CN110977708A - 海管表面清理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海管表面清理装置,包括装吊架体、安装在装吊架体下方的可开合夹持海管的抱管爪机构、安装在抱管爪机构上并可相对抱管爪机构在海管的轴向方向上来回移动的支撑机构,还包括用于对海管上涂层进行清理的涂层清理机构、和/或用于对海管上焊缝进行打磨的焊缝打磨机构;涂层清理机构可拆卸安装在支撑机构上并可相对支撑机构在海管径向方向上来回移动;焊缝打磨机构可拆卸安装在支撑机构上并可相对支撑机构在海管径向方向上来回移动。本发明的海管表面清理装置,可由水下机器人操作,在水下对海管进行涂层或焊缝清理,解决深水海管清理难题以及由潜水员清理存在的清理速度慢、潜水员工作负荷大、无法连续工作等问题。
Description
技术领域
本发明涉及海管维修技术领域,尤其涉及一种海管表面清理装置。
背景技术
在进行海管维修时,需要先对海管涂层和纵焊缝进行清理。在浅水区海管维修时,可利用潜水员携带的冲击镐和液压打磨刷来完成相关清理工作,但上述潜水员使用的清理工具为接触式工具,存在清理速度慢,潜水员工作负荷大,无法连续工作,海管清理后表面光洁度不达标,易造成海管二次损伤等缺点。对于水深超过300米的深水海管维修,潜水资源不适用此水深工作,需由水下机器人来进行,因而设计一种能基于水下机器人进行海管涂层及焊缝清理工作,同时又能规避潜水员清理工具缺点的装置对深水海管维修至关重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种适用于水下机器人操作的海管表面清理装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种海管表面清理装置,包括装吊架体、安装在所述装吊架体下方的可开合夹持海管的抱管爪机构、安装在所述抱管爪机构上并可相对所述抱管爪机构在海管的轴向方向上来回移动的支撑机构,还包括用于对海管上涂层进行清理的涂层清理机构、和/或用于对海管上焊缝进行打磨的焊缝打磨机构;
所述涂层清理机构可拆卸安装在所述支撑机构上并可相对所述支撑机构在海管径向方向上来回移动;所述焊缝打磨机构可拆卸安装在所述支撑机构上并可相对所述支撑机构在海管径向方向上来回移动。
优选地,所述抱管爪机构包括至少一组可开合夹持海管的抱管爪单元、可转动安装在所述抱管爪单元内并可与海管外周表面接触的主动轮、连接并驱动所述主动轮转动的第一驱动马达、可转动安装在所述抱管爪单元的端部并可与海管外周表面接触的从动轮;
所述主动轮在所述第一驱动马达驱动下,沿着海管的外周表面转动,带动所述抱管爪单元绕海管的周向运动。
优选地,所述抱管爪机构包括至少两组所述抱管爪单元,相邻的两组所述抱管爪单元之间通过连杆连接并同步动作。
优选地,所述支撑机构包括设置在所述抱管爪机构一侧上的支撑板、连接在所述支撑板朝向所述抱管爪机构一面并沿海管的轴向延伸的导杆;所述导杆穿设在所述抱管爪机构的上端,所述支撑板随导杆伸出或缩进所述抱管爪机构的上端相对所述抱管爪机构来回移动;
所述支撑板的相对另一面上设有沿海管的径向延伸的滑杆,所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构配合在所述滑杆上并可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动。
优选地,所述支撑机构还包括安装在所述支撑板顶部且驱动轴朝下的第二驱动马达、与所述第二驱动马达的驱动轴连接的丝杆、配合在所述丝杆上的丝杆螺母;
所述丝杆的轴向与所述滑杆的延伸方向相平行;所述丝杆螺母套设有螺母套筒,通过所述螺母套筒与所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构上的径向联动螺栓连接;
