CN107378455A - 一种由rov操作的水下多路液压防污染换接工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，包括公头装配体、母头装配体、ROV操作把手和支撑架。公头装配体和母头装配体在公头外壳和母头外壳、圆柱销和导向柱的导向配合下进行对接；ROV机械手通过ROV操作把手将公头装配体和母头装配体进行换接；母头装配体通过支撑架安装在ROV机身上。本发明可实现多路接头的同时运动，有效减少可管线之间干涉的可能。采用二级对接方式，先通过外壳体进行粗对准，再通过导向柱和圆柱销进行精确对准。

Description

一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具
技术领域
本发明涉及一种水下换接工具，尤其涉及一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具。
背景技术
水下换接工具是一种装备于水下作业系统，广泛应用于海洋工程的设备。水下作业系统的开发使水下机器人(ROV)在一次出航过程中携带多种水下工具，完成不同的水下作业任务，避免将有限的时间浪费在往返更换作业工具上，提高了水下机器人的工作效率。目前，国内尚无通过ROV机械手直接夹持的水下换接工具。已有的换接工具存在换接效率低、失败率高等系列问题。这些问题降低了工作效率，增加了成本，同时也会影响工作进度。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，可以是实现水下作业工具的快速安装与分离，且结构简单，密封性能可靠，操作方便，可同时承受内外压，适合海洋工程环境。
本发明的目的是这样实现的：包括公头装配体、母头装配体、支撑架，所述公头装配体包括公头外壳、设置在公头外壳内的公头主体、设置在公头主体下端的公头壳体、设置在公头壳体下端内部的公头活塞、设置在公头主体内的竖直孔中的公头弹簧，公头弹簧的两端分别与竖直孔和公头活塞连接，公头主体上还设置有锁紧槽，所述公头活塞设置有公头油口，所述公头外壳下端内表面设置有导向坡口；所述母头装配体包括母头外壳体、设置在母头外壳体内的母头内壳体、设置在母头内壳体内的母头主体、与母头内壳体连接的母头导向套、母头挡套、母头活塞、液压缸，母头主体上设置有轴向的通孔，母头主体外表面对称设置有三个锁紧斜面柱，且三个锁紧斜面柱伸入至母头外壳体和母头内壳体之间，母头内壳体圆周外表面还对称设置有三个锁紧孔，每个锁紧孔内设置有锁紧弹簧和锁紧柱，锁紧柱的一端与锁紧斜面配合、另一端与锁紧槽配合，母头导向套外表面设置有与导向坡口配合的坡面，母头主体的周向设置有与通孔相通的母头油孔，且通孔的下端通过内螺纹连接有堵头，堵头上设置至有母头连接顶杆，所述母头挡套设置在母头主体上端，所述母头活塞通过母头弹簧的预紧力压紧在母头挡套上，所述液压缸的前端盖固连在母头主体下端，液压缸的前端盖连接有缸体，缸体端部连接有液压缸的后端盖，液压缸的前端盖和液压缸的后端盖上分别设置有相互连接的油口和油道，液压缸的活塞杆的端部与液压缸外壳连接，液压缸的活塞设置在缸体内，所述母头导向套的下段套装在液压缸外壳上，所述液压缸外壳设置在支撑架上。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述公头主体上还设置有竖直方向的起轴向导向作用的圆柱销，且圆柱销有两个，母头主体上设置有两个与圆柱销配合的圆孔；
所述公头装配体还包括导向柱，且导向柱穿过公头外壳并通过过盈配合连接在公头主体上，母头外壳体上端和母头内壳体上端分别设置有与导向柱配合的U型槽。
2.公头壳体、公头活塞、公头弹簧、公头油孔、母头挡套、母头活塞、母头弹簧、通孔、母头油孔的个数相等，优选为四个。
3.公头主体与公头壳体连接处、公头活塞与公头壳体连接处、堵头与母头主体连接处分别设置有密封圈。
