CN111206583A - 一种桩内水泥破碎、清理装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桩内水泥破碎、清理装置及使用方法，将本装置操置于管桩内；液压站启动，六个油缸的活塞杆伸出，使得六个支撑腿导轮向管桩内壁侧伸出并接触，本装置固定下来；启动马达减速机，通过主齿轮带动底座、十字喷头转动，同时，高压水泵将高压水通过高压水管、中空管Ⅰ，从十字喷头的数个高压水喷嘴喷出，水泥层在高压水冲击下破碎，碎片经过四块格栅从底盘的两个排泥孔进入排泥管底端内；高压空压机将高压压缩空气经过压缩空气管压入排泥管中形成高压，与排泥管路底部的水和水泥层碎片形成混合物，并在高压作用下，混合物经过排泥管路排除到管桩外面，完成管桩内部水泥层的破碎和清理作业。本装置实现了管桩内部水泥的破碎及清理。

Description

一种桩内水泥破碎、清理装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种桩内水泥破碎、清理装置及使用方法，用于管桩内部水泥的破碎及清理。

背景技术

海工平台管桩内部由于施工现场工作环境原因，常常会出现水泥进入管桩内部凝固后形成的高硬度的水泥层。水泥层因为进入管桩前是流体，在管桩内部复杂结构中形成坚固的填充物，由于水泥硬度高常用的清理装置无法清除。

在进行管桩拆除过程中，通常需要将海底管桩内部的水泥清除干净，然后施工装置才能进入到管桩内部适当的施工位置开始施工作业。由于，管桩内部的水泥凝固后坚硬程度高，一般清理工具无法直接开始清理作业，需要先完成水泥破碎作业，而现有清理作业装置只能完成硬度低的泥沙等沉积物的清理，不具备高硬度水泥层的破碎作业能力。

管桩内部结构复杂且空间有限，常用水泥破碎工具体积大，结构复杂，无法进入管桩开展施工作业，管桩内部的空间限制对水泥破碎装置本身的外形及体积大小提出严格的要求。

水泥破碎后需要清理出管桩，水泥的破碎程度需要满足清理的要求。

水泥破碎后会形成大小不一，形状不规则的块状物体，这些水泥块需要进入清理排泥装置的管道，然后才能清理到管桩外部完成清理作业，这就对水泥破碎的程度提出了严格的要求。

目前使用的清理装置主要针对泥沙等硬度小容易清理的沉积物，尚没有成熟的机械装置完成桩内高硬度水泥的破碎及清除工作，因此，研制一套海底管桩内部水泥破碎清理装置具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术的状况，本发明提供了一种桩内水泥破碎、清理装置及使用方法，其的目的是研制一套自动化装置，采用高压水完成海底管桩内部水泥的破碎及清理。

本发明为实现上述买的，所采用的技术方案是：一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：包括排泥管、扭矩限制器、马达减速机、旋转接头、压缩空气管、高压水管、油缸、上护罩、中护罩、下护罩，其特征在于：还包括扭矩限制器支座、减速机支座、旋转齿轮 、支撑腿、导向套、高压水喷头；

所述旋转齿轮 包括轴承支架、轴承、底盘连接件、底座连接件、主齿轮；

所述轴承支架上下L状口上分别设置一个轴承，所述轴承支架置于底盘连接件腔内，轴承支架上端的轴承设置在底盘连接件凸口下面，所述底座连接件大直径环体置于凸口内，所述主齿轮套装在底座连接件的小直径环体上；

所述高压水喷头包括滚轮轴、滚轮、格栅、十字喷头、底座、U型螺栓；

所述格栅的数个矩形孔中分别通过滚轮轴装有一个滚轮；

所述十字喷头的数个出水孔中分别螺接一个高压水喷嘴；

所述底座相邻的一字形架Ⅱ之间分别固定一块格栅；

所述十字喷头中空管Ⅰ端插入底座的中孔并伸出中孔外，十字喷头的十字架置于十字槽内与底座十字架接触配合，并通过数个U型螺栓将十字喷头、四块格栅和底座固定在一起，十字架平面和斜面上数个出水孔中的高压水喷嘴已及数个滚轮的圆周面显露在四块格栅构成的圆面外；

