CN106703035B - 一种用于桩靴的喷水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋平台领域，特别是一种用于桩靴的喷水装置，包括喷头、水源管路和气源管路，水源管路和气源管路均连接于所述喷头；喷头包括加压腔、喷管、进水管、进气管和止回阀；加压腔包括底盖、筒体和上盖，底盖和上盖固定于筒体两端，喷管竖向设置于筒体中心，喷管穿设并固定于上盖，喷管进水口朝向底盖；进水管和进气管固定设置于筒体，进水管位于筒体下部，进气管位于筒体上端，进水管设有止回阀；所述桩靴包括桩靴部和固定于所述桩靴部的桩腿座，所述桩靴部俯视图呈八边形，所述桩腿座固定于所述桩靴部中心。本发明使海洋平台的桩靴具有了喷水功能，能够更容易的拔出桩靴；装置具有较佳的止回装置。

Description

一种用于桩靴的喷水装置

技术领域

本发明涉及海洋平台领域，特别是一种用于桩靴的喷水装置。

背景技术

海洋平台offshoreplatform为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。

按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式两类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类。近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。

活动式海洋平台中以自升式平台最具代表性，自升式钻井平台又称甲板升降式或桩腿式平台。这种石油钻井装置在浮在水面的平台上装载钻井机械、动力、器材、居住设备以及若干可升降的桩腿，钻井时桩腿着底，平台则沿桩腿升离海面一定高度；移位时平台降至水面，桩腿升起，平台就像驳船，可由拖轮把它拖移到新的井位。

自升式平台使用桩腿升降，而桩腿在深入海底后需要利用桩腿底部的桩靴与海底接触，由于海底沉积物有一定的厚度，并且海洋平台作业需要一定的时间，所以桩靴会陷入沉积物中，这种情况导致平台在拔桩时需要更大的力量，在拔桩时会产生较大的振动。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种便于拔桩的桩靴，此类桩靴设有喷水装置，能够将桩靴周围的沉积物冲散，从而利于桩靴的拔起。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于桩靴的喷水装置，包括桩靴和安装于所述桩靴的喷水装置，所述喷水装置包括喷头、水源管路和气源管路，所述水源管路和气源管路均连接于所述喷头；

所述喷头包括加压腔、喷管、进水管、进气管和止回阀；所述加压腔包括底盖、筒体和上盖，所述底盖和所述上盖固定于所述筒体两端，所述喷管竖向设置于所述筒体中心，所述喷管穿设并固定于所述上盖，所述喷管进水口朝向所述底盖；

所述进水管和进气管固定设置于所述筒体，所述进水管位于所述筒体下部，所述进气管位于所述筒体上端，所述进水管设有止回阀；

所述进水管与水源管路连接，所述进气管与所述气源管路连接；

所述桩靴包括桩靴部和固定于所述桩靴部的桩腿座，所述桩靴部俯视图呈八边形，所述桩腿座固定于所述桩靴部中心。

进一步地，所述喷管包括第一增压段、第二增压段和第三增压段；所述第一增压段口径大于第二增压段，所述第二增压段口径大于第三增压段；还包括第一锥形管和第二锥形管，所述第一锥形管两端分别连接于所述第一增压段和第二增压段，所述第二锥形管两端分别连接于所述第二增压段和第三增压段；

还包括基础喷嘴，所述基础喷嘴设置于所述喷头，所述基础喷嘴底端孔内呈喇叭状，所述基础喷嘴口径小于所述第三增压段，所述基础喷嘴底端口径与所述第三增压段口径一致，所述基础喷嘴底端固定连接于所述第三增压段端部所述基础喷嘴的喷水口固定设有分散喷嘴。

进一步地，所述止回阀包括阀座和膜片，所述膜片安装于所述阀座，所述阀座固定安装于所述进水管；

所述阀座包括圆形底框和围绕设置于所述底框边缘的侧壁，所述侧壁朝向出水端，所述底框中部为圆孔，所述圆孔上罩设有半球状框架，所述框架朝所述出水端凸出，所述膜片中心与所述半球状框架顶端固定连接。

