流量可控的噴沖破土裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種海底管線埋設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種流量可控的噴沖破土
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]海底管線電纜需要用到專門的埋設(shè)系統(tǒng)即海底埋纜/管挖溝機(jī)，根據(jù)其作業(yè)方式不同，可以分為預(yù)挖溝作業(yè)(先挖溝，再鋪設(shè)海底管線電纜)、后挖溝作業(yè)(先鋪設(shè)海底管線電纜，再挖溝)以及邊鋪邊埋(同時(shí)鋪設(shè)海底管線電纜和挖溝)。根據(jù)破土方式不同，可分為噴沖破土和機(jī)械破土方式。噴沖破土作業(yè)方式利用水射流進(jìn)行破土挖溝，機(jī)械破土采用機(jī)械工具對土體進(jìn)行切割破壞，所需要的功率往往大于射流破土方式。此外，機(jī)械破土方式相較噴沖破土方式易對管線造成撞擊，影響管線埋設(shè)的安全性，故機(jī)械開溝往往在預(yù)挖溝作業(yè)中使用，廣泛性不如噴沖破土方式。
[0003]目前，隨著海上石油開發(fā)相關(guān)規(guī)范的不斷完善，海上石油管道普遍埋設(shè)在3 - 4米的溝深范圍，這對海底挖溝裝備提出了較大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的噴沖破土裝置，受到噴射栗流量限制，只能對軟土進(jìn)行較淺溝深的開挖，如果要擴(kuò)大溝深和面對較硬地質(zhì)，需要更大揚(yáng)程和流量，才能實(shí)現(xiàn)開溝破土。然而水下開溝系統(tǒng)總重不能太大，否則將影響深水作業(yè)的安全性，而且也對搭載母船提出較高的要求，成本大大增加。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN 204475397，公開日為2015年07月15日，公開了一種輪式自行海底挖溝機(jī)，包括輪架、車輪組、主架、膠管、多波束測探聲吶系統(tǒng)、平衡桿、噴射架、推進(jìn)器，所述的主架連接兩組輪架，每一組輪架兩側(cè)均設(shè)有車輪組，所述主架上設(shè)置有兩個(gè)活接管頭，每個(gè)活接管頭連接一個(gè)噴射架，噴射架上設(shè)置有噴射孔。但該裝置中噴射架是通過甲板上的加壓水栗輸送到海底的挖溝機(jī)上，噴射架內(nèi)部不能對水流進(jìn)行控制，只能保持常通狀態(tài)，需要較多流量的才能完成噴射破土。而且，從甲板通過加壓水栗的開溝工具只能適用于淺水作業(yè)，因?yàn)檫B接管線過長，將導(dǎo)致壓力損失，且受海流影響，產(chǎn)生橫向力，極大影響挖溝機(jī)的海底施工的安全性。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN104314127A，公開日為2015年01月28日，公開了一種500米水深硬質(zhì)土海底管道鋪設(shè)機(jī)械與水利噴射復(fù)合式旋轉(zhuǎn)開溝器，其主要包括外部支架、外旋轉(zhuǎn)圓通、刀齒、上懸掛圓筒、下支撐柱、犁鏵、噴嘴、高壓水管、內(nèi)圓筒、擋板、密封橡膠隔水墊、電機(jī)、輸出傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、上下平面定軸輪系、頂蓋、底蓋、軸承等主要部件組成，電機(jī)通過上下平面定軸輪系帶動(dòng)上下頂蓋、外旋轉(zhuǎn)圓筒以及刀齒的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)海床破土的功能，經(jīng)高壓水管及噴嘴噴射的高壓水可以擊碎硬質(zhì)土，減少刀齒切削阻力，液化的土壤經(jīng)泥漿栗吸管吸出，實(shí)現(xiàn)海底開溝功能。但該裝置只能在未鋪設(shè)海管的海床上進(jìn)行開溝作業(yè)，即通常的預(yù)挖溝機(jī)作業(yè)，不能進(jìn)行在鋪設(shè)海管的海床上進(jìn)行開溝作業(yè)，即通常的后挖溝機(jī)作業(yè)。實(shí)際作業(yè)過程中，往往是將管道敷設(shè)好之后再作業(yè)，該裝置的使用條件有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種流量可控的噴沖破土裝置。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明包括:依次連接的水路切換單元、破土單元和擺動(dòng)單元，其中:水路切換單元內(nèi)設(shè)有若干組供水通道及其閥芯，每個(gè)閥芯上設(shè)有角度傳感器以實(shí)現(xiàn)流量精確控制，水流自水路切換單元流入并由破土單元噴出。