在排泥管的开口端和封堵端之间，间隔的固定有上圆盘、中圆盘和下圆盘；

在中圆盘与上圆盘、下圆盘之间的排泥管上，分别套装一个导向套；

在上圆盘下方的三个支撑腿固定支座上，分别连接一个支撑腿的一端，三个支撑腿的另一端连同三个油缸的一端，分别与一个导向套上的三个支撑腿油缸固定支座连接在一起，三个油缸另一端分别与中圆盘上面的三对油缸固定支座连接在一起，在下圆盘上方的三个支撑腿固定支座上，分别连接一个支撑腿的一端，三个支撑腿的另一端连同三个油缸的一端，分别与另一个导向套上的三个支撑腿油缸固定支座连接，三个油缸另一端分别与中圆盘下面的三对油缸固定支座连接，随着油缸活塞杆的伸出和收缩，导向套沿排泥管上下移动，并带动支撑腿导轮向外移动或向内移动；

在排泥管底盘上分别固定旋转齿轮、扭矩限制器支座和减速机支座，在扭矩限制器支座上固定扭矩限制器，在固定减速机支座上固定马达减速机，所述高压水喷头底座的中空管Ⅱ，依次插入排泥管底盘的中孔Ⅱ、旋转齿轮底盘连接件中孔与底座连接件固定在一起，十字喷头中空管Ⅰ伸出主齿轮外与旋转接头一端连接，主齿轮一侧与马达减速机输出轴上的齿轮Ⅰ啮合，旋转齿轮 另一侧与扭矩限制器轴端的齿轮Ⅱ啮合，所述压缩空气管一端依次穿过下圆盘和中圆盘的气管孔伸出上圆盘气管孔外，压缩空气管另一端焊接在排泥管封堵端上方，为排泥管提供高压压缩空气；

所述高压水管一端依次穿过下圆盘水管孔和中圆盘水管孔伸出上圆盘水管孔外，高压水管另一端通过弯管与旋转接头另一端连接；

扭矩限制器与控制线一端连接，六个油缸与液压管一端连接，控制线和液压管的另一端分别依次穿过下圆盘和中圆盘管线孔伸出上圆盘水管孔外；

所述上护罩、中护罩、下护罩分别固定在排泥管上，排泥管上端的三个支撑腿导轮端，分别伸出上护罩的三个条状孔Ⅰ外，排泥管下端的三个支撑腿导轮端，分别伸出中护罩的三个条状孔Ⅱ外。

一种桩内水泥破碎、清理装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

将排泥管通过上接口法兰与排泥管路连接，排泥管路伸出到管桩外部的水面上，将压缩空气管与高压空压机管路连接，将高压水管与高压水泵输出管路连接，将六个油缸和马达减速机分别通过油管与液压站液压管路连接，将扭矩限制器和与马达减速机连接的液压马达通过控制线与控制系统连接，操作员将本装置操置于管桩内部；

液压站启动，六个油缸的活塞杆伸出，活塞杆推动两个导向套沿排泥管向上移动，同时带动六个支撑腿下端的两片支撑片向上端的两片支撑片移动，使得六个支撑腿导轮向管桩内壁侧伸出并接触，在上下共6组支撑腿支撑的作用下，本装置在管桩内壁的位置固定下来；

启动马达减速机，马达减速机驱动输出轴上的齿轮Ⅰ转动，同时带动旋转齿轮主齿轮和扭矩限制器的齿轮Ⅱ转动，主齿轮带动底座、十字喷头一起转动，十字喷头底部十字架上的数个高压水喷嘴沿十字喷头轴线转动，同时，高压水泵将高压水依次通过高压水管、旋转接头、十字喷头中空管Ⅰ，从四条一字形架Ⅰ平面及斜面上的设有数个高压水喷嘴喷出，喷出的高压水柱可以均匀的冲击在管桩内部的水泥层上，水泥层在高压水冲击下破碎，随着高压水的不断冲击，水泥层碎块形成小的碎片，碎片经过四块格栅的数个多边形孔及高压水喷头与排泥管底盘之间的缝隙，通过底盘的两个排泥孔、两根支撑管进入排泥管底端内；

高压空压机将高压压缩空气经过压缩空气管压入排泥管中形成高压，压入排泥管底部，与排泥管底部的水和水泥层碎片形成混合物，并在高压作用下，混合物经过排泥管上升到水面上排除到管桩外面，完成管桩内部水泥层的破碎和清理作业。