4.所述公头外壳上还设置有ROV操作把手安装板，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的锁紧过程在公头装配体和母头装配体对接过程中同步进行；锁紧过程由液压缸推动母头装配体上的锁紧斜面，挤压锁紧柱，压入公头装配体中锁紧槽中，完成锁紧动作；解锁时，液压缸反向移动，锁紧柱通过弹簧自动退出锁紧槽，完成解锁动作。
本发明实现了由ROV机械手操作的水下换接工具，实现了水下多路液压连接；采用了单向阀结构，可有效的防止海水污染；实现了自动的解锁过程，结构简单、方便；采用了活塞杆固定、液压缸移动的运动形式，可实现多路接头的同时运动，有效减少可管线之间干涉的可能。采用二级对接方式，先通过外壳体进行粗对准，再通过导向柱和圆柱销进行精确对准。
附图说明
图1是本发明的公头装配体主视图；
图2是本发明的公头装配体仰视图；
图3是本发明的母头装配体主视图；
图4是本发明的母头装配体局部视图一；
图5是本发明的母头装配体局部视图二；
图6是本发明的母头装配体油路及进油口剖面示意图；
图7是本发明的支撑结构示意图；
图8是本发明的对接过程描述示意图；
图9是本发明对接完成示意图；
图10是本发明的整体结构示意图。
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所示，一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具中的公头装配体L包括：导向柱1、公头主体2、公头外壳3、螺钉4、公头弹簧5、螺钉6、公头外壳密封圈7、公头壳体8、公头活塞密封圈9、公头活塞10、圆柱销11。所述的公头外壳8，有导向坡口54，对接过程中起到导向作用，实现粗对准；公头主体2用螺钉4连接在公头外壳8上；公头主体2上开有锁紧槽55；公头壳体通过螺钉6连接在公头主体2上；公头壳体8和公头主体2依靠公头外壳密封圈7密封；公头活塞10依靠公头弹簧5提供的预紧力，压紧在公头壳体8上，形成类似于单向阀结构；公头活塞10上开有油口，公头装配体L和母头装配体R完成对接后，可形成液压油路；公头活塞10和公头壳体8间有公头活塞密封圈9进行密封；所述的导向柱1，穿过公头外壳3，通过过盈配合，连接在公头主体2上，对接过程中起到周向导向作用；所述的圆柱销11通过过盈配合连接在公头主体上，对接过程中起到轴向导向作用。
如图3、图4、图5所示，母头装配体R包括：螺钉12、母头外壳体13、母头锁紧弹簧14、锁紧柱15、母头内壳体16、母头顶杆密封圈17、母头挡套密封圈18、母头挡套19、螺钉20、母头弹簧21、母头活塞密封圈22、母头活塞23、母头对接顶杆24、母头主体25、堵头密封圈26、堵头27、母头导向套28、螺钉29、弹簧垫圈30、液压缸前端盖31、耐磨环32、活塞33、活塞密封圈34、缸体35、活塞端盖密封圈36、液压缸后端盖37、活塞杆密封圈一38、活塞杆密封圈二39、活塞杆40、螺钉41液压缸外壳42。
所述的母头外壳体13通过螺钉12连接在母头内壳体16上；母头外壳体13和母头内壳体16前端均开有U型槽56，在对接过程中用来容纳导向柱1，起导向作用；所述的母头内壳体16套在母头主体25上，通过螺钉44和母头导向套28连接；母头内壳体16上开有锁紧孔58，用来容纳锁紧柱15；对接过程中，所述的母头主体上的锁紧斜面57下压锁紧柱15，压入公头主体2上对应的锁紧槽55中，实现锁紧；锁紧柱15通过锁紧弹簧14实现解锁；所述的母头挡套19通过螺钉20连接在母头主体25上；母头主体25开有通孔H(1、2、3、4)；母头主体25上开有对应油口K(1、2、3、4)与之相通；通孔末端设有内螺纹60，堵头27通过内螺纹60连接，旋入通孔H(1、2、3、4)末端；堵头27和母头主体25间通过堵头密封圈26密封；堵头27上设有螺纹孔59；所述的母头对接顶杆24通过螺纹59连接与堵头27连接；所述的母头活塞23通过母头弹簧21的预紧力压紧在母头挡套19上；母头挡套19、母头活塞23、母头对接顶杆24、母头主体25间均有密封圈密封；所述的母头主体上设有用来搬运的螺纹孔61。所述的液压缸前端盖31通过螺钉29连接在母头主体25上，前端盖31上开有油口K5和油道H5；缸体35通过螺钉43连接在液压缸前端31盖上；液压缸后端盖37通过螺钉43与缸体35连接，后端盖37上开有油口K6和油道H6；液压缸前端盖31、液压缸后端盖37和缸体35之间均有活塞端盖密封圈36密封；活塞杆40和液压缸前端盖31、后端盖37均有密封；前活塞杆和液压缸前端盖间为活塞杆密封圈一38，后活塞杆和液压缸后端盖间为活塞杆密封圈一38和活塞杆密封圈二39密封；活塞与缸体之间有活塞密封圈34；活塞上有耐磨环32；后活塞杆通过螺钉41与液压缸外壳42连接；母头导向套28套在液压缸外壳42上。