[0009]所述的破土單元包括:噴沖臂和噴嘴，其中:噴沖臂由多個(gè)長度不等的噴沖管組成，噴嘴設(shè)置于噴沖臂上，并與對應(yīng)噴沖管相連。
[0010]所述的噴沖管呈階梯形，且分別與對應(yīng)供水通道相連。
[0011]所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:液壓油缸和油缸頭座，其中:油缸頭座設(shè)置于噴沖臂上部，液壓油缸一端與油缸頭座相連，以驅(qū)動(dòng)噴沖臂擺動(dòng)。
技術(shù)效果
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在不增加揚(yáng)程和流量的前提下，通過水路的分段切換，實(shí)現(xiàn)海底溝內(nèi)不同高度內(nèi)的分段集中破土，可以不增加水栗數(shù)量和能力，而對原有水栗的供水進(jìn)行分段集中使用，減少了增加水栗帶來的功率、系統(tǒng)復(fù)雜性以及成本的上升，通過對原有水栗的供水進(jìn)行分段集中使用，提高了原有設(shè)備的使用效率，系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，維護(hù)簡單。
【附圖說明】
[0013]圖1為噴沖破土裝置的主視圖；
[0014]圖2為噴沖破土裝置的俯視圖；
[0015]圖3為水路切換單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:I進(jìn)水口單元；2水路切換單元；21供水法蘭；22供水通道；23閥芯；24角度傳感器；25液壓馬達(dá)；3破土單元；31噴沖臂；21噴嘴；311上部噴沖管；312中部噴沖管；313下部噴沖管；4擺動(dòng)單元；41油缸；41油缸頭座；5驅(qū)動(dòng)與控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0018]如圖1、2所示，本實(shí)施例包括:依次連接的水路切換單元2、破土單元3和擺動(dòng)單元4，其中:水路切換單元2的入口端設(shè)有進(jìn)水口單元I，擺動(dòng)單元4與破土單元3相連，水路切換單元2上部設(shè)有驅(qū)動(dòng)與控制單元5。
[0019]所述的破土單元3包括噴沖臂31和噴嘴32，該噴沖臂31由三個(gè)噴沖管組成，如圖1所示，上部噴沖管311最長，下部噴沖管313最短，其中:上部噴沖管311兩側(cè)和尾端設(shè)有噴嘴32 ;中部噴沖管312的前端兩側(cè)以及下部設(shè)有噴嘴32 ;下部噴沖管313的兩側(cè)和下部設(shè)有噴嘴32。設(shè)置于下部噴沖管313下部的噴嘴32與噴沖臂夾角α為30°。
[0020]如圖3所示，所述的水路切換單元2內(nèi)設(shè)有三組供水通道22及其閥芯23，其中:供水通道22形成艙式結(jié)構(gòu)，其兩端分別與設(shè)置于水路切換單元2內(nèi)的供水法蘭21和對應(yīng)的噴沖管相連；閥芯23的上端設(shè)有液壓馬達(dá)25，下端設(shè)有與閥芯23相連的角度傳感器24，通過角度傳感器24控制閥芯23轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)閥芯23與供水通道22遮蓋量來調(diào)節(jié)通過供水通道的流量。
[0021]所述的擺動(dòng)單兀4包括:液壓油缸41和油缸頭座42，其中:油缸頭座42設(shè)置于嗔沖臂31上部，且與液壓油缸41 一端相連，從而驅(qū)動(dòng)噴沖臂31上下擺動(dòng)。
[0022]所述的進(jìn)水口單元I在本實(shí)施例中采用法蘭對接實(shí)現(xiàn)，其他情況下也可以采用軟質(zhì)連接件或其他方式實(shí)現(xiàn)水流的輸送。