本发明是有益效果是：

高压水喷头开始作业时，支撑腿伸出导轮与管桩内壁接触，可以使本装置在管桩内部位置固定，防止高压水喷头作业过程中装置位置的移动。

高压水喷头的结构设计，整体可以在马达减速机、旋转齿轮的驱动下沿装置轴线旋转，可以保证十字喷头上的高压水喷嘴喷射出的高压水柱，能够完成对水泥层面各个位置的冲击破碎。

装置部件中的排泥管、压缩空气管构成本装置的排泥部分，在压缩空气管压缩空气的作用下，破碎后的水泥细小碎块可以沿排泥管内部排除到管桩外部，完成管桩内水泥层的破碎清理作业。

上圆盘、中圆盘、下圆盘和上护罩、中护罩、下护罩的结构设计，可以防止装置整体进入管桩内部时发生磕碰，损害装置。

支撑腿为两根端部靠销轴连接在一起，连接处有小滚轮，可以防止接触管桩内壁时发生卡死现象，两组支撑片可以绕销轴旋转。

本装置水泥破碎功能主要由十字喷头装置完成，十字喷头装置中高压水喷嘴的角度、数量依照管桩内部水泥需要的破碎力设计，可以很好的完成水泥层的破碎效果，即将4个一字形架左侧面数个出水孔内的高压水喷嘴取出，用数个堵头堵住左侧面数个出水孔，或将右侧面数个出水孔内的高压水喷嘴取出，用数个堵头堵住右侧面数个出水孔，实现高压水喷嘴的角度和数量的调整。

当十字喷头在使用平面高压水喷嘴垂直向下打击破碎作业面时，和4个一字形架统一一侧斜面的高压水喷嘴同时进行侧向打击破碎作业面，同一侧向高压水喷嘴在打击过程中会在侧向打击的反作用力作用下，向反方向围绕十字喷头中心旋转，十字喷头装置可以在无旋转动力驱动过程中实现自主围绕十字喷头中心旋转，十字喷头在旋转运动下可对作业面形成均匀打击效果，还节省了高压水喷头使用，节约了成本。

格栅的存在主要是为了水泥块在进入排泥管道前的筛选，防止较大的水泥块进入到排泥管道内部，造成阻塞情况，影响排泥清理效果，水泥层破碎后细小碎片可直接经过格栅进入到排泥管道入口处，较大的碎块不能通过格栅进入排泥工作区域，可继续在高压水喷头下打击形成较小的碎块。

本装置将水泥破碎和清理两种功能很好的结合到了一起，具有结构简单、工作可靠等优点。

附图说明

图1为本发明的外观的结构示意图；

图2为本发明结构的分解示意图；

图3为图2结构B的放大图；

图4为本发明护罩内的结构示意图；

图5为图4结构A的方大图；

图6为本发明齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ和主齿轮的连接示意图；

图7为本发明支撑腿的结构示意图；

图8为本发明导向套的结构示意图；

图9为本发明旋转齿轮的结构分解示意图；

图10为本发明底盘安装旋转齿轮的结构示意图；

图11为本发明高压水喷头的结构示意图；

图12为图11结构的仰视图；

图13为本发明十字喷头的结构示意图；

图14为本发明高压水喷嘴的结构示意图；

图15为本发明底座的结构示意图；

图16为本发明的使用状态图。

具体实施方式

如图1至图15所示，一种桩内水泥破碎、清理装置，包括排泥管1、扭矩限制器2、马达减速机3、旋转接头4、压缩空气管5、高压水管6、油缸7、上护罩8、中护罩9、下护罩10，其特征在于：还包括扭矩限制器支座11、减速机支座12、旋转齿轮13 、支撑腿14、导向套15、高压水喷头16。

排泥管1一端为开口端，另一端为封堵端，在封堵端管的两侧分别固定有一根支撑管1-1，两根支撑管1-1与底盘1-2的两个排泥孔1-2-1固定在一起，两个排泥孔1-2-1通过两个支撑管1-1与排泥管1的开口端相通，在底盘1-2园璧上设有数个护罩孔Ⅳ1-2-2；

在排泥管1的开口端和封堵端之间，间隔的固定有上圆盘1-3、中圆盘1-4和下圆盘1-5；

上圆盘1-3由与盘面为一体的上园璧和下园璧构成，在盘面上设有气管孔、水管孔和线孔，在下园璧上间隔设有数个护罩孔Ⅰ1-3-2；

中圆盘1-4由与盘面为一体的上园璧和构成，在盘面上设有气管孔、水管孔和线孔，在中圆盘1-4盘面的上下面上对称设有三对油缸固定支座1-4-6，每对油缸固定支座1-4-6由间隔设置的两块凸起片Ⅰ1-4-6-1构成，三对油缸固定支座1-4-6间隔设置，呈三角形，在上园璧和下园璧上间隔设有数个护罩孔Ⅱ1-4-7；

