CN113799676B - 一种液氮辅助冷却式水切割防爆车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防爆设备领域，尤其是一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其包括安装平台、伸缩台、第一水刀及第二水刀，所述伸缩台在水平面内可滑移地设置在安装平台上，第一水刀及第二水刀分别沿伸缩台移动方向设置在其两端；第一水刀可滑移地安装在第一直线滑台上，所述第一直线滑台安装在第一回转台上；所述第二水刀通过依次铰接的活动小臂和活动大臂设置在第二回转台上。本发明采用多自由度的双水刀结构，能够有效满足多种位姿的爆炸物的破坏，适用范围广；在切割同时采用云台调整摄像头的位置和角度，对切割位置和状态进行实时监控，保证切割精度和排爆安全性；通过液氮及水射流降低切割位置处的温度，防止爆炸的产生。

Description

一种液氮辅助冷却式水切割防爆车

技术领域

本发明涉及防爆设备领域，尤其是一种液氮辅助冷却式水切割防爆车。

背景技术

目前现有的国内外排爆机器人大多采用履带或轮式的行走机构，并配备机械手，其排除爆炸物的方式为模仿人手抓取爆炸物，改变爆炸物的空间位置，使被保护目标远离爆炸物，从而排除危险。此种方法容错率低，必须要通过操作手以远程遥控的方式操控机器人，稍有不慎就会引爆爆炸物，损坏被保护目标。另外，现有的机器人行走机构大多为电驱动履带式行走机构和电驱动轮式行走机构，需要外设计安装动力传输机构，例如减速箱、电动机等，使得机器人移动底盘体积大、重量大、机器人机动性不好等缺点。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其采用的技术方案如下：

一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，包括安装平台、伸缩台、第一水刀、第二水刀及液氮冷却装置，所述伸缩台在水平面内可滑移地设置在安装平台上，第一水刀及第二水刀分别沿伸缩台移动方向设置在其两端；第一水刀可滑移地安装在第一直线滑台上，所述第一直线滑台安装在第一回转台上，第一回转台可转动地设置在伸缩台上；所述第二水刀通过依次铰接的活动小臂和活动大臂设置在第二回转台上，第二回转台可转动地设置在安装平台上；

液氮冷却装置包括液氮存储罐和液氮输送泵，所述液氮输送泵上连接分别通向第一水刀和第二水刀位置处的液氮输送管路；

伸缩台底部铰接支撑臂，支撑臂上端设置在第一水刀下方，支撑臂中部铰接支撑臂连杆的一端，支撑臂连杆的另一端与连杆滑块铰接，所述连杆滑块可滑移地设置在连杆滑轨上，并由连杆推杆驱动，所述连杆滑轨沿伸缩台移动方向设置在伸缩台底面；

还包括射流拖车，所述射流拖车与安装平台可拆卸连接且同步移动，安装平台带动射流拖车到达预定位置后与射流拖车分体设置，射流拖车上设置射流水泵，所述射流水泵上连接分别通向第一水刀和第二水刀位置处的射流管路。

在上述方案的基础上，所述活动大臂底端与第二回转台铰接；活动大臂与第二回转台之间铰接第二直线电机，活动大臂与活动小臂之间铰接第一直线电机。

优选地，所述第二水刀可转动地安装在水刀安装头上，水刀安装头与活动小臂末端铰接，且水刀安装头绕活动小臂轴线转动，第二水刀的转动轴线与水刀安装头的转动轴线垂直。

优选地，第一水刀在第一直线滑台上的移动方向与伸缩台的移动方向在水平面内垂直。

优选地，还包括监测云台，所述监测云台包括云台回转台、云台支撑架、云台升降机构及升降板，所述云台回转台可转动地设置在安装平台上，云台支撑架固定安装在云台回转台上，升降板在云台升降机构的驱动下沿云台支撑架往复升降，升降板上设置摄像头。

