电液动力集成封闭式水下钻孔器的制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供电液动力集成封闭式水下钻孔器，进给油缸固定底座支架上，上油箱通过中间支撑筒体固定在进给油缸的上方，一级小齿轮与一级大齿轮相啮合，二级小齿轮与二级大齿轮相啮合，一级大齿轮与二级小齿轮同轴，二级大齿轮套装在花键刀杆的上部，花键刀杆依次穿过上油箱下壁、中间支撑筒体、进给油缸，钻头安装在花键刀杆的下端部，进给油缸里设置油缸活塞，油缸活塞套装在花键刀杆上，电机位于上油箱里，齿轮油泵和齿轮马达位于上油箱外，电机连接齿轮油泵的输出轴，齿轮马达连接一级小齿轮所在的轴，上油箱里充有液压油，齿轮油泵的进油口连通上油箱里的液压油。本发明为封闭式一体化设备，具有体积小、操作灵活、安装方便等特点。
【专利说明】电液动力集成封闭式水下钻孔器
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种水下作业设备，具体地说是钻孔器。
【背景技术】
[0002]目前全世界80%的石油靠油轮运输，而油轮在航行过程中，由于天气、机械事故等原因，每年都有很多的油船在海洋沉没。众所周知，石油是高污染的化学物品，如果石油在海洋泄漏，它将对周边的环境有很大的污染，甚至会影响周围的生态环境。例如1991年在意大利热那亚附近的利古里亚，“海文号”油轮在这里失事，当时这艘油轮连续燃烧了 72小时，油轮沉没后，石油中比较轻的部分不断挥发，而其较重的部分则沉入海底，并在海底形成一层较硬的“油毯”，造成了严重的污染。因此，对于此类油轮的沉没，必须采取措施尽快将其打捞出来。由于油轮里面有大量的原油，为打捞带来了很大的不便，鉴于这种原因需要设计一种水下钻孔器，其目的是在油轮油箱上钻一个孔，在孔上接一条油管，通过管子将油抽到另一条油轮上；当油轮上的油抽干后，将钻的孔再封上。这样就减轻了油轮的重量，可以较容易打捞出沉船；同时，更重要的是不用担心石油可能的泄漏对海洋环境的污染了。
[0003]钻孔是制造业最常用的工艺之一，钻孔机械及设备多种多样能够完成各种钻孔作业。西方发达国家钻孔机械发展已有近百年的历史，我国钻孔机械则从五十年代开始研制，八十年代形成一定规模，九十年代得以迅速发展。由于我国原有的机械工业整体实力薄弱，基础较差，原材料工业落后，以及我国由长期计划经济所造成的小而全的生产格局，造成钻孔机械整体水平远远落后于西方国家的同类产品，其性能处于国际九十年代初水平。然而，这些钻孔机械及设备都是在陆上作业使用的，对于水下沉船特定环境下的船体钢板钻孔作业，到现在还没有成型的钻孔机械或设备。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供能够独立完成对船体、船甲板及其它设备表面钢板钻孔作业的电液动力集成封闭式水下钻孔器。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:包括上油箱、进给油缸、电机、齿轮油泵、齿轮马达、齿轮机构、花键刀杆、钻头，进给油缸固定底座支架上，上油箱通过中间支撑筒体固定在进给油缸的上方，齿轮机构包括一级小齿轮、一级大齿轮、二级小齿轮、二级大齿轮，一级小齿轮与一级大齿轮相啮合，二级小齿轮与二级大齿轮相啮合，一级大齿轮与二级小齿轮同轴，花键刀杆的上部和二级大齿轮中心孔均设置有花键，二级大齿轮套装在花键刀杆的上部，花键刀杆依次穿过上油箱下壁、中间支撑筒体、进给油缸，钻头安装在花键刀杆的下端部，进给油缸里设置油缸活塞，油缸活塞套装在花键刀杆上将进给油缸分隔成上、下腔室，电机位于上油箱里，齿轮油泵和齿轮马达位于上油箱外，电机连接齿轮油泵的输出轴，齿轮马达连接一级小齿轮所在的轴，上油箱里充有液压油，齿轮油泵的进油口连通上油箱里的液压油，齿轮油泵通过第一油路连通齿轮马达，齿轮马达通过第二油路连通上油箱，第一油路上安装马达开关阀，马达开关阀通过第三油路连通第二油路，进给油缸上腔室通过第四油路连通第二油路，进给油缸下腔室通过第五油路连通上油箱，第四油路和第五油路上安装油缸换向阀。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、第四油路上安装调速溢流阀，调速溢流阀通过第六油路连通上油箱，第二油路上安装单向调速阀，第五油路上安装油缸调速阀。