[0023]水流由進(jìn)水口單元1，通過水路切換單元2實(shí)現(xiàn)選擇性流量控制，進(jìn)入噴沖臂31的各個(gè)噴沖管內(nèi)部，最終從噴嘴32高速流出，實(shí)現(xiàn)分層噴沖破土。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以在不增加揚(yáng)程和流量的前提下，通過水路的分段切換，實(shí)現(xiàn)海底溝內(nèi)不同高度內(nèi)的分段集中破土，可以不增加水栗數(shù)量和能力，而對原有水栗的供水進(jìn)行分段集中使用，減少了增加水栗帶來的功率、系統(tǒng)復(fù)雜性以及成本的上升，通過對原有水栗的供水進(jìn)行分段集中使用，提高了原有設(shè)備的使用效率，系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，維護(hù)簡單。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種流量可控的噴沖破土裝置，其特征在于，包括:依次連接的水路切換單元、破土單元和擺動(dòng)單元，其中:水路切換單元內(nèi)設(shè)有若干組供水通道及其閥芯，每個(gè)閥芯上設(shè)有角度傳感器以實(shí)現(xiàn)流量精確控制，水流自水路切換單元流入并由破土單元噴出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量可控的噴沖破土裝置，其特征是，所述的破土單元包括:噴沖臂和噴嘴，其中:噴沖臂由多個(gè)長度不等的噴沖管組成，噴嘴設(shè)置于噴沖臂上，并與對應(yīng)噴沖管相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量可控的噴沖破土裝置，其特征是，所述的噴沖管呈階梯形，且分別與對應(yīng)供水通道相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量可控的噴沖破土裝置，其特征是，所述的水路切換單元內(nèi)設(shè)有三個(gè)供水通道，形成艙式結(jié)構(gòu)；該供水通道的兩端分別與設(shè)置于水路切換單元內(nèi)的供水法蘭和對應(yīng)的噴沖管相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量可控的噴沖破土裝置，其特征是，所述的閥芯上端設(shè)有液壓馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)閥芯，下端設(shè)有與閥芯相連的角度傳感器，通過角度傳感器控制閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)閥芯與供水通道遮蓋量來調(diào)節(jié)通過供水通道的流量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量可控的噴沖破土裝置，其特征是，所述的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:液壓油缸和油缸頭座，其中:油缸頭座設(shè)置于噴沖臂上部，液壓油缸一端與油缸頭座相連，以驅(qū)動(dòng)噴沖臂擺動(dòng)。
【專利摘要】一種流量可控的噴沖破土裝置，包括：依次連接的水路切換單元、破土單元和擺動(dòng)單元，其中：水路切換單元內(nèi)設(shè)有若干組供水通道及其閥芯，每個(gè)閥芯上設(shè)有角度傳感器以實(shí)現(xiàn)流量精確控制，水流自水路切換單元流入并由破土單元噴出，本裝置可以在不增加揚(yáng)程和流量的前提下，通過水路的分段切換，實(shí)現(xiàn)海底溝內(nèi)不同高度內(nèi)的分段集中破土，可以不增加水泵數(shù)量和能力，而對原有水泵的供水進(jìn)行分段集中使用，減少了增加水泵帶來的功率、系統(tǒng)復(fù)雜性以及成本的上升，通過對原有水泵的供水進(jìn)行分段集中使用，提高了原有設(shè)備的使用效率，系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，維護(hù)簡單。
【IPC分類】F16K31/12, F16L1/20, F16L1/16, F16K37/00, E02F5/14
【公開號】CN105220726
【申請?zhí)枴緾N201510672061
【發(fā)明人】葛彤, 趙敏, 王旭陽, 莊廣膠
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月16日