專利名稱：一種水壓軟纜割刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下作業(yè)工具，尤其涉及一種水壓軟纜割刀。
背景技術(shù)：
軟纜割刀在水下作業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)麻、棕、棉、尼龍、化纖等軟質(zhì)材料纜繩或銅/鋁芯電纜的剪切任務(wù)，主要用于水下打撈、資源開采以及海洋建筑等領(lǐng)域的水下作業(yè)。最早的水下作業(yè)軟纜割刀一般是由陸用油壓驅(qū)動(dòng)工具改裝而成，油壓工具的工作壓力高，功率密度大。 雖然油壓工具的工作壓力高，功率密度大，然而，由于液壓油自身理化特性，決定了由改裝后的油壓軟纜剪刀用于水下作業(yè)時(shí)存在如下問題 1)液壓油和水不相容，當(dāng)液壓油泄漏到水環(huán)境，會(huì)造成環(huán)境污染，用于國防軍事領(lǐng)域時(shí)，外泄漏還有可能造成軍事活動(dòng)的暴露，當(dāng)水滲入到油壓系統(tǒng)，會(huì)引起元件的腐蝕和功能失效，從而降低工具的可靠性； 2)油壓軟纜割刀及動(dòng)力源必須設(shè)計(jì)成閉式系統(tǒng)，需要進(jìn)回油管，用于大深度作業(yè)時(shí)，必須增加壓力補(bǔ)償裝置，增加了設(shè)備的體積、重量以及復(fù)雜程度，降低了系統(tǒng)的可靠性與可維修性； 3)液壓油的粘度大，且其粘溫、粘壓系數(shù)大，隨著作業(yè)深度和范圍的擴(kuò)大，系統(tǒng)進(jìn)油和回油管的沿程壓力損失顯著增大，工具效率明顯降低；同時(shí)進(jìn)回油管道易受風(fēng)浪及海流的影響，增加了潛水員操作時(shí)的負(fù)擔(dān)。 4)不能夠在水下更換作業(yè)工具，或者進(jìn)行簡單的維修，工具的適應(yīng)性較差。[0008] 為此，逐漸有研究人員提出以海/淡水代替液壓油為工作介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)作業(yè)工具的研究方向。但是目前，還未有成熟的水壓軟纜割刀技術(shù)方案被現(xiàn)有技術(shù)公布。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種水壓軟纜割刀，直接以海水或淡水作為工作介質(zhì)進(jìn)行作業(yè)，重量輕、體積小、效率高、環(huán)境相容性好，能可靠地用于對(duì)水下軟纜或電纜的剪切作業(yè)。 —種水壓軟纜割刀，包括依次相接的控制閥、海水或淡水液壓缸和剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制閥控制海水或淡水液壓缸伸縮，海水或淡水液壓缸通過伸縮帶動(dòng)剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)張合實(shí)現(xiàn)剪切，其特征在于， 所述換向閥包括閥座5、閥芯4、閥體2和換向手輪18 ;閥體2內(nèi)安放有閥芯4，閥芯4 一端伸出閥體2并套有換向手輪18 ;閥體2遠(yuǎn)離換向手輪18的一端連接閥座5 ;閥座5內(nèi)設(shè)有四個(gè)流道，第一和第二流道分別與海水或淡水液壓缸的無桿腔和有桿腔相連通，第三和第四流道分別為進(jìn)水流道和出水流道；閥芯4內(nèi)設(shè)有三個(gè)通道，通過轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯4使得閥座5的流道與閥芯4的通道能夠選擇組合連通；在閥座5的四個(gè)流道內(nèi)分別設(shè)有浮動(dòng)密封組件，浮動(dòng)密封組件由密封彈簧13和中間開有通孔的密封塊15組成，密封塊15在密封彈簧13的壓力作用上保持與閥芯4的緊密接觸。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)在 1)工作介質(zhì)為海水或淡水，具有五個(gè)優(yōu)點(diǎn)a、綠色、環(huán)保，對(duì)環(huán)境沒有污染，b、不 會(huì)因水進(jìn)入系統(tǒng)而降低工作可靠性；c、水的粘度只有液壓油的四十分之一，因此管路壓力 損失小很多，作業(yè)效率高；d、本實(shí)用新型的動(dòng)力源設(shè)計(jì)成開式系統(tǒng)，直接從水環(huán)境中吸水， 加壓做功后，再直接排回水環(huán)境中，因而無需攜帶水箱，不用冷卻器，不但簡化了系統(tǒng)，減少 了體積，降低了重量，并且系統(tǒng)不需要壓力補(bǔ)償裝置，作業(yè)工具的工作水深不受限制；本實(shí) 用新型將水直接排入水環(huán)境，因此無需回水管，水下作業(yè)時(shí)受潮流干擾小，提高水下操作的 穩(wěn)定性；f、因?yàn)樗沫h(huán)保性，可在水下直接更換作業(yè)工具，或者進(jìn)行簡單的維修，提高了工 具的適應(yīng)性； 2)水壓軟纜割刀的換向閥為三位四通換向轉(zhuǎn)閥，為克服水的粘度低、泄漏量大、 氣蝕嚴(yán)重等技術(shù)問題，該閥閥芯與密封塊的密封形式與油壓轉(zhuǎn)閥常采用的間隙密封形式不 同。