所述第二驱动马达启动驱动所述丝杆转动,带动所述丝杆螺母沿所述丝杆轴向来回移动,从而带动所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构在海管的径向方向上来回移动。
优选地,所述涂层清理机构包括第一支座、用于输出高压水进行涂层清理的喷嘴单元以及第三驱动马达;
所述第一支座配合在所述支撑板的滑杆上,可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动;所述喷嘴单元可沿海管周向来回摆动安装在所述第一支座上;所述第三驱动马达安装在所述第一支座上并连接所述喷嘴单元,驱动所述喷嘴单元来回摆动。
优选地,所述焊缝打磨机构包括配合在所述支撑板的滑杆上并可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动的第二支座、可转动安装在所述第二支座上并相间隔的第一滚轮和第二滚轮、绕覆在所述第一滚轮和第二滚轮外周上的焊缝打磨带、可移动安装在所述第二支座上并位于所述第一滚轮和第二滚轮之间的用于调节所述焊缝打磨带张紧程度的张紧轮、连接并驱动所述第一滚轮转动的第四驱动马达。
优选地,所述装吊架体上设有把手、用于液压管路穿设其中的液压管牵引链板。
优选地,所述海管表面清理装置还包括控制箱,所述控制箱安装在所述装吊架体上。
优选地,所述海管表面清理装置还包括为所述海管表面清理装置提供浮力的浮力机构,所述浮力机构安装在所述装吊架体上。
本发明的有益效果:可由水下机器人操作,在水下对海管进行涂层或焊缝清理,解决深水海管表面清理难题以及由潜水员清理存在的清理速度慢、潜水员工作负荷大、无法连续工作等问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一实施例的海管表面清理装置的立体结构示意图;
图2是图1所示海管表面清理装置的剖面结构示意图;
图3是图1所示海管表面清理装置中支撑机构的侧视图;
图4是图1所示海管表面清理装置的前视图;
图5是本发明一实施例的海管表面清理装置中焊缝打磨机构的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1、5所示,本发明一实施例的海管表面清理装置,包括装吊架体10、抱管爪机构20、支撑机构30,还包括涂层清理机构40和/或焊缝打磨机构50。
抱管爪机构20安装在装吊架体10的下方,抱管爪机构20可开合夹持海管。支撑机构30安装在抱管爪机构20上,可相对抱管爪机构20在海管的轴向方向上来回移动。涂层清理机构40用于对海管上涂层进行清理,涂层包括海管上的水泥涂层、防腐层等。焊缝打磨机构50用于对海管上的焊缝进行打磨。涂层清理机构40和焊缝打磨机构50均可拆卸安装在支撑机构30上,可相对支撑机构30在海管径向方向上来回移动。在对海管表面进行清理时,根据所要清理的目的将涂层清理机构40或焊缝打磨机构50安装在支撑机构30上,或者将涂层清理机构40或焊缝打磨机构50按照清理顺序先后安装。例如,先在支撑机构30上安装涂层清理机构40进行涂层清理后,将其拆卸下来后再将焊缝打磨机构50安装到支撑机构30上以进行焊缝清理。
装吊架体10作为整个装置的支撑架构,可以为框架结构或支撑板等,位于整个装置的上端。装吊架体10上可以设有把手11,作为水下机器人(ROV)引导装置在海管就位的扶手。
如图1、2所示,抱管爪机构20包括至少一组可开合夹持海管的抱管爪单元21、可转动安装在抱管爪单元21内并可与海管外周表面接触的主动轮22、连接并驱动主动轮22转动的第一驱动马达23、可转动安装在抱管爪单元21的端部并可与海管外周表面接触的从动轮24。主动轮22在第一驱动马达23驱动下,沿着海管的外周表面转动,带动抱管爪单元21绕海管的周向运动。
其中,抱管爪单元21可包括通过转轴连接并相对可转动开合的两个支爪、连接并驱动两个支爪转动的开合液压缸。主动轮22可以为一个或以上,设置在每一支爪朝向海管的内侧,在抱管爪单元21配合到海管的外周上时,主动轮22随之也抵接在海管外周上。每一个支爪的端部均可设置至少一个从动轮24,在主动轮22转动带动抱管爪单元21绕海管的周向运动时,从动轮24也转动,同时也减少支爪与海管之间的摩擦力。