下圆盘1-5由与盘面为一体的上园璧和下园璧构成，在盘面上设有气管孔、水管孔和线孔，在上园璧和下园璧上间隔设有数个护罩孔Ⅲ1-5-6；

在上圆盘1-3下方和下圆盘1-5上方的排泥管1上，分别对称的设有三个支撑腿固定支座1-6，三个支撑腿固定支座1-6间隔设置，其端面呈三角形状，三个支撑腿固定支座1-6为一组，两组支撑腿固定支座1-6对称设置。

旋转齿轮13 包括轴承支架13-1、轴承13-2、底盘连接件13-3、底座连接件13-4、主齿轮13-5；

在轴承支架13-1上下L状口13-1-1上分别设置一个轴承13-2，将轴承支架13-1置于底盘连接件13-3腔内，轴承支架13-1上端的轴承13-2设置在底盘连接件13-3凸口13-3-1下面，将底座连接件13-4大直径环体13-4-1置于底盘连接件13-3凸口13-3-1内，将主齿轮13-5套装在底座连接件13-4的小直径环体13-4-2上。

支撑腿14由四片支撑片14-1和导轮14-2构成，两片支撑片14-1一端设置在另两片支撑片14-1一端外通过销轴14-3连接在一起，在内置的两片支撑片14-1之间的销轴14-3上，设有导轮14-2。

导向套15为管状体，在导向套15的外管体上，设有三个支撑腿油缸固定支座15-1，三个支撑腿油缸固定支座15-1由间隔设置的两片凸起片Ⅱ15-1-1构成，三个支撑腿油缸固定支座15-1间隔设置，其端面呈三角形状。

高压水喷头16包括滚轮轴16-1、滚轮16-2、格栅16-3、十字喷头16-4、底座16-5、U型螺栓16-6。

格栅16-3一端两侧面构成直角面，另一端面为弧面，在格栅16-3两侧的直角面上对称间隔的设有数个固定孔16-3-1，在格栅16-3上下面的中间位置设有数个矩形孔16-3-2，数个矩形孔16-3-2两侧为数个多边形孔16-3-3，在格栅16-3弧面上设有与数个矩形孔16-3-2相通的轮轴孔16-3-4。

十字喷头16-4一端为四条一字形架Ⅰ16-4-1构成的中空状十字架，另一端为中空管Ⅰ16-4-2，在每条一字形架Ⅰ16-4-1平面及斜面上分别设有数个出水孔16-4-1-1，数个出水孔16-4-1-1与中空管Ⅰ16-4-2相通，数个出水孔16-4-1-1中分别螺接一个高压水喷嘴16-4-3。

底座16-5一端为四条一字形架Ⅱ16-5-1构成的十字架，另一端为中空管Ⅱ16-5-3，

在四条一字形架Ⅱ16-5-1相接处的面上设有中孔Ⅰ16-5-1-1，中孔Ⅰ16-5-1-1与中空管Ⅱ16-5-3相通，在每条一字形架Ⅱ16-5-1两侧面上间隔设有数个相通的螺孔16-5-1-2，在每条一字形架Ⅱ16-5-1上面间隔设有两条定位凸起条16-5-4，在伸出每条一字形架Ⅱ16-5-1两侧面的两条定位凸起条16-5-4面上分别设有U型螺栓孔16-5-4-1。

在格栅16-3的数个矩形孔16-3-2中分别装一个滚轮16-2，滚轮轴16-1一端依次插入轮轴孔16-3-4、数个矩形孔16-3-2中的滚轮16-2、穿出最后一个矩形孔16-3-2内璧上的轮轴孔16-3-4外，滚轮轴16-1两端用开口销固定。

在底座16-5相邻的一字形架Ⅱ16-5-1之间分别固定一块格栅16-3，每块格栅16-3两侧的数个固定孔16-3-1分别与四条一字形架Ⅱ16-5-1两侧面上数个螺孔16-5-1-2相对应，用螺丝从四块格栅16-3数个多边形孔16-3-3内的固定孔16-3-1穿入，与底座16-5一字形架Ⅱ16-5-1两侧面上的螺孔16-5-1-2螺接，将四块格栅16-3固定在十字架上；

