CN103935844A - 一种深水液压打桩锤及其脐带缆绞车撬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，脐带缆通过绞车撬收放和固定，绞车撬包括框架、卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置，框架内安装有底座，底座上安装有墙架；卷筒装置包括有卷筒，卷筒用于缠绕脐带缆，卷筒安装在墙架上；自动排缆装置对应卷筒设置，自动排缆装置中包括有引导和收放脐带缆的结构，且引导和收放脐带缆的结构通过一传动装置与卷筒同步转动；液压动力装置连通液压站，并驱动卷筒转动。本发明中自动排缆装置与卷筒联动，且卷筒通过液压动力装置提供动力，可保证脐带缆的收放与打桩锤位置同步，且使脐带缆始终具有张力，避免出现乱绳。

Description

一种深水液压打桩锤及其脐带缆绞车撬

技术领域

本发明涉及深水液压打桩技术，尤其与深水液压打桩中缆绳的收放和固定结构有关。

背景技术

液压打桩锤是一种具有效率高、噪声低、污染小、可抗拒恶劣的海上环境等特点的新型打桩设备，主要应用于港口、跨海大桥、海上采油导管架平台、深水结构物、深水采油树及海上风电安装等领域。

深水液压打桩锤的工作水深范围为400～2000m。由于水深压力大、海底地形复杂、环境恶劣及海浪大等因素，用于深水设备安装的深水打桩锤必须能够承超压、抗风浪、抗冲击、抗变形、抗断裂、抗疲劳等，并能克服海底地形干扰，技术水平要求高。

随着海洋工程、深海石油、深海采矿等技术的发展，人类对海洋的探索已转向深海区域。如何实现深水中水下作业设备与地面电力及控制设备的可靠连接是困扰业界的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种在深水环境中能够稳定可靠地与地面设备连接并进行打桩作业的深水液压打桩锤及其脐带缆绞车撬。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，所述深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，所述脐带缆通过绞车撬收放和固定，所述绞车撬包括：

框架，所述框架内安装有底座，所述底座上安装有墙架；

卷筒装置，所述卷筒装置包括有卷筒，所述卷筒用于缠绕所述脐带缆，所述卷筒安装在所述墙架上；

自动排缆装置，所述自动排缆装置对应所述卷筒设置，所述自动排缆装置中包括有引导和收放所述脐带缆的结构，且所述引导和收放所述脐带缆的结构通过一传动装置与所述卷筒同步转动；

液压动力装置，所述液压动力装置连通所述液压站，并驱动所述卷筒转动。

进一步，所述卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置均置于所述框架内，所述框架上部设置有吊耳。

进一步，所述卷筒装置包括转轴和所述卷筒，所述卷筒套装在所述转轴上，所述转轴能够转动地安装在所述墙架上，所述转轴上还安装有第一齿轮；所述液压动力装置包括安装在所述墙架上的液压马达和减速器，所述液压马达的油路连通所述液压站，且所述液压马达传动连接所述减速器，所述减速器的输出轴上传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合。

进一步，所述自动排缆装置包括双向螺杆轴、排缆旋进体、立式圆滚柱、排缆器本体和承重梁，所述双向螺杆轴安装在所述墙架上，并配合穿过所述排缆旋进体，所述排缆器本体通过所述承重梁安装在所述墙架上，并通过所述立式圆滚柱与所述排缆旋进体相连，所述传动装置包括通过链条传动连接的第一链轮和第二链轮，所述第一链轮安装在所述双向螺杆轴的一端，所述第二链轮安装在所述转轴的一端。

进一步，所述双向螺杆轴上还安装有手动转柄，所述手动转柄能够驱动所述双向螺杆轴转动。

进一步，所述立式圆滚柱为两个，且两个所述立式圆滚柱相对设置，所述脐带缆从两所述立式圆滚柱之间穿过。

进一步，所述双向螺杆轴的轴线平行于所述卷筒的中心线，且所述承重梁为圆柱承重梁，所述双向螺杆轴与所述承重梁平行设置。

进一步，所述脐带缆一端与所述地面设备相连，且固定在所述卷筒的空心轴内，所述脐带缆另一端穿过所述卷筒的出缆孔均匀多层缠绕在所述卷筒上，且端头连接所述深水液压打桩锤。

进一步，所述脐带缆中包含电缆、控制线缆和气管。

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：

一种深水液压打桩锤，所述深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，包括如上所述的脐带缆绞车撬，所述脐带缆通过所述绞车撬进行收放和固定。

本发明的有益效果在于，本发明可实现自动排缆，而且自动排缆装置与卷筒同步动作，使得脐带缆在卷筒和自动排缆装置间的延伸长度始终不变，从而使脐带缆在收放过程中保持稳定的张力，另外卷筒通过液压动力装置提供动力，可保证脐带缆的收放与打桩锤位置同步，且使脐带缆始终具有张力，避免出现乱绳，以保证打桩锤与地面设备之间稳定可靠地连接。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬主视结构示意图；