根据海管的轴向长度,抱管爪机构20优选包括至少一组可开合夹持海管的抱管爪单元21,相邻的两组抱管爪单元21之间通过连杆25连接并同步动作。
结合图1-3,支撑机构30可包括支撑板31以及导杆32。支撑板31设置在抱管爪机构20对应海管轴向的相对两侧中的一侧上。导杆32连接在支撑板31朝向抱管爪机构20的一面上,导杆32沿海管的轴向延伸并穿设在抱管爪机构20的上端,从而支撑机构30可通过该导杆32在抱管爪机构20内的穿设固定在抱管爪机构20上。导杆32可通过液压驱动(如液压缸)相对抱管爪机构20沿海管的轴向来回移动,支撑板31随导杆32伸出或缩进抱管爪机构20的上端相对抱管爪机构20来回移动,如靠近或远离抱管爪机构20。
当支撑机构30相对抱管爪机构20沿海管的轴向来回移动时,也带动安装在其上的涂层清理机构40或焊缝打磨机构50沿海管的轴向来回移动进行对应的清理操作。
进一步地,支撑板31的相对另一面上设有沿海管的径向延伸的滑杆33,涂层清理机构40或焊缝打磨机构50配合在滑杆33上并可沿滑杆33在海管的径向方向上来回移动,从而可以移动靠近或远离海管。
支撑机构30还包括安装在支撑板31顶部且驱动轴朝下的第二驱动马达34、与第二驱动马达34的驱动轴连接的丝杆、配合在丝杆上的丝杆螺母。丝杆的轴向与滑杆33的延伸方向相平行,并且丝杆外套设有丝杆套筒35;丝杆螺母外套设有螺母套筒36并与螺母套筒36相对固定。螺母套筒36的上端可活动插接到丝杆套筒35内。当第二驱动马达34启动带动丝杆转动时,丝杆螺母沿着丝杆的轴向移动同时带动螺母套筒36也移动。
丝杆螺母通过螺母套筒36与涂层清理机构40或焊缝打磨机构50上的径向联动螺栓连接。第二驱动马达34启动驱动丝杆转动,带动丝杆螺母沿丝杆轴向来回移动,从而带动涂层清理机构40或焊缝打磨机构50在海管的径向方向上来回移动。
如图1、4所示,涂层清理机构40可包括第一支座41、用于输出高压水进行涂层清理的喷嘴单元42以及第三驱动马达43。
第一支座41配合在支撑板31的滑杆33上,可沿滑杆33在海管的径向方向上来回移动。具体地,第一支座41朝向支撑机构30的一面上设有与滑杆33配合的第一滑槽44,第一支座41通过该第一滑槽44与滑杆33配合安装在支撑板31上。
喷嘴单元42可沿海管周向来回摆动安装在第一支座41上;第三驱动马达43安装在第一支座41上并连接喷嘴单元42,驱动喷嘴单元42来回摆动。其中,第一支座41上设有对应海管外周设置的弧形槽411,喷嘴单元42通过挂接件等配合在该弧形槽411中。当第三驱动马达43驱动喷嘴单元42摆动时,挂接件沿着弧形槽411来回滑动。
本实施例中,第三驱动马达43设置在第一支座41的一侧上并以驱动轴朝上设置。该第三驱动马达43的驱动杆通过摇杆45连接喷嘴单元42。摇杆45相对第三驱动马达43呈水平放置,在第三驱动马达43的驱动杆转动时,带动摇杆45摆动,从而带动喷嘴单元42沿弧形槽411来回摆动。
如图5所示,焊缝打磨机构50可包括配合在支撑板31的滑杆33上的第二支座51、可转动安装在第二支座51上的第一滚轮52和第二滚轮53、绕覆在第一滚轮52和第二滚轮53外周上的焊缝打磨带54、可移动安装在第二支座51上的张紧轮55、连接并驱动第一滚轮52转动的第四驱动马达(未图示)。
其中,第二支座51朝向支撑机构30的一面上设有与滑杆33配合的第二滑槽56,第二支座51通过该第二滑槽56与滑杆33配合安装在支撑板31上,可沿滑杆33在海管的径向方向上来回移动。
第一滚轮52和第二滚轮53相间隔设置。第一滚轮52作为主动轮,第二滚轮53作为从动轮,在第四驱动马达启动驱动第一滚轮53转动时,通过焊缝打磨带54带动第二滚轮53同步转动。张紧轮55位于第一滚轮52和第二滚轮53之间,焊缝打磨带54也绕覆在张紧轮55外周上。张紧轮55在第二支座51上可相对第二支座51移动,带动绕覆其上的焊缝打磨带54也撑开或放松,从而调节焊缝打磨带54的张紧程度。
