针对遇险翻扣船舶的应急救助快速防爆开孔设备

摘要

本发明是一种针对遇险翻扣船舶的应急救助快速防爆开孔设备，减速器（2通过动力过渡轴（3）和刀盘套筒（7）驱动刀盘（11）旋转，动力过渡轴（3）还通过螺母齿轮（12）和减速机构驱动进给套筒（6）进给，进给套筒（6）通过滚珠（17）将进给反作用力传递给壳体。刀盘（11）上还安装有吊放磁铁（13）；吊放磁铁（13）连接杆的上端位于刀盘套筒（7）的空间内。降低了进刀功率消耗，解决了进给减速齿轮间隙累积带来的刀具垂直窜动问题。能够在10分钟左右的时间内完成开孔，从船板上打开救人通道。

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种防爆开孔设备。具体涉及一种针对遇险翻扣船舶的应急救助快速防爆开孔设备。

背景技术

我国沿海每年发生大量船舶翻扣险情，翻扣船舱内通常会存有可燃可爆气体，在船底进行明火开洞作业，极易发生爆炸，危机被困人员和救助人员的安全。因此，钢质翻扣船无火花开洞救人技术成为当前一项重大课题。针对海上船舶翻扣船险情发生的特点，应急救助应符合以下要求：第一、在尽量短的时间内打开钢板厚度不超过20mm，直径500mm左右的生命通道。第二、救助开孔过程中不产生任何可以引起爆炸、燃烧的切割火花。第三、开孔设备轻便，易于携带，便于操作，并且与遇险船舶船体结合快速、可靠，一定范围内的船体摇摆应不影响设备正常运行。第四、切割过程中无污染物产生，以免对海域产生污染。

目前，针对遇险船舶的应急救助开孔，一般采取电钻打孔开洞的方式。这种开孔方式往往需要耗时数小时，通常会错过对遇险人员的救助时机。

授权公告号为CN2352291Y的中国实用新型专利公开了一种“自进式手动管道钻孔机”，利用一台电机驱动实现了钻杆旋转和进给两个动作，具有结构紧凑，钻孔效率高的突出特点。但这种机器仅适合最大孔径10mm左右的开孔操作，如果借助其原理开设直径500mm左右的船板通道则存在诸多技术难题，最主要的是，如果在其主轴下端设置直径500mm左右的刀盘，切割时不同刀头受到的反作用力传递到主轴上后会导致主轴摆动，无法正常开孔。

发明内容

本发明旨在提供一种针对遇险翻扣船舶的应急救助快速防爆开孔设备，所要解决的技术问题是，第一、能够在较短时间内完成船板开孔操作并且不产生火花；通过在动力轴外部设置进给套筒，并通过进给套筒和螺母齿轮将镗削反作用力传递给机体，解决刀具窜动问题。第二、实现进给变速箱的单向运转保护，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压，同时，电机运转过程中通过棘轮扳手转动手动轴可以实现快速进给。第三、切割下来的整块废料不会掉落到船舱内，避免伤及待救人员。第四、通过改进刀具形状，完成内圈、外圈、中间三部位切削，提高切削效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：     