油壓轉(zhuǎn)閥的密封結(jié)構(gòu)中閥芯和閥套之間總是存在間隙，而且該間隙隨著閥芯和閥套的 磨損而加大，從而引起泄漏量的增加，本實(shí)用新型在閥座內(nèi)設(shè)有浮動(dòng)密封組件，閥座通過密 封組件與閥芯密封，密封組件與閥芯之間采用了抗氣蝕性強(qiáng)的端面密封形式，在彈簧力作 用下閥芯和密封組件間密封可靠，可實(shí)現(xiàn)零泄漏。 3)三位四通換向轉(zhuǎn)閥閥芯與閥座接觸形式采用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，在彈簧壓力的作用下， 閥芯與閥座始終接觸可靠，磨損后的間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償，從而大大提高了密封的可靠性和 壽命； 4)本實(shí)用新型在海洋中采用海水液壓缸，在淡水環(huán)境中采用淡水液壓缸，廣泛應(yīng) 用于水庫大壩，湖泊、河道工程的水下作業(yè)以及陸地作業(yè)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的海水液壓軟纜割刀結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是實(shí)施例的控制閥組件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是實(shí)施例的控制閥組件的功能符號(hào)圖。 圖4是實(shí)施例的控制閥閥座端面視圖。 圖5是實(shí)施例的控制閥閥芯端面視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明。 圖1為海水液壓軟纜割刀的結(jié)構(gòu)原理圖，包括海水液壓缸、控制閥以及剪刀運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)?？刂崎y組件與海水液壓缸相連接，控制液壓缸伸縮；液壓缸的活塞桿與剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 相連。 海水液壓缸包含有一缸體6，缸體6內(nèi)設(shè)有活塞桿12，活塞桿12 —端從缸體6中 伸出后與剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，另一端與閥座5相連，閥座充當(dāng)安裝缸體端蓋，對(duì)活塞桿12進(jìn) 行軸向限位，參考圖1。缸體6的尾端與活塞桿12的空腔為無桿腔，缸體6的頭端與活塞 桿12的空腔為有桿腔，無桿腔與閥座5的第一流道B相連通，有桿腔與閥座5的第二流道 A相連通。海水液壓缸的缸體6前端加長，作為剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌和機(jī)架。[0025] 剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用連桿滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊導(dǎo)軌與缸體為整體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛 度大，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的剪刀片9，9'，剪刀片9，9'的外 角點(diǎn)8，8'分別通過銷軸與連桿7，7'相接，兩連桿7，7'均鉸接滑塊ll，滑塊ll連接海水 液壓缸的活塞桿12。海水液壓缸的缸體6前端加長，在其內(nèi)表面加工有導(dǎo)軌，滑塊11安放 在導(dǎo)軌上。剪刀片9，9'的內(nèi)角點(diǎn)10，10'通過銷軸固定于缸體6加長后的前端。在液壓 力的作用下，活塞桿12前后運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊沿缸體6上的導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)，連桿和剪刀片 分別繞連接銷軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的運(yùn)動(dòng)過程為，活塞桿12前伸，帶動(dòng)滑塊11沿著導(dǎo)軌向前 運(yùn)動(dòng)，連桿18與剪刀片9之間的夾角變小，兩剪刀片的刀口向著縮攏方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng) 作；當(dāng)活塞桿12后退時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)塊11向后運(yùn)動(dòng)，剪刀片張開，為下一次剪切做準(zhǔn)備。各連 桿與銷軸構(gòu)成鉸鏈的內(nèi)孔都鑲有銅套，以改善銷軸與銅套之間的摩擦性能。 圖2為換向閥結(jié)構(gòu)示意圖，換向閥所實(shí)現(xiàn)的功能如圖3所示。換向閥包括閥座5、 閥芯4、閥體2和換向手輪18。閥體2內(nèi)安放有閥芯4，閥芯4 一端伸出閥體2并裝有換向 手輪18。