专利名称：一种基于海洋高压的液动冲击器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械设备技术领域，涉及一种利用深水原位静水压力能驱动的液 动冲击器，适合于海底油气管道外表面保温及防腐涂层的清理作业或者用于海底沉积物冲 击采样。
背景技术：
为了克服海水腐蚀性和浮力影响，海底输油管道外表面都有防腐层、钢筋混凝土 配重层和保温层。这种方式增加了管道寿命，但是也给维修工作带来了困难。管道维修工 作大部分都是需要焊接作业完成，焊接之前需要把维修部位的防腐涂层清理掉。对于在海 下一定深度作业的设备而言，海洋静水压力能是一个可供选择的能量来源。现有的水下冲 击器，一般都需要外接泵源提供高压油，这对于海底作业的设备而言无疑增加了设备重量 和操作难度，在这种设计下，水下冲击器的密封也是一个比较困难的问题，尤其是端部工具 与外部的动态密封。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于新的驱动原理的水下液压冲击器，该驱动器不 需要外接泵源，而直接利用冲击器所处位置周围的海水提供高压水，在机械机构的设计上 采取新的设计方式，降低了密封难度。本实用新型包括冲击部件、配流驱动部件和端部工具。冲击部件包括吊放座、上端盖、冲击筒、下端盖、高压筒和导向筒。吊放座固定在上 端盖上，上端盖和下端盖分别固定在冲击筒的两个端面上，导向筒设置在下端盖的下部，高 压筒的两端分别与上端盖和下端盖固定连接，冲击筒、高压筒和导向筒同轴设置。吊放座侧 面开有进水孔，高压筒的内腔通过进水孔与外界连通。配流驱动部件包括配流阀芯、配流阀体、支撑筒、上活塞杆、下活塞杆和驱动活塞。 配流阀芯设置于配流阀体内，配流阀体的顶部与顶盖固定连接，顶盖与高压筒的侧壁固定 连接。支撑筒和配流阀体设置在高压筒内，并与高压筒同轴设置，支撑筒的底部与下端盖固 定连接、顶部与配流阀的底部固定连接。上活塞杆依次穿过顶盖、配流阀芯和配流阀体的底部设置。沿上活塞杆的圆周由 上至下依次开有上环形槽、中上环形槽、中下环形槽和下环形槽，沿上活塞杆的中心轴开有 上中心孔和下中心孔，上中心孔的一端开口于上活塞杆的顶部、另一端与上环形槽开口连 通，下中心孔的一端开口于上活塞杆的底部、另一端与中上环形槽开口连通，下环形槽开口 与下中心孔相连通。下活塞杆穿过下端盖设置。驱动活塞设置在支撑筒内，上活塞杆的底 部以及下活塞杆的顶部均与驱动活塞固定连接。所述的配流阀体为圆柱筒形，外径与高压筒的内径匹配，配流阀体的内壁中部沿 圆周开有两条平行的环形沟槽，配流阀体的侧壁沿同一轴线分别开有上通水管和下通水 管。上通水管的一端与顶盖开设的通水口连通、另一端开口于上部环形沟槽的底部；下通水管的一端直接开口于配流阀体的底部、另一端开口于下部环形沟槽的底部。配流阀体侧 壁的上部沿径向开有上通水孔、下部沿径向开有下通水孔、中部沿径向开有排水孔，上通水 孔、下通水孔和排水孔分别与高压筒侧壁的开孔位置对应，顶盖侧壁对应上通水孔位置开 有通水孑L。所述的配流阀芯包括三段圆柱体，上、下两段的直径与配流阀体的内径匹配，中间 段的直径小于上、下两段的直径，配流阀芯整体的纵截面为工字形，其中中部内凹成圆环形 通水槽。端部工具的顶端与下活塞杆的下端固定连接，端部工具上部分与导向筒滑动配合 设置。本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是它利用了深海静水压力能，在能 量利用方式上更简单直接和清洁，操作实现更容易。不要外接泵源，新的机械结构和驱动原 理让水下冲击器的设计可以更加优化，并且可以根据实际的工况增减冲击器配重，以调整 单次冲击的冲击能。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1中配流阀结构示意图。
具体实施方式
