CN212927767U - 可倾斜作业的液下作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的可倾斜作业的液下作业装置，包括视像信号采集装置、内空腔且具有操作窗口的箱体、用于在箱体的内空腔内提供排除了液体的作业空间的隔离结构以及设置到箱体的机械臂，操作窗口连通到内空腔，机械臂上包括有用于执行作业的工作部，机械臂至少部分位于作业空间内。本实用新型的可倾斜作业的液下作业装置，结构简单，操作便利性好，通过在机体内提供的作业环境，从而降低液下作业对操作设备的性能要求，从而有效降低设备的开发和应用成本。

Description

可倾斜作业的液下作业装置

技术领域

本实用新型属于液下特种作业设备技术领域，具体涉及一种可倾斜作业的液下作业装置，特别适合在内河湖水下、下水道、海水等多种液体环境下进行采捕、维护维修、打捞等作业的装置。

背景技术

液下作业指在液体环境的液面以下进行相关作业，一般而言采用专业设备进行时，相关设备由于需要处于浸没状态而对相应的设备质量提出较高的要求，从而使得这些设备都较为昂贵，具有极高的购置、使用和维护成本。液下作业可以包括水下(包括淡水、咸水以及污水等环境)、油下、腐蚀液下(如酸液、碱液等环境下)等多种复杂高要求条件下进行的作业。

以水下打捞为例，水下打捞就是打捞沉没于水中物体的工程，通常在进行水下甚至深海钻井时，偶尔会出现钻头断裂或掉落在水底的情况，这时就需要潜水员潜入水底进行观察和探索，做出相应的措施配合将钻头取出，重量小一些的物体则可以直接由潜水员带出。现有打捞钻头或者其他物体的方法主要存在以下不足：

(1)安全性差，需要潜水员进入到深水中进行摸索，给潜水员的人身安全带来很大的风险。

(2)可视性差，在深水尤其是浑水的状态下，潜水员一般会携带照明设备进入水中进行勘察，由于水中悬浮物的影响，照明和摄像效果极差，使潜水员的工作效率大大下降，同时，潜水员在水中待的时间越长，风险也越高。

(3)潜水员在水下看不到所拍摄的图像，需要水面指挥潜水员调整其拍摄的角度、位置、方向等，由于潜水员水下作业环境的特殊性，不易像在陆地上一样方便调节，因此很难获得所需的图像资料。

同样的，现行水下捕捞作业，如海产捕捞等同样存在着前述的问题，严重地影响了海产捕捞的效率和安全性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可倾斜作业的液下作业装置，结构简单，操作便利性好，通过在机体内提供的作业环境，从而降低液下作业对操作设备的性能要求，从而有效降低设备的开发和应用成本。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置，包括视像信号采集装置、内空腔且具有操作窗口的箱体、设置到箱体的机械臂以及用于为箱体的内空腔内提供排除了液体的作业空间的隔离结构、用于在箱体上位于内空腔的边沿部位用于为内空腔提供封闭功能的封闭结构以及连接到箱体用于对箱体起到支持作用的支持装置，操作窗口连通到内空腔，机械臂上包括有用于执行作业的工作部，机械臂至少部分位于作业空间内。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，封闭结构包括弹性体结构，弹性体至少设置于操作窗口整个周沿。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，弹性体结构为弹性橡胶圈或者弹性橡胶条。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，支持装置包括提供机械结构的刚性支持而实现对箱体支持的机械支持装置或利用液体反推力对箱体支持的反推支持装置。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，机械支持装置包括气缸结构或者油缸结构(包括液压泵装置或者千斤顶装置等)，气缸结构或者油缸结构各自具有伸缩行程结构(如气缸或油缸的活塞等)，用于沿其伸缩行程伸出或者收缩从而实现对箱体的支持附着作业。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，机械支持装置还包括支撑杆，支撑杆两端分别连接到箱体和伸缩行程结构。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，反推支持装置包括螺旋桨装置(如螺旋桨推进器等)或泵推装置(主要包括以喷射口的出口射流为动力的设备，如泵推推进器等)。