如图7所示，支撑结构包括：支撑板49、支撑座50、螺钉51、支撑块52和螺钉53。支撑板49与ROV机体通过螺栓连接；支撑板49与支撑块52之间通过螺钉51连接；支撑块52与母头装配体R通过螺钉53连接，支撑座50放置于母头装配体R下方，支撑座50与ROV机体通过螺栓连接。
如图10所示，本发明的公头外壳上设置有ROV操作把手安装板47，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手46。
如图8所示，本发明的换接过程为：ROV机械手夹持ROV操作把手46，将公头装配体L移至母头装配体R附近；公头外壳3逐渐插入母头外壳13中，；通过导向坡口54进行粗定位；随着公头装配体L和母头装配体R相互靠近，存在于二者之间的流体被挤走；靠近过程中，圆柱销11和导向销1进行精确定位；靠近过程直到母头外壳13接触到公头主体2的凸台为止；液压缸推动母头，母头活塞23与公头外壳8接触，母头活塞23向后运动；母头对接顶杆24与公头活塞10接触，公头活塞10向后运动；公头油道和母头油道均被打开，实现公头和母头之间的液压连接；液压缸推动母头，母头主体25上的压紧斜面将锁紧柱15压入公头主体2的锁紧槽内，实现锁紧；ROV机械手松开ROV操作把手46，完成换接过程。完成过程如图9所示。
结合图1至图10，本发明的ROV操作的水下多路液压防污染换接工具包括公头装配体、母头装配体、ROV操作把手和支撑架。公头装配体包括导向柱、公头主体、公头外壳、公头弹簧、公头外壳密封圈、公头壳体、公头活塞、公头活塞密封圈、圆柱销。母头装配体包括母头外壳体、母头锁紧弹簧、锁紧柱、母头内壳体、液压缸前端盖、活塞、缸体、液压缸后端盖、活塞杆、液压缸外壳、母头顶杆密封圈、母头挡套密封圈、母头挡套、母头活塞密封圈、母头活塞、母头弹簧、母头导向套、母头对接顶杆、活塞前端盖密封圈、活塞后端盖密封圈、耐磨环、活塞密封圈、活塞杆密封圈一、活塞杆密封圈二。ROV操作把手包括ROV操作把手和ROV操作把手安装板。支撑架包括支撑板、支撑架和支撑块。
所述的公头外壳，有导向坡口，对接过程中起到导向作用，实现粗对准；所述的公头主体用螺钉连接在公头外壳上；所诉的公头主体上开有锁紧槽；公头壳体通过螺钉连接在公头主体上；公头壳体和公头主体依靠密封圈密封；公头活塞依靠弹簧提供的预紧力，压紧在公头壳体上，形成类似于单向阀结构；公头活塞上开有油口，公头装配体和母头装配体完成对接后，可形成液压油路；公头活塞和公头壳体间有密封圈进行密封；所述的导向柱，穿过公头外壳，通过过盈配合，连接在公头主体上，对接过程中起到周向导向作用；所述的圆柱销通过过盈配合，连接在公头主体上，对接过程中起到轴向导向作用。
所述的母头外壳体通过螺钉连接在母头内壳体上；母头外壳体和母头内壳体前端均开有U型槽，在对接过程中用来容纳导向柱，起导向作用；所述的母头内壳体套在母头主体上，母头内壳体通过螺钉和母头导向套连接；母头内壳体上开有锁紧孔，用来容纳锁紧柱；对接过程中，所述的母头主体上的锁紧斜面下压锁紧柱，压入公头主体上对应的锁紧槽中，实现锁紧；锁紧柱通过锁紧弹簧实现解锁；所述的母头挡套通过螺钉连接在母头主体上；母头主体开有通孔；母头主体上开有对应油口与之想通；通孔末端设有内螺纹，堵头通过螺纹连接，旋入通孔末端；堵头和母头主体间通过密封圈密封；堵头上设有螺纹孔；所述的母头对接顶杆通过螺纹连接与堵头连接；所述的母头活塞通过弹簧的预紧力压紧在母头挡套上；母头挡套、母头活塞、母头对接顶杆、母头主体间均有密封圈密封；所述的母头主体上设有用来搬运的螺纹孔。