四块格栅16-3上面与四条一字形架Ⅱ16-5-1上面构成一个圆平面， 四条一字形架Ⅱ16-5-1下面与四块格栅16-3直角面构成十字槽；

将十字喷头16-4中空管Ⅰ16-4-2端插入底座16-5的中孔Ⅰ16-5-1-1并伸出中孔Ⅰ16-5-1-1外，十字喷头16-4的四条一字形架Ⅰ16-4-1置于十字槽内与底座16-5十字架接触配合，两个U型螺栓16-6的两侧螺杆分别插入四条一字形架Ⅰ16-4-1两侧的两块格栅16-3多边形孔16-3-3从底座16-5两条定位凸起条16-5-4面上的U型螺栓孔16-5-4-1伸出与螺母螺接，将十字喷头16-4、四块格栅16-3和底座16-5固定在一起，中空状十字架平面和斜面上数个出水孔16-4-1-1中的高压水喷嘴16-4-3已及数个滚轮16-2的圆周面显露在四块格栅16-3构成的圆面外。

支撑腿14由四片支撑片14-1和导轮14-2构成，两片支撑片14-1一端设置在另两片支撑片14-1一端外通过销轴14-3连接在一起，在内置的两片支撑片14-1之间的销轴14-3上，设有导轮14-2。

在中圆盘1-4分别和上圆盘1-3、下圆盘1-5之间的排泥管1上，分别套装一个导向套15；

将上圆盘1-3下方的三个支撑腿固定支座1-6，分别插入支撑腿14一端的两片支撑片14-1中通过轴连接，将三个支撑腿14另一端的两片支撑片14-1分别插入导向套15三个支撑腿油缸固定支座15-1的两片凸起片Ⅱ15-1-1外，将三个油缸7的一端分别设置在两片凸起片Ⅱ15-1-1内，并通过轴将三个支撑腿14的另一端连同三个油缸7的一端连接在导向套15上；

三个油缸7另一端分别插入中圆盘1-4盘面上面的三对油缸固定支座1-4-6两块凸起片Ⅰ1-4-6-1中通过轴连接，将下圆盘1-5上方的三个支撑腿固定支座1-6，分别插入支撑腿14一端的两片支撑片14-1中通过轴连接，将三个支撑腿14另一端的两片支撑片14-1分别插入另一个导向套15三个支撑腿油缸固定支座15-1的两片凸起片Ⅱ15-1-1外，将三个油缸7的一端分别设置在两片凸起片Ⅱ15-1-1内，并通过轴将三个支撑腿14的另一端连同三个油缸7的一端连接在另一个导向套15上，将三个油缸7另一端分别插入中圆盘1-4下面的三对油缸固定支座1-4-6两块凸起片Ⅰ1-4-6-1中通过轴连接；

随着油缸7活塞杆的伸出和收缩，导向套15沿排泥管路13上下移动，并带动支撑腿14上的导轮14-2向外移动或向内移动。

在排泥管1底盘1-2上，分别固定扭矩限制器支座11和减速机支座12，在扭矩限制器支座11上固定扭矩限制器2，在固定减速机支座12上固定马达减速机3，将旋转齿轮13通过底盘连接件13-3固定在底盘1-2中心位置，在用数个螺栓依次穿过主齿轮螺孔、底座连接件孔、轴承支架孔与底盘1-2上的孔螺接在一起，将旋转齿轮13固定在底盘1-2上；

将高压水喷头16底座16-5的中空管Ⅱ16-5-3，依次插入排泥管1底盘1-2的中孔Ⅱ1-2-3、旋转齿轮13底盘连接件13-3中心孔与小直径环体13-4-2固定在一起，十字喷头16-4中空管Ⅰ16-4-2伸出主齿轮13-5外与旋转接头4一端连接，主齿轮13-5一侧与马达减速机3输出轴端的齿轮Ⅰ3-1啮合，旋转齿轮13 另一侧与扭矩限制器2轴端的齿轮Ⅱ2-1啮合，将压缩空气管5一端依次穿过下圆盘1-5和中圆盘1-4气管孔，伸出上圆盘1-3气管孔外，压缩空气管5另一端焊接在排泥管1封堵端上方，为排泥管1提供高压压缩空气；