对应张紧轮55的可移动设置,第二支座51上设有活动槽57,张紧轮55的一端轴部配合在活动槽57中。张紧轮55沿活动槽57长度方向移动调节好焊缝打磨带54的张紧程度后,通过螺栓等件将张紧轮55定位在其所处活动槽57的当下位置。
在上述的各个机构中,部分机构通过液压缸提供驱动力,为了防止液压管路在整个装置沿海管轴向和周向运动时,液压管路散开影响作业,如图1、2所示,装吊架体10上设有用于液压管路穿设其中的液压管牵引链板12。抱管爪机构20中连接开合液压缸的液压管路、支撑机构30中连接液压缸的液压管路等的液压管路均可穿设在液压管牵引链板12中。
进一步地,如图1所示,本发明的海管表面清理装置还包括控制箱60,控制箱60内设有各种控制阀,分别与各个机构电连接。控制箱60安装在装吊架体10上。具体地,控制箱60和支撑机构20可分别位于抱管爪机构20对应海管轴向的相对两侧。
本发明的海管表面清理装置还包括为海管表面清理装置提供浮力的浮力机构70,使海管表面清理装置在水下处于零重力状态。
浮力机构70可安装在装吊架体10上。浮力机构70可包括至少一个浮力箱71,可以位于抱管爪机构20的与海管轴向平行的至少一侧。优选地,考虑到平衡性,抱管爪机构20的与海管轴向平行的相对两侧分别设有浮力箱71。
另外,抱管爪机构20中,每一抱管爪单元21的支爪上也可设置浮材,为抱管爪单元21提供浮力,使其在水下处于零重力状态。
参考图1-4,本发明的海管表面清理装置用于海管涂层清理时,将涂层清理机构40安装在支撑机构30上。水下机器人通过装吊架体10上的把手11将整个装置在海管上就位。清理时,抱管爪机构20对准配合到海管外周将海管抱紧;启动支撑机构30上的第二驱动马达34,驱动涂层清理机构40沿海管径向移动直至喷嘴单元42距离海管位置达到设计位置;启动喷嘴单元42,通过输出的高压水对海管涂层进行清理。在清理过程中,通过驱动导杆32移动进而驱使支撑机构30及涂层清理机构40沿海管的轴向移动清理海管涂层,启动第三驱动马达43驱动喷嘴单元42摆动,沿海管周向进行涂层扇面清理。待海管轴向涂层扇面清理完毕后,启动抱管爪机构20的第一驱动马达23,驱使抱管爪机构20沿海管的周向转动至下一位置,重复上述清理过程直至海管一周的涂层均清理完毕。海管涂层清理完成后,即可将装置回收。
参考看图1、2、3、5,本发明的海管表面清理装置用于海管焊缝打磨清理时,将焊缝打磨机构50安装在支撑机构30上。水下机器人通过装吊架体10上的把手11将整个装置在海管上就位。清理时,抱管爪机构20对准配合到海管外周将海管抱紧;启动抱管爪机构20的第一驱动马达23,驱使抱管爪机构20沿海管的周向转动至靠近海管纵焊缝位置,确保海管纵焊缝位于第一滚轮52和第二滚轮53正中位置;启动第四驱动马达驱动第一滚轮53转动并带动焊缝打磨带54转动。启动支撑机构30上的第二驱动马达34,驱动焊缝打磨机构50沿海管径向移动直至焊缝打磨带54接触海管纵焊缝对其进行打磨。在清理过程中,通过驱动导杆32移动进而驱使支撑机构30及焊缝打磨机构50沿海管的轴向移动打磨清理海管纵焊缝直至纵焊缝打磨清理完毕。清理完成后,即可将装置回收。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种海管表面清理装置,其特征在于,包括装吊架体、安装在所述装吊架体下方的可开合夹持海管的抱管爪机构、安装在所述抱管爪机构上并可相对所述抱管爪机构在海管的轴向方向上来回移动的支撑机构,还包括用于对海管上涂层进行清理的涂层清理机构、和/或用于对海管上焊缝进行打磨的焊缝打磨机构;
所述涂层清理机构可拆卸安装在所述支撑机构上并可相对所述支撑机构在海管径向方向上来回移动;所述焊缝打磨机构可拆卸安装在所述支撑机构上并可相对所述支撑机构在海管径向方向上来回移动。