所述的液压缸前端盖通过螺钉连接在母头主体上，前端盖上开有油口和油道；缸体通过螺钉连接在液压缸前端盖上；液压缸后端盖通过螺钉与缸体连接，后端盖上开有油口和油道；液压缸前端盖、液压缸后端盖和缸体之间均有密封；活塞杆和液压缸前端盖、后端盖均有密封；前活塞杆和液压缸前端盖间为拉杆封，后活塞杆和液压缸后端盖间为拉杆封和星形圈密封；活塞与缸体之间为斯特封；活塞上有耐磨环；后活塞杆通过螺钉与液压缸外壳连接；母头导向套套在液压缸外壳上。
所述的ROV操作把手安装板通过螺钉与公头外壳连接；ROV操作把手焊接在ROV操作把手安装板上。所述的支撑块通过螺钉与液压缸外壳连接；所述的支撑架与支撑块通过螺钉连接；所述的支撑座安装在液压缸外壳下；支撑架、支撑座分别与ROV机体固连。
本发明中，除特殊指出外，所述的密封圈为O形密封圈。
本发明中，所述的公头活塞装配体中公头外壳突出公头主体的长度小于或等于液压缸行程。
本发明中，公头装配体通过液压接头和液压管线与水下作业工具相连，母头装配体安装在ROV机体上。
本发明中，公头装配体、母头装配体沿周向对应分布四组液压油路。每组油路上均具有一套独特的深水耐高压防污染系统，该系统可实现系统深水绿色作业。
本发明中，公头装配体上圆柱销的轴线与公头装配体轴线平行、导向柱的轴线与公头装配体的轴线正交；从公头主体端面上看，两圆柱销对称分布，和导向柱成等腰三角形分布。
本发明的液压活塞杆固定、液压缸筒移动。
本发明的应用方法:
换接过程：ROV机械手夹持ROV操作把手，将公头装配体移至母头装配体附近；公头外壳逐渐插入母头外壳中；通过导向坡口进行粗定位；随着公头装配体和母头装配体相互靠近，存在于二者之间的流体被挤走；靠近过程中，圆柱销和导向销进行精确定位；靠近过程直到母头外壳接触到公头主体的凸台为止；液压缸推动母头，母头活塞与公头外壳接触，母头活塞向后运动；母头对接顶杆与公头活塞接触，公头活塞向后运动；公头油道和母头油道均被打开，实现公头和母头之间的液压连接；液压缸推动母头，母头主体上的压紧斜面将锁紧柱压入公头主体的锁紧槽内，实现锁紧；ROV机械手松开ROV操作把手，完成换接过程。
拔出过程：ROV机械手夹持ROV操作把手，液压缸后退；锁紧柱在弹簧的弹力下回弹，离开公头主体上的锁紧槽，完成解锁；ROV机械手将公头装配体抽离母头装配体，完成拔出过程。
综上，本发明涉及了水下换接工具，具体涉及一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具。本发明包括、公头装配体、母头装配体、ROV操作把手和支撑架。公头装配体包括导向柱、公头主体、公头外壳、公头弹簧、公头外壳密封圈、公头壳体、公头活塞、公头活塞密封圈、圆柱销。母头装配体包括母头外壳体、母头锁紧弹簧、锁紧柱、母头内壳体、液压缸前端盖、活塞、缸体、液压缸后端盖、活塞杆、液压缸外壳、母头顶杆密封圈、母头挡套密封圈、母头挡套、母头活塞密封圈、母头活塞、母头弹簧、母头导向套、母头对接顶杆、活塞前端盖密封圈、活塞后端盖密封圈、耐磨环、活塞密封圈、活塞杆密封圈一、活塞杆密封圈二。ROV操作把手包括ROV操作把手和ROV操作把手安装板。支撑架包括支撑板、支撑架和支撑块。所述公头主体与公头外壳之间通过螺钉连接，公头壳体和公头主体之间通过螺钉连接。导向柱和圆柱销与公头主体之间采用过盈配合。母头外壳体和母头内壳体之间通过螺钉连接。母头主体和液压缸前端盖通过螺钉连接。活塞杆和液压缸外壳之间通过螺钉连接。母头内壳体和母头导向套之间通过螺钉连接。母头挡套和母头主体之间通过螺钉连接。缸体和液压缸后端盖之间通过螺钉连接。本发明提出了一种水下多路换接工具的结构，且结构紧凑简单、密封性可靠、ROV操作方便、可同时承受内外压，适合深海的复杂工作环境。锁紧结构简单可靠、可实现自动解锁。采用了活塞杆固定、液压缸移动的运动形式，可实现多路接头的同时运动，有效减少可管线之间干涉的可能。采用二级对接方式，先通过外壳体进行粗对准，再通过导向柱和圆柱销进行精确对准。采用液压缸推动来进行单向阀的启闭，动作平稳可靠。

Claims (9)

