CN111469204A - 一种复合脐带缆应急双刀切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线缆切割装置，旨在提供一种复合脐带缆应急双刀切割装置。包括安装在底座上的导向部件和切割刀；在中间导向套的两端分别布置切割刀；切割刀包括平行布置的过渡板和砧板并通过导柱固定连接，导柱之间活动嵌装能上下往复运动的切割刃，其配套拉伸油缸通过油管接至液压油源；切割刃上设置剪切销。本发明由液压元件提供切割力，液压执行机构安全可靠；在母船油源提供动力的情况下性能稳定。当一个切割刀进行多次切割脐带缆仍未切断时，可以对脐带缆释放或回收一定距离，使用第二个切割刀再次进行切割，保证切割作业可靠。通过使用剪切销对脐带缆安全防护，避免伸缩油缸自身泄露的情况下导致切割刃掉落阻碍脐带缆在切割装置内移动。

Description

一种复合脐带缆应急双刀切割装置

技术领域

本发明涉及线缆切割装置，具体涉及一种拖曳水下设备的复合脐带缆应急双刀切割装置。

背景技术

海洋装备里经常涉及到用于收放拖曳水下机器人、声呐等水下设备的收放装置，收放装置安装在测控母船上，水下设备与收放装置由复合脐带缆连接。复合脐带缆通常由电缆单元、光缆单元和钢管单元等绞合成缆，缆之间用聚合物填充，缆外层增加聚合物层用于绝缘和保护，以及缠绕一层或多层铠装钢线，增加轴向刚度和强度。复合脐带缆为水下设备传输电能提供能量，并将水下设备获取的的图像等各种信息上传至测控母船；同时，还将测控母船下达的各种指令等信息下传给水下设备，确保水下设备能够保持准确的航行姿态和各种科学研究所需要的操作。此外，复合脐带缆还兼顾水下设备的释放和回收。

当水下设备在水中作业时，设备或脐带缆被拖挂到渔业网具或海底障碍物，会产生不断增大的拖曳力，造成收放装置损坏，严重时影响测控母船航向安全，此时，需快速割断连接的脐带缆，抛弃水下设备，确保测控母船及水下设备安全。

脐带缆切割装置往往是应急状况下操作使用，水下设备正常工作时，需要保证切割装置安全可靠。目前该领域涉及的拖缆切割技术主要有爆炸式、电动式和液压式三种，爆炸式切割装置由炸药燃烧提供冲击力，冲击力最终作用在切刀上，从而割断电缆，炸药的多少是根据缆的结构特点进行炸药冲击力的评估，缺点是切割装置所用的炸药属于易燃易爆危险品，危险性较高，日常的运输和储存必须按照相应安全规定进行。电动式切割装置通常由电机旋转带动切割片提供切割力，根据电缆结构匹配电机功率，使用方便灵活，但切割时间较长，不太适合在应急状况下使用。

目前该领域涉及的脐带缆切割技术主要都是单刀进行切割，对于能够进行电能传输和光纤通信的复合脐带缆，脐带缆强度较高，传统的单切割刀在切缆过程中遇到铠装层容易出现刀钝刃乏，往往只切了一部分铠装钢丝和聚合物层，另一部分聚合物层韧性强，并不容易切断。

专利CN109622820A公开了一种水下复合拖曳缆应急切割装置，当张力感应装置感应的张力经换算后得到的实际张力超过拖曳平台承载能力设定值时，切割装置通过火工品驱动执行机构产生切割运动将拖缆剪断。该装置用于复合拖缆应急剪切，需通过火药驱动执行机构进行剪切，火药易失效且危险性较高，且该切割装置使用单刀进行脐带缆切割，切割刀在火药的作用下只能切割作业一次，若在切割过程中不能割断脐带缆，后续无补救措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种复合脐带缆应急双刀切割装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种复合脐带缆应急双刀切割装置，包括安装在底座上的导向部件和切割刀；

所述导向部件包括沿复合脐带缆运动方向布置的入口导向部件、中间导向套和出口导向部件；中间导向套具有水平布置的管状结构，用于穿过复合脐带缆；

所述切割刀有两套，分别布置在中间导向套的两端；两套切割刀具有相同的结构，包括平行布置的过渡板和砧板，两者通过两根垂直的导柱固定连接，过渡板固定在底座上；在两根导柱之间，活动嵌装一个切割刃，切割刃主体呈凸字形，其两侧具有贴合导柱表面的向内凹陷的半圆形面并能沿导柱上下往复运动；切割刃中部具有垂直朝下的三角形切割刀刃，其锋刃方向垂直于中间导向套的轴线；

