CN106560564B - 原土回填装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原土回填装置，属于海洋机械技术领域。所述装置包括：主体框架和设置在所述主体框架上的方向引导机构、刮土机构、支撑机构和阳极块，所述方向引导机构用于根据管沟的宽度和坡度引导所述原土回填装置沿预设路线行进；所述刮土机构用于将海床的表层土刮入管沟中；所述支撑机构用于根据所述管沟的宽度将所述原土回填装置支撑在所述海床上。本发明解决了原土回填装置的通用性较差的问题。实现了提高原土回填装置的通用性的效果，用于原土回填作业。

Description

原土回填装置

技术领域

本发明涉及海洋机械技术领域，特别涉及一种原土回填装置。

背景技术

海底管道是在海底连续地输送大量油气水的密闭的管道。在海上石油开发工程中，为了保证海底管道能够安全运营，需要进行挖沟作业，形成管沟，以将海底管道敷设在管沟内，然后再进行原土回填作业，即将挖沟作业产生的原土(即管沟附近海床的表层土)回填至管沟内。

现有技术中有一种原土回填装置，该原土回填装置与进行挖沟作业的挖沟装置配合使用，该挖沟装置用于挖出“V”型管沟，在通过该挖沟装置挖出“V”型管沟后，再通过原土回填装置对“V”型管沟进行原土回填作业。

上述原土回填装置是根据“V”型管沟设置的，上述原土回填装置中各个部分都是固定连接的，装置能够对“V”型管沟进行原土回填作业，但无法对其他类型的管沟进行原土回填作业，因此，原土回填装置的通用性较差。

发明内容

为了解决现有技术中原土回填装置的通用性较差的问题，本发明提供了一种原土回填装置。所述技术方案如下：

提供了一种原土回填装置，所述装置包括：主体框架和设置在所述主体框架上的方向引导机构、刮土机构和支撑机构，

所述方向引导机构用于根据管沟的宽度和坡度引导所述原土回填装置沿预设路线行进；

所述刮土机构用于将海床的表层土刮入管沟中；

所述支撑机构用于根据所述管沟的宽度将所述原土回填装置支撑在所述海床上。

可选的，所述刮土机构包括至少两组刮板机构，

每组所述刮板机构包括两个关于平行于所述主体框架的长度方向的主轴线对称的刮板机构，每组所述刮板机构中的刮板机构的长度方向与所述主体框架的长度方向呈预设夹角，所述至少两组刮板机构沿所述主体框架的长度方向依次排布在所述主体框架上。

可选的，所述刮板机构包括：刮板，

所述刮板依次通过过度弧板、铰接机构和刮板固定架与所述主体框架连接，所述刮板上与所述海床接触的位置处设置有螺栓架，所述螺栓架用于将铲刀固定在所述刮板上。

可选的，所述方向引导机构包括：对中机构、牵引吊耳和起吊吊耳，

所述对中机构设置在所述主体框架的一端，用于引导所述原土回填装置沿预设路线行进，所述对中机构在所述主体框架上的位置能够根据所述管沟的宽度和坡度进行调整；

所述牵引吊耳设置在所述主体框架上靠近所述对中机构的位置处，用于在驳船的牵引力的作用下拖动所述原土回填装置，且在所述原土回填装置偏离所述预设路线时，调整所述原土回填装置的位置；

所述起吊吊耳设置在所述主体框架的预设位置处，用于在所述驳船的起吊力的作用下起吊所述原土回填装置至目标位置。

可选的，所述支撑机构包括：滑靴机构和支撑块，

所述滑靴机构设置有调节板，所述调节板的高度方向与所述主体框架的高度方向平行，所述调节板用于通过调节所述滑靴机构的高度以调节所述刮土机构掩埋至所述表层土内的深度，所述滑靴机构在所述主体框架上的位置能够根据所述管沟的宽度进行调整；