将高压水管6一端依次穿过下圆盘1-5和中圆盘1-4水管孔，伸出上圆盘1-3水管孔外，高压水管6另一端通过弯管与旋转接头4另一端连接；

扭矩限制器2与控制线一端连接，六个油缸7与液压管一端连接，控制线和液压管的另一端分别依次穿过下圆盘1-5和中圆盘1-4管线孔伸出上圆盘1-3水管孔外；

将上护罩8、中护罩9、下护罩10分别套装在排泥管1上，用数个螺钉分别穿过上护罩8上下端的孔与上圆盘1-3下园璧的数个护罩孔Ⅰ1-3-2及中圆盘1-4上园璧的数个护罩孔Ⅱ1-4-7螺接，将上护罩8固定在上圆盘1-3和中圆盘1-4上，排泥管1上端的三个支撑腿14导轮14-2端，分别伸出上护罩8的三个条状孔Ⅰ8-1外；

用数个螺钉分别穿过中护罩9上下端的孔与中圆盘1-4下园璧的数个护罩孔Ⅱ1-4-7及下圆盘1-5上园璧的数个护罩孔Ⅲ1-5-6螺接，将中护罩9固定在中圆盘1-4和下圆盘1-5上，排泥管1下端的三个支撑腿14导轮14-2端，分别伸出中护罩9的三个条状孔Ⅱ9-1外；

用数个螺钉分别穿过下护罩10上下端的孔与下圆盘1-5下园璧的数个护罩孔Ⅲ1-5-6及排泥管1底盘1-2上的数个护罩孔Ⅳ1-2-2螺接，将下护罩10固定在中圆盘1-4和底盘1-2上。

如图16所示，一种桩内水泥破碎、清理装置的使用方法，步骤如下：

将排泥管1通过上接口法兰与排泥管路18连接，排泥管路18伸出到管桩17外部的水面上，将压缩空气管5与高压空压机管路19连接，将高压水管6与高压水泵输出管路20连接，将六个油缸7和马达减速机3分别通过油管与液压站液压管路21连接，将扭矩限制器2和与马达减速机3连接的液压马达分别通过控制线与控制系统连接，马达减速机3连接的液压马达动力输出管路，液压马达和扭矩限制器由控制系统完成自动控制操作员将本装置操置于管桩17内部；

液压站启动，六个油缸7的活塞杆伸出，活塞杆推动两个导向套15沿排泥管1向上移动，同时带动六个支撑腿14下端的两片支撑片14-1向上端的两片支撑片14-1移动，使得六个支撑腿14导轮14-2向管桩17内壁侧伸出并接触，在上下共6组支撑腿14支撑的作用下，本装置在管桩17内壁的位置固定下来；

启动马达减速机3，马达减速机3驱动输出轴上的齿轮Ⅰ3-1转动，同时带动旋转齿轮13主齿轮13-5和扭矩限制器2的齿轮Ⅱ2-1转动，主齿轮13-5带动底座16-5、十字喷头16-4一起转动，十字喷头16-4底部十字架上的数个高压水喷嘴16-4-3沿十字喷头16-4轴线转动，同时，高压水泵将高压水依次通过高压水管6、旋转接头4、十字喷头16-4中空管Ⅰ16-4-2，从四条一字形架Ⅰ16-4-1平面及斜面上的设有数个高压水喷嘴16-4-3喷出，喷出的高压水柱可以均匀的冲击在管桩17内部的水泥层22上，水泥层22在高压水冲击下破碎，随着高压水的不断冲击，水泥层22碎块形成小的碎片，碎片经过四块格栅16-3的数个多边形孔16-3-3及高压水喷头16与排泥管1底盘1-2之间的缝隙，通过底盘1-2的两个排泥孔1-2-1、两根支撑管1-1进入排泥管1底端内；

高压空压机将高压压缩空气经过压缩空气管5压入排泥管1中形成高压，压入排泥管路1底部，与排泥管路1底部的水和水泥层碎片形成混合物，并在高压作用下，混合物经过排泥管路1上升到水面上排除到管桩17外面，完成管桩17内部水泥层的破碎和清理作业。

十字喷头16-4在管桩17内部工作过程中如果发生卡顿，管桩17内部结构和水泥块的影响下，十字喷头16-4被卡住不能旋转。这时，由于马达减速机3动力持续输出，施加到旋转齿轮13上的力矩会持续加大，而十字喷头16-4不能正常旋转工作，装置整体可能在马达减速机3的扭矩下发生变形，马达减速机3可能损坏，旋转齿轮13可能会损坏，装置整体可能因为变形无法从管桩17内部顺利取出。