较佳地，所述分散喷嘴包括喷嘴主体，所述喷嘴主体的一端为进水端，另一端为出水端，所述出水端还设有一个出水罩，所述出水罩上分布有若干出水孔；所述出水孔为变径孔，内端的直径大于外端的直径；

所述出水罩与所述喷嘴主体为螺纹固定连接。

较佳地，所述分散喷嘴为扁嘴喷头，所述扁嘴喷头包括扇形喷头和喷头座，所述扇形喷头与所述喷头座一体化设置，所述喷头座固定安装于所述基础喷嘴。

进一步地，所述止回阀包括管状阀体和固定于所述阀体内的阀芯；

所述阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，所述第一阀芯和第二阀芯为轴对称设置，所述第一阀芯和第二阀芯合拢后呈空心圆锥状，所述阀芯的底部与所述阀体侧壁固定安装。

较佳地，所述阀芯中心与所述阀体中心重合，所述阀体和阀芯为橡胶材质。

进一步地，所述加压腔外壁套设有法兰盘，所述法兰盘用于安装。

较佳地，所述出水孔以环形阵列的方式设置于所述出水罩；共设有不少于八个出水孔；所述出水罩顶端设有至少一个出水孔；

较佳地，所述桩靴部包括壳体，所述壳体自下而上由底板、侧围板和顶板构成；

所述桩腿座包括中心平台板、导向板和围板，所述中心平台板为八边形，所述中心平台板包括四条的平台板直边和平台板斜边，所述围板内侧固定于所述平台板直边，所述导向板内侧固定于所述平台板斜边；

所述喷水装置固定安装于所述壳体；

所述围板内侧竖向设有肋板，述中心平台板的平台板直边设有多个焊接槽，所述焊接槽与所述肋板的位置对应，所述肋板容纳于所述焊接槽，所述肋板和焊接槽用于围板和中心平台板之间的焊接；

所述肋板横截面呈“T”字形。

本发明使海洋平台的桩靴具有了喷水功能，喷出的水流对桩靴周围的泥土进行冲刷，能够更容易的拔出桩靴；装置具有较佳的止回装置，能够保证压力足够的情况下不产生回流，并且能够避免管路堵塞；此外，喷嘴具有大面积喷射的方向，能够大面积快速的冲刷泥土，提高冲刷速度，从而提高拔桩效率；肋板增加了与焊接槽之间的接触面积，有效的提高了中心平台板与围板之间焊接的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的安装结构图；

图2是本发明的一个实施例的加压腔和喷管的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的止回阀整体结构示意图及止回阀打开和关闭状态图；

图4是本发明的一个实施例的止回阀的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例的分散喷嘴的结构示意图；

图6是本发明的一个实施例的另一种分散喷嘴的结构示意图；

图7是本发明的一个实施例的整体结构示意图；

图8是本发明的一个实施例的桩靴结构示意图。

其中：包括桩靴A、喷水装置B、喷头100、加压腔110、底盖111、筒体112、上盖113、喷管120、第一增压段121、第二增压段122、第三增压段123、第一锥形管124、第二锥形管125、基础喷嘴126、进水管130、进气管140、法兰盘150、水源管路200、气源管路300、止回阀400、阀座410、圆形底框411、侧壁412、膜片420、半球状框架430、分散喷嘴500、喷嘴主体510、出水罩520、出水孔530、扁嘴喷头600、扇形喷头610、喷头座620、阀体710、阀芯720、第一阀芯721、第二阀芯722、桩靴部800、底板811、侧围板812、顶板813、桩腿座900、中心平台板910、平台板直边911、平台板斜边912、焊接槽913、导向板920、围板930、肋板931。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、2、7以及8所示，一种用于桩靴的喷水装置，包括桩靴A和安装于所述桩靴A的喷水装置B，所述喷水装置B包括喷头100、水源管路200和气源管路300，所述水源管路200和气源管路300均连接于所述喷头100；所述喷头100包括加压腔110、喷管120、进水管130、进气管140和止回阀400；所述加压腔110包括底盖111、筒体112和上盖113，所述底盖111和所述上盖113固定于所述筒体112两端，所述喷管120竖向设置于所述筒体112中心，所述喷管120穿设并固定于所述上盖113，所述喷管120进水口朝向所述底盖111；所述进水管130和进气管140固定设置于所述筒体112，所述进水管130位于所述筒体112下部，所述进气管140位于所述筒体112上端，所述进水管130设有止回阀400；所述进水管130与水源管路200连接，所述进气管140与所述气源管路300连接；所述桩靴A包括桩靴部800和固定于所述桩靴部800的桩腿座900，所述桩靴部800俯视图呈八边形，所述桩腿座900固定于所述桩靴部800中心。在桩靴上设置喷水装置，使桩靴在拔桩时能够将覆盖在桩靴上的泥土冲散，由于桩靴插入海底泥土层，并且泥土覆盖在桩靴上，因为桩靴受到了泥土层的覆盖和挤压，拔出时需要更大的力度，因此在拔桩时，海洋平台吃水会更深，海洋平台在这种情况下，拔桩的前后会产生一定程度的下沉和上浮，从而导致海洋平台表层和上层收到影响；拔桩时将覆盖在桩靴上的泥土冲散，使桩靴在拔起时不会受到海底泥土的牵扯，直接将桩靴从冲软后的泥土中抽出，不会影响海洋平台的平稳；喷头100中设置了加压腔110、进水管130和进气管140，使喷头100的喷水压力和速度更大，更容易将泥土冲松软；而止回阀400的设置避免了海水回流，防止了浑浊的海水堵住喷管120，也保证了加压腔110在增压时造成加压腔110中的水和气的回流。