所述支撑块设置在所述主体框架靠近所述管沟的位置处，所述支撑块的高度方向与所述主体框架的长度方向垂直，用于支撑所述原土回填装置。

可选的，所述装置还包括：设置在所述主体框架上的限位支架和螺纹调节杆，所述刮板机构还包括设置有开孔的旋转固定架，

所述限位支架设置有至少三个连接孔，所述至少三个连接孔中的一个连接孔在与所述开孔连接时，能够调整所述刮板机构的长度方向与所述主体框架的长度方向之间的角度；

所述螺纹调节杆用于在所述主体框架的作用下产生拉力，以拉动所述刮板机构沿预设方向行进。

可选的，所述滑靴机构与所述主体框架之间设置有滑靴斜撑部件，

所述滑靴斜撑部件用于在使用所述原土回填装置进行原土回填作业时，支撑所述滑靴机构，所述滑靴机构在所述滑靴斜撑部件被卸掉的情况下能够朝所述主体框架远离所述管沟的一侧的方向旋转90度。

可选的，所述主体框架与所述方向引导机构、所述刮土机构及所述支撑机构的连接方式为铰接或法兰连接。

可选的，所述主体框架包括：外围框架，

所述外围框架呈矩形，所述外围框架内设置有多个横梁，所述多个横梁的排列方向与所述外围框架的长度方向平行，每个横梁的两端通过设置有加强筋的法兰与所述外围框架连接。

可选的，所述外围框架为方型钢管；

所述横梁为圆型钢管。

本发明提供了一种原土回填装置，由于该原土回填装置的方向引导机构能够根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进，支撑机构能够根据管沟的宽度和坡度将原土回填装置支撑在海床上，相较于现有技术，该原土回填装置能够对不同类型的管沟进行原土回填作业，因此，提高了原土回填装置的通用性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-1是本发明实施例提供的一种原土回填装置的结构示意图；

图1-2是本发明实施例提供的一种刮板机构的结构示意图；

图1-3是本发明实施例提供的一种对中机构的结构示意图；

图1-4是本发明实施例提供的一种对中结构的位置被调整前和被调整后的结构示意图；

图1-5是本发明实施例提供的一种对中结构的位置被调整后的结构示意图；

图1-6是本发明实施例提供的一种原土回填装置的侧视图；

图1-7是本发明实施例提供的一种滑靴机构的结构示意图；

图1-8是图1-7所示的滑靴机构的侧视图；

图1-9是本发明实施例提供的一种原土回填装置的后视图；

图1-10是本发明实施例提供的一种滑靴机构被收起的原土回填装置的后视图；

图1-11是本发明实施例提供的一种主体框架的结构示意图；

图1-12是本发明实施例提供的一种原土回填装置的轴视图；

图2是本发明实施例提供的另一种原土回填装置的结构示意图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种原土回填装置，如图1-1所示，该原土回填装置包括：主体框架00和设置在主体框架上的方向引导机构10、刮土机构20和支撑机构30。

其中，方向引导机构10用于根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进。

刮土机构20用于将海床的表层土刮入管沟中。

支撑机构30用于根据管沟的宽度将原土回填装置支撑在海床上。

综上所述，本发明实施例提供的原土回填装置，由于该原土回填装置的方向引导机构能够根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进，支撑机构能够根据管沟的宽度将原土回填装置支撑在海床上，相较于现有技术，该原土回填装置能够对不同类型的管沟进行原土回填作业，因此，提高了原土回填装置的通用性。

如图1-1所示，该原土回填装置还包括：阳极块40，阳极块40用于保护原土回填装置不被海水腐蚀。

进一步的，如图1-1所示，刮土机构20包括至少两组刮板机构。每组刮板机构包括两个关于平行于主体框架00的长度方向的主轴线n对称的刮板机构21，每组刮板机构中的刮板机构21的长度方向(如图1-1中u所指示的方向)与主体框架00的长度方向(如图1-1中v所指示的方向)呈预设夹角。至少两组刮板机构沿主体框架00的长度方向依次排布在主体框架00上。示例的，刮板机构与主体框架的连接方式可以为铰接。如图1-1所示，本发明实施例的原土回填装置中的刮土机构的数量可以为四个，该原土回填装置采用左右对称的双层刮板机构将管沟附件海床的表层土刮入管沟来完成原土回填作业，前后两层刮板机构可以根据需要来设置不同的刮土深度，该结构减小了单个刮板机构的数量，减小了单个刮板机构的尺寸，同时，使得该原土回填装置受力对称平稳，提高了原土回填的效率，且减小了对海洋环境的污染，