针对遇险翻扣船舶的应急救助快速防爆开孔设备，包括减速器，其特征在于：减速器的输出轴连接有动力过渡轴；还包括下端固定连接有刀盘的筒状的刀盘套筒，刀盘与刀盘套筒同轴设置并且刀盘带有中心通孔；所述动力过渡轴从刀盘套筒的上端口深入到刀盘套筒中并通过平键与刀盘套筒相连接；刀盘外沿呈120°均匀分布地安装有三个刀台，刀台上安装有刀具；还包括套在所述刀盘套筒之外的进给套筒，刀盘套筒与进给套筒之间安装有作为上轴承的向心球轴承和作为下轴承的圆锥滚子轴承；进给套筒的内壁上分别固定设置有上挡环和下挡环，所述向心球轴承的下端面靠在上挡环的上端面，所述圆锥滚子轴承的上端面靠在下挡环的下端面，圆锥滚子轴承的下端面靠在刀盘的上端面，或者靠在设置在刀盘套筒外壁上的环形台阶上；向心球轴承和圆锥滚子轴承的内套分别与刀盘套筒的外壁相连接，外套分别与进给套筒的内壁相连接；进给套筒的外壁上设置有螺纹，并通过该螺纹连接有螺母齿轮；互相套接固定在一起并且同轴安装的圆筒状的下壳体和圆筒状的上壳体将进给套筒及螺母齿轮罩在壳体内部；刀盘套筒从下壳体下方伸出，减速器固定安装在上壳体上端；并在下壳体与进给套筒之间安装有连接板用以限制进给套筒转动；所述螺母齿轮的上下两个端面上分别设置有一圈螺母齿轮圈滚珠槽；在所述上壳体内壁上安装有环形的螺母齿轮上架，并在螺母齿轮上架的下端面开设有一圈上架滚珠槽；在所述下壳体的上端安装有环形的螺母齿轮下架，并在螺母齿轮下架的上端面开设有一圈下架滚珠槽；在上架滚珠槽与上端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间，以及下架滚珠槽与下端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间分别安装有一圈滚珠；在所述动力过渡轴上还固定安装有位于上壳体之内的主动齿轮；在进给套筒的侧面设置有进给控制机构，所述进给控制机构包括固定安装在所述上壳体一侧的进给控制壳体，在进给控制壳体内分别安装有第一进给变速轴，第二进给变速轴，第三进给变速轴和第四进给变速轴；第一进给变速轴上分别安装有第一进给变速小齿轮和与主动齿轮相啮合的第一进给变速大齿轮；第二进给变速轴上分别安装有第二进给变速小齿轮和与第一进给变速小齿轮相啮合的第二进给变速大齿轮；第三进给变速轴上分别定安装有第三进给变速小齿轮和与第二进给变速小齿轮相啮合的第三进给变速大齿轮；第四进给变速轴上可轴向滑动地安装有第四进给变速大齿轮，并在第四进给变速大齿轮和第四进给变速轴之间设置有复位弹簧，该复位弹簧弹起状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮相啮合，该复位弹簧被外力压缩状态下第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮脱离啮合；第四进给变速轴上还通过超越离合器安装有第四进给小齿轮，所述第四进给小齿轮与所述螺母齿轮相啮合；第四进给变速轴上端向上从进给控制机构穿出；在进给控制壳体内还安装有手动进退控制轴，所述手动进退控制轴上安装有与所述第四进给小齿轮相啮合的手动进给控制齿轮；所述手动进退控制轴的上端向上从进给控制机构穿出；所述下壳体上呈120°均匀分布地安装有三个支腿，所述支腿下端分别通过轴连接方式安装有带有开关的磁铁；所述刀盘上还安装有吊放磁铁；吊放磁铁连接杆的上端位于刀盘套筒的空间内。

所述三个刀具分别为下端刀刃向外侧折弯的外翻刀具，下端刀刃向内侧折弯的内翻刀具和下端带有直刀刃的直刀刀具。三个刀具的根部中心点位于同一圆周线上；三个刀具的刀刃下端处于同一平面上。

本发明的积极效果在于：

第一、采用本发明能够在10分钟左右的时间内完成开孔，从船板上打开救人通道，并且切削过程中不产生火花，没有安全隐患。

第二、刀具进给方向与进给变速齿轮的运转力矩面成90度，因此进给变速齿轮力矩不直接作用于刀盘进给，仅用于克服螺母齿轮与进给套筒间螺纹副的转动摩擦力，进给力及反作用力由螺母齿轮承受，螺母齿轮上下面设置滚珠槽，安装轴承用钢球，以此将进给力及反作用力传递到机体，因此降低了进刀功率消耗，解决了进给减速齿轮间隙累积带来的刀具垂直窜动问题。

第三、机体侧面进给变速箱设置了单向运转保护装置，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压。同时，电机运转过程中通过棘轮扳手逆时针转动手动轴可以实现快速进给。

第四、进给变速箱内设置离合装置，停机时压下离合轴套使齿轮脱离啮合，通过棘轮扳手顺时针搬动手动轴即可实现快速回到初始状态。

第五、刀盘中央设置吊放磁铁，切割操作中吊放磁铁的安装轴上端向上运行于刀盘套筒的中心空间内，使得切割下来的整块废料不会掉落到船舱内，避免伤及待救人员。同时，吊放磁铁有一定的自由度并设有开关，应用灵活方便。