閥體2遠(yuǎn)離換向手輪18的一端固定在閥座5上。 閥座5內(nèi)設(shè)四個(gè)流道，參考圖4，第一，二流道A， B分別與海水液壓缸的無桿腔和 有桿腔相連通，截面呈"L"型的第三，四流道P，T分別作為進(jìn)水流道和出水流道，工作時(shí)，進(jìn) 水流道的進(jìn)水口通過圖1中的快換接頭14與動(dòng)力源相連，出水流道的出水口無回水管，回 水直接排入大海。 閥芯4內(nèi)設(shè)有三個(gè)通道，三個(gè)通道截面成"A"形，如圖5所示。Al， A2為第一通 道的兩個(gè)端口， Bl， B2為第二通道的兩個(gè)端口， Cl， C2為第三通道的兩個(gè)端口。 用戶轉(zhuǎn)動(dòng)換向手輪18，由于換向手輪18與閥芯4之間通過平鍵19進(jìn)行傳動(dòng)，因 此閥芯4隨換向手輪18—起轉(zhuǎn)動(dòng)。為了限定閥芯的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角，增設(shè)了限位銷l，限位銷1 的上端固定于換向輪18內(nèi)，下端位于閥體2的弧形限位槽內(nèi)。最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度由弧形限位槽 的弧度決定，本實(shí)施例中換向手輪18轉(zhuǎn)向角度即閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度為-45度 45度。 依據(jù)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域可將閥芯位置分為左位(-45度)、中位(0度)和右位(45度)。 位于右位時(shí)，高壓海水進(jìn)入第三流道P的進(jìn)水口 ，依次經(jīng)過第一通道A1-A2、第二流道B進(jìn)入 液壓缸的無桿腔，驅(qū)動(dòng)液壓缸前伸，海水再從液壓缸的有桿腔流出，依次經(jīng)過第一流道A、第 三通道Cl-C2，從第四流道T的出水口排出。位于中位時(shí)，高壓海水進(jìn)入第三流道P，再直接 從第四流道T排出，海水不經(jīng)過海水液壓缸，實(shí)現(xiàn)卸荷；位于左位時(shí)，高壓海水從第三流道P 的進(jìn)水口進(jìn)入，依次經(jīng)過第三通道Cl-C2、第一流道A進(jìn)入液壓缸的有桿腔，驅(qū)動(dòng)液壓缸后 縮，海水再從液壓缸的無桿腔流出，依次經(jīng)過第二流道B、第一通道Al-A2，從第四流道T的 出水口排出。 在海下操作時(shí)，操作員主要靠手感感知換向手柄工作位置，因此在轉(zhuǎn)向時(shí)需給出 手可感知的到位提示。實(shí)施例在換向手輪18和閥體2的接觸面處安放有限位機(jī)構(gòu)，限位機(jī) 構(gòu)包括限位彈簧17、限位鋼球16和圓錐孔，限位彈簧17位于換向手輪18內(nèi)靠近其與閥體 2的接觸面處，緊靠限位彈簧17安放有限位鋼球16，閥體2與換向手輪18的接觸面處加工 有三個(gè)直徑略小于限位鋼球16的圓錐孔，三個(gè)圓錐孔分別對(duì)應(yīng)閥芯左位、中位和右位。轉(zhuǎn) 動(dòng)換向手輪18，當(dāng)?shù)竭_(dá)左或中或右位時(shí)，限位鋼球16在限位彈簧17彈力下落入對(duì)應(yīng)的圓錐 孔，此時(shí)操作者會(huì)有明顯振動(dòng)感，由此判斷轉(zhuǎn)向是否到位。 由于海水需經(jīng)過閥座5的流道和閥芯4的通道進(jìn)入液壓缸，因此，流道和通道之間的水密封非常重要， 一旦出現(xiàn)泄漏，流量將減小，效率除低，嚴(yán)重時(shí)，高壓海水的壓力將降 低，從而不能驅(qū)動(dòng)液壓缸正常工作。閥座5與閥芯4間采用磨損能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)母?dòng)結(jié)構(gòu)，即 本實(shí)施例在閥座的流道內(nèi)增設(shè)了浮動(dòng)密封組件，浮動(dòng)密封組件安放于流道內(nèi)的上部分位置 處，其由密封彈簧13和密封塊15組成，密封塊37在密封彈簧13的壓力作用上始終保持與 閥芯4的緊密接觸，實(shí)現(xiàn)高壓水的可靠密封。為了固定密封彈簧13，實(shí)施例將流道靠近閥芯 4處設(shè)計(jì)為截面呈"q "形。密封塊15的內(nèi)部開有通孔，用于閥芯通道和閥座流道之間的連 通。 閥芯4與閥體2的接觸面之間安裝有推力軸承3，使閥芯4與密封塊15之間以較
大的壓力接觸，以保證兩者間的密封可靠，而換向手輪18操作仍然輕松靈活。 考慮海水的潤滑性較差，摩擦副易磨損、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，控制閥的閥芯4采用雙
向不銹鋼(例如F225)，密封塊15采用特種高性能工程塑料(例如聚醚醚酮PEEK)，以提高
耐蝕性以及摩擦副之間的摩擦性能。
