CN107599182B - 一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，进给运动运用双等腰三角形式的结构实现，连接方式为：所述转动杠杆和所述支撑件与所述主体框架在所述支撑杆一端铰接，与所述切割机构框架在所述支撑杆另一端铰接，所述切割机构框架与所述滑块和所述连接板分别在所述切割机框架两端铰接。协调各铰接点之间的距离确保所述金刚石串珠绳实现水平进给切割运动，所述滑块在沿所述导轨竖直方向移动；同时增加一平行四边形结构的辅助设施，提高所述切割框架的刚度，提供所述控绳导向机构的所述导向轮的安装位置。所述控绳导向机构的导向轮是一对绳槽相对、并列安装的小导向轮，保证串珠绳始终处于水平切割状态，避免出现跳绳的现象。

Description

一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置

技术领域

本发明涉及一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，属于海洋工程技术领域。

背景技术

我国的海洋面积广阔，海上油气资源在我国能源供应上占有较大比重，是海洋经济的重要形式之一。近年来，我国对油气的开发和利用活动大大增加，而海洋管道是海洋油气开发和利用的重要运输通道。海洋管道按管道横截面的结构分类可以分为单壁管道，管中管管道和集束管道。管道成分从外向内分别为钢筋混凝土配重层、泡沫保温层、聚乙烯防腐涂层、防腐漆层和钢管层。由于海洋管道长久处在高温度、大压力的复杂环境中，受到运输油气及其他有害气体的腐蚀，某些处于潮差和波浪碎带的管道(特别是立管)，受海浪、潮流、冰凌等影响较大，导致很多的管道存在破损的风险，而海洋管道一旦出现问题，损失会很大，所以对管道的修复是刻不容缓的事情。由于海洋立管的特殊性，使其成为所有类型海洋管道中最难维修的管道之一，金刚石绳锯机以其特有的“柔性”刀具的特点，可以高效率的对海洋管道进行切割，配合本专利对传统金刚石绳锯机的主体框架和进给装置进行创新性设计，可以更加方便、快捷的对海洋立管进行高效率的切割作业。

金刚石绳锯机利用了串珠绳切割本质的非破坏性工艺，尤其是串珠绳切割的切口比较精准、规整的特点。整个装置便于安装、可控性好、作业冲击低、对操作者和环境不会产生有害影响。本专利在传统绳锯机的基础上对进给装置和主体框架进行创新性设计，主体框架与进给装置的相互配合使金刚石绳锯机在与管道的夹紧中更加紧凑，工作更加平稳。在对立管桩基的切割作业中，本专利的金刚石绳锯机可以对海洋立管一些复杂不宜切割的位置进行切割。例如，在对立管桩基的回收工作中，本专利的金刚石绳锯机可以在立管与海底连接处进行切割，复杂的环境和海底特殊的地貌对切割工作的正常进行基本无影响。更加稳定的切割工作使金刚石绳锯机切割管道的切口更加精准和规整，为立管的维修工作提供更大的便利。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置。

本发明的目的是这样实现的：包括两个滑块、支撑轴、两个连接杆、转动杠杆、液压缸、两个支撑件，两个滑块分别设置在切割机主体框架两侧的滑轨上，支撑轴设置在两个滑块之间，两个连接杆分别铰接在支撑轴的两端，每个连接杆的端部与切割机的导向装置铰接，转动杠杆是由一水平杆和设置在水平杆两端的竖直杆组成，转动杠杆的两个竖直杆的端部分别与切割机的切割装置铰接，液压缸的一端铰接在转动杠杆的水平杆的中间位置、另一端与切割机的夹紧装置铰接，两个支撑件对称设置在转动杠杆的水平杆上，且每个支撑件的端部铰接在切割机主体框架上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.切割机的切割装置与滑块的铰接点和转动杠杆与切割机的切割装置的铰接点之间的距离、支撑件与切割机主体框架的铰接点和转动杠杆与切割机的切割装置的铰接点之间的距离、切割机的切割装置与切割机的导向装置的铰接点之间的距离相等。