扭矩限制器2的设计，起到保护装置的作用。扭矩限制器2在马达减速机3输出扭矩超出正常值，即超出十字喷头16-4正常工作需要的旋转扭矩时，扭矩限制器2会发送一个停止信号到控制系统，控制系统在收到这个信号的时候会控制液压马达停机，使马达减速机3停止工作。

马达减速机3受液压动力驱动，停机的状态下不在输出扭矩，马达减速机3齿轮Ⅰ3-1停止旋转，操作员发现装置停机，会将装置整体提升一个高度，查看装置是否有与管桩发生卡顿现象，如果正常可以继续启动装置作业。

装置整体进入到管桩17内部后，由于管桩17内部较深，无法准确测量水泥层的位置，装置进入后有可能会直接接触到水泥层表面。由于水泥层表面呈现不规则形状，可能会与十字喷头16-4发生卡顿，造成装置损坏。

格栅16-3上的滚轮16-2在接触到水泥表面后会使十字喷头16-4和水泥层22表面呈现滑动接触，有效的避免了卡顿现象的出现。高压水喷头16作业，高压水破碎效果受喷嘴和水泥作业表面的距离影响很大，过大和过小都会严重影响破碎效果和装置的工作效率，滚轮16-2很好的解决了这个问题，即，高压水喷头16接触水泥表面时，滚轮16-2部分首先和水泥表面接触。伸出四个格栅16-3底面滚轮16-2下边缘接触水泥表面的距离的设定，即高压水喷头16与水泥表面的距离的设定，能有效保证高压水喷头16的高压水柱对水泥表面的打击效果，高压水喷头16旋转作业的时候，水泥表面及比较大的碎块和高压水喷头16的距离都由滚轮16-2来保证。

Claims (8)

1.一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：包括排泥管（1）、扭矩限制器（2）、马达减速机（3）、旋转接头（4）、压缩空气管（5）、高压水管（6）、油缸（7）、上护罩（8）、中护罩（9）、下护罩（10），其特征在于：还包括扭矩限制器支座（11）、减速机支座（12）、旋转齿轮（13） 、支撑腿（14）、导向套（15）、高压水喷头（16）；

所述旋转齿轮（13） 包括轴承支架（13-1）、轴承（13-2）、底盘连接件（13-3）、底座连接件（13-4）、主齿轮（13-5）；

所述轴承支架（13-1）上下L状口（13-1-1）上分别设置一个轴承（13-2），所述轴承支架（13-1）置于底盘连接件（13-3）腔内，轴承支架（13-1）上端的轴承（13-2）设置在底盘连接件（13-3）凸口（13-3-1）下面，所述底座连接件（13-4）大直径环体（13-4-1）置于凸口（13-3-1）内，所述主齿轮（13-5）套装在底座连接件（13-4）的小直径环体（13-4-2）上；

所述高压水喷头（16）包括滚轮轴（16-1）、滚轮（16-2）、格栅（16-3）、十字喷头（16-4）、底座（16-5）、U型螺栓（16-6）；

所述格栅（16-3）的数个矩形孔（16-3-2）中分别通过滚轮轴（16-1）装有一个滚轮（16-2）；

所述十字喷头（16-4）的数个出水孔（16-4-1-1）中分别螺接一个高压水喷嘴（16-4-3）；

所述底座（16-5）相邻的一字形架Ⅱ（16-5-1）之间分别固定一块格栅（16-3）；十字喷头（16-4）中空管Ⅰ（16-4-2）端插入底座（16-5）的中孔（16-5-1-1）并伸出中孔（16-5-1-1）外，十字喷头（16-4）的十字架置于十字槽内与底座（16-5）十字架接触配合，并通过数个U型螺栓（16-6）将十字喷头（16-4）、四块格栅（16-3）和底座（16-5）固定在一起，十字架平面和斜面上数个出水孔（16-4-1-1）中的高压水喷嘴（16-4-3）已及数个滚轮（16-2）的圆周面显露在四块格栅（16-3）构成的圆面外；

