深海适用的小功率动力源剪切器及剪切方法与流程

本发明涉及水下作业工具，尤其是一种深海适用的小功率动力源剪切器及剪切方法。

背景技术：

1、液压系统拥有承载能力强、功率密度大、调速方便等优点，在各类深海资源开发设备上得到广泛应用，使用液压动力源的作业工具得到广泛应用。随着无人自主作业化发展，对作业工具轻量化要求越来越高。但是液压系统一般笨重，由液压动力源、控制阀、管路等组成，限制着液压作业工具的发展。

2、直接以天然海水作为液压系统工作介质的水液压技术，与传统的以矿物油作为工作介质的油压技术相比，具有无污染、与深海环境相容；不用矿物油、节约能源；省去油箱、管路等元件，系统简单；工作可靠等突出优点，在深海有十分广阔的应用前景。

3、但是水液压由于海水粘度低、润滑性差，以天然海水润滑的水泵一般压力偏低，达不到作业工具高压轻量化要求。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的深海适用的小功率动力源剪切器及剪切方法，采用海水润滑，实现动力源、增压水泵、控制阀和作业工具一体化设计，采用增压水泵内置，实现超高压力输出，作业工具能力强。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种深海适用的小功率动力源剪切器，包括剪刀、用于驱动剪刀的活塞部分，所述活塞部分背离剪刀的一端配有动力部分，

4、所述动力部分包括：

5、补偿器、深海电机和柱塞泵，

6、增压水泵缸筒，安装在活塞部分尾端，与柱塞泵连接，

7、增压活塞，位于中空的增压水泵缸筒内；所述增压活塞的两端面设计有面积差，增压活塞将增压水泵缸筒内分隔为若干腔室，

8、循环通道，连接在增压活塞所分隔得到的腔室两端，循环通道中连接有单向阀，

9、调压流道，连接在增压活塞所分隔得到的腔室两端，且与循环通道可连通设置；调压流道中接入液控阀，

10、所述增压水泵缸筒的出水一端与活塞部分之间连接有超高压单向阀组件，活塞部分设有泄压阀；动力部分还设有泄压通道。

11、作为上述技术方案的进一步改进：

12、所述增压活塞呈工字形设计，增压活塞靠近剪刀的一端端面积小于另一端的端面积。

13、所述增压水泵缸筒的增压腔被分为三个腔室，分别为从靠近剪刀一端起的：第一腔室、第二腔室、第三腔室，

14、循环通道一端连接第一腔室，另一端连接第三腔室。

15、调压流道包括第一流道、第二流道，

16、第一流道连通至第一腔室，第二流道连通循环通道、第三腔室。

17、所述第二腔室和调压流道之间连通有第三流道。

18、泄压通道与第二腔室可连通设置。

19、所述泄压阀包括泄压阀芯、阀座，泄压阀的腔室与活塞部分的活塞腔连通。

20、活塞部分包括主缸筒、设于主缸筒的活塞杆，活塞杆的输出端连接有连杆组件，连杆组件与剪刀联动。

21、一种利用深海适用的小功率动力源剪切器的剪切方法，包括如下步骤：

22、目标缆落在剪切口内，深海电机运转，带动柱塞泵提供高压水，

23、高压水进入动力部分的循环通道，推动单向阀打开，进入第一腔室，

24、第一腔室中的高压水流入液控阀弹簧腔，此时弹簧腔两侧水压相同，

25、增压活塞两端压力相同，在两端端面积不同的前提下，被推动向小端运动；推动过程中，第一腔室的压力逐渐增大，

26、第一腔室压力增大至打开超高压单向阀组件时，水流继续推动主缸筒内的活塞杆，活塞杆伸出，带动连杆组件启动剪刀剪切，

27、增压活塞运动至液控阀与第一腔室分隔的状态时，液控阀与第二腔室、外界海水均连通，液控阀、第二腔室内压力降低，在柱塞泵持续输出高压水的作用下，液控阀的阀芯被推向靠近第一流道处，此时第三腔室被液控阀隔断，第三腔室、第二腔室连通，第三腔室压力降低，第二腔室压力最大，