每套切割刀分别配有一个拉伸油缸，并通过油管接至液压油源；拉伸油缸固定安装过渡板上侧，活塞杆向下穿过过渡板中间的通孔；活塞杆端部设凸起的轴，通过固定销装配在切割刃上部的凹槽中。

本发明中，在过渡板的下侧固定安装两块剪切销固定块，剪切销固定块上设贯穿通孔；在切割刃主体上部垂直于切割刀刃的方向上设置贯穿的通孔，以剪切销贯穿连接切割刃及其两侧对称布置的剪切销固定块。

本发明中，剪切销固定块上的贯穿通孔的截面为竖向的腰形孔。

本发明中，切割刃主体两侧半圆形面的下缘为止动平面，切割刃最尖端的锋刃线与止动平面之间保持间隙距离。

本发明中，所述砧板通过螺母锁紧在导柱上，砧板的安装位置保证拉伸油缸活塞杆伸出最长距离时，切割刃主体两侧半圆形面刚好接触砧板的上侧面。

本发明中，拉伸油缸的活塞杆端部轴具有相配合的椭圆形截面，轴的两个对称扁平面中间有一圆形通孔；切割刃上部的凹槽横截面呈椭圆形，凹槽侧面设有两个通孔，其中一个通孔带有螺纹；切割刃上两个通孔用于装入固定销以固定连接活塞杆端部的轴，螺纹用于配合固定销上的外螺纹以实现锁紧。

本发明中，所述固定销为沉头螺丝拧紧结构，包括固定圆柱轴和端部的沉头螺丝；沉头螺丝的外侧周向设有螺纹，其端面设一字、十字或内六角形的凹陷部位。

本发明中，所述出口导向部件具有两根平行布置且保持间距的滚柱；所述入口导向部件设有滚轮，滚轮的周向外缘表面设有半圆凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的液压式切割装置由液压元件提供切割力，液压执行机构安全可靠；在母船油源提供动力的情况下性能稳定。

2、通过两个液压切割刀对脐带缆进行剪切，切割刀在伸缩油缸的作用下可以多次进行反复切割，当一个切割刀进行多次切割脐带缆仍未切断时，可以对脐带缆释放或回收一定距离，使用第二个切割刀对同一个切割口再次进行切割，保证切割作业可靠。

3、使用剪切销对脐带缆安全防护，避免伸缩油缸自身泄露的情况下导致切割刃掉落阻碍脐带缆在切割装置内移动。剪切销安装位置留有活动余量，伸缩油缸活塞杆可以有一定的移动距离，防止伸缩油缸在自身缺陷情况下产生的一定的移动距离导致破坏剪切销。

4、进出切割装置都设置有滚动的导轮和导柱，脐带缆在正常使用时，保证脐带缆经过切割装置平缓光顺无阻碍。

附图说明

图1为本发明切割装置的结构示意图；

图2为图1的三维轴测图；

图3为切割刀的结构示意图；

图4为拉伸油缸活塞杆端部结构示意图；

图5为切割刃的结构示意图；

图6为切割刃的三维轴测图；

图7为固定销的三维轴测图；

图8为切割刃的安装结构示意图；

图9剪切销固定座的三维轴测图；

图10为出缆导向部件；

图11为中间导向部件；

图12为入缆导向部件。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1和2所示，本发明提供了一种水下复合光电脐带缆应急切割装置，该剪切结构包括底座1、第一切割刀2、第二切割刀3、入口导向部件4、中间导向套5、出口导向部件6、油管安装块7、油管8。

底座1上有两处方形开口，第一切割刀2、第二切割刀3放置于底座1上，分别插入到两处开口中，第一切割刀2和第二切割刀3之间设置有中间导向套5，中间导向套5固定在底座1内部，并用螺钉紧固连接。切割装置的入缆侧设置有入口导向部件4，入口导向部件4安装在底座1的侧边(即图2右方)，切割装置的出缆侧设置有出口导向部件6，出口导向部件6安装在底座1的另一侧边(即图2左方)，入口导向部件4和出口导向部件6都通过螺钉固定在底座上1，第一切割刀2和第二切割刀3上的拉伸油缸通过油管8相连，油管8通过油管安装块7固定在底座1上。