如图1，一种基于深水高压的液压冲击器包括冲击部件、配流驱动部件和端部工具。冲击部件包括吊放座1、上端盖3、冲击筒4、下端盖12、高压筒6、导向筒13。吊放 座1固定在上端盖3上，上端盖3和下端盖12分别固定在冲击筒4的两个端面上，导向筒 13设置在下端盖12的下部，高压筒6的两端分别与上端盖3和下端盖12固定连接，冲击筒 4、高压筒6和导向筒13同轴设置。吊放座1侧面开有进水孔2，高压筒6的内腔通过进水 孔2与外界连通。配流驱动部件包括配流阀芯8、配流阀体7、支撑筒10、上活塞杆9、下活塞杆14、驱 动活塞11。配流阀芯8设置于配流阀体7内，配流阀体7的顶部与顶盖5固定连接，顶盖5 与高压筒6的侧壁固定连接。支撑筒10和配流阀体7设置在高压筒6内，并与高压筒6同 轴设置，支撑筒10的底部与下端盖12固定连接、顶部与配流阀体7的底部固定连接。如图2，上活塞杆9依次穿过顶盖5、配流阀芯8和配流阀体7的底部设置。沿上 活塞杆9的圆周由上至下依次开有上环形槽28、中上环形槽25、中下环形槽23和下环形槽 20，沿上活塞杆的中心轴开有上中心孔31和下中心孔21，上中心孔31的一端开口于上活 塞杆9的顶部、另一端与上环形槽28开口连通，下中心孔21的一端开口于上活塞杆9的底 部、另一端与中上环形槽25开口连通，下环形槽20开口与下中心孔21相连通。如图1，下 活塞杆14穿过下端盖12设置。驱动活塞11设置在支撑筒10内，上活塞杆9的底部以及 下活塞杆14的顶部均与驱动活塞11固定连接。如图2，所述的配流阀体7为圆柱筒形，外径与高压筒6的内径匹配，配流阀体7的 内壁中部沿圆周开有两条平行的环形沟槽，配流阀体7的侧壁沿同一轴线分别开有上通水管17和下通水管19。上通水管17的一端与顶盖5开设的通水口 16连通、另一端开口于上部环形沟槽27的底部；下通水管19的一端直接开口于配流阀体7的底部、另一端开口于下 部环形沟槽26的底部。配流阀体7侧壁的上部沿径向开有上通水孔29、下部沿径向开有下 通水孔22、中部沿径向开有排水孔24，上通水孔29、下通水孔22和排水孔24分别与高压筒 侧壁的开孔位置对应，顶盖5侧壁对应上通水孔29位置开有通水孔30。如图2，所述的配流阀芯8包括三段圆柱体，上、下两段的直径与配流阀体7的内径 匹配，中间段的直径小于上、下两段的直径，配流阀芯8整体的纵截面为工字形，其中中部 内凹成圆环形通水槽18。如图1，端部工具15的顶端与下活塞杆14的下端固定连接，端部工具15的上部分 与导向筒13滑动配合设置。该液压冲击器的工作过程如下1.冲击器由母船带到工作的地点，并在作业地点安放好冲击器。此时的冲击器状 态(如图1所示)，高压筒6的顶部位置空间通过进水孔2进入了高压海水，并充满高压筒6 的顶部空间；之后高压海水经过上活塞杆9的上中心孔31流入到上环形槽28所处的位置， 使得配流阀芯8的上端处于高压；同时配流阀芯8的下端因为上活塞杆9的中下环形槽23 和下通水孔22连通着冲击筒4内的低压空间而处于低压，配流阀芯8上下两端面的压力差 作用使得配流阀芯8处于下极限位置，由此封闭了上部环形沟槽27而关闭了上通水管17， 同时连通了下部环形沟槽26而打开了排水孔24和下通水管19。由于上述原因，下通水管 19，下部环形通水槽26，排水孔24连通成一个通道使得驱动活塞11的上部空间处于低压， 因为驱动活塞11的下端空间总是连通着低压腔的，所以驱动活塞11上下两端所受的压力 平衡，于是整个冲击器的各个部件在重力作用下将处于图1所示的状态。2.准备开始工作时，将冲击器在离作业点的正上方位置自由下放，冲击器做自由 落体直到端部工具15上的冲击头接触到作业目标。在此过程中，端部工具15上的冲击头将 受到作业目标的反作用力并将此反作用力传给端部工具15，此反作用推动下活塞杆14、驱 动活塞11及上活塞杆9，均向上移动一段距离，直到端部工具的顶部端面和下端盖12的下 端面接触。这个时候，上活塞杆9将处于其上极限位置，上活塞杆9的中上环形槽25将连通 高压筒6上部的高压海水，高压水通过上活塞杆9的中心轴开有的下中心孔21连通下环形 槽20的开孔接通配流阀芯8的下端面，使得配流阀芯8下端面处于高压，同时中下环形槽 23通过通水孔30及其对应位置的上通水孔29，连通着低压腔而使得配流阀芯8上端面处 于低压，压力差让配流阀芯8动作，向上移动到上极限位置，由此打开了上部环形沟槽27而 连通了上通水管17，同时也打开了下部环形沟槽26而连通了下通水管19，但是关闭了排水 孔24。这样，海水将流经顶盖5开设的通水口 16，上通水管17，圆环形通水槽18和下通水 管19进入到驱动活塞11的上端空间，使得驱动活塞11的上端空间处于高压，因为高压筒 6内的上部空间总是处于高压，这时候，整个取样器的冲击驱动单元将受到一个向上的静水 压力作用，此作用力顶起冲击单元直到最高的极限位置。