一种深水打磨器

本发明涉及水下作业工具领域，具体为一种载人潜水器机械手操作的双打磨头打磨器。

背景技术：

1、为了海洋科学研究，人们对海洋的探索越来越深入，深海作业成为深海探测和救援中重要的一部分，打造合适的水下作业工具越来越被人们所重视。打磨器是一种非常实用的水下作业工具，在无人潜器、载人潜器或作业船上都需要配备。

2、水下打磨器可以用于修理和维护海洋设施，如海底油气管道、海洋电缆等的切断和打磨；还可以用于地形勘测、生物调查等海洋科学研究；还可以用于救援打捞中的打磨、拆除障碍物等。

3、陆上打磨器已经是非常成熟的产品，多数是工厂的固定式打磨机或人工手持式角磨机，结构为电机或马达带动打磨盘旋转，转速在3000r/min以上，可以切断钢筋、线缆或打磨平面、倒角等。

4、水下打磨器目前常用的是潜水员手持式打磨器，如stanley公司的gr30水下打磨机是一款专门用于水下修复和清理工作的设备，由潜水员手持操作，用于水下100米以浅。ingersoll rand公司的水下砂轮机包括了高速和低速两种模式，适合进行水下打磨、切割和去毛刺等精细工作，潜水员手持操作，用于水下100米以浅。hamlor公司也生产相应的水下救捞打磨器。

5、深水打磨器多数为rov机械手操作的打磨器，如rustibus公司的产品quillfalconcyclone水下砂轮机，可用于深水作业，由rov机械手操作，进行切断和打磨。

6、作为在海洋探测和作业中必不可少的工具，打磨器在水下必须契合操作条件，良好的工具可以让一项任务事半功倍。水下打磨器和陆上打磨器最大的不同是水下打磨器速度多数不超过3000r/min，主要受限于密封条件和高速旋转时的搅水阻力对功率消耗太大。

7、目前公开的深水打磨器结构基本是液压马达带动打磨盘旋转，由rov重型机械手操作，不需要关注作业反力和打磨效率问题。

8、海洋作业的实践证明，载人潜器在深水救捞中优势较大，比如打捞水下飞机、沉船残骸等任务，载人潜器视野开阔，操作灵活，但是专为载人潜器用的水下作业工具几乎没有，rov用的打磨器在深水载人潜器上几乎不能正常操作。主要原因是传统的rov用水下作业工具为重载，载人潜水器的机械手为轻载，多数情况下，载人潜器由于无法克服rov用水下作业工具工作时产生的反力，所以载人潜水器无法使用rov用水下作业工具进行水下作业任务。

9、为了载人潜水器能够更好地进行深水作业，使其能够进行高效率的打磨工作，并且能够自动适应打磨面凹凸不平的工作状况，在打磨时能自主消除打磨反力，避免影响载人潜器本体安全。有必要设计一种深水打磨器，以解决上述技术问题。

10、综合上述，随着深水潜器领域的蓬勃发展，人们更多的希望潜器代替人类完成海洋探索和救助打捞方面的高强度、高风险的工作，本文开发的深水打磨器采用单液压马达驱动双刷的结构，双刷转向相反，可以互相抵消打磨反力矩，转速在2000-3000r/min之间，适应深水环境，效率较高；每个刷头上带有柔性自适应装置，可以适应凹凸不平表面的打磨需求；通过载人潜器机械手的操作，可以实现切断和打磨双功能。在载人潜器的深水救助打捞领域有助于推动海洋工程专用工具关键工艺流程升级。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水下打磨器，以解决上述背景技术提出的目前市场rov重载水下打磨工具打磨反力大、体积大以及质量重，载人潜水器无法使用，而且传统水下打磨器无法适应打磨面凹凸不平的打磨状况，导致打磨效果不佳的问题。

2、本发明的目的是这样实现的：包括双打磨盘、柔性装置、打磨盘外壳、传动齿轮箱和压力补偿器，所述柔性装置后端为轴向柔性装置，前端为空间柔性装置，所述传动齿轮箱的前端为传动齿轮箱体，且传动齿轮箱的后端为传动齿轮箱盖，所述传动齿轮箱体的前端有四个通孔，且传动齿轮箱体前端两侧的通孔伸出有活塞输出轴，所述传动齿轮箱盖的后端左侧有两个通孔，所述传动齿轮箱盖的后端右侧固定有压力补偿器，且传动齿轮箱盖的后端左侧固定有液压马达，所述液压马达的前端输出轴通过传动齿轮箱盖左侧的通孔伸入传动齿轮箱内部，且液压马达输出轴通过轴套联轴器与传动齿轮箱内部的主传动轴连接，所述主传动轴靠近液压马达前端输出轴一侧有大齿轮，所述大齿轮右侧啮合小齿轮，且大齿轮左侧啮合中齿轮。所述小齿轮安装在活塞输入轴后侧，且所述中齿轮安装在次传动轴后侧，所述中齿轮左侧与另一小齿轮啮合，所述活塞输入轴的后端通过滑动轴承与传动齿轮箱盖连接，且活塞输入轴为轴向柔性装置的一部分，且位于轴向柔性装置的后部，所述轴向柔性装置的前端为空间柔性装置，所述空间柔性装置的前端固定有双打磨盘，所述打磨盘外壳安装在打磨盘两侧，且固定在传动齿轮箱的前端两侧。