2.根据权利要求1所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述抱管爪机构包括至少一组可开合夹持海管的抱管爪单元、可转动安装在所述抱管爪单元内并可与海管外周表面接触的主动轮、连接并驱动所述主动轮转动的第一驱动马达、可转动安装在所述抱管爪单元的端部并可与海管外周表面接触的从动轮;
所述主动轮在所述第一驱动马达驱动下,沿着海管的外周表面转动,带动所述抱管爪单元绕海管的周向运动。
3.根据权利要求2所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述抱管爪机构包括至少两组所述抱管爪单元;相邻的两组所述抱管爪单元之间通过连杆连接并同步动作。
4.根据权利要求1所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述支撑机构包括设置在所述抱管爪机构一侧上的支撑板、连接在所述支撑板朝向所述抱管爪机构一面并沿海管的轴向延伸的导杆;所述导杆穿设在所述抱管爪机构的上端,所述支撑板随导杆伸出或缩进所述抱管爪机构的上端相对所述抱管爪机构来回移动;
所述支撑板的相对另一面上设有沿海管的径向延伸的滑杆,所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构配合在所述滑杆上并可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动。
5.根据权利要求4所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述支撑机构还包括安装在所述支撑板顶部且驱动轴朝下的第二驱动马达、与所述第二驱动马达的驱动轴连接的丝杆、配合在所述丝杆上的丝杆螺母;
所述丝杆的轴向与所述滑杆的延伸方向相平行;所述丝杆螺母套设有螺母套筒,通过所述螺母套筒与所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构上的径向联动螺栓连接;
所述第二驱动马达启动驱动所述丝杆转动,带动所述丝杆螺母沿所述丝杆轴向来回移动,从而带动所述涂层清理机构或所述焊缝打磨机构在海管的径向方向上来回移动。
6.根据权利要求4所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述涂层清理机构包括第一支座、用于输出高压水进行涂层清理的喷嘴单元以及第三驱动马达;
所述第一支座配合在所述支撑板的滑杆上,可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动;所述喷嘴单元可沿海管周向来回摆动安装在所述第一支座上;所述第三驱动马达安装在所述第一支座上并连接所述喷嘴单元,驱动所述喷嘴单元来回摆动。
7.根据权利要求4所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述焊缝打磨机构包括配合在所述支撑板的滑杆上并可沿滑杆在海管的径向方向上来回移动的第二支座、可转动安装在所述第二支座上并相间隔的第一滚轮和第二滚轮、绕覆在所述第一滚轮和第二滚轮外周上的焊缝打磨带、可移动安装在所述第二支座上并位于所述第一滚轮和第二滚轮之间的用于调节所述焊缝打磨带张紧程度的张紧轮、连接并驱动所述第一滚轮转动的第四驱动马达。
8.根据权利要求1所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述装吊架体上设有把手、用于液压管路穿设其中的液压管牵引链板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述海管表面清理装置还包括控制箱,所述控制箱安装在所述装吊架体上。
10.根据权利要求1-8任一项所述的海管表面清理装置,其特征在于,所述海管表面清理装置还包括为所述海管表面清理装置提供浮力的浮力机构,所述浮力机构安装在所述装吊架体上。
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