其中，所述喷管120包括第一增压段121、第二增压段122和第三增压段123；所述第一增压段121口径大于第二增压段122，所述第二增压段122口径大于第三增压段123；还包括第一锥形管124和第二锥形管125，所述第一锥形管124两端分别连接于所述第一增压段121和第二增压段122，所述第二锥形管125两端分别连接于所述第二增压段122和第三增压段123；还包括基础喷嘴126，所述基础喷嘴126设置于所述喷头100，所述基础喷嘴126底端孔内呈喇叭状，所述基础喷嘴126口径小于所述第三增压段123，所述基础喷嘴126底端口径与所述第三增压段123口径一致，所述基础喷嘴126底端固定连接于所述第三增压段123端部；所述基础喷嘴126的喷水口固定设有分散喷嘴500。喷管120包括第一增压段121、第二增压段122和第三增压段123，并且第一增压段121、第二增压段122和第三增压段123由第一锥形管124和第二锥形管125连接，由此构成了多级口径渐变的喷管装置，从而使喷出的水压更大，喷射的更远，从而能够保证将泥土冲击松软。

实施例1：

此外，结合图1-3和图6所示，所述止回阀400包括阀座410和膜片420，所述膜片420安装于所述阀座410，所述阀座410固定安装于所述进水管130；所述阀座410包括圆形底框411和围绕设置于所述圆形底框411边缘的侧壁412，所述侧壁412朝向出水端，所述圆形底框411中部为圆孔，所述圆孔上罩设有半球状框架430，所述半球状框架430朝所述出水端凸出，所述膜片420中心与所述半球状框架430顶端固定连接。止回阀400的半球状框架430凹面为进水端，以此水流将设置在半球状框架430的膜片420轻易的通过止回阀400，并且在喷水时，水压和气压强度较高，不易产生回流，即使产生回流，半球状框架430上设置的膜片420会贴合于半球状框架430，将止回阀关闭，从而避免产生回流。

其中，所述分散喷嘴500为扁嘴喷头600，所述扁嘴喷头600包括扇形喷头610和喷头座620，所述扇形喷头610与所述喷头座620一体化设置，所述喷头座620固定安装于所述基础喷嘴126。该方案是分散喷嘴500的另一种设置方式，该方式使用了扁嘴喷头，扁嘴喷头的特点是将水流呈带状喷出，这种方式冲击力大，面积大且集中，能有效的提高冲刷效率。

实施例2：

此外，如图1-2以及图4-5所示，所述分散喷嘴500包括喷嘴主体510，所述喷嘴主体510的一端为进水端，另一端为出水端，所述出水端还设有一个出水罩520，所述出水罩520上分布有若干出水孔530；所述出水孔530为变径孔，内端的直径大于外端的直径；所述出水罩520与所述喷嘴主体510为螺纹固定连接。分散喷嘴500的功能是扩大喷水面积，通过多个出水孔530从而能够喷射更大面积的泥土，提高了冲击泥土的速度及效率，而出水孔的变径设计也能够提高水的压力，使水的冲击力更大，同时也能避免堵塞；而喷嘴主体510与出水罩520采用螺纹固定，是利于出水罩520的更换。