图2为本发明的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬俯视结构示意图；

图3为本发明的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬左视结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，脐带缆通过绞车撬进行收放和固定。

本实施例中，脐带缆绞车撬的结构如图1-3所示，绞车撬包括框架10、卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置。其中，框架10内安装有底座11，底座11上安装有墙架12，卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置均置于框架10内并安装在墙架12上，框架10上部设置有吊耳13。框架10可方便吊运输送，且可以保护其中的卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置。

脐带缆6中包含电缆、控制线缆和气管，卷筒装置包括转轴22和卷筒20。卷筒20用于缠绕脐带缆6，脐带缆6一端与地面设备相连，且固定在卷筒20的空心轴内，脐带缆6另一端穿过卷筒20的出缆孔26均匀多层缠绕在卷筒20上，且端头连接深水液压打桩锤。卷筒20套装在转轴22上，转轴22能够转动地安装在墙架12上，转轴22上还安装有第一齿轮23，转轴22的一端端部上安装有第二链轮24。

自动排缆装置对应卷筒20设置，自动排缆装置中包括有引导和收放脐带缆6的结构，且引导和收放脐带缆6的结构通过一传动装置与卷筒20同步转动。本实施例中，自动排缆装置包括双向螺杆轴41、排缆旋进体42、立式圆滚柱43、排缆器本体44和承重梁45，双向螺杆轴41安装在墙架12上，并配合穿过排缆旋进体42，排缆器本体44通过承重梁45安装在墙架12上，并通过立式圆滚柱43与排缆旋进体42相连，双向螺杆轴41的一端安装有第一链轮46，双向螺杆轴41上还安装有手动转柄47，手动转柄47能够通过手动操作方式驱动双向螺杆轴41转动。

其中，立式圆滚柱43为两个，且两个立式圆滚柱43相对设置，脐带缆6从两立式圆滚柱43之间穿过。双向螺杆轴41的轴线平行于卷筒20的中心线，且承重梁45为圆柱承重梁，双向螺杆轴41与承重梁45平行设置。第一链轮46与第二链轮24之间通过链条5传动连接，形成传动装置，以使自动排缆装置与卷筒20同步动作，从而使得脐带缆6在卷筒20和自动排缆装置间的延伸长度始终不变，从而使脐带缆6在收放过程中保持稳定的张力。在实际操作时，也可采用皮带传动结构代替上述的链条传动结构来实现卷筒20与自动排缆装置的同步动作。

液压动力装置连通液压站，并驱动卷筒20转动。本实施例中，液压动力装置包括安装在墙架12上的液压马达31和减速器32，液压马达31的油路连通液压站，且液压马达31传动连接减速器32，减速器32的输出轴上传动连接有第二齿轮33，第二齿轮33与第一齿轮23相互啮合。通过相互啮合的第二齿轮33和第一齿轮23，液压动力装置驱动卷筒20转动，通过第一链轮46和第二链轮24的传动连接，实现卷筒20和自动排缆装置同步动作。本实施例中，为平衡转矩，液压动力装置为2套，也就是液压马达31、减速器32和第二齿轮33均为两个，对称设置在卷筒20的两侧。

本发明的工作原理和过程描述如下：

深水液压打桩锤工作时由水面上的船舶提供电力，下达指令、信号和输送高压空气。高压电力、高压空气、控制指令和信号通过滑环系统传递到卷筒空心轴内的高压电缆、高压空气管、控制电缆和通讯电缆，高压电缆、高压空气管、控制电缆、通讯电缆连同钢丝绳在卷筒空心轴内汇成脐带缆6，脐带缆6一端固定在卷筒空心轴内，另一端穿过卷筒出缆孔26均匀多层缠绕在卷筒20上，以待放缆配合打桩锤使用。通过滑环使绞车工作过程中不影响电力、指令、信号和高压空气的输送。该脐带缆绞车撬由液压站提供原动力，在液压马达31和减速机32驱动及三位四通比例液压阀82操纵下将脐带缆6经由立式圆滚柱43间的间隙送到深海连接到深水液压打桩锤的动力单元上，确保深水液压打桩锤正常桩基作业。

当需要绞车撬配合工作时，先将该绞车撬吊装到合适的作业位置，再启动液压站，液压管路里的液压油将能量传递液压马达31带动减速机32工作，第二齿轮33将随减速机32的输出轴旋转，通过齿轮啮合，第一齿轮23将随第二齿轮33转动，进而带动卷筒20转动，即可实现卷筒20的收缆或放缆功能。当卷筒20转动时转轴22带动第二链轮24旋转，通过链条5的传递，第一链轮46随第二链轮24转动，进而带动双向螺杆轴41转动，从而带动排缆旋进体42工作，即可实现绞车收缆或放缆时自动排缆装置对脐带缆6的自动均匀排布，防止乱绳现象带来不必要的麻烦。