1.一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：包括公头装配体、母头装配体、支撑架，所述公头装配体包括公头外壳、设置在公头外壳内的公头主体、设置在公头主体下端的公头壳体、设置在公头壳体下端内部的公头活塞、设置在公头主体内的竖直孔中的公头弹簧，公头弹簧的两端分别与竖直孔和公头活塞连接，公头主体上还设置有锁紧槽，所述公头活塞设置有公头油口，所述公头外壳下端内表面设置有导向坡口；所述母头装配体包括母头外壳体、设置在母头外壳体内的母头内壳体、设置在母头内壳体内的母头主体、与母头内壳体连接的母头导向套、母头挡套、母头活塞、液压缸，母头主体上设置有轴向的通孔，母头主体外表面对称设置有三个锁紧斜面柱，且三个锁紧斜面柱伸入至母头外壳体和母头内壳体之间，母头内壳体圆周外表面还对称设置有三个锁紧孔，每个锁紧孔内设置有锁紧弹簧和锁紧柱，锁紧柱的一端与锁紧斜面配合、另一端与锁紧槽配合，母头导向套外表面设置有与导向坡口配合的坡面，母头主体的周向设置有与通孔相通的母头油孔，且通孔的下端通过内螺纹连接有堵头，堵头上设置至有母头连接顶杆，所述母头挡套设置在母头主体上端，所述母头活塞通过母头弹簧的预紧力压紧在母头挡套上，所述液压缸的前端盖固连在母头主体下端，液压缸的前端盖连接有缸体，缸体端部连接有液压缸的后端盖，液压缸的前端盖和液压缸的后端盖上分别设置有相互连接的油口和油道，液压缸的活塞杆的端部与液压缸外壳连接，液压缸的活塞设置在缸体内，所述母头导向套的下段套装在液压缸外壳上，所述液压缸外壳设置在支撑架上。
2.根据权利要求1所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：所述公头主体上还设置有竖直方向的起轴向导向作用的圆柱销，且圆柱销有两个，母头主体上设置有两个与圆柱销配合的圆孔；
所述公头装配体还包括导向柱，且导向柱穿过公头外壳并通过过盈配合连接在公头主体上，母头外壳体上端和母头内壳体上端分别设置有与导向柱配合的U型槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：公头壳体、公头活塞、公头弹簧、公头油孔、母头挡套、母头活塞、母头弹簧、通孔、母头油孔的个数相等，优选为四个。
4.根据权利要求1或2所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：公头主体与公头壳体连接处、公头活塞与公头壳体连接处、堵头与母头主体连接处分别设置有密封圈。
5.根据权利要求3所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：公头主体与公头壳体连接处、公头活塞与公头壳体连接处、堵头与母头主体连接处分别设置有密封圈。
6.根据权利要求1或2所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：所述公头外壳上还设置有ROV操作把手安装板，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手。
7.根据权利要求3所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：所述公头外壳上还设置有ROV操作把手安装板，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手。
8.根据权利要求4所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：所述公头外壳上还设置有ROV操作把手安装板，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手。
9.根据权利要求5所述的一种由ROV操作的水下多路液压防污染换接工具，其特征在于：所述公头外壳上还设置有ROV操作把手安装板，ROV操作把手安装板上设置有用于与ROV连接的ROV操作手。
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