其中，所述止回阀400包括管状阀体710和固定于所述阀体710内的阀芯720；所述阀芯720包括第一阀芯721和第二阀芯722，所述第一阀芯721和第二阀芯722为轴对称设置，所述第一阀芯721和第二阀芯722合拢后呈空心圆锥状，所述阀芯720的底部与所述阀体710侧壁固定安装。该方案是止回阀400的另一种设置方式，该阀芯720呈圆锥状，分为两半，锥顶为出水口方向，锥底为进水口方向，这样在进水时阀芯720分开，水即可通过，若产生回流，阀芯720无法打开，由于第一阀芯721和第二阀芯722为剖开的圆锥，具有较佳的支撑结构，且朝向出水口一端的阀芯720周围是容纳位，所以水压越大第一阀芯721和第二阀芯722相互贴合的越紧，具有较佳且可靠的止回结构。

此外，所述阀芯720中心与所述阀体710中心重合，所述阀体710和阀芯720为橡胶材质。橡胶材质不易被水侵蚀，并且具有一定的柔韧性和不易屈服性，所以更可靠，能够使用更长的时间。

其中，所述出水孔530以环形阵列的方式设置于所述出水罩520；共设有不少于八个出水孔；所述出水罩顶端设有至少一个出水孔。

此外，所述加压腔110外壁套设有法兰盘150，所述法兰盘150用于安装。

加压腔110的外部设置法兰盘150，使喷头100更容易安装到桩靴上，将安装时的螺栓或焊接的位置设置在法兰盘150上，使加压腔110本体不会收到安装时产生的影响。

本发明在使用时，喷头是安装在桩靴上，通过控制水源管路200向加压腔110中注水，同时通过气源管路300向加压腔110中加压，使加压腔110中的谁能够以较强的冲击力从喷管120中喷出，而水在喷管120中经过时，由于喷管120的口径逐渐减小，达到了将水进一步压缩的作用，从而使喷管喷出的水具有更强的冲击力；在上述情况下，加压腔110中所承受的压力较大，为避免产生回流，进水管130中设有止回阀400，实施例1和实施例2中的止回阀均具有较佳的止回效果；而喷管120的端部为基础喷嘴126，基础喷嘴126上安装了分散喷嘴，实施例1中的喷头为扁嘴喷头600，该喷头特点是出水口条形开口，所以喷出的水流呈带状；而实施例2中的喷嘴设有出水罩520，出水罩520设有较多出水孔530，具有较广的喷射面积；

此外，所述桩靴部800包括壳体，所述壳体自下而上由底板811、侧围板812和顶板813构成；

所述桩腿座900包括中心平台板910、导向板920和围板930，所述中心平台板910为八边形，所述中心平台板910包括四条的平台板直边911和平台板斜边912，所述围板930内侧固定于所述平台板直边911，所述导向板920内侧固定于所述平台板斜边912；

所述喷水装置B固定安装于所述壳体。

将桩腿座900与桩靴部800一体化设置，使二者之间的结构强度更佳，并且便于组装生产，并且桩靴部800的结构使用壳体包裹起来，避免海底的泥土或渣土进入到桩靴部800内部，从而保护了桩靴部800内部的结构。

所述围板930内侧竖向设有肋板931，述中心平台板910的平台板直边911设有多个焊接槽913，所述焊接槽913与所述肋板931的位置对应，所述肋板931容纳于所述焊接槽913，所述肋板931和焊接槽913用于围板930和中心平台板910之间的焊接；

所述肋板931横截面呈“T”字形。

肋板931的截面为“T”字形，焊接槽913与肋板配合，能够在不影响围板930的情况下进行焊接，再者，肋板931增加了与焊接槽913之间的接触面积，有效的提高了中心平台板910与围板930之间焊接的可靠性；并且焊接槽913的截面形状也能够设置成“T”字形。