如图1-2所示，刮板机构21包括：刮板211。

刮板211依次通过过度弧板212、铰接机构213和刮板固定架214与主体框架连接，刮板211上与海床接触的位置处设置有螺栓架215，螺栓架215用于将铲刀216固定在刮板211上，具体的，通过在螺栓架上插入螺栓以将铲刀固定在刮板上。由于铲刀在刮土时容易损坏，所以本发明实施例通过螺栓将条形铲刀固定在刮板的下端，这样一来，当铲刀损坏时，可以及时更换已损坏的铲刀，该更换过程无需更换刮板，操作过程较简单。刮板依次通过过度弧板、铰接机构和刮板固定架，与主体框架连接，该结构在保证刮板强度的前提下极大地减轻了刮板的重量，提高了整体装置的可操作性。

需要说明的是，在回填过程中很可能出现管顶覆土少，两侧回填土多的现象，因此，该刮板机构还可以包括导土板，该导土板用于将海床的表层土导入管沟。当出项上述的凹形沟槽时，可以通过更换横向尺寸更长的导土板来缓解凹形沟槽带来的压力，从而保证管顶的覆土厚度满足要求。

如图1-1所示，方向引导机构10包括：对中机构101、牵引吊耳102和起吊吊耳103。

其中，对中机构101设置在主体框架的一端，用于引导原土回填装置沿预设路线行进，对中机构101在主体框架00上的位置能够根据管沟的宽度和坡度进行调整。其中，对中机构的数量为两个。图1-3示出了对中机构101的结构示意图。该对中机构能够根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进。图1-4示出了对中结构101的位置被调整前和被调整后的结构示意图，图1-5示出了对中结构101的位置被调整后的结构示意图，该原土回填装置中的两个对中机构的横向间距能够进行及时调整。如图1-1所示，两个对中机构的横向间距可以通过调整对中机构在调整板401上的连接位置来实现，操作简单。对中机构的倾角可以根据管沟的坡度进行调整，这样一来，该原土回填装置能够适应各种不同类型的管沟，因此，该原土回填装置的工况适应性较强。需要说明的是，该对中机构为可拆卸的结构。

图1-1中的牵引吊耳102设置在主体框架上靠近对中机构的位置处，用于在驳船的牵引力的作用下拖动原土回填装置，且在原土回填装置偏离预设路线时，调整原土回填装置的位置。牵引吊耳的数量可以为两个。牵引吊耳的位置可以根据原土回填装置的重心和整体机构的尺寸而定，牵引吊耳的位置决定了原土回填装置被拖曳时，牵引吊耳上的牵引钢丝绳的长度方向与水平方向之间的最大角度。

图1-1中的起吊吊耳103设置在主体框架的预设位置处，用于在驳船的起吊力的作用下起吊原土回填装置至目标位置。具体的，可以根据该原土回填装置的重心位置将起吊吊耳设置在主体框架上的适当位置，以保证起吊和操作的过程中，原土回填装置的平稳性。起吊吊耳的数量可以为四个。

如图1-1所示，支撑机构30包括：滑靴机构301和支撑块(如图1-6中的302)。图1-6示出了该原土回填装置的侧视图，图1-6中，101为对中机构，40为阳极块，21为刮板机构。支撑块302设置在主体框架靠近管沟的位置处，支撑块的高度方向与主体框架的长度方向垂直，用于支撑原土回填装置。

