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CN104551084B - 一种深水钻孔抽油设备 - Google Patents

一种深水钻孔抽油设备 Download PDF

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孙建锐
邹云飞
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Abstract

一种用于深水沉船存油舱的钻孔及抽油设备，主要涉及溢油处置领域。主要是钻孔作业完成后利用钻孔机中心的空心轴作为抽油通道进行抽油作业，无需进行抽油设备和钻孔设备的转接，缩短水下施工时间，整个水下作业过程也无需潜水员辅助。本发明为双丝杆螺母驱动，能够有效降低设备高度，尤其是当本发明应用于双层船的船体钻孔时，本发明中钻孔机构的进给驱动和旋转驱动为两套独立的驱动，可实现钻孔过程中钻孔刀具的旋转运动不停止，进给运动根据钻孔工艺需求间断进行，便于满足钻孔工艺中的断削需求，防止过长的铁削卡住刀头；本发明采用的计数器为编码器，可在水面上远程读取，通过编码器计数进给驱动机构中的丝杆旋转圈数来确定钻孔机构进给的位置，便于实现在水面上远程控制钻孔作业进程，如快进、工作进给、快退等。

Description

一种深水钻孔抽油设备
技术领域
本发明属于溢油处置领域，具体涉及一种用于深水沉船存油舱的钻孔及抽油设备。
背景技术
以深水环境中发生沉船及其他溢油事故的处置为背景，当船舶发生沉没等溢油事故险情时，及时地将事故船舶中的货油或燃料油抽吸出来并过驳到安全船只内，是一种有效防范、减轻溢油事故损害的措施。
近几年，我国对于沉船存油处置的成功案例中，使用的设备主要是水下开孔机和水下抽油机，其处置过程基本依赖于潜水员人工下水操作，而对于深水沉船的无人操作的钻孔与抽油技术研究尚属空白，尤其是在潜水员无法到达的水深区域，无法进行沉船存油的处置工作。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种钻孔及抽油一体化设备。钻孔作业完成后设备即可利用钻孔机中心的空心轴作为抽油通道进行抽油作业，无需进行抽油设备和钻孔设备的转接，缩短水下施工时间，整个水下作业过程也无需潜水员辅助。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种深水钻孔抽油设备，包括：减速箱（3）、编码器（4）、丝杆（5）、进刀架（6）、键（8）、中心轴（9）、传动轴（10）、导向轴（11）、机壳（12），其中：中心轴（9）、传动轴（10）、键（8）、丝杆（5）、进刀架（6）、导向轴（11）均位于机壳（12）内，机壳（12）上方与减速箱（3）连接，下方与底盖(13)连接，连接处均设有静密封装置，机壳(12)和底盖(13)一起固定在开孔机底座（18）上，开孔机底座（18）通过一组可控开关的磁吸装置（19）将开孔机吸附在要开孔的船壁上。
所述的减速箱（3）为两进三出型，两个输入端分别连接第一液压马达（2）和第二液压马达，第一液压马达（2）和第二液压马达分别驱动钻孔组件的旋转运动和进给运动，三个输出端分别连接中心轴（9）和两个丝杆（5）；中心轴（9）贯穿减速箱（3），上方与抽油泵（1）连接，抽油泵（1）固定在减速箱（3）上方；减速箱（3）与第一液压马达（2）、第二液压马达、中心轴（9）连接的地方均设有动密封装置。
所述的中心轴（9）为空心轴，中心轴（9）上方连接抽油泵（1）、中部穿过减速箱（3），并由减速箱（3）驱动，下部通过两个键（8）与一传动轴（10）滑动连接，所述中心轴（9）和传动轴（10）上均设有键槽，中心轴（9）上所设的键槽长度与钻孔行程相匹配，传动轴（10）下方连接定位钻（16）和筒形刀（17），筒形刀（17）上方有一定数量的开孔，与中心轴（9）的内孔一起作为抽油通道。
所述的丝杆（5）上方与减速箱（3）连接，并由减速箱（3）驱动，丝杆（5）下方通过轴承固定于底盖（13）上，进刀架（6）通过两组丝杆螺母（7）副与所述两根丝杆（5）连接，所述进刀架（6）通过轴承与传动轴（10）顶部动连接。
所述的进刀架（6）下方连接一导向轴（11），导向轴（11）下方通过带有动密封装置（14）的导向环（15）与底盖（13）连接，所述传动轴（10）位于导向轴（11）内，二者在上方和下方均通过轴承动连接，并在下方设有动密封装置（14）。
所述的编码器（4），连接在丝杆（5）上端，封装在减速箱（3）内部。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：
1、钻孔机构的进给驱动为双丝杆螺母驱动，与液压油缸驱动进给运动相比，能够有效降低设备高度，尤其是当本发明应用于双层船的船体钻孔时；与采用差动机构进行进给驱动和旋转驱动的钻孔设备相比，本发明中钻孔机构的进给驱动和旋转驱动为两套独立的驱动，可实现钻孔过程中钻孔刀具的旋转运动不停止，进给运动根据钻孔工艺需求间断进行，便于满足钻孔工艺中的断削需求，防止过长的铁削卡住刀头；
2、计数器为编码器，编码器信号在水面上远程读取，通过编码器计数进给驱动机构中的丝杆旋转圈数来确定钻孔机构进给的位置。便于实现在水面上远程控制钻孔作业进程，如快进、工作进给、快退等。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的深水钻孔抽油设备包括有：
一中心轴9，该中心轴9为空心轴，中心轴9上方连接抽油泵1、中部穿过减速箱3，并由减速箱3驱动，下部通过两个键8与一传动轴10滑动连接，所述中心轴9和传动轴10上均设有键槽，中心轴9上所设的键槽长度与钻孔行程相匹配，传动轴10下方连接定位钻16和筒形刀17，筒形刀17上方有一定数量的开孔，与中心轴9的内孔一起作为抽油通道。
两根丝杆5，丝杆5上方与减速箱3连接，并由减速箱3驱动，丝杆5下方通过轴承固定于底盖13上，进刀架6通过两组丝杆螺母7副与所述两根丝杆5连接，所述进刀架6通过轴承与传动轴10顶部动连接。
进刀架6下方连接一导向轴11，导向轴11下方通过带有动密封装置14的导向环15与底盖13连接，所述传动轴10位于导向轴11内，二者在上方和下方均通过轴承动连接，并在下方设有动密封装置14。
上述中心轴9、传动轴10、键8、丝杆5、进刀架6、导向轴11均位于机壳12内，机壳12上方与减速箱3连接，下方与底盖13连接，连接处均设有静密封装置。机壳12和底盖13一起固定在开孔机底座18上，开孔机底座18通过一组可控开关的磁吸装置19将开孔机吸附在要开孔的船壁上。
一编码器4，连接在丝杆5上端，封装在减速箱3内部。
一减速箱3，为两进三出型，两个输入端分别连接第一液压马达2和第二液压马达，第一液压马达2和第二液压马达分别驱动钻孔组件的旋转运动和进给运动，三个输出端分别连接中心轴9和两个丝杆5。中心轴9贯穿减速箱3，上方与抽油泵1连接，抽油泵1固定在减速箱3上方。减速箱3与第一液压马达2、第二液压马达、中心轴9连接的地方均设有动密封装置。
本发明的工作原理及运动过程是：
1、工作准备：开孔机底座18上的磁吸装置19开打开至充磁状态，使本装备吸附于要开孔的船体表面；
2、旋转运动：第一液压马达2通过减速箱3减速后驱动中心轴9旋转，中心轴9通过键8将动力传给传动轴10，驱动传动轴10的旋转，传动轴10驱动定位钻16和筒形刀17实现旋转运动；
3、进给运动：第二液压马达通过减速箱3减速后驱动两个丝杆5进行同向同步旋转，丝杆5驱动连接在进刀架6上的螺母7，通过丝杆螺母副驱动进刀架6沿丝杆5向下移动，进刀架6通过与传动轴10的动连接，推动传动轴10沿中心轴9的键槽向下移动，传动轴10推动定位钻16和筒形刀17实现进给运动；
4、开孔-快进-开孔：用编码器4计数的圈数乘以丝杆5的螺距确定筒形刀17的进给位置，当筒形刀17切开第一层船板后，第一液压马达2停止工作，筒形刀17停止旋转运动，第二液压马达高速旋转，通过丝杆5和螺母7驱动进刀架6、传动轴10和筒形刀17，实现快速进给。根据编码器4读数确定筒形刀17进给到第二层船板后，第一液压马达2启动，第二液压马达恢复至切削转速，筒形刀17重复钻孔作业；
5、抽油：切开第二层船板后，第一液压马达2和第二液压马达都停止工作，启动抽油泵1，船舱内的存油通过筒形刀17上方的开孔和中心轴9的内孔到达抽油泵1，然后通过连接在抽油泵1上抽油管到达水面上的收油船；
6、快退：抽油作业完成后，抽油泵1停止工作，第二液压马达高速反转，通过减速箱3后驱动丝杆5反转，丝杆5通过螺母7驱动进刀架6沿丝杆5上升，进刀架6带动传动轴10和筒形刀17上升，实现筒形刀17的快退运动，通过编码器4的读数确定筒形刀17退回到初始位置后，第二液压马达停止工作；
7、移走：开孔机底座18上的磁吸装置19关闭至退磁状态，使装备与船体间的吸附力消失，移走装备。

