CN100374662C - 海缆埋设机用喷水挖掘工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海缆埋设机用喷水挖掘工具。由液压马达驱动的高压离心式水泵通过螺栓安装在旋转关节上，与旋转关节内高压内管相通，由液压马达驱动的低压离心式水泵固连在埋设机的框架上，通过管路与旋转关节安装在一起，并与旋转关节内低压外管相通，压下油缸一端与压下器铰接，另一端安装在支撑梁，支撑梁作为基座与旋转关节固连、于旋转关节上方，喷水臂具有两个，结构相同，对称设置在旋转关节两边，其中一个喷水臂的一端与喷水臂油缸相连，另一端铰接在旋转关节上，与旋转关节内的高低压水路相通，侧移油缸安装在旋转关节上，其活塞杆与喷水臂抵接。采用本发明能达到规定的埋设深度且灵活地控制挖掘宽度和挖掘深度。
Description
技术领域
本发明涉及挖掘工具，具体地说是一种海缆埋设机用喷水挖掘工具。
背景技术
早期电缆穿越海底，是不经过埋设而直接放置在海底。但是，由于海洋船舶和渔业捕捞的活动增多，从上世纪五十年代起，为防止越洋海底电缆受到造成损坏，人们开始研制和开发电缆埋设技术。全球通讯业的迅猛发展，需要在海底埋设大量的电缆和光缆(海缆)。为适应作业水深和埋设深度的不断增加，在上世纪九十年代出现了以履带为行走机构的自走式海缆埋设机。在抗剪强度为0-25kPa的泥质海底埋设电缆时，为达到较高作业效率，埋设机一般需要配备喷水式挖掘工具。
海缆埋设由最初的海缆埋设犁，发展到功能齐全可完成对海缆定位、跟踪、挖掘、检测、切割、修复等多项任务的海缆埋设机。海缆埋设机有自走式、浮游式和浮游自走式三种类型，针对不同的地质条件，自走式海缆埋设机可配备喷水式、链式、岩石切割轮式等不同的挖掘工具来完成挖掘和海缆埋设任务，然而目前的喷水挖掘工具是借助海缆自身重力落入喷水臂喷射出的沟底，未使用海缆压下器，导致当沟侧土壤出现倒塌时海缆会达不到规定的埋设深度。另外，两喷水臂只能同时上下摆动和同时扩展与收缩，不可以独立地放下和侧向移动，这样不便于灵活地控制挖掘宽度和挖掘深度。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种能达到规定的埋设深度且灵活地控制挖掘宽度和挖掘深度的喷水挖掘工具，可在各种海缆埋设机上使用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：由低压离心式水泵、高压离心式水泵、旋转关节、支撑梁、喷水臂油缸、喷水臂、高压喷嘴、低压喷嘴、压下器、高压水阀、压下油缸、侧移油缸组成，由液压马达驱动的高压离心式水泵通过螺栓安装在旋转关节上，与旋转关节中的高压内管相通，由液压马达驱动的低压离心式水泵固连在埋设机的框架上，通过管路与旋转关节安装在一起，并与旋转关节中的低压外管相通，压下油缸一端与压下器铰接，另一端安装在支撑梁，支撑梁(4)作为基座，位于旋转关节(3)上方，与旋转关节(3)固连，喷水臂具有两个，结构相同，对称设置在旋转关节两边，其中一个喷水臂的一端与喷水臂油缸相连，另一端铰接在旋转关节上，与旋转关节内的高低压水路相通，侧移油缸安装在旋转关节上，其活塞杆与喷水臂抵接；
其中：所述旋转关节为空心管状结构，内设套装的高压内管、低压外管，及端盖，高压内管、低压外管上分别设有高压和低压水入口，与低压离心式水泵、高压离心式水泵水路相通；两侧端部为圆柱状结构，安装有端盖，喷水臂的一端套置在所述圆柱外表面，所述圆柱状结构上分别设有高压和低压水出口，分别与喷水臂中前臂、后臂水路相通；
所述喷水臂为分别由喷水臂油缸和两个侧移油缸驱动的前臂、后臂组成，前臂上配有高压水阀和高压喷嘴，高压喷嘴与喷水臂之间的夹角小于90度，朝向沟槽中心，并与旋转关节中高压内管水路相通；后臂上设有低压喷嘴，为O形，与低压水管轴线垂直，朝向后方，并与旋转关节中低压外管水路相通。
本发明具有如下优点：
1.能满足水下埋缆作业要求。采用本发明，在海底底质为淤泥、泥沙的条件下进行埋设海缆工作时，采用喷水挖掘工具，可以快速有效地进行挖掘工作。喷水挖掘工具采用高压水流切割破坏海底的淤泥，再用低压水流将处于悬浮状态的泥沙喷射搬运到海床表面，从而实现在土壤中挖沟的功能，当沟侧土壤出现倒塌时海缆也会达到规定的埋设深度。
2.便于操作。本发明所述两个喷水臂能同时上下摆动和同时扩展与收缩，也可以独立地放下和侧向移动，并根据需要调整挖掘深度，可便于灵活地控制挖掘宽度和挖掘深度，能满足水下埋缆作业要求。