图1-7示出了滑靴机构的结构示意图，该滑靴机构设置有调节板3011，调节板3011的高度方向(图1-7中q所指示的方向)与主体框架的高度方向平行。调节板3011用于通过调节滑靴机构的高度以调节刮土机构21(如图1-1所示)掩埋至表层土内的深度。调节板设置有多个圆孔，主体框架设置有连接套，该连接套也设置有多个圆孔，该连接套套接在调节板上，将连接套上的圆孔与调节板上相应高度处的圆孔对齐，再通过固定件(如销钉)将滑靴机构与主体框架连接。通过更换销钉的穿插位置以实现调节滑靴机构的高度的效果，进而实现调节刮土机构掩埋至表层土内的深度的效果，完成刮土深度的调整，从而满足不同原土回填作业要求，操作方便，可靠性较高。同时，滑靴机构在主体框架上的位置能够根据管沟的宽度进行调整。这样一来，该原土回填装置能够适应各种不同类型的管沟。因此，该原土回填装置的工况适应性较强。图1-8示出了图1-7所示的滑靴机构301的侧视图。图1-8中，3011为调节板。

图1-9示出了该原土回填装置的后视图，可选的，如图1-9所示，该滑靴机构301与主体框架00之间设置有滑靴斜撑部件001。该滑靴斜撑部件001用于在使用原土回填装置进行原土回填作业时，支撑滑靴机构301。图1-9中的302为支撑块，401为调整板，501为导土板，216为铲刀。滑靴机构在滑靴斜撑部件被卸掉的情况下能够朝主体框架远离所述管沟的一侧的方向旋转90度。具体的，在存储和运输该原土回填装置的过程中，可以将图1-9中的滑靴斜撑部件001卸掉，再将滑靴机构301向上旋转后与主体框架00连接，如图1-10所示，从而节省该原土回填装置的占地面积，极大地方便了原土回填装置的运输和存储。

需要说明的是，该原土回填装置中，主体框架与方向引导机构、刮土机构及支撑机构的连接方式为铰接或法兰连接。该原土回填装置的各部件都是可拆卸的，部件之间的连接方式为铰接或法兰连接，该连接方式便于该原土回填装置的陆地运输和存储。当某一部件损坏时，可以及时更换掉该部件，更换过程较简单，维修费用较低。

进一步的，如图1-11所示，主体框架包括：外围框架002。

外围框架002呈矩形，外围框架002内设置有多个横梁003，多个横梁003的排列方向(如图1-11中w所指示的方向)与外围框架002的长度方向(如图1-11中v所指示的方向)平行，每个横梁003的两端通过设置有加强筋的法兰004(如图1-12所示)与外围框架002连接。可选的，外围框架002可以为方型钢管；横梁003可以为圆型钢管。该原土回填装置的主体框架由方型钢管和圆型钢管结合形成，由于方型钢管具有较高的抗弯矩能力，所以方型钢管的外围框架有利于连接刮土机构等部件，同时，由于圆型钢管的具有易加工性，使得圆型钢管的横梁能够更好地加固外围框架。此外，通过带加强筋的法兰连接横梁与外围框架，能够根据需要更加方便地拆卸或组装整体框架。其中，上述牵引吊耳可以设置在横梁上，从而能够通过驳船上的锚机回收或释放钢缆来调整原土回填装置与管沟的相对位置。

图1-12示出了该原土回填装置的轴视图，图1-12中，101为对中机构，004为设置有加强筋的法兰，00为主体框架，21为刮板机构，301为滑靴机构，302为支撑块，501为导土板，216为铲刀。图1-12中的其他部件可以参考图1-1进行说明。

