和切削驱动机构以及安装在下支架下端的夹紧机构，所述进给驱动机构包括安装在下支架上端的支撑座、安装在支撑座下端的进给马达、与进给马达连接的减速器、安装在减速器输出端的小链轮、安装在下支架上的丝杠，丝杠由上至下依次设置有带有转轴的手柄、压盖、碟簧、可以上下窜动的大链轮和销轴，大链轮底部设置有与销轴配合的半圆柱形凹槽，大链轮与小链轮之间安装有链条，所述丝杠上还安装有丝母，丝母与上支架固连；

所述进给速度调节机构设置在上支架的左上端，上支架的左上端通过基座安装有推杆，推杆的端部与控制进给马达流量的节流阀阀体内的阀芯固连，且基座与节流阀阀体间设置有阀芯恢复弹簧，节流阀阀体的端部固连有导向滑块，导向滑块安装在上支架上方形凹槽中设置的导轨中，所述导向滑块的端面固连有从动轮；

所述串珠绳张紧机构包括张紧轮、张紧丝杠、张紧丝母、减振弹簧、张紧滑块，所述上支架上设置有方形通孔，张紧滑块安装在方形通孔两侧设置的张紧导轨中，张紧轮安装在张紧滑块的端面上，张紧丝杠的一端与方形通孔的内表面固连、另一端伸入至张紧滑块设置的圆孔中，张紧丝母安装在张紧丝杠上，张紧丝母与张紧滑块之间设置有减震弹簧；

所述切削驱动机构设置在上支架的右上端，包括与上支架固连的固定板、安装在固定板端面上的切削马达、与切削马达输出端连接的驱动轮，且驱动轮位于固定板与上支架之间；

所述上支架的下端对称设置有一号传动轮和二号传动轮，首尾封闭的串珠绳依次绕过驱、张紧轮、从动轮、一号传动轮和二号传动轮；

所述夹紧机构有两个且对称设置在下支架的下方的两端，每个夹紧机构包括与下支架固连的上夹紧瓣、与上夹紧瓣铰接的下夹紧瓣、夹紧缸，且下夹紧瓣的中间位置与上夹紧瓣的下端铰接，夹紧缸的一端与上夹紧瓣的上端铰接、夹紧缸的输出端与下夹紧瓣的上端铰接。

本发明还包括这样一些结构特征：

所述下支架的外端面依次设置有浮力材料、深水阀箱和后支撑板，后支撑板与下支架之间还设置有ROV扶手，深水阀箱上设置有ROV操作手柄。

该机具的工作过程是这样实现的，首先手动调整绳锯机的张紧机构，使串珠绳的张力达到一定程度，然后由ROV携带绳锯机到达深水作业地点，ROV通过操作手柄使夹紧机构的夹紧缸工作，通过夹紧瓣把待切割管道夹紧，切削马达开始带动驱动轮转动，使串珠绳沿着驱动轮、张紧轮、从动轮、一号传动轮、二号传动轮做循环运动，然后进给驱动机构的进给马达通过链条驱动丝杠，使丝母带动上支架沿导轨向下直线运动，与被切割管道摩擦接触开始切割，切割结束后上支架向上快速回退，完成作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.进给驱动机构能在串珠绳张力超出一定范围，进给马达不能驱动丝杠时，使进给马达和丝杠的传动分离，进而对驱动机构进行过载保护；