在上述方案的基础上，云台升降机构为设置在云台支撑架上的同步带机构，所述云台支撑架上设置滑道，滑道内可移动地设置支撑滑轮，支撑滑轮设置在同步带上并与升降板连接。

优选地，安装平台上固定安装伸缩台直线模组，伸缩台与伸缩台直线模组的滑块固定连接。

在上述方案的基础上，所述伸缩台直线模组两侧设置辅助滑轨，伸缩台与辅助滑轨的滑块固定连接；伸缩台下方设置辅助滚轮，所述辅助滚轮与安装平台抵接。

本发明的有益效果为：

1.通过直接破坏爆炸物的方式排除爆炸危险，省略了二次排爆的过程，降低了排爆过程中的危险性；

2.采用水射流切割技术对爆炸物进行破坏，同时通过液氮及水射流降低切割位置处的温度，保证爆炸物的温度位于爆点以下，防止爆炸的产生；

3.采用多自由度的双水刀结构，能够有效满足多种位姿的爆炸物的破坏，适用范围广；在切割同时采用云台调整摄像头的位置和角度，对切割位置和状态进行实时监控，保证切割精度和排爆安全性。

附图说明

图1：本发明结构示意图；

图2：本发明伸缩台及第一水刀安装结构图；

图3：本发明支撑臂轮安装机构示意图；

图4：本发明第二水刀安装结构示意图；

图5：本发明第二直线电机安装位置示意图；

图6：本发明监测云台结构示意图；

图7：本发明 液氮冷却装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1所示，一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，包括安装平台11、伸缩台21、第一水刀41、第二水刀51及液氮冷却装置，安装平台11上设置4个行走轮12，每个行走轮12采用分别驱动的方式，结构简单且互换性好。所述伸缩台21在水平面内可滑移地设置在安装平台11上，优选地，如图2所示，安装平台11上固定安装伸缩台直线模组22，伸缩台21与伸缩台直线模组22的滑块固定连接，通过伸缩台直线模组22驱动伸缩台21移动。由于伸缩台21及其上的设备具有一定的重量，为保证伸缩台21的移动路径、防止伸缩台21发生变形，伸缩台直线模组22两侧设置辅助滑轨24，伸缩台21与辅助滑轨24的滑块固定连接；伸缩台21下方设置辅助滚轮23，所述辅助滚轮23与安装平台11抵接。如图1及图7所示，液氮冷却装置包括液氮存储罐61和液氮输送泵62，所述液氮输送泵62上连接分别通向第一水刀41和第二水刀51位置处的液氮输送管路，第一水刀41与第二水刀51处分别设置液氮喷嘴，液氮喷嘴与该处的第一水刀41或第二水刀51分别固定且同步移动。

第一水刀41及第二水刀51分别沿伸缩台21移动方向设置在其两端。第一水刀41可滑移地安装在第一直线滑台42上，第一水刀41在第一直线滑台42上的移动方向与伸缩台21的移动方向在水平面内垂直。所述第一直线滑台42安装在第一回转台43上，所述第一回转台43可转动地设置在伸缩台21上。如图2及图3所示，第一回转台43连接回转支承轴承，通过电机以齿轮啮合的方式驱动第一回转台43转动。通过第一回转台43的转动和第一直线滑台42的移动，调整第一水刀41在水平面内的位置。第一水刀41的刀头方向可以根据需要进行调整和改变。第一水刀41在第一直线滑台42、第一回转台43、伸缩台21以及行走轮12的配合下，能够完成多自由度的移动及转动，从而实现将第一水刀41探入带有爆炸物的车底等其他较低位置，并根据切割区域进行位置调整，完成该区域的防爆切割。

所述第二水刀51通过依次铰接的活动小臂53和活动大臂54设置在第二回转台57上，所述第二回转台57可转动地设置在安装平台11上，如图4及图5所示，第二回转台57与第一回转台43的驱动方式相同，用以调整第二水刀51的位置和朝向；活动大臂54底端与第二回转台57铰接；活动大臂54与第二回转台57之间铰接第二直线电机56，活动大臂54与活动小臂53之间铰接第一直线电机55，通过第一直线电机55和第二直线电机56的作用调整活动大臂54和活动小臂53的角度，从而调整第二水刀51的位置和角度。第二水刀51可转动地安装在水刀安装头52上，水刀安装头52与活动小臂53末端铰接，且水刀安装头52绕活动小臂53轴线转动，第二水刀51的转动轴线与水刀安装头52的转动轴线垂直，从而通过水刀安装头52的调整增加第二水刀51的自由度。根据上述结构，第二水刀52共具有6个自由度，能够完成第二水刀51不同位置及不同角度的调节。第一直线电机55和第二直线电机56一方面可以使整套设备实现纯电驱动，不需要增加其他动力源，降低设备成本；另一方面采用杠杆原理完成对活动小臂53和活动大臂54的角度调节，使结构具备较大的刚度和较好的自锁性能，在第二水刀51喷射水射流时，能够有较大的稳定性对抗水射流对第二水刀51、活动小臂53及活动大臂54的反作用力，有效避免设备结构变形和震动，提高切割质量和设备使用寿命，