脐带缆绞车撬作业模式分为收缆、制动和放缆三种，分别对应三位四通比例液压阀82的左、中和右位。收缆模式分为大扭矩提升和恒张力保持2个状态，通过换向阀对两个溢流阀进行切换，一个溢流阀对应于大扭矩提升状态，其溢流压力设置较高；另一个阀对应恒张力状态，溢流压力设置较低。恒张力时，绞车始终为收缆模式，因溢流压力已设定，脐带缆6可保持一定张力。当脐带缆张力超过该设定值时，液压马达31处于被动拖动状态，绞车撬被动放缆以降低张力；当张力小于该值时，绞车撬主动收缆，可保持张力不变。通过调节溢流阀的溢流压力，可灵活调节绞车撬的恒张力值，以满足作业要求。

本发明的优点和有益效果是：

该深水液压打桩锤大型脐带缆绞车撬可通过收放脐带缆为液压打桩锤深水动力单元提供动力、压缩空气和操作命令，且能掌握深水液压打桩锤状态和信息数据，进而实现在水面上远程配合深水液压打桩锤的打桩作业；自动排缆装置的研发可以通过液压马达31、链轮链条驱动引导轮横向运动引导脐带缆6在卷筒20上沿横向均匀紧密排布；绞车撬具有大扭矩提升和恒张力收缆，制动、放缆和自动、均匀、多层排缆的功能；脐带缆6的集成对电缆磨损小、有拉力安全保护、减小电缆内应力、延长电缆使用寿命，操作方便、安全快捷；大型脐带缆绞车撬的模块化，使其拆卸方便快捷，且对不同型号的液压打桩锤具有良好的兼容性，且操作灵活、可靠性高，设计合理、集成方便；该绞车撬能使1500m水深以下的桩基作业变为现实，能更好地为人类进行深海石油、矿产资源开采而服务。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，所述脐带缆通过绞车撬收放和固定，所述绞车撬包括：

框架，所述框架内安装有底座，所述底座上安装有墙架；

卷筒装置，所述卷筒装置包括有卷筒，所述卷筒用于缠绕所述脐带缆，所述卷筒安装在所述墙架上；

自动排缆装置，所述自动排缆装置对应所述卷筒设置，所述自动排缆装置中包括有引导和收放所述脐带缆的结构，且所述引导和收放所述脐带缆的结构通过一传动装置与所述卷筒同步转动；

液压动力装置，所述液压动力装置连通所述液压站，并驱动所述卷筒转动。

2.如权利要求1所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述卷筒装置、自动排缆装置和液压动力装置均置于所述框架内，所述框架上部设置有吊耳。

3.如权利要求1所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述卷筒装置包括转轴和所述卷筒，所述卷筒套装在所述转轴上，所述转轴能够转动地安装在所述墙架上，所述转轴上还安装有第一齿轮；所述液压动力装置包括安装在所述墙架上的液压马达和减速器，所述液压马达的油路连通所述液压站，且所述液压马达传动连接所述减速器，所述减速器的输出轴上传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合。

4.如权利要求3所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述自动排缆装置包括双向螺杆轴、排缆旋进体、立式圆滚柱、排缆器本体和承重梁，所述双向螺杆轴安装在所述墙架上，并配合穿过所述排缆旋进体，所述排缆器本体通过所述承重梁安装在所述墙架上，并通过所述立式圆滚柱与所述排缆旋进体相连，所述传动装置包括通过链条传动连接的第一链轮和第二链轮，所述第一链轮安装在所述双向螺杆轴的一端，所述第二链轮安装在所述转轴的一端。

5.如权利要求4所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述双向螺杆轴上还安装有手动转柄，所述手动转柄能够驱动所述双向螺杆轴转动。

6.如权利要求4所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述立式圆滚柱为两个，且两个所述立式圆滚柱相对设置，所述脐带缆从两所述立式圆滚柱之间穿过。

7.如权利要求4所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述双向螺杆轴的轴线平行于所述卷筒的中心线，且所述承重梁为圆柱承重梁，所述双向螺杆轴与所述承重梁平行设置。

8.如权利要求3所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述脐带缆一端与所述地面设备相连，且固定在所述卷筒的空心轴内，所述脐带缆另一端穿过所述卷筒的出缆孔均匀多层缠绕在所述卷筒上，且端头连接所述深水液压打桩锤。

9.如权利要求1所述的用于深水液压打桩锤的脐带缆绞车撬，其特征在于，所述脐带缆中包含电缆、控制线缆和气管。

10.一种深水液压打桩锤，所述深水液压打桩锤连接设置有液压站，且通过脐带缆与地面设备相连，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的脐带缆绞车撬，所述脐带缆通过所述绞车撬进行收放和固定。