优选的，箱体在工作状态时为半封闭的，此时箱体内的内空腔在操作窗口处形成最高水平高的开放位(即操作窗口所在的水平位置限定为了内空腔中作业空间所处的下边沿)。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，隔离结构至少包括用于向内空腔内提供气体环境形成作业空间的气源。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，气源为压缩气包(包括而不限于高压空气罐等)或者高压气泵。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，压缩气包设置于内空腔中。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，气源与作业空间之间形成的气路上还设置有用于控制控制气源与作业空间之间供气的控制阀。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种改进，工作部包括机械手或者切割刀。进一步地，工作部和/或机械臂上还可以设置有用于向工作部和机械臂提供动力的动力设备。其中，动力设备包括电机或者气缸或者液压缸。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置，通过箱体的隔离在其内部营造了有利于作业的安全环境，从而有效地降低液下作业对作业设备质量如防水、耐腐蚀、防漏电等方面的要求，从而有效地降低了液下作业设备的购置及应用维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的可倾斜作业的液下作业装置的一种实施方式的结构示意图；

图2是本申请的可倾斜作业的液下作业装置的又一种实施方式的结构示意图；

图3是本申请的可倾斜作业的液下作业装置的图1所示实施方式中一种机械臂的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本实用新型公开的可倾斜作业的液下作业装置的一种实施方式，以海底管线管道维护为例(在进行其它作业时，如下陈述的技术方案展示的相近功能同样是能够实现的)，该设备包括内空腔且具有操作窗口的箱体01，此时箱体01 可以为一个在底部设置有开口型的操作窗口的方形箱柜结构或者圆柱形箱柜结构或者其它形态的结构；

视像信号采集装置02，如摄像机、摄像头02、照相机等用于在采集海底视频图像信号的设备，其可以设置于箱体01内或者箱体01外侧特别是设置在外侧时则应当至少设置于操作窗口附近位置从而将操作窗口所提供的操作界面纳入信号采集的视窗范围，从而辅助液下作业确定采捕对象的位置。当然摄像机等也可以设置于其它位置，比如设置在前后左右方向用于在作业装置液下移动时对环境如障碍物等进行观察，从而为操作提供便利。

用于在箱体01的内空腔内提供排除了液体的作业空间的隔离结构，这里的隔离可以为物理隔离如通过设置的隔离板、隔离罩等，也可以通过多相界面如水气界面、油水界面等多种方式实现隔离；作为如图2中展示的箱体01部分的一种可能方案，在这里实施时可以为在开口位于底部而其它位置全封闭(目的是为了在其它位置获得良好的气密性)的箱体01，从而在下海捕捞时，先将开口向下并向内空腔充入足够量的空气，这个过程可以在作业装置下降过程中不断进行(如通过水面设施或者岸基设施如压缩空气泵通过气管等进行供气，这里的气管或者气泵上可以设置有用于控制气体输入的控制阀；当然也可以通过内置于内空腔中的高压气瓶在下降过程中受控地放气，而气瓶的设置在空腔内任何位置或者空腔外的任何位置并无特殊要求，能实现本处功能即可，这里气瓶所形成的输气管路上同样可以设置有前述功能的控制阀)，从而在到大作业深度时，箱体01内扔具有足够的空气形成的作业空间；

为了进线作业，设置于箱体01中的机械臂05，其上设置有用于执行作业的工作部06，此时由于由空气填充的作业空间的存在，机械臂05其主体可以在作业空间内，而无需进行较强的针对性防护设计，比如实施以浸没为标志的防水、防腐蚀等，作业时箱体01可以是沉底的，此时下开口直接贴合到海底而绝大部分机械臂05直接位于空气填充的作业空间内；当然箱体01也可以通过控制悬浮力而在与海底距离适当的情况下悬浮的，此时机械臂05就可以从这里的开口所形成的供机械臂05探出作业的操作窗口部分，如工作部的机械手或者切割刀等全部或者部分探入海底进行海产拾捡捕捞作业，当然此时由于如水作业的部分视部件的情形决定是否需要采用高防水等级的设计(这种设计可以从结构、材料等各种角度进行考虑，这也适用于本方案在其它部分的陈述)；

在考虑倾斜操作时(即在操作窗口并非朝向下方以及其它至少示例的填充气体易发生泄漏而影响作业的状态下)，为了满足作业空间的稳定性，也就需要在作业空间对外开口的边沿，也就是操作窗口的边沿设置封闭结构011，如图 1或图2所展示的一种情形下的密封条结构(包括弹性橡胶密封条等)，在倾斜作业，如对管道的侧壁或者顶部近操作时，由密封条结构紧密贴合到管道的侧壁或者顶壁上，同样利用排空后的空气环境为机械臂提供良好的作业环境，也在作业过程中防止液体也就是这里水的大量进入，维持作业环境的稳定性；