第六、三把刀具具有不同的形状，实现三种方式进给切削，既降低单刀切削力，同时避免发生夹刀，提高了切削效率；在最短时间内完成切削开孔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明包括电机1和由电机1驱动的减速器2，减速器2的输出轴连接有动力过渡轴3。还包括下端固定连接有刀盘11的筒状的刀盘套筒7，刀盘11与刀盘套筒7同轴设置并且刀盘11具有内径与刀盘套筒7基本相同的中心通孔。所述动力过渡轴3从刀盘套筒7的上端口深入到刀盘套筒7中并通过平键与刀盘套筒7相连接，具体地说，滑动方向为纵向的平键安装在动力过渡轴3上，所述平键的键槽轴向开设在刀盘套筒7内壁上。刀盘11外沿呈120°均匀分布地安装有三个刀台16，刀台16上安装有刀具15。

动力过渡轴3通过刀盘套筒7带动刀盘11旋转，利用安装在刀盘11上的刀具15实施对船板的镗削。

还包括套在所述刀盘套筒7之外的进给套筒6，刀盘套筒7与进给套筒6之间安装有作为上轴承的向心球轴承19和作为下轴承的圆锥滚子轴承14。进给套筒6的内壁上分别固定设置有上挡环6-1和下挡环6-2，所述向心球轴承19的下端面靠在上挡环6-1的上端面，所述圆锥滚子轴承14的上端面靠在下挡环6-2的下端面，圆锥滚子轴承14的下端面靠在刀盘11的上端面，或者靠在设置在刀盘套筒7外壁上的环形台阶上。向心球轴承19和圆锥滚子轴承14的内套分别与刀盘套筒7的外壁相连接，向心球轴承19和圆锥滚子轴承14的外套分别与进给套筒6的内壁相连接。依靠向心球轴承19和圆锥滚子轴承14，进给套筒6对刀盘套筒7起到径向支撑作用。

进给套筒6下降时通过圆锥滚子轴承14向下推动刀盘11实现镗削轴向进给，进给套筒6上升时利用上挡环6-1并通过向心球轴承19提升进给套筒6实现退刀。

进给套筒6的外壁上设置有螺纹，并通过该螺纹连接有螺母齿轮12。

互相套接固定在一起并且同轴安装的圆筒状的下壳体9和圆筒状的上壳体5将进给套筒6及螺母齿轮12罩在壳体内部。刀盘套筒7从下壳体9下方伸出，减速器2固定安装在上壳体5上端。并在下壳体9与进给套筒6之间安装有连接板8用以限制进给套筒6转动。

所述螺母齿轮12的上下两个端面（即法向面）上分别设置有一圈螺母齿轮圈滚珠槽。在所述上壳体5内壁上安装有环形的螺母齿轮上架5-1，并在螺母齿轮上架5-1的下端面开设有一圈上架滚珠槽；在所述下壳体9的上端安装有环形的螺母齿轮下架9-1，并在螺母齿轮下架9-1的上端面开设有一圈下架滚珠槽。在上架滚珠槽与上端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间，以及下架滚珠槽与下端面的螺母齿轮圈滚珠槽之间分别安装有一圈滚珠17。螺母齿轮上架5-1和螺母齿轮下架9-1分别通过所述滚珠17与螺母齿轮12实现滚动接触，以减轻摩擦力。同时，刀盘11受到三个刀头不同方向的反作用力依次通过刀盘套筒7、圆锥滚子轴承14、进给套筒6、螺母齿轮12、滚珠17、螺母齿轮上下架传递给壳体，以保证刀盘套筒7、动力过渡轴3及减速机输出轴之间的同心度，并提高设备运行的稳定性，降低关键受力部件的疲劳程度。

在所述动力过渡轴3上还固定安装有位于上壳体5之内的主动齿轮4。在进给套筒6的侧面设置有进给控制机构18，所述进给控制机构18包括固定安装在所述上壳体5一侧的进给控制壳体18-2，在进给控制壳体18-2内分别安装有第一进给变速轴18-7，第二进给变速轴18-6，第三进给变速轴18-5和第四进给变速轴18-4。第一进给变速轴18-7上分别安装有第一进给变速小齿轮和与主动齿轮4相啮合的第一进给变速大齿轮；第二进给变速轴18-6上分别安装有第二进给变速小齿轮和与第一进给变速小齿轮相啮合的第二进给变速大齿轮；第三进给变速轴18-5上分别定安装有第三进给变速小齿轮和与第二进给变速小齿轮相啮合的第三进给变速大齿轮。