3、优选的，所述传动齿轮箱体和传动齿轮箱盖两者构成一密封腔体，且传动齿轮箱体和传动齿轮箱盖两者之间通过两道密封圈进行异形径向密封。

4、优选的，所述打磨盘外壳为半圆弧形，且后端包覆打磨盘，所述打磨盘的前端打磨面不被打磨盘外壳包覆。

5、优选的，所述压力补偿器固定在传动齿轮箱盖的后端右侧，压力补偿器的上端为阀帽，所述阀帽通过连接管路与传动齿轮箱连通。

6、优选的，所述轴向柔性装置的后部为活塞输入轴，且前部为活塞输出轴，所述活塞输入轴和活塞输出轴之间有弹簧构成可伸缩结构。

7、优选的，所述空间柔性装置的前部为打磨盘座，且后部为活塞输出轴，所述打磨盘和活塞输出轴之间有弹簧构成可扭动结构。

8、优选的，所述双打磨盘的打磨盘有两个，且两个打磨盘的后端均是柔性装置，外端均有打磨盘外壳。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)该水下打磨器设置有空间柔性装置，空间柔性装置类似于人体关节。空间柔性装置包括打磨盘座、活塞输出轴、防尘端盖以及弹簧四个零件。其中打磨盘座和活塞输出轴为空间柔性装置的关键零件。活塞输出轴的后端为花键结构，与轴向柔性结构构成花键配合，活塞输出轴的前端为一个圆心在活塞输出轴一侧的球面，并且该球面沿活塞输出轴轴线垂直方向的切面为近似三角形。活塞输出轴前端伸入打磨盘座凹槽内。打磨盘座的凹槽尺寸比活塞输出轴伸入打磨盘座部分的尺寸稍大，整个结构在可以传递扭矩运动的同时，可以较为灵活地扭动，而打磨盘通过内法兰和外法兰固定在打磨盘做上，这样可以使打磨盘自适应打磨面凹凸起伏的工作情况。活塞输出轴前端有弹簧，同时弹簧也位于打磨盘座凹槽内，弹簧可以防止打磨器在非工作状态下打磨盘会无定形地随处摆动。为了防止弹簧和活塞输出轴不会滑脱出来，打磨盘座凹槽后端固定有防尘端盖，在端盖处添加一个防尘圈，这样即使整个结构暴露在海水环境中，也不会受到水中沙粒的影响。

10、(2)该水下打磨器设置有轴向柔性结构，轴向柔性结构在空间柔性结构的后端，轴向柔性结构驱动空间柔性结构的旋转。轴向柔性结构分成两个部分，前段轴为活塞输出轴，后端为活塞输入轴。活塞输出轴后端部有花键，可以伸入活塞输入轴内部的空腔中，两者通过花键传递扭矩和转速。活塞输入轴前端部有端盖，可以防止活塞输出轴在旋转过程中与活塞输入轴发生脱离。端盖为两半，以实现装配的可行性。活塞输出轴有导向杆，保证活塞输入轴和活塞输出轴的轴线在一条线上，同时保证传动的平稳和结构的强度。此外活塞输出轴和活塞输入轴的配合部分设置弹簧，弹簧位于导向杆上，弹簧的作用是保证活塞输出轴始终有一个力使其总是趋向于向外伸到最长，这样既可以实现活塞输出轴在轴线方向上的柔性，同时其在非打磨状态下旋转时，可以维持一个稳定的位置，而不会来回地串动。

11、(3)该水下打磨器设置有压力补偿器，压力补偿器由阀帽、缸体、活塞、弹簧等组成，活塞下部与外界海水环境连通，而活塞上部与传动齿轮箱相连通。压力补偿器可以使传动齿轮箱内部压力高于外部一定的压力，防止外界海水进入传动齿轮箱内部，同时免除传动齿轮箱壳体承受海水压力。