而为了满足侧壁或者顶部作业，用于将作业装置稳定地支持于作业位置，还需要设置有起到支持作用的支持装置，这里的支持装置至少给了箱体一个朝向作业位所在的侧壁或者顶部等位置的支持力，用于支撑其在侧壁上的工；工作时，在如图1所示的情形下，可以采用螺旋桨装置031推动水流而获得支撑作用；也可以，在如图2所示的由液压设备如千斤顶032等支持的设备支撑到附近位置如岩壁或者对侧的管壁等而实现对设备的支持。

在包括而不限于上述方案中，作业装置的箱体01在设计时视需求还具有如图意外的其它形态，只要能够满足箱体01在工作状态时为半封闭的，通过操作窗口获得一个良好的工作空间即可，比如同样通过充入气体获取。

在包括而不限于上述方案中，工作部包括机械手或者切割刀或者其它作业工具如焊接设备修补设备等，由于这些工作部在本方案的实施过程中可以实现不探入液面下进行作业，如沉底或者平台作业时，可以通过将箱体01调整到合适的位置而可以实现对工作空间内液体的充分排除，从而满足作业要求，如将传统高要求的水下焊接改变为气体氛围下作业。优选地，为了实现机械臂05的操作或者工作部的操控，其各自还可以设置有用于向工作部和机械臂05提供动力的动力设备。通过这里动力设备实现机械臂05的调整或者运行，这里的运行可以为自动作业也可以为受控作业，而这些动力设备可以为电机(如电机带动切割刀进行切割作业)或者气缸或者液压缸等(如气缸或者液压缸驱动机械臂 05运动或者机械手的爪进行运动等)。

如图1-图3中，所展示的一种海底光缆维护装置，箱体01内由空气形成工作环境，箱体01上还设置有摄像头02，其摄像头可以用于监视作业方向，如图2所示工作空间以及工作窗口所在位置，从而为箱体01的内空腔中的机械臂05的作业提供便利，从而实现自动检修维护或者操控者远程视频控制维护等作业，该作业可以由图2所示的机械臂05操作的机械爪061进行，机械爪061由设置于其基部的驱动气缸062实现动作。图1方案设置的情形下，该作业装置时在吸附到情形的管壁时，可以由图3所展示的侧向的螺旋桨装置031实现(当然图2中千斤顶装置也是可以实现类似的功能)，当然图1所示的螺旋桨装置031还可以实现作业装置在相应方向的运动，这里的螺旋桨装置031设置在箱体侧部，图中是安装在一个安装板上当然，图1-3 中并未展示用于向箱体内输入气体的气源，如连接气管或者气瓶等，这些方案都是可以实现的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.可倾斜作业的液下作业装置，包括视像信号采集装置、内空腔且具有操作窗口的箱体以及设置到箱体的机械臂，所述操作窗口连通到内空腔，所述机械臂上包括有用于执行作业的工作部，其特征在于，还包括用于为箱体的内空腔内提供排除了液体的作业空间的隔离结构、用于在箱体上位于内空腔的边沿部位用于为内空腔提供封闭功能的封闭结构以及连接到箱体用于对箱体起到支持作用的支持装置，所述机械臂至少部分位于作业空间内。

2.根据权利要求1所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述封闭结构包括弹性体结构，所述弹性体至少设置于操作窗口整个周沿。

3.根据权利要求2所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述弹性体结构为弹性橡胶圈或者弹性橡胶条。

4.根据权利要求1所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述支持装置包括提供机械结构的刚性支持而实现对箱体支持的机械支持装置或利用液体反推力对箱体支持的反推支持装置。

5.根据权利要求4所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述机械支持装置包括气缸结构或者油缸结构，所述气缸结构或者油缸结构各自具有伸缩行程结构，用于沿其伸缩行程伸出或者收缩从而实现对箱体的支持附着作业。

6.根据权利要求5所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述机械支持装置还包括支撑杆，所述支撑杆两端分别连接到箱体和伸缩行程结构。

7.根据权利要求4所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述反推支持装置包括螺旋桨装置或泵推装置。

8.根据权利要求1所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述隔离结构至少包括用于向内空腔内提供气体环境形成作业空间的气源。

9.根据权利要求8所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述气源为压缩气包或者高压气泵。

10.根据权利要求9所述的可倾斜作业的液下作业装置，其特征在于，所述压缩气包设置于内空腔中。

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