参见附图3，所述第一切割刀上设置有过渡板21、拉伸油缸22、切割刃23、固定销29、剪切销28、剪切销固定块27、导柱24、砧板25和螺母26，过渡板21通过螺钉连接固定在底座1上，拉伸油缸通过螺钉连接固定在过渡板21的上表面，拉伸油缸活塞杆221插入到过渡板21中间的通孔内，其端部伸出过渡板21的下表面后，插入到切割刃23内，并通过固定销29连接。切割刃23两侧具有贴合导柱24表面的向内凹陷的半圆形面，并能沿导柱24上下往复运动；两根导柱24分别安装在过渡板21上，导柱24底端固定砧板25，通过螺母26锁紧，两块剪切销固定块27通过螺钉连接固定在过渡板21的下表面，剪切销固定块27和切割刃23通过剪切销28相连。第一切割刀2和第二切割刀3具有相同的结构形式。

参见附图4，所述的第一切割刀2上的拉伸油缸222上的活塞杆221端部凸起椭圆形轴222，椭圆形轴两平行端面上设置通孔223。

参见附图5和附图6，所述切割刃23上设置有切割刀刃236，椭圆形凹槽231，椭圆形凹槽两平行面上设置有连接拉伸油缸活塞杆221的第一通孔232，第二通孔233，螺纹孔234和安装剪切销的第三通孔235，椭圆形凹槽位于三角形的切割刀刃236的上部，切割刀刃236两侧设置有半圆形面238。半圆形面238底部为止动平面237，切割刀刃236最尖端的锋刃线和止动平面237有一定的间隙。剪切动作后，止动平面237首先接触砧板25，防止剪切刀刃236继续向下运动造成损伤。

参见附图7，所述固定销29设有固定圆柱轴291，轴端部设有螺纹292，轴端面为沉头螺丝拧紧结构293，比如为一字、十字或内六角形。

参见附图8，拉伸油缸活塞杆端部凸起椭圆形轴222插入到切割刃椭圆形凹槽231内，固定销29通过切割刃椭圆形凹槽面上的螺纹孔234、第二通孔233，拉伸油缸活塞杆端部通孔223，最后进入切割刃椭圆形凹槽面上的第一通孔232，最终固定销29上的螺纹292拧入切割刃椭圆形凹槽面上的螺纹孔234固定。

参见附图8和9，所述第一切割刀上2设有两剪切销安装块27，两剪切销安装块27固定在过渡板21上，对称布置。剪切销安装块27设有竖向的腰形孔271(或椭圆形通孔)。剪切销28通过第一个剪切销安装块，切割刃椭圆形凹槽面上的第三通孔235，第二个剪切销固定块。剪切销可以在腰形孔271竖向行程内移动，防止拉伸油缸在自身泄露情况下活塞杆伸出，造成剪切销损坏，甚至造成切割刃掉落阻碍脐带缆光滑移动。

参见附图10，所述出口导向部件设置由滚柱41组成，滚柱41可以转动，让脐带缆移动更为顺畅，滚柱41限制脐带缆竖直方向上的移动，切割刀中的导柱24限制脐带缆水平方向上的移动，使脐带缆能顺利进入切割装置。

参见附图11，所述中间导向部件设置有导向套51、半圆座52，半圆环安装块53，半圆座52安装在底座1上，导向套51由半圆环安装块53卡紧，固定在半圆座52上。

参见附图12，所述入口导向部件设置由导向轮61、挡板62、挡块63、过缆孔64。导向轮61可以在挡板62上转动，导向脐带缆从竖直方向进入剪切装置，挡块63限制脐带缆底部位置，避免脐带缆弯曲，挡板62限制脐带缆水平方向的移动。使用大直径的自转导向轮可以使得脐带缆更容易变向并适应脐带缆的摆动，减少脐带缆移动中的阻碍。

所述导向轮61、挡板62、滚柱都由非金属材料组成(比如尼龙)，减少脐带缆绳移动时的摩擦。

在使用时，将本发明的切割装置安装在复合脐带缆9的收放绞车与水下设备之间，收放绞车安装有张力感应装置，配置液压油源和液压阀块给切割装置提供动力和切割信号，复合脐带缆9贯穿通于其内部的入口导向部4、中间导向套5、出口导向部件6，在实施例中，可将出口导向部件6中的滚柱41替换成导向轮，以便缆绳进出切割装置更为灵活。