2.支撑件与切割机主体框架的铰接点与切割机的切割装置与切割机的导向装置的铰接点之间的连线的方向是水平方向，支撑件与切割机主体框架的铰接点与切割机的切割装置与滑块的铰接点之间的连线的方向是竖直方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：为了克服现有技术存在的不足，本发明对传统绳锯机的进给装置进行了创新性设计。进给装置的功能是带动切割机构进行水平平动，实现对立管的切割作业，对进给装置进行创新性设计，使进给装置在金刚石绳锯机未工作时与主体框架重合，结构紧凑，占用环境空间小，对工作环境的适应性高。绳锯机工作时，液压缸提供动力，经转动杠杆机构传递，带动切割机构运动，切割机构离开主体框架对立管切割，在进给装置带动切割装置完成进给的作业过程中，金刚石绳锯机工作空间基本不增加，可以更好的适应环境。

1、金刚石绳锯机进给装置总体结构的创新性设计，将绳锯机各装置紧凑连接，有效的解决了传统绳锯机进行切割工作时占用空间较大，环境适应性和作业稳定性差的问题；

2、金刚石绳锯机进给装置的设计，使其在对立管“环抱”切割的过程中工作空间不会过大增加，结构紧凑，装置的强度、刚度和稳定性更好；

3、金刚石绳锯机控绳进给装置中导向机构的设计，使做高速循环运动的金刚石串珠绳可以在驱动轮和从动轮的轮槽中稳定运动，解决了由于进给装置的创新性设计造成的金刚石串珠绳容易跳绳的难题。

附图说明

图1是本发明金刚石绳锯机总体结构示意图；

图2是本发明金刚石绳锯机进给装置主视图(X表示与夹紧框架铰接，Y表示与主体框架铰接)；

图3是本发明金刚石绳锯机进给装置图2的后视图；

图4是本发明金刚石绳锯机总体结构示意图1的后视图；

图5是本发明金刚石绳锯机切割立管示意图一；

图6是本发明金刚石绳锯机切割立管示意图二；

图中主要标号说明：

1.切割机构，2.进给装置，3.夹紧机构，4.主体框架，5.控绳导向机构，6.张紧机构，101.连接件，102.从动轮，103轮壳固定板，104.驱动轮，105.金刚石串珠绳，106.切割安装架，107.液压马达，201.滑块，202.连接杆，203.转动连接件，204.转动杠杆，205.支撑轴，206.支撑件a，207.支撑件b，208.液压缸，209.液压接头，302.夹紧臂，303.夹爪，304.夹紧臂，305.夹爪，402.吊环，403.滑轨，501.导向安装架，502.连接板，503.导向轮。

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。

结合图1至图6，本发明所述的切割机采用模块化设计，各组成部分相对独立，可根据实际工况需求进行设置。该金刚石绳锯切割机主要由切割机构1、进给机构2、张紧机构6、控绳导向机构5、进给装置等主要机构组成，主要用于水下复合立管的切割，满足对水下复合立管的回收或维修等工作要求。首先在工作母船上通过手动张紧机构6，使串珠绳105具有足够的工作张紧力；接下来由工作母船上的吊放设备将绳锯机吊放入水，在ROV协助下使绳锯切割机靠近立管或桩基待切割位置处；另一个ROV将水下油源飞头插入控制面板的飞头座内，随后启动水下液压动力源，提供压力油供给液压控制系统，夹紧液压缸运动进而驱动夹紧臂302和夹紧臂304抱紧立管桩基，使绳锯机固定在立管桩基的待切割位置处；然后切割机构1和进给机构2依次工作，对立管进行切割。本专利的水下立管金刚石绳锯切割机运用双等腰三角形式的结构对进给机构进行了设计，使夹紧机构安装在主体框架上，并从进给机构中间穿过，整体结构非常紧凑，解决了这种立式切割机径向安装尺寸大，倾覆力矩大的难题，使该机在工作时振幅大幅降低，提高了作业可靠性，绳锯切割机具有良好的ROV适配性，操作灵活，维修方便，能更好的实现对水下复合立管的回收或维修等工作。