桩靴A从海底拔起后，喷水装置B还用于对桩靴A表面的泥土进行清洗。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于桩靴的喷水装置，包括桩靴和安装于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述喷水装置包括喷头、水源管路和气源管路，所述水源管路和气源管路均连接于所述喷头；

所述喷头包括加压腔、喷管、进水管、进气管和止回阀；所述加压腔包括底盖、筒体和上盖，所述底盖和所述上盖固定于所述筒体两端，所述喷管竖向设置于所述筒体中心，所述喷管穿设并固定于所述上盖，所述喷管进水口朝向所述底盖；

所述进水管和进气管固定设置于所述筒体，所述进水管位于所述筒体下部，所述进气管位于所述筒体上端，所述进水管设有止回阀；

所述进水管与水源管路连接，所述进气管与所述气源管路连接；

所述桩靴包括桩靴部和固定于所述桩靴部的桩腿座，所述桩靴部俯视图呈八边形，所述桩腿座固定于所述桩靴部中心；

所述桩靴部包括壳体，所述壳体自下而上由底板、侧围板和顶板构成；

所述桩腿座包括中心平台板、导向板和围板，所述中心平台板为八边形，所述中心平台板包括四条的平台板直边和平台板斜边，所述围板内侧固定于所述平台板直边，所述导向板内侧固定于所述平台板斜边；

所述喷水装置固定安装于所述壳体；

所述围板内侧竖向设有肋板，述中心平台板的平台板直边设有多个焊接槽，所述焊接槽与所述肋板的位置对应，所述肋板容纳于所述焊接槽，所述肋板和焊接槽用于围板和中心平台板之间的焊接；

所述肋板横截面呈“T”字形。

2.根据权利要求1所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述喷管包括第一增压段、第二增压段和第三增压段；所述第一增压段口径大于第二增压段，所述第二增压段口径大于第三增压段；还包括第一锥形管和第二锥形管，所述第一锥形管两端分别连接于所述第一增压段和第二增压段，所述第二锥形管两端分别连接于所述第二增压段和第三增压段；

还包括基础喷嘴，所述基础喷嘴设置于所述喷头，所述基础喷嘴底端孔内呈喇叭状，所述基础喷嘴口径小于所述第三增压段，所述基础喷嘴底端口径与所述第三增压段口径一致，所述基础喷嘴底端固定连接于所述第三增压段端部，

所述基础喷嘴的喷水口固定设有分散喷嘴。

3.根据权利要求1所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述止回阀包括阀座和膜片，所述膜片安装于所述阀座，所述阀座固定安装于所述进水管；

所述阀座包括圆形底框和围绕设置于所述底框边缘的侧壁，所述侧壁朝向出水端，所述底框中部为圆孔，所述圆孔上罩设有半球状框架，所述框架朝所述出水端凸出，所述膜片中心与所述半球形框架顶端固定连接。

4.根据权利要求2所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述分散喷嘴包括喷嘴主体，所述喷嘴主体的一端为进水端，另一端为出水端，所述出水端还设有一个出水罩，所述出水罩上分布有若干出水孔；所述出水孔为变径孔，内端的直径大于外端的直径；

所述出水罩与所述喷嘴主体为螺纹固定连接。

5.根据权利要求2所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述分散喷嘴为扁嘴喷头，所述扁嘴喷头包括扇形喷头和喷头座，所述扇形喷头与所述喷头座一体化设置，所述喷头座固定安装于所述基础喷嘴。

6.根据权利要求1所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述止回阀包括管状阀体和固定于所述阀体内的阀芯；

所述阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，所述第一阀芯和第二阀芯为轴对称设置，所述第一阀芯和第二阀芯合拢后呈空心圆锥状，所述阀芯的底部与所述阀体侧壁固定安装。

7.根据权利要求6所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述阀芯中心与所述阀体中心重合，所述阀体和阀芯为橡胶材质。

8.根据权利要求1所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述加压腔外壁套设有法兰盘，所述法兰盘用于安装。

9.根据权利要求4所述的用于桩靴的喷水装置，其特征在于：所述出水孔以环形阵列的方式设置于所述出水罩；共设有不少于八个出水孔；

所述出水罩顶端设有至少一个出水孔。