2.手自一体的进给系统能在不同的作业工况下选择不同的驱动方式，应用灵活、便于水下作业；

3.进给速度调节机构能够随着串珠绳的张力自动调节进给速度，使串珠绳的张力始终保持在合理的范围内，有效的保证了串珠绳的寿命和机具的切削效率；

4.采用轮式串珠绳张紧机构，使串珠绳与驱动轮的包角增大，马达的驱动效率大大增强，减轻了串珠绳在作业过程中与驱动轮的打滑；

5.串珠绳张紧机构采用螺母丝杠和强力弹簧进行张紧，保证了机具的切削能力，有效的减少了串珠绳的振动；

6.机具配有浮力材料、深水阀箱、ROV扶手和ROV操作手柄，能由ROV携带在深水环境下作业。

附图说明

图1是本发明总体结构前视图；

图2是本发明总体结构后视图；

图3是本发明上支架后视图；

图4是本发明进给驱动机构自动与手动示意图；

图5是本发明进给驱动机构爆炸图；

图6是本发明进给速度调节机构结构图；

图7是本发明串珠绳张紧机构结构图；

图8是本发明切削驱动机构结构图；

图9是本发明夹紧机构结构图。

图中主要标号说明：

1.进给驱动机构，2.串珠绳张紧机构，3.切削驱动机构，4.进给速度调节机构，5.夹紧机构，6.上支架，7.下支架，8.串珠绳，9.导轨，10.丝母，11.滑块，12.浮力材料，13.深水阀箱，14.ROV操作手柄，15.ROV扶手，16.后支撑板，17.管道，18.一号传动轮，19.二号传动轮，101.手柄，102.转轴，103.压盖，104.碟簧，105大链轮，106.链条，107小链轮，108.支撑座，109.销轴，110.丝杠，111.减速器，112.进给马达，201.张紧轮，202.张紧丝杠，203.张紧丝母，204.减振弹簧，205.张紧滑块，301.驱动轮，302.切削马达，303.固定板，401.从动轮，402.导向滑块，403.节流阀阀体，404.阀芯恢复弹簧，405.推杆，501.夹紧缸，502上夹紧瓣，503.下夹紧瓣。

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、图4、图5所示，主要由进给驱动机构1、串珠绳张紧机构2、切削驱动机构3、进给速度调节机构4和夹紧机构5组成，进给驱动机构1整体用螺钉安装到下支架7中间，通过丝杠110和丝母10与上支架6相连，能沿着两根固定在下支架6两边的导轨9上下滑动，串珠绳张紧机构2、进给速度调节机构4和切削驱动机构3整体安装在上支架6上，一根串珠绳8与从动轮401张紧轮201、两个传动轮18和19以及一个驱动轮301相连，夹紧机构5整体固定到下支架7上，浮力材料12、ROV扶手15、深水阀箱13和ROV操作手柄14安装在后支撑板16与下支架7之间，本发明采用进给速度调节机构，使其在作业过程中能够随着串珠绳的张力变化而调节进给速度，有效的保证了串珠绳的寿命、机具的切削效率和切削作业的可靠性。进给驱动机构能使进给马达和丝杠的传动分离，进而对驱动机构进行过载保护，同时在机具没有动力的情况下，可以转动手柄进给，实现手自一体驱动进给。串珠绳张紧机构采用强力弹簧和螺母丝杠进行张紧，能有效的减少切割过程中串珠绳的振动。机具配备浮力材料和深水阀箱，适合深水环境作业。

进给驱动机构1由手柄101、大链轮105、小链轮107、支撑座108、进给马达112、碟簧104、链条106、减速器111、压盖103、销轴109组成，其中转轴102、大链轮105、小链轮107、碟簧104、压盖103、手柄101依次安装在丝杠110上，进给马达112和减速器111连接成一个整体装配到支撑座108上，小链轮107安装到减速器111的输出轴上，小链轮107通过链条106与大连轮105连接，丝杠110上的销轴109一半嵌入大链轮105底部半圆柱形凹槽内，手柄101可以绕转轴102转动90度整体安装在下支架7上。手柄101的转轴102距侧面的距离大于到底面的距离，手柄可以绕转轴旋转90度，手柄101和丝杠110在平行位置时，碟簧104不受力，大链轮105上下可以窜动，进给马达112和丝杠110的传动分离，可以转动手柄101进给，也即直接通过外力转动手柄带动丝杠转动，而不受马达的牵制。手柄101和丝杠110在垂直位置时，手柄101可以压紧碟簧104，丝杠110上的销轴109一半嵌入大链轮105底部有半圆柱形凹槽内，进行传动进给切削；也即可以实现手自一体的进给驱动。手柄和丝杠在垂直位置且当丝杠110上的负载太大时，进给马达112不能驱动丝杠110，会使大链轮105在链条的驱动下克服碟簧104轴向受力使底部半圆柱形凹槽与销轴109分离，使大连轮105继续转动而丝杠110不动，对进给装置进行过载保护。