所述金刚石绳锯机的进给装置，进给运动运用双等腰三角形式的结构实现，双等腰三角形式结构连接方式为：转动杠杆204和支撑件207与主体框架4在A处铰接，与切割机构框架1在B处铰接，切割机构框架1与滑块201和连接板502分别在C处和D处铰接。其中AC所在直线一直与水平面垂直，AD所在直线一直与竖直平面垂直，BA长度与BC长度和BD长度分别相等，切割过程中D处沿AD所在直线水平运动，C处沿AC所在直线垂直运动；同时增加一平行四边形结构的辅助设施：切割机构1的非切割端C与滑块201一端铰接，滑块201在主体框架的滑轨403上上下滑动，切割机构1的另一端A与搭载控绳导向机构5的连接板502的一端铰接，连接板502的另一端E与连接杆202一端铰接，连接杆202另一端F与滑块201的另一端铰接，辅助设施提高CD所在直线机构的刚度，同时提供控绳导向机构5的导向轮503的安装位置。进给时进给装置2中液压缸208带动转动杠杆204旋转，使切割装置1切割端进行水平进给运动，实现对立管的切割。

控绳导向机构5的导向轮503是一对绳槽相对、并列安装的小导向轮，确保进行高速封闭循环运动的金刚石串珠绳105被限制在切割机构1切割端两个从动轮108的轮槽中，保证串珠绳105始终处于水平切割状态，避免在进行大尺寸结构物切割时，由于串珠绳105的振动幅度大，出现跳绳(串珠绳从导向轮槽脱出)的现象。

工作过程为：水下立管金刚石绳锯切割机进行水下切割作业时，先在工作母船上将串珠绳安装在绳锯机上，并通过手动张紧机构张紧串珠绳，使其具有足够的初始张紧力；然后由工作母船上的吊放设备将绳锯机吊放入水，在ROV的协助下，使绳锯机靠近立管或桩基待切割位置处；另一个ROV的机械手将水下油源飞头插入飞头座，启动液压动力源，为绳锯机液压系统提供压力油；ROV打开夹紧液压缸控制阀，夹紧液压缸运动进而驱动夹紧臂抱紧立管桩基，使绳锯机固定在立管桩基的待切割位置处，成为绳锯机底座；绳锯机稳定夹紧后，ROV启动切削机构，绳锯机主动轮高速旋转，带动串珠绳循环运动；之后，ROV启动进给装置，实现对立管或桩基的切割作业。

本发明主要应用在海洋立管的切割工作中，用于海洋平台等的回收或维修。水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，主要由切削机构、进给机构、张紧机构、控绳导向机构等结构组成，与夹紧装置和主体框架组成金刚石绳锯机，各装置间相互配合实现对海洋立管的切割。

金刚石绳锯机的进给装置，主要由切割机构1、进给机构2、夹紧机构4、张紧机构6、控绳导向机构5、驱动轮104、从动轮102、金刚石串珠绳105、滑块201、转动杠杆204、液压缸208和滑轨403等组成。滑轨403通过沉头螺母固定在主体框架1上；夹紧装置3通过螺栓在主体框架1下面三分之一处与其相互固定连接。转动杠杆204和支撑件207与主体框架4在A处铰接，与切割机构框架1在B处铰接，切割机构框架1与滑块201和连接板502分别在C处和D处铰接。其中AC所在直线一直与水平面垂直，AD所在直线一直与竖直平面垂直，BA长度与BC长度和BD长度分别相等，切割过程中D处沿AD所在直线水平运动，C处沿AC所在直线垂直运动；同时增加一平行四边形结构的辅助设施：切割机构1的非切割端C与滑块201一端铰接，滑块201在主体框架的滑轨403上上下滑动，切割机构1的另一端A与搭载控绳导向机构5的连接板502的一端铰接，连接板502的另一端E与连接杆202一端铰接，连接杆202另一端F与滑块201的另一端铰接。进给时进给装置2中液压缸208带动转动杠杆204旋转，使切割装置1切割端进行水平进给运动，实现对立管的切割。控绳导向机构5的导向轮503是一对绳槽相对、并列安装的小导向轮，确保进行高速封闭循环运动的金刚石串珠绳105被限制在切割机构1切割端两个从动轮108的轮槽中，保证串珠绳105始终处于水平切割状态。