權(quán)利要求一種水壓軟纜割刀，包括依次相接的控制閥、海水或淡水液壓缸和剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制閥控制海水或淡水液壓缸伸縮，海水或淡水液壓缸通過伸縮帶動(dòng)剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)張合實(shí)現(xiàn)剪切，其特征在于，所述換向閥包括閥座(5)、閥芯(4)、閥體(2)和換向手輪(18)；閥體(2)內(nèi)安放有閥芯(4)，閥芯(4)一端伸出閥體(2)并套有換向手輪(18)；閥體(2)遠(yuǎn)離換向手輪(18)的一端連接閥座(5)；閥座(5)內(nèi)設(shè)有四個(gè)流道，第一和第二流道分別與海水或淡水液壓缸的無桿腔和有桿腔相連通，第三和第四流道分別為進(jìn)水流道和出水流道；閥芯(4)內(nèi)設(shè)有三個(gè)通道，通過轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯(4)使得閥座(5)的流道與閥芯(4)的通道能夠選擇組合連通；在閥座(5)的四個(gè)流道內(nèi)分別設(shè)有浮動(dòng)密封組件，浮動(dòng)密封組件由密封彈簧(13)和中間開有通孔的密封塊(15)組成，密封塊(15)在密封彈簧(13)的壓力作用上保持與閥芯(4)的緊密接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，所述換向閥還包括限位銷(1)，限位銷(1)的一端固定于換向手輪(18)內(nèi)，另一端位于閥體(2)的弧形限位槽內(nèi)。
3. 根 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，在換向手輪(18)與閥體(2)的接觸面處設(shè)置有限位機(jī)構(gòu)，限位機(jī)構(gòu)包括限位彈簧(17)、限位鋼球(16)和圓錐孔，限位彈簧(17)位于換向手輪(18)內(nèi)靠近其與閥體(2)的接觸面處，在限位彈簧(17)下端安放有限位鋼球(3S)，閥體(2)與換向手輪(18)的接觸面處加工有三個(gè)直徑略小于限位鋼球(38)的圓錐孔，三個(gè)圓錐孔的位置分別對(duì)應(yīng)閥芯的三個(gè)預(yù)定工位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，所述剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)剪刀片(9，9')，兩剪刀片(9，9')的外角點(diǎn)(8，8')分別通過銷軸與連桿(7，7')相接，兩連桿(7，7')均連接滑塊(ll)，滑塊(11)連接海水液壓缸的活塞桿(12)，海水液壓缸的缸體(6)前端內(nèi)表面加工有導(dǎo)軌，滑塊(11)安放在導(dǎo)軌上，兩剪刀片(9，9')的內(nèi)角點(diǎn)(10，10')通過銷軸固定于缸體(6)的前端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，所述閥芯(4)與閥體(2)的接觸面之間安裝有推力軸承(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，所述閥芯(4)與閥體(2)的接觸面之間安裝有推力軸承(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水壓軟纜割刀，其特征在于，所述閥芯(4)采用雙向不銹鋼，密封體(37)采用聚醚醚酮PEEK。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水壓軟纜割刀，包括依次相接的控制閥、海水或淡水液壓缸和剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制閥控制液壓缸伸縮，液壓缸通過伸縮帶動(dòng)剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)張合實(shí)現(xiàn)剪切。剪刀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用連桿滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊導(dǎo)軌與缸體為一整體，具有結(jié)構(gòu)緊湊，剛度大的特點(diǎn)。換向閥設(shè)計(jì)為三位四通結(jié)構(gòu)，其閥芯與閥座接觸形式采用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，在彈簧壓力的作用下，閥芯與閥座始終接觸可靠，磨損后的間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償，大大提高了密封的可靠性和壽命。本實(shí)用新型以海水或淡水作為工作介質(zhì)，具有效率高，作業(yè)深度大，操作方便，環(huán)境相容性好的特點(diǎn)，可廣泛用于水下及陸地的剪切作業(yè)。
文檔編號(hào)F15B13/02GK201516610SQ20092022847
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者劉銀水, 吳德發(fā), 姜維, 朱碧海, 蔣卓, 郭志恒, 陳經(jīng)躍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)