[0009]2、上油箱里设置蓄能器，蓄能器连通第五油路。
[0010]3、花键刀杆和二级大齿轮上的花键为矩形花键。
[0011]本发明的优势在于:本发明为封闭式一体化设备，具有体积小、操作灵活、安装方便等特点，能够独立完成对船体、船甲板及其它设备表面钢板钻孔作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图；
[0013]图2为本发明的侧视图；
[0014]图3为本发明的液压原理图；
[0015]图4为本发明的控制组合电路。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0017]结合图1?3，此水下钻孔器主要特征由电机、齿轮油泵、液压马达、变速齿轮、花键刀杆、液压油缸、换向阀及钻孔刀具等零部件组成。它采用液压驱动，基本工作原理是电机带动齿轮油泵输出液压油，一方面液压油驱动液压马达，通过变速齿轮传动机构将动力传递至花键刀杆，使得钻孔刀具转动，实现钻孔切削运动；另一方面，液压油经过换向阀进入液压油缸推动钻杆上下动作，实现刀具的进给运动。它的电液控制系统分别有继电器与PLC两套系统，对于继电器控制的电液控制系统，通过继电器的得电与断电控制电磁换向阀阀芯的动作，从而切换进出油缸的油路达到控制刀具上下动作的目的；而PLC系统则通过它的输入与输出开关及定时功能来控制刀具的钻孔运动。
[0018]电液动力集成封闭式水下钻孔器由底座支架1、底面永磁块2、底座连接螺栓3、进给油缸下端盖4、刀杆固定螺母5、花键刀杆6、套料钻头固定螺栓7、套料钻头8、进给油缸筒壁9、油缸连接拉杆10、油缸活塞11、进给油缸上端盖12、拉杆螺母13、油缸上端面固定螺栓14、中间支撑筒体15、中间筒体连接螺栓16、齿轮油泵17、油泵输出轴18、油泵输出轴联接键19、联轴器20、电机支撑架21、电机支撑架固定螺栓22、过滤器23、上油箱底槽24、油箱联接螺栓25、电机轴连接键26、电机轴27、电机固定螺栓28、电机29、吊耳30、上油箱上盖31、二级大齿轮轴承盖固定螺栓32、二级大齿轮轴承盖33、二级大齿轮轴承34、二级大齿轮35、蓄能器36、三通接头37、单向调速阀38、一级小齿轮39、小齿轮半圆键40、马达输出轴41、齿轮马达42、一级大齿轮43、中间过渡轴轴承盖固定螺栓44、中间过渡轴轴承45、中间过渡轴46、二级小齿轮47、中间支撑筒体定位销48、调速溢流阀49、定压溢流阀50、油缸调速阀51、油缸换向阀52、马达开关阀53及油管、附件等零部件组成。
[0019]电液动力集成封闭式水下钻孔器分为电机驱动、液压动力站、齿轮传动机构、液压执行机构、液压阀控回路五个模块。①电机驱动模块由电机29、电机支撑架21、联轴器20等组成，其中，电机29通过电机固定螺栓28与电机支撑架21联接固定；电机支撑架21通过电机支撑架固定螺栓22固定在上油箱底槽24底面上；电机轴27通过电机轴连接键26、联轴器20、油泵输出轴联接键19、油泵输出轴18带动齿轮油泵17转动。②液压动力站模块由上油箱底槽24、过滤器23、齿轮油泵17及管路附件组成，液压油放置在上油箱底槽24中；上油箱上盖31由油箱联接螺栓25与上油箱底槽24固定，在上油箱上盖31与上油箱底槽24接触面间放有密封垫片，将电机驱动模块、一、二级齿轮组、花键刀杆6、蓄能器36等封闭在密封空间中，这样，能够满足水下作业密封的要求；此油箱布置一方面满足下部齿轮油泵17吸入油条件，另一方面可以润滑一、二级齿轮组、联轴器20 ;液压油由过滤器23、油口
a、进入齿轮油泵17，由油口 b输出到液压控制阀模块。③齿轮传动机构模块由二级大齿轮轴承盖33、二级大齿轮轴承34、二级大齿轮35、一级大齿轮43、中间过渡轴轴承45、中间过渡轴46、二级小齿轮47等零件组成；马达输出轴41通过小齿轮半圆键40带动一级小齿轮39转动，通过啮合传递至一级大齿轮43，带动中间过渡轴46、二级小齿轮47啮合二级大齿轮35转动，实现二级减速传动；二级大齿轮35中心孔为矩形花键形式，与花键刀杆6配合带动花键刀杆6转动，实现套料钻头8旋转运动。