在水下设备拖拽探测过程中，当由于水下设备施挂渔网等导致复合脐带缆9的拖拽张力超过拖拽平台承载能力时，与复合脐带缆9相连的张力感应装置检测的数值发出异常报警且报警信号一直持续无法消除时，由相应控制单元给液压阀块发出动作信号，给切割装置供油，第一切割刀2中的拉伸油缸22开始动作，推动切割刃23向复合脐带缆9运动，破坏剪切销28，切割刃23沿着导柱24向下切割脐带缆，切割刃23切割脐带缆后，止动平面237首先接触砧板25，防止割刃23继续向下运动造成损伤，此时油缸停止动作，切割刃23最尖端的锋刃线和止动平面237有一定的间隙，此时仍剩余一小部分未切掉的复合脐带缆9，其为非金属脐带缆包扎层，靠拖拽平台施加拖拽力，将其拉断。张力感应装置和相应控制单元均为拖拽平台的现有配套设备，与本发明的切割装置配合使用，不属于本发明创新内容，故不展开描述。

第一切割刀2动作之后，张力感应装置检测的数值仍然发出异常报警，由控制单元给液压阀块发出动作信号，拉伸油缸缩回后再次伸出进行切割。

拉伸油缸22反复进行切割后，张力感应装置检测的数值仍然发出异常报警，可由收放绞车释放一段脐带缆，使第一切割刀2切割后的剖口到第二切割刀3附近，使用第二切割刀3再次对其进行切割。

本发明也可实现人工主动应急切割，当张力感应装置检测的数据发生警报需要抛弃水下设备时，人工操作液压阀开关，使切割装置开始动作，实现复合脐带缆9的应急剪切。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合脐带缆应急双刀切割装置，包括安装在底座上的导向部件和切割刀；其特征在于，

所述导向部件包括沿复合脐带缆运动方向布置的入口导向部件、中间导向套和出口导向部件；中间导向套具有水平布置的管状结构，用于穿过复合脐带缆；

所述切割刀有两套，分别布置在中间导向套的两端；两套切割刀具有相同的结构，包括平行布置的过渡板和砧板，两者通过两根垂直的导柱固定连接，过渡板固定在底座上；在两根导柱之间，活动嵌装一个切割刃，切割刃主体呈凸字形，其两侧具有贴合导柱表面的向内凹陷的半圆形面并能沿导柱上下往复运动；切割刃中部具有垂直朝下的三角形切割刀刃，其锋刃方向垂直于中间导向套的轴线；

每套切割刀分别配有一个拉伸油缸，并通过油管接至液压油源；拉伸油缸固定安装过渡板上侧，活塞杆向下穿过过渡板中间的通孔；活塞杆端部设凸起的轴，通过固定销装配在切割刃上部的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，在过渡板的下侧固定安装两块剪切销固定块，剪切销固定块上设贯穿通孔；在切割刃主体上部垂直于切割刀刃的方向上设置贯穿的通孔，以剪切销贯穿连接切割刃及其两侧对称布置的剪切销固定块。

3.根据权利要求2所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，剪切销固定块上的贯穿通孔的截面为竖向的腰形孔。

4.根据权利要求1所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，切割刃主体两侧半圆形面的下缘为止动平面，切割刃最尖端的锋刃线与止动平面之间保持间隙距离。

5.根据权利要求1所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，所述砧板通过螺母锁紧在导柱上，砧板的安装位置保证拉伸油缸活塞杆伸出最长距离时，切割刃主体两侧半圆形面刚好接触砧板的上侧面。

6.根据权利要求1所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，拉伸油缸的活塞杆端部轴具有相配合的椭圆形截面，轴的两个对称扁平面中间有一圆形通孔；切割刃上部的凹槽横截面呈椭圆形，凹槽侧面设有两个通孔，其中一个通孔带有螺纹；切割刃上两个通孔用于装入固定销以固定连接活塞杆端部的轴，螺纹用于配合固定销上的外螺纹以实现锁紧。

7.根据权利要求6所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，所述固定销为沉头螺丝拧紧结构，包括固定圆柱轴和端部的沉头螺丝；沉头螺丝的外侧周向设有螺纹，其端面设一字、十字或内六角形的凹陷部位。

8.根据权利要求1至7任意一项中所述的复合脐带缆应急双刀切割装置，其特征在于，所述出口导向部件具有两根平行布置且保持间距的滚柱；所述入口导向部件设有滚轮，滚轮的周向外缘表面设有半圆凹槽。

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