同时下活塞杆14、驱动活塞11和 上活塞杆9的相对位置再次发生变化，取样器又回到图1所示的状态，上活塞杆9处于其下 极限位置。当上活塞杆9处于其下极限位置的同时，高压海水经过上活塞杆9的上中心孔31 流入到上环形槽28所处的位置，使得配流阀芯8的上端处于高压；同时下环形槽20和下通水孔22连通着冲击筒4内的低压腔而使得配流阀芯8的下端处于低压，压力差作用使得配 流阀芯8再次处于下极限位置封闭了上部环形沟槽27而关闭了上通水管17，同时连通了 下部环形沟槽26而打开了排水孔24。驱动活塞11的上部空间因为下通水管19，圆环形通 水槽18，排水孔24相互连通处于低压，而驱动活塞11的下端空间总是连接低压腔，由此取 样器的整个冲击单元将在重力作用下下降，下端盖12的下端面撞击端部工具15的顶部端 面，重力势能经过端部工具传给冲击头，使得冲击头完成一次冲击作业。整个冲击器完成一 次单程“打桩”动作。 冲击器器重复上述动作冲击器设计可利用的静水压力能耗尽或者完 成作业要求。
权利要求一种基于海洋高压的液动冲击器，包括冲击部件、配流驱动部件和端部工具，其特征在于冲击部件包括吊放座、上端盖、冲击筒、下端盖、高压筒和导向筒；吊放座固定在上端盖上，上端盖和下端盖分别固定在冲击筒的两个端面上，导向筒设置在下端盖的下部，高压筒的两端分别与上端盖和下端盖固定连接，冲击筒、高压筒和导向筒同轴设置；吊放座侧面开有进水孔，高压筒的内腔通过进水孔与外界连通；配流驱动部件包括配流阀芯、配流阀体、支撑筒、上活塞杆、下活塞杆和驱动活塞；配流阀芯设置于配流阀体内，配流阀体的顶部与顶盖固定连接，顶盖与高压筒的侧壁固定连接；支撑筒和配流阀体设置在高压筒内，并与高压筒同轴设置，支撑筒的底部与下端盖固定连接、顶部与配流阀的底部固定连接；上活塞杆依次穿过顶盖、配流阀芯和配流阀体的底部设置；沿上活塞杆的圆周由上至下依次开有上环形槽、中上环形槽、中下环形槽和下环形槽，沿上活塞杆的中心轴开有上中心孔和下中心孔，上中心孔的一端开口于上活塞杆的顶部、另一端与上环形槽开口连通，下中心孔的一端开口于上活塞杆的底部、另一端与中上环形槽开口连通，下环形槽开口与下中心孔相连通；下活塞杆穿过下端盖设置；驱动活塞设置在支撑筒内，上活塞杆的底部以及下活塞杆的顶部均与驱动活塞固定连接；所述的配流阀体为圆柱筒形，外径与高压筒的内径匹配，配流阀体的内壁中部沿圆周开有两条平行的环形沟槽，配流阀体的侧壁沿同一轴线分别开有上通水管和下通水管；上通水管的一端与顶盖开设的通水口连通、另一端开口于上部环形沟槽的底部；下通水管的一端直接开口于配流阀体的底部、另一端开口于下部环形沟槽的底部；配流阀体侧壁的上部沿径向开有上通水孔、下部沿径向开有下通水孔、中部沿径向开有排水孔，上通水孔、下通水孔和排水孔分别与高压筒侧壁的开孔位置对应，顶盖侧壁对应上通水孔位置开有通水孔；所述的配流阀芯包括三段圆柱体，上、下两段的直径与配流阀体的内径匹配，中间段的直径小于上、下两段的直径，配流阀芯整体的纵截面为工字形，其中中部内凹成圆环形通水槽；端部工具的顶端与下活塞杆的下端固定连接，端部工具上部分与导向筒滑动配合设置。
专利摘要本实用新型涉及一种基于海洋高压的液动冲击器。现有的水下设备重和操作难。本实用新型包括冲击部件、配流驱动部件和端部工具。冲击部件中的吊放座固定在上端盖上，上端盖和下端盖分别固定在冲击筒的两个端面上，导向筒设置在下端盖的下部。配流驱动部件中的配流阀芯设置于配流阀体内，配流阀体的顶部与顶盖固定连接，顶盖与高压筒的侧壁固定连接。支撑筒和配流阀体设置在高压筒内，并与高压筒同轴设置，支撑筒的底部与下端盖固定连接、顶部与配流阀的底部固定连接。端部工具的顶端与下活塞杆的下端固定连接，端部工具上部分与导向筒滑动配合设置。本实用新型在能量利用方式上更简单直接和清洁，操作实现更容易。
文档编号B08B9/023GK201586652SQ201020110989
公开日2010年9月22日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者叶葳, 王建军, 秦华伟, 陈鹰, 魏双丰 申请人:杭州电子科技大学