第二水刀51相较于第一水刀41，更易于对高处的爆炸物进行切割。通过第一水刀41和第二水刀51的配合，能够满足对不同位置的爆炸物进行排爆的要求。

由于切割爆炸物时会对防爆车产生震动，因此对伸缩台21及防爆车增加了辅助支撑结构。如图3所示，伸缩台21底部铰接支撑臂31，支撑臂31上端设置在第一水刀41下方，支撑臂31底部铰接滚轮，支撑臂31中部铰接支撑臂连杆32的一端，支撑臂连杆32的另一端与连杆滑块铰接，所述连杆滑块可滑移地设置在连杆滑轨34上，并由连杆推杆33驱动，所述连杆滑轨34沿伸缩台21移动方向设置在伸缩台21底面。当伸缩台21向外伸出时，连杆推杆33驱动连杆滑块沿连杆滑轨34移动，从而改变支撑臂连杆32及支撑臂31的位姿，使支撑臂31保持直立或近似直立的状态，一方面对伸缩台21及防爆车进行辅助支撑，另一方面吸收第一水刀41喷射水射流时产生的反作用力造成的车体部分的震动，起到防震维稳的效果。支撑臂31底部的滚轮用以减小摩擦。支撑臂31在非工作状态下能够在连杆推杆33的作用下收回伸缩台21底部，节省设备空间。

如图6所示，还包括监测云台，所述监测云台包括云台回转台71、云台支撑架73、云台升降机构75及升降板76，所述云台回转台71可转动地设置在安装平台11上，通过云台驱动齿轮72与云台回转台71下方的内圈齿轮啮合，带动云台回转台71转动。

云台支撑架73固定安装在云台回转台71上，升降板76在云台升降机构75的驱动下沿云台支撑架73往复升降，升降板76上设置摄像头77，摄像头77用于将采集的图像数据实时传递至控制端。通过上述结构，使摄像头77能够实现高度和位置的调整，便于操作人员对切割位置和状态进行观测和调整，保证切割质量和排爆效果。优选地，云台升降机构75为设置在云台支撑架73上的同步带机构，所述云台支撑架73上设置滑道74，滑道74内可移动地设置支撑滑轮78，支撑滑轮78设置在同步带上并与升降板76连接。通过支撑滑轮78与滑道74的配合，保证摄像头77的移动轨迹的精确性。优选地，升降板76上还设置有红外成像仪和气体监测装置，从而从图像、温度、产生气体等多角度对爆炸物及切割区域进行监测。第一水刀41及第二水刀51的位置处还设置有切割摄像头，用以近距离实时观测切割位置及切割状态，对切割排爆过程进行精确控制。

如图1所示，还包括射流拖车81，所述射流拖车81与安装平台11同步移动，射流拖车81上设置射流水泵82，所述射流水泵82上连接分别通向第一水刀41和第二水刀51位置处的射流管路。排爆时首先通过液氮冷却装置对爆炸物及控制线路等部分喷射液氮，从而对其进行冷却，并有效降低爆炸物的温度至爆点以下，确保排爆安全有效。之后通过射流水泵82向第一水刀41和第二水刀51输送加压后的水射流，水射流中加入切割所用磨料，从而对爆炸物及相关线路、部件进行切割破坏，以完成排爆。射流水泵82的驱动装置可优选为内燃机，更加适于室外环境使用。

优选地，射流拖车81与安装平台11采用可拆卸的连接装置进行连接，安装平台11带动射流拖车81到达预定位置后，射流拖车81通过连接装置的分离与安装平台11实现分体状态，从而为第二水刀51的动作留出更大的操作空间。