水下立管金刚石绳锯切割机进行水下切割作业时，首先在工作母船上手动调节张紧机构6，使金刚石串珠绳105具有足够的工作张紧力；接下来由工作母船上的吊放设备将绳锯机吊放入水，ROV协助使绳锯机靠近立管桩基待切割位置处；另一个ROV机械手将水下油源飞头插入，随后液压动力源提供压力油供给液压系统，使夹紧液压缸运动进而驱动夹紧臂302和夹紧臂304抱紧立管桩基，即稳定精确的使绳锯机固定在立管桩基的待切割位置处；然后切割装置1和进给装置2依次工作，液压马达107带动驱动轮104转动，进而使金刚石串珠绳105做封闭的高速循环运动依次通过各从动轮，随后液压缸208带动转动杠杆204旋转使切割机构1实现进给运动，对立管进行切割；切割过程中，控绳导向机构5通过转轮503将金刚石串珠绳105限制在从动轮108的轮槽中。

当金刚石绳锯机切割完成需要回收时，进给机构2带动切割机构1回到原位置，夹紧机构4的液压缸305带动夹紧臂302绕转轴301旋转松开立管桩基，吊装机构通过吊环402带动金刚石绳锯机实现回收工作。

综上，本发明提供一种水下立管金刚石切割机的进给装置，进给运动运用双等腰三角形式的结构实现，连接方式为：所述转动杠杆和所述支撑件与所述主体框架在所述支撑杆一端铰接，与所述切割机构框架在所述支撑杆另一端铰接，所述切割机构框架与所述滑块和所述连接板分别在所述切割机框架两端铰接。协调各铰接点之间的距离确保所述金刚石串珠绳实现水平进给切割运动，所述滑块在沿所述导轨竖直方向移动；同时增加一平行四边形结构的辅助设施，提高所述切割框架的刚度，提供所述控绳导向机构的所述导向轮的安装位置。所述控绳导向机构的导向轮是一对绳槽相对、并列安装的小导向轮，保证串珠绳始终处于水平切割状态，避免出现跳绳的现象。

Claims (3)

1.一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，其特征在于：包括两个滑块、支撑轴、两个连接杆、转动杠杆、液压缸、两个支撑件，两个滑块分别设置在切割机主体框架两侧的滑轨上，支撑轴设置在两个滑块之间，两个连接杆分别铰接在支撑轴的两端，每个连接杆的端部与切割机的导向装置铰接，转动杠杆是由一水平杆和设置在水平杆两端的竖直杆组成，转动杠杆的两个竖直杆的端部分别与切割机的切割装置铰接，液压缸的一端铰接在转动杠杆的水平杆的中间位置、另一端与切割机的夹紧装置铰接，两个支撑件对称设置在转动杠杆的水平杆上，且每个支撑件的端部铰接在切割机主体框架上。

2.根据权利要求1所述的一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，其特征在于：切割机的切割装置与滑块的铰接点和转动杠杆与切割机的切割装置的铰接点之间的距离、支撑件与切割机主体框架的铰接点和转动杠杆与切割机的切割装置的铰接点之间的距离、切割机的切割装置与切割机的导向装置的铰接点之间的距离相等。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下立管金刚石绳锯切割机的进给装置，其特征在于：支撑件与切割机主体框架的铰接点与切割机的切割装置与切割机的导向装置的铰接点之间的连线的方向是水平方向，支撑件与切割机主体框架的铰接点与切割机的切割装置与滑块的铰接点之间的连线的方向是竖直方向。