使用本发明实施例提供的原土回填装置进行原土回填作业之前，将所有零部件通过陆运运送到附近的陆上施工场所，在陆上施工场所组装好之后，根据路由上的土质和海床表层土的刮土深度提前设好滑靴机构的高度，根据预调查的管沟形态调整好对中机构的间距，之后通过驳船将组装好的原土回填装置运送至回填起始点，将驳船的两个锚机钢缆起始端连到原土回填装置的两个牵引吊耳上，通过驳船上的吊机吊挂原土回填装置的四个起吊吊耳，并将原土回填装置下放至预定位置，在整个回填过程中，通过锚机引导原土回填装置沿预设路由进行原土回填作业，并可以根据需要左右调整原土回填装置与管沟的相对位置，通过吊机的起吊力控制原土回填装置与海床的接触力。在操作过程中，通过设置在原土回填装置的前后位置处的声呐探头来观测管沟回填前后的形态，从而实时监控地完成原土回填作业。

本发明实施例提供的原土回填装置是一种用于海底管沟原土回填的装置，该装置为纯机械式装置，无需液压机构和液压管路，该装置的结构紧凑，便于海上运输和操作，进行原土回填作业的可靠性较高。该原土回填装置解决了现有技术中，原土机械回填模式效率不高、海洋环境易受污染、施工成本极其昂贵等问题，通过本发明实施例提供的原土回填装置可以直接将管沟附件海床的表层土刮入管沟，无需像抛泥回填方式那样去较远的地方取土，再以较低的效率将取回的土抛入管沟，也不会像常规的抛填和轴流泵侧吹那样造成海洋污染。该原土回填装置结构紧凑，操作简单，性能可靠，施工效率高，安全环保，施工成本低。此外，还滑靴机构的高度可以被调节，进而灵活控制原土回填后的覆土厚度。

综上所述，本发明实施例提供的原土回填装置，由于该原土回填装置的方向引导机构能够根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进，支撑机构能够根据管沟的宽度将原土回填装置支撑在海床上，相较于现有技术，该原土回填装置能够对不同类型的管沟进行原土回填作业，因此，提高了原土回填装置的通用性，且提高了原土回填作业的效率，节约了施工成本，操作简单，可靠性较高。

本发明实施例提供了另一种原土回填装置，如图2所示，该原土回填装置包括：主体框架、设置在主体框架上的方向引导机构、刮土机构、支撑机构、阳极块、限位支架50和螺纹调节杆60。

其中，刮土机构包括至少两组刮板机构。每组刮板机构包括两个关于平行于主体框架的长度方向的主轴线对称的刮板机构21。至少两组刮板机构沿主体框架的长度方向依次排布在主体框架上。刮板机构与主体框架的连接方式可以为铰接。如图2所示，本发明实施例的原土回填装置中的刮土机构的数量可以为四个，该原土回填装置采用左右对称的双层刮板机构将管沟附件海床的表层土刮入管沟来完成原土回填作业，前后两层刮板机构可以根据需要来设置不同的刮土深度，该结构减小了单个刮板机构的数量，减小了单个刮板机构的尺寸，同时，使得该原土回填装置受力对称平稳，提高了原土回填的效率，且减小了对海洋环境的污染，