进给速度调节机构4主要由从动轮401、导向滑块402、节流阀403、阀芯恢复弹簧404、推杆405组成，推杆405的一端固定在上支架6上，另一端与节流阀阀体403内的阀芯相连，节流阀阀体403与导向滑块402连成一个整体，安装到上支架6方孔两侧的导轨上，能沿导轨滑动，串珠绳8的张紧力直接通过从动轮401传到节流阀的推杆405上，当上支架6向下进给速度增大时，串珠绳8上的张力增大，节流阀阀体403向下运动，使阀口开度变小，流入进给马达112的流量减小，进给速度下降，反之在阀芯恢复弹簧404的作用下，使阀口开度增大，流入进给马达112的流量增大，进给速度上升，这样串珠绳8的张力始终保持在合理的范围内，达到通过张力变化调节进给速度的目的。

串珠绳张紧机构2由张紧轮201、张紧丝杠202、张紧丝母203、减振弹簧204、张紧滑块205组成，张紧丝母203与张紧滑块205相邻一端开有圆孔，使减振弹簧204两端伸入其中，另一端与张紧丝杠202配合，并将张紧丝杠202固定在上支架6上，张紧轮201装配到张紧滑块205上，整体安装到上支架6方孔两侧的导轨上，能沿导轨滑动，其中方孔对张紧滑块205具有限位作用，使减振弹簧204不能脱离整体机构。

切削驱动机构3由切削马达302、驱动轮301和固定板303组成，固定板303与上支架6连接成一个整体，驱动轮301安装在固定板303与上支架6之间，切削马达302用螺钉安装到固定板303上。

每个夹紧机构5由夹紧缸501、上夹紧瓣502、下夹紧瓣503组成，上夹紧瓣502固定在下支架7上，下夹紧瓣503中心通过铰接与上夹紧瓣502连接，末端通过夹紧缸501与上夹紧瓣502的一端相连，随着夹紧缸501的伸缩能绕着自身中心转动。

Claims (2)

1.一种深水金刚石绳锯机，其特征在于：包括具有滑轨的下支架、安装在下支架滑轨中的上支架、安装在下支架上端的进给驱动机构、安装在上支架上的进给速度调节机构、串珠绳张紧机构和切削驱动机构以及安装在下支架下端的夹紧机构，所述进给驱动机构包括安装在下支架上端的支撑座、安装在支撑座下端的进给马达、与进给马达连接的减速器、安装在减速器输出端的小链轮、安装在下支架上的丝杠，丝杠由上至下依次设置有带有转轴的手柄、压盖、碟簧、可以上下窜动的大链轮和销轴，大链轮底部设置有与销轴配合的半圆柱形凹槽，大链轮与小链轮之间安装有链条，所述丝杠上还安装有丝母，丝母与上支架固连；

所述进给速度调节机构设置在上支架的左上端，上支架的左上端通过基座安装有推杆，推杆的端部与控制进给马达流量的节流阀阀体内的阀芯固连，且基座与节流阀阀体间设置有阀芯恢复弹簧，节流阀阀体的端部固连有导向滑块，导向滑块安装在上支架上方形凹槽中设置的导轨中，所述导向滑块的端面固连有从动轮；

所述串珠绳张紧机构包括张紧轮、张紧丝杠、张紧丝母、减振弹簧、张紧滑块，所述上支架上设置有方形通孔，张紧滑块安装在方形通孔两侧设置的导轨中，张紧轮安装在张紧滑块的端面上，张紧丝杠的一端与方形通孔的内表面固连、另一端伸入至张紧滑块设置的圆孔中，张紧丝母安装在张紧丝杠上，张紧丝母与张紧滑块之间设置有减震弹簧；

所述切削驱动机构设置在上支架的右上端，包括与上支架固连的固定板、安装在固定板端面上的切削马达、与切削马达输出端连接的驱动轮，且驱动轮位于固定板与上支架之间；

所述上支架的下端对称设置有一号传动轮和二号传动轮，首尾封闭的串珠绳依次绕过驱、张紧轮、从动轮、一号传动轮和二号传动轮；

所述夹紧机构有两个且对称设置在下支架的下方的两端，每个夹紧机构包括与下支架固连的上夹紧瓣、与上夹紧瓣铰接的下夹紧瓣、夹紧缸，且下夹紧瓣的中间位置与上夹紧瓣的下端铰接，夹紧缸的一端与上夹紧瓣的上端铰接、夹紧缸的输出端与下夹紧瓣的上端铰接。

2.根据权利要求1所述一种深水金刚石绳锯机，其特征在于：所述下支架的外端面依次设置有浮力材料、深水阀箱和后支撑板，后支撑板与下支架之间还设置有ROV扶手，深水阀箱上设置有ROV操作手柄。