3.应用范围广。本发明可在各种海缆埋设机上使用，工作安全可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的左视图(不包括压下器部分)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，喷水挖掘工具主要由低压离心式水泵1、高压离心式水泵2、旋转关节3、支撑梁4、喷水臂油缸5、喷水臂6、高压喷嘴7、低压喷嘴8、压下器9、高压水阀10、压下油缸11、侧移油缸12组成，由液压马达驱动的高压离心式水泵2通过螺栓安装在旋转关节3上，与旋转关节3中的高压内管相通，由液压马达驱动的低压离心式水泵1固连在埋设机的框架上，通过管路与旋转关节3安装在一起，并与旋转关节3中的低压外管相通，压下油缸11一端与压下器9铰接，另一端安装在支撑梁4，支撑梁(4)作为基座，位于旋转关节(3)上方，与旋转关节(3)固连，喷水臂6具有两个，结构相同，对称设置在旋转关节3两边，其中一个喷水臂6的一端与喷水臂油缸5相连，另一端铰接在旋转关节3上(在喷水臂油缸5作用下可沿旋转关节3旋转一个角度，用以控制挖掘深度)与旋转关节3内的高低压水路相通，侧移油缸12安装在旋转关节3上，由其活塞杆驱动喷水臂6水平移动(可以调节挖掘宽度)。
其中：所述旋转关节3为空心管状结构，内设套装的高压内管、低压外管，及端盖，高压内管、低压外管上分别设有高压和低压水入口，与低压离心式水泵1、高压离心式水泵2水路相通；两侧端部为圆柱状结构，安装有端盖，喷水臂6的一端套置在所述圆柱外表面，所述圆柱状结构上分别设有高压和低压水出口，分别与喷水臂6中前臂、后臂水路相通；
所述喷水臂6为分别由两个喷水臂油缸5和两个侧移油缸12驱动的前臂、后臂组成，前臂上配有高压水阀10和高压喷嘴7，高压喷嘴7与喷水臂6之间的夹角小于90度，朝向沟槽中心，并与旋转关节3中高压内管水路相通；后臂上设有低压喷嘴8，为O形，与低压水管轴线垂直，朝向后方，并与旋转关节3中低压外管水路相通。
本发明工作过程及原理如下：
所述喷水臂6在两个喷水臂油缸5和两个侧移油缸12的驱动下，可以独立地放下和侧向移动。喷水臂6在两个侧移油缸12的驱动下张开的最大和最小的位置参见图2。为减轻重量，喷水臂6中前臂和后臂均由两个尺寸相同的硬阳极化的铝合金管构成，一个用于输送高压水，另一个用于输送低压水，高压水管在低压水管前面。
高压离心式水泵2由液压马达驱动抽取海水并产生高压后，通过喷水臂6上的高压喷嘴7，以高水压、大流量的水流冲击海底面，用于切割海底的淤泥、泥沙等。低压离心式水泵1也由液压马达驱动，抽取并产生低压、大流量的海水后，通过喷水臂6上的低压喷嘴8，将泥沙搬运到海床表面。
具有高压内管、低压外管的旋转关节3作为喷水工具的主体，向喷水臂6提供由高、低压水泵产生的高压和低压水流。高压水阀10用于独立关闭每个喷水臂6的前臂的高压水。
支撑梁4为喷水挖掘工具的安装基体，旋转关节3、喷水臂6、压下器9等部件与支撑梁4连接一体后，再将支撑梁4以螺栓连接的方式安装在车体框架下部，便于拆装。
压下器9的作用是将海缆压入挖开的沟槽，压下器9设置在两个喷水臂6的后面，用一个压下油缸11驱动，能够进行上下摆动。在进行埋设作业时，当海缆的张力过大时，将压下器9抬起(参见图1)，避免造成对海缆的损伤；当海缆的张力较小时，控制压下器9向下运动。
本发明喷水挖掘工具已经过试验证明是切实可行的。喷水挖掘工具结构简单，工作安全可靠，耐海水腐蚀，应用范围广，便于在海缆埋设机上换装。
Claims (3)
1.一种海缆埋设机用喷水挖掘工具，其特征在于：由低压离心式水泵(1)、高压离心式水泵(2)、旋转关节(3)、支撑梁(4)、喷水臂油缸(5)、喷水臂(6)、高压喷嘴(7)、低压喷嘴(8)、压下器(9)、高压水阀(10)、压下油缸(11)、侧移油缸(12)组成，由液压马达驱动的高压离心式水(2)安装在旋转关节(3)上，与旋转关节(3)中高压内管相通，由液压马达驱动的低压离心式水(1)固连在埋设机的框架上，通过管路与旋转关节(3)安装在一起，并与旋转关节(3)中低压外管相通，压下油缸(11)一端与压下器(9)铰接，另一端安装在支撑梁(4)上，支撑梁(4)作为基座，位于旋转关节(3)上方，与旋转关节(3)固连，喷水臂(6)具有两个，结构相同，对称设置在旋转关节(3)两边，其中一个喷水臂(6)的一端与喷水臂油缸(5)相连，另一端铰接在旋转关节(3)上，与旋转关节(3)内的高低压水路相通，侧移油缸(12)安装在旋转关节(3)上，其活塞杆与喷水臂(6)抵接。
2.按权利要求1所述海缆埋设机用喷水挖掘工具，其特征在于：所述喷水臂(6)为分别由两个喷水臂油缸(5)和两个侧移油缸(12)驱动的前臂、后臂组成，前臂上配有高压水阀(10)和高压喷嘴(7)，高压喷嘴(7)与喷水臂(6)之间的夹角小于90度，朝向沟槽中心，并与旋转关节(3)中高压内管水路相通；后臂上设有低压喷嘴(8)，为O形，与低压水管轴线垂直，朝向后方，并与旋转关节(3)中低压外管水路相通。
3.按权利要求1所述海缆埋设机用喷水挖掘工具，其特征在于：其中所述旋转关节(3)为空心管状结构，内设套装的高压内管、低压外管，及端盖，高压内管、低压外管上分别设有高压和低压水入口，与低压离心式水(1)、高压离心式水泵(2)水路相通；两侧端部为圆柱状结构，安装有端盖，喷水臂(6)的一端套置在所述圆柱外表面，所述圆柱状结构上分别设有高压和低压水出口，分别与喷水臂(6)中前臂、后臂水路相通。
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