刮板机构21包括：刮板。刮板依次通过过度弧板、铰接机构和刮板固定架与主体框架连接，刮板上与海床接触的位置处设置有螺栓架，螺栓架用于将铲刀固定在刮板上。

刮板机构21还包括设置有开孔的旋转固定架217。

限位支架50设置有至少三个连接孔，至少三个连接孔中的一个连接孔在与开孔连接时，能够调整刮板机构的长度方向与主体框架的长度方向之间的角度。

螺纹调节杆60用于在主体框架的作用下产生拉力，以拉动刮板机构21沿预设方向行进。

本发明实施例提供的原土回填装置的刮板机构与原土回填装置的主轴线之间的角度可以根据土质进行确定，该刮板机构为角度可调式的结构。

需要补充说明的是，关于图2所示的原土回填装置的主体框架，以及设置在主体框架上的方向引导机构、刮土机构、支撑机构和阳极块，可以参考图1-1至图1-12进行说明。此外，使用本发明实施例提供的原土回填装置进行原土回填作业的过程可以参考上述实施例中的操作过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的原土回填装置，由于该原土回填装置的方向引导机构能够根据管沟的宽度和坡度引导原土回填装置沿预设路线行进，支撑机构能够根据管沟的宽度将原土回填装置支撑在海床上，且刮板机构与原土回填装置的主轴线之间的角度可以调节，相较于现有技术，该原土回填装置能够对不同类型的管沟进行原土回填作业，因此，提高了原土回填装置的通用性，且提高了原土回填作业的效率，节约了施工成本，操作简单，可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种原土回填装置，其特征在于，所述装置包括：主体框架和设置在所述主体框架上的方向引导机构、刮土机构和支撑机构，

所述方向引导机构用于根据管沟的宽度和坡度引导所述原土回填装置沿预设路线行进，其中，所述方向引导机构包括：对中机构、牵引吊耳和起吊吊耳，

所述对中机构设置在所述主体框架的一端，用于引导所述原土回填装置沿预设路线行进，所述对中机构在所述主体框架上的位置能够根据所述管沟的宽度和坡度进行调整；

所述牵引吊耳设置在所述主体框架上靠近所述对中机构的位置处，用于在驳船的牵引力的作用下拖动所述原土回填装置，且在所述原土回填装置偏离所述预设路线时，调整所述原土回填装置的位置；

所述起吊吊耳设置在所述主体框架的预设位置处，用于在所述驳船的起吊力的作用下起吊所述原土回填装置至目标位置；

所述刮土机构用于将海床的表层土刮入管沟中；

所述支撑机构用于根据所述管沟的宽度将所述原土回填装置支撑在所述海床上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刮土机构包括至少两组刮板机构，

每组所述刮板机构包括两个关于平行于所述主体框架的长度方向的主轴线对称的刮板机构，每组所述刮板机构中的刮板机构的长度方向与所述主体框架的长度方向呈预设夹角，所述至少两组刮板机构沿所述主体框架的长度方向依次排布在所述主体框架上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述刮板机构包括：刮板，

所述刮板依次通过过度弧板、铰接机构和刮板固定架与所述主体框架连接，所述刮板上与所述海床接触的位置处设置有螺栓架，所述螺栓架用于将铲刀固定在所述刮板上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑机构包括：滑靴机构和支撑块，

所述滑靴机构设置有调节板，所述调节板的高度方向与所述主体框架的高度方向平行，所述调节板用于通过调节所述滑靴机构的高度以调节所述刮土机构掩埋至所述表层土内的深度，所述滑靴机构在所述主体框架上的位置能够根据所述管沟的宽度进行调整；

所述支撑块设置在所述主体框架靠近所述管沟的位置处，所述支撑块的高度方向与所述主体框架的长度方向垂直，用于支撑所述原土回填装置。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置在所述主体框架上的限位支架和螺纹调节杆，所述刮板机构还包括设置有开孔的旋转固定架，

所述限位支架设置有至少三个连接孔，所述至少三个连接孔中的一个连接孔在与所述开孔连接时，能够调整所述刮板机构的长度方向与所述主体框架的长度方向之间的角度；

所述螺纹调节杆用于在所述主体框架的作用下产生拉力，以拉动所述刮板机构沿预设方向行进。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滑靴机构与所述主体框架之间设置有滑靴斜撑部件，

所述滑靴斜撑部件用于在使用所述原土回填装置进行原土回填作业时，支撑所述滑靴机构，所述滑靴机构在所述滑靴斜撑部件被卸掉的情况下能够朝所述主体框架远离所述管沟的一侧的方向旋转90度。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体框架与所述方向引导机构、所述刮土机构及所述支撑机构的连接方式为铰接或法兰连接。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体框架包括：外围框架，

所述外围框架呈矩形，所述外围框架内设置有多个横梁，所述多个横梁的排列方向与所述外围框架的长度方向平行，每个横梁的两端通过设置有加强筋的法兰与所述外围框架连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述外围框架为方型钢管；

所述横梁为圆型钢管。