28、第二腔室内压力推动增压活塞复位，重新打开单向阀，重复操作。

29、作为上述技术方案的进一步改进：

30、泄压阀的泄压过程如下：

31、主缸筒内压力增大至泄压阀的泄压压力时，主缸筒内压力推动泄压阀的泄压阀芯运动；阀座受压随之运动，此时主缸筒内的超高压水进入泄压阀，经泄压阀与外界连通的路径排出泄压，。

32、主缸筒内压力逐渐降低，当压力降至小于泄压阀的弹簧力时，泄压阀的弹簧带动阀座复位，同时推动泄压阀芯复位，重新关闭泄压阀。

33、本发明的有益效果如下：

34、本发明所公开的深海水液压剪切器，将水液压动力优势和电力控制优势结合，不仅实现紧凑型设计，整体结构简单紧凑，重量轻，而且输出剪切力大，提高作业工具能力。

35、本发明的深海水液压剪切器，采用增压水泵实现对微型柱塞水泵增压，避免了微型柱塞水泵高压负载和深海电机高负载，微型水泵不仅输出压力低而且流量也小，不仅实现了小功率高负载作业能力，还提高产品寿命。

36、本发明的深海水液压剪切器，采用液控阀内置于增压水泵，利用环境水压和微型柱塞水泵输出压力，可以实现自动增压，无需电气控制元件，系统简单。

37、本发明的深海水液压剪切器，采用海水作为工作介质，取消油箱结构，除深海电机外各部件无需压力补偿，实现自润滑，结构紧凑简单，在深海环境适应范围广。

技术特征：

1.一种深海适用的小功率动力源剪切器，包括剪刀(1)、用于驱动剪刀(1)的活塞部分(2)，其特征在于：所述活塞部分(2)背离剪刀(1)的一端配有动力部分(3)，

2.如权利要求1所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：所述增压活塞(305)呈工字形设计，增压活塞(305)靠近剪刀(1)的一端端面积小于另一端的端面积。

3.如权利要求1所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：所述增压水泵缸筒(304)的增压腔被分为三个腔室，分别为从靠近剪刀(1)一端起的：第一腔室(307)、第二腔室(308)、第三腔室(309)，

4.如权利要求3所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：调压流道包括第一流道(311)、第二流道(312)，

5.如权利要求4所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：所述第二腔室(308)和调压流道之间连通有第三流道(313)。

6.如权利要求3所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：泄压通道(314)与第二腔室(308)可连通设置。

7.如权利要求1所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：所述泄压阀(4)包括泄压阀(4)芯、阀座(402)，泄压阀(4)的腔室与活塞部分(2)的活塞腔连通。

8.如权利要求1所述的深海适用的小功率动力源剪切器，其特征在于：活塞部分(2)包括主缸筒(202)、设于主缸筒(202)的活塞杆(201)，活塞杆(201)的输出端连接有连杆组件(101)，连杆组件(101)与剪刀(1)联动。

9.一种利用权利要求1所述的深海适用的小功率动力源剪切器的剪切方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的剪切方法，其特征在于，泄压阀(4)的泄压过程如下：

技术总结
本发明涉及一种深海适用的小功率动力源剪切器及剪切方法，主要由微型电机、微型柱塞水泵、液控阀、增压水泵、水缸、连杆机构及剪刀等组成，采用海水润滑，实现动力源、增压水泵、控制阀和作业工具一体化设计，整体结构简单紧凑、成本低、重量轻；采用增压水泵内置，实现超高压力输出，作业工具能力强；采用液控阀内置，自动增压，系统控制简单；采用海水作为工作介质，取消油箱结构，系统更简单。

技术研发人员：胡浩龙,焦慧锋,孙功武,许可
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11