第四进给变速轴18-4上可轴向滑动地安装有第四进给变速大齿轮。在进给控制壳体18-2的上端板上开设有螺孔，通过螺纹连接方式安装在该螺孔中的套筒套在第四进给变速轴18-4之外，所述套筒的下端顶在第四进给变速大齿轮的上端面，所述套筒的上端带有用于与棘轮扳手配合的扭转段。扭转段向上从进给控制壳体18-2穿出用于连接棘轮扳手。通过棘轮扳手旋转扭转段，套筒下端向下顶压第四进给变速大齿轮使之与第三进给变速小齿轮脱离啮合。

在第四进给变速大齿轮下方安装有复位弹簧座，并在复位弹簧座与第四进给变速大齿轮下端面之间安装有复位弹簧。通过棘轮扳手反向旋转扭转段，第四进给变速大齿轮在复位弹簧弹力作用下被向上顶起并与第三进给变速小齿轮重新啮合。

第四进给变速轴18-4上还通过超越离合器18-1安装有第四进给小齿轮，所述第四进给小齿轮与所述螺母齿轮12相啮合。第四进给变速轴18-4上端向上从进给控制机构18穿出。

在动力过渡轴3带动下，主动齿轮4转动时依次通过第一进给变速大齿轮、第一进给变速小齿轮、第二进给变速大齿轮、第二进给变速小齿轮、第三进给变速大齿轮、第三进给变速小齿轮、第四进给变速大齿轮、第四进给小齿轮驱动螺母齿轮12转动，螺母齿轮12驱动进给套筒6进给，进给套筒6的下挡环6-2通过圆锥滚子轴承14推动刀盘套筒7带动刀盘11进给或者直接推动刀盘11进给。

在进给控制壳体18-2内还安装有手动进退控制轴18-3，所述手动进退控制轴18-3上安装有与所述第四进给小齿轮相啮合的手动进给控制齿轮。所述手动进退控制轴18-3的上端向上从进给控制机构18穿出用于连接棘轮扳手。

通过棘轮扳手快速旋转手动进退控制轴18-3时，由于手动进给控制齿轮与第四进给小齿轮之间转速出现差异，在所述超越离合器18-1作用下第四进给小齿与第四进给变速轴18-4之间不传递转矩，从而实现了镗削开始前的快速进给。

电机1处于关闭状态下，通过下压第四进给变速轴18-4的向上穿出端压缩复位弹簧，第四进给变速大齿轮与第三进给变速小齿轮脱离啮合。通过棘轮扳手反向旋转手动进退控制轴18-3，螺母齿轮12上升，实现退刀。

所述下壳体9上呈120°均匀分布地安装有三个支腿20，所述支腿20下端分别通过轴连接方式安装有带有开关的磁铁10，磁铁10与机体间留有足够的摆动余度，以适应船体曲面。借助于三块磁铁10，本发明设备与遇险船舶船体结合快速、可靠，一定范围内的船体摇摆不会影响设备正常运行。

所述刀盘11上还安装有吊放磁铁13。吊放磁铁13连接杆的上端位于刀盘套筒7的空间内。具体结构是：在所述刀盘套筒7的内壁上安装有环形固定板，在所述环形固定板的内孔处安装有带有轴向通孔的聚氨酯弹性套，所述聚氨酯弹性套的上端带有外翻边，该外翻边与环形固定板的上端面相固定；所述连接杆穿过聚氨酯弹性套的轴向通孔并且下端连接吊放磁铁13。所述连接杆上端安装有限位座。在所述环形固定板底侧还安装有弹性挡圈；该弹性挡圈的外沿连接在刀盘套筒7的内壁上。所述连接杆与聚氨酯弹性套的轴向通孔之间留有配合间隙。

所述三个刀具15分别为下端刀刃向外侧折弯的外翻刀具，下端刀刃向内侧折弯的内翻刀具和下端带有直刀刃的直刀刀具。三个刀具的根部中心点位于同一圆周线上；三个刀具的刀刃下端处于同一平面上。