Claims (2)

1.一种深水钻孔抽油设备，包括：减速箱（3）、编码器（4）、丝杆（5）、进刀架（6）、键（8）、中心轴（9）、传动轴（10）、导向轴（11）、机壳（12），中心轴（9）、传动轴（10）、键（8）、丝杆（5）、进刀架（6）、导向轴（11）均位于机壳（12）内，机壳（12）上方与减速箱（3）连接，下方与底盖(13)连接，连接处均设有静密封装置，机壳(12)和底盖(13)一起固定在开孔机底座（18）上，开孔机底座（18）通过一组可控开关的磁吸装置（19）将开孔机吸附在要开孔的船壁上，其特征在于：所述的减速箱（3）为两进三出型，两个输入端分别连接第一液压马达（2）和第二液压马达，第一液压马达（2）和第二液压马达分别驱动钻孔组件的旋转运动和进给运动，三个输出端分别连接中心轴（9）和两个丝杆（5）；中心轴（9）贯穿减速箱（3），上方与抽油泵（1）连接，抽油泵（1）固定在减速箱（3）上方；减速箱（3）与第一液压马达（2）、第二液压马达、中心轴（9）连接的地方均设有动密封装置。
2.根据权利要求1所述的深水钻孔抽油设备，其特征在于：所述的中心轴（9）为空心轴，中心轴（9）上方连接抽油泵（1）、中部穿过减速箱（3），并由减速箱（3）驱动，下部通过两个键（8）与一传动轴（10）滑动连接，所述中心轴（9）和传动轴（10）上均设有键槽，中心轴（9）上所设的键槽长度与钻孔行程相匹配，传动轴（10）下方连接定位钻（16）和筒形刀（17），筒形刀（17）上方有一定数量的开孔，与中心轴（9）的内孔一起作为抽油通道。
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