优选地，液氮冷却装置设置在支撑暗箱63内，支撑暗箱63固定安装在安装平台11上，支撑暗箱63内还设置电路系统，节约防爆车的空间体积。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，液氮输送泵62上连接分别通向第一水刀41和第二水刀51位置处的液氮输送管路，该液氮输送管路分别与第一水刀41和第二水刀51连通，从而使第一水刀41及第二水刀51均能够完成液氮及水射流的分别喷射，在切割时水刀首先向待切割处喷射液氮，完成对爆炸物的冷却后由水刀喷射水射流进行切割，减少结构数量、降低设备成本。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，包括安装平台（11）、伸缩台（21）、第一水刀（41）、第二水刀（51）以及液氮冷却装置，所述伸缩台（21）在水平面内可滑移地设置在安装平台（11）上，第一水刀（41）及第二水刀（51）分别沿伸缩台（21）移动方向设置在其两端；第一水刀（41）可滑移地安装在第一直线滑台（42）上，所述第一直线滑台（42）安装在第一回转台（43）上，第一回转台（43）可转动地设置在伸缩台（21）上；所述第二水刀（51）通过依次铰接的活动小臂（53）和活动大臂（54）设置在第二回转台（57）上，所述第二回转台（57）可转动地设置在安装平台（11）上；

液氮冷却装置包括液氮存储罐（61）和液氮输送泵（62），所述液氮输送泵（62）上连接分别通向第一水刀（41）和第二水刀（51）位置处的液氮输送管路；

伸缩台（21）底部铰接支撑臂（31），支撑臂（31）上端设置在第一水刀（41）下方，支撑臂（31）中部铰接支撑臂连杆（32）的一端，支撑臂连杆（32）的另一端与连杆滑块铰接，所述连杆滑块可滑移地设置在连杆滑轨（34）上，并由连杆推杆（33）驱动，所述连杆滑轨（34）沿伸缩台（21）移动方向设置在伸缩台（21）底面；

还包括射流拖车（81），所述射流拖车（81）与安装平台（11）可拆卸连接且同步移动，安装平台（11）带动射流拖车（81）到达预定位置后与射流拖车（81）分体设置，射流拖车（81）上设置射流水泵（82），所述射流水泵（82）上连接分别通向第一水刀（41）和第二水刀（51）位置处的射流管路。

2.根据权利要求1所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，所述活动大臂（54）底端与第二回转台（57）铰接；活动大臂（54）与第二回转台（57）之间铰接第二直线电机（56），活动大臂（54）与活动小臂（53）之间铰接第一直线电机（55）。

3.根据权利要求1所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，所述第二水刀（51）可转动地安装在水刀安装头（52）上，水刀安装头（52）与活动小臂（53）末端铰接，且水刀安装头（52）绕活动小臂（53）轴线转动，第二水刀（51）的转动轴线与水刀安装头（52）的转动轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，第一水刀（41）在第一直线滑台（42）上的移动方向与伸缩台（21）的移动方向在水平面内垂直。

5.根据权利要求1所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，还包括监测云台，所述监测云台包括云台回转台（71）、云台支撑架（73）、云台升降机构（75）及升降板（76），所述云台回转台（71）可转动地设置在安装平台（11）上，云台支撑架（73）固定安装在云台回转台（71）上，升降板（76）在云台升降机构（75）的驱动下沿云台支撑架（73）往复升降，升降板（76）上设置摄像头（77）。

6.根据权利要求5所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，云台升降机构（75）为设置在云台支撑架（73）上的同步带机构，所述云台支撑架（73）上设置滑道（74），滑道（74）内可移动地设置支撑滑轮（78），支撑滑轮（78）设置在同步带上并与升降板（76）连接。

7.根据权利要求1所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，安装平台（11）上固定安装伸缩台直线模组（22），伸缩台（21）与伸缩台直线模组（22）的滑块固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种液氮辅助冷却式水切割防爆车，其特征在于，所述伸缩台直线模组（22）两侧设置辅助滑轨（24），伸缩台（21）与辅助滑轨（24）的滑块固定连接；伸缩台（21）下方设置辅助滚轮（23），所述辅助滚轮（23）与安装平台（11）抵接。

Images