④液压执行机构模块由齿轮马达42、进给油缸组件组成；进给油缸组件由进给油缸下端盖4、进给油缸筒壁9、油缸连接拉杆10、油缸活塞11、进给油缸上端盖12、拉杆螺母13组成；液压油由管路c孔进入齿轮马达42，由管路d孔进入阀控制回路，齿轮马达42带动一级小齿轮39转动，实现套料钻头8旋转运动；油缸下端盖4、进给油缸上端盖12与进给油缸筒壁9通过油缸连接拉杆10、拉杆螺母13固定锁紧构成进给油缸组件，进给油缸组件通过油缸上端面固定螺栓14联接到中间支撑筒体15上，中间支撑筒体15通过中间筒体连接螺栓16联接到上油箱底槽24上，这样，底座支架1、进给油缸组件、中间支撑筒体15联接成一体构成钻孔器的中间支撑机构；油缸活塞11在油缸换向阀52控制下带动花键刀杆6上下运动，实现套料钻头8进给运动。⑤液压阀控回路模块由串联主从回路构成，系统的主油路为齿轮油泵17 —齿轮马达42 —单向调速阀38 —油箱24构成；从油路由齿轮马达42 —调速溢流阀49 —油缸换向阀52 —油缸一油缸调速阀51 —油箱24组成，同时，在齿轮马达42前串接一两位三通换向阀，不通电时，油路接马达42，通电时油路通换向阀，这样，如果在钻孔过程中出现‘吃刀’现象，则可启动此油路就可单独实现活塞的回程。这样，这五个模块就构成了集成封闭式水下钻孔器。
[0020]电液动力集成封闭式水下钻孔器底部与船体钢板联接固定方式采取磁铁吸附方式，底面永磁块2镶嵌到底座支架I燕尾槽中，此永磁块2提供的吸附力大于套料钻头8铣削的切削力，能够保证钻孔作业时钻孔器整体稳定。套料钻头8通过套料钻头固定螺栓7固定在花键刀杆6上，更换不同的套料钻头8可分别可在钢板上钻直径Φ 10?50mm、深度(80mm的通孔。在钻孔器顶部安有4个吊耳30，通过吊耳30可以将钻孔器整体吊入水中进行钻孔作业。电机29与液压阀控制电缆均采用水密电缆与水密接头满足水下密封需要。
[0021]此电液动力集成封闭式水下钻孔器是在水下能够独立完成对船体、船甲板及其它设备表面钢板钻孔作业的装置，可在钢板上钻直径Φ 50mm、深度< 50mm的通孔。此设备设计的主要技术参数如表I所示。
[0022]表I水下钻孔器主要技术参数
[0023]
【权利要求】
1.电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:包括上油箱、进给油缸、电机、齿轮油泵、齿轮马达、齿轮机构、花键刀杆、钻头，进给油缸固定底座支架上，上油箱通过中间支撑筒体固定在进给油缸的上方，齿轮机构包括一级小齿轮、一级大齿轮、二级小齿轮、二级大齿轮，一级小齿轮与一级大齿轮相啮合，二级小齿轮与二级大齿轮相啮合，一级大齿轮与二级小齿轮同轴，花键刀杆的上部和二级大齿轮中心孔均设置有花键，二级大齿轮套装在花键刀杆的上部，花键刀杆依次穿过上油箱下壁、中间支撑筒体、进给油缸，钻头安装在花键刀杆的下端部，进给油缸里设置油缸活塞，油缸活塞套装在花键刀杆上将进给油缸分隔成上、下腔室，电机位于上油箱里，齿轮油泵和齿轮马达位于上油箱外，电机连接齿轮油泵的输出轴，齿轮马达连接一级小齿轮所在的轴，上油箱里充有液压油，齿轮油泵的进油口连通上油箱里的液压油，齿轮油泵通过第一油路连通齿轮马达，齿轮马达通过第二油路连通上油箱，第一油路上安装马达开关阀，马达开关阀通过第三油路连通第二油路，进给油缸上腔室通过第四油路连通第二油路，进给油缸下腔室通过第五油路连通上油箱，第四油路和第五油路上安装油缸换向阀。
2.根据权利要求1所述的电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:第四油路上安装调速溢流阀，调速溢流阀通过第六油路连通上油箱，第二油路上安装单向调速阀，第五油路上安装油缸调速阀。
3.根据权利要求1或2所述的电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:上油箱里设置蓄能器，蓄能器连通第五油路。
4.根据权利要求1或2所述的电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:花键刀杆和二级大齿轮上的花键为矩形花键。
5.根据权利要求3所述的电液动力集成封闭式水下钻孔器，其特征是:花键刀杆和二级大齿轮上的花键为矩形花键。
【文档编号】B23B41/00GK103920905SQ201410148784
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】张波, 王茁, 王涛, 田建平, 孙立波, 胡朝阳, 于丹丹, 周英辉, 于海军, 陆洋, 孟凡东 申请人:哈尔滨工程大学