在排泥管（1）的开口端和封堵端之间，间隔的固定有上圆盘（1-3）、中圆盘（1-4）和下圆盘（1-5）；

在中圆盘（1-4）与上圆盘（1-3）、下圆盘（1-5）之间的排泥管（1）上，分别套装一个导向套（15）；

在上圆盘（1-3）下方的三个支撑腿固定支座（1-6）上，分别连接一个支撑腿（14）的一端，三个支撑腿（14）的另一端连同三个油缸（7）的一端，分别与一个导向套（15）上的三个支撑腿油缸固定支座（15-1）连接在一起，三个油缸（7）另一端分别与中圆盘（1-4）上面的三对油缸固定支座（1-4-6）连接在一起，在下圆盘（1-5）上方的三个支撑腿固定支座（1-6）上，分别连接一个支撑腿（14）的一端，三个支撑腿（14）的另一端连同三个油缸（7）的一端，分别与另一个导向套（15）上的三个支撑腿油缸固定支座（15-1）连接，三个油缸（7）另一端分别与中圆盘（1-4）下面的三对油缸固定支座（1-4-6）连接，随着油缸（7）活塞杆的伸出和收缩，导向套（15）沿排泥管路（1）上下移动，并带动支撑腿（14）导轮（14-2）向外移动或向内移动；

在排泥管（1）底盘（1-2）上分别固定旋转齿轮（13）、扭矩限制器支座（11）和减速机支座（12），在扭矩限制器支座（11）上固定扭矩限制器（2），在固定减速机支座（12）上固定马达减速机（3），所述高压水喷头（16）底座（16-5）的中空管Ⅱ（16-5-3），依次插入排泥管（1）底盘（1-2）的中孔Ⅱ（1-2-3）、旋转齿轮（13）底盘连接件（13-3）中孔与底座连接件（13-4）固定在一起，十字喷头（16-4）中空管Ⅰ（16-4-2）伸出主齿轮（13-5）外与旋转接头（4）一端连接，主齿轮（13-5）一侧与马达减速机（3）输出轴上的齿轮Ⅰ（3-1）啮合，旋转齿轮（13） 另一侧与扭矩限制器（2）轴端的齿轮Ⅱ（2-1）啮合，所述压缩空气管（5）一端依次穿过下圆盘（1-5）和中圆盘（1-4）的气管孔伸出上圆盘（1-3）气管孔外，压缩空气管（5）另一端焊接在排泥管（1）封堵端上方，为排泥管（1）提供高压压缩空气；

所述高压水管（6）一端依次穿过下圆盘（1-5）水管孔和中圆盘（1-4）水管孔伸出上圆盘（1-3）水管孔外，高压水管（6）另一端通过弯管与旋转接头（4）另一端连接；

扭矩限制器（2）与控制线一端连接，六个油缸（7）与液压管一端连接，控制线和液压管的另一端分别依次穿过下圆盘（1-5）和中圆盘（1-4）管线孔伸出上圆盘（1-3）水管孔外；

所述上护罩（8）、中护罩（9）、下护罩（10）分别固定在排泥管（1）上，排泥管（1）上端的三个支撑腿（14）导轮（14-2）端，分别伸出上护罩（8）的三个条状孔Ⅰ（8-1）外，排泥管（1）下端的三个支撑腿（14）导轮（14-2）端，分别伸出中护罩（9）的三个条状孔Ⅱ（9-1）外。

2.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述支撑腿（14）由四片支撑片（14-1）和导轮（14-2）构成，两片支撑片（14-1）一端设置在另两片支撑片（14-1）一端外通过销轴（14-3）连接在一起，在内置的两片支撑片（14-1）之间的销轴（14-3）上，设有导轮（14-2）。

3.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述导向套（15）为管状体，在导向套（15）的外管体上，设有三个支撑腿油缸固定支座（15-1），三个支撑腿油缸固定支座（15-1）由间隔设置的两片凸起片Ⅱ（15-1-1）构成，三个支撑腿油缸固定支座（15-1）间隔设置，其端面呈三角形状。

4.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述格栅（16-3）一端两侧面构成直角面，另一端面为弧面，在格栅（16-3）两侧的直角面上对称间隔的设有数个固定孔（16-3-1），在格栅（16-3）上下面的中间位置设有数个矩形孔（16-3-2），数个矩形孔（16-3-2）两侧为数个多边形孔（16-3-3），在格栅（16-3）弧面上设有与数个矩形孔（16-3-2）相通的轮轴孔（16-3-4）。

5.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述十字喷头（16-4）一端为四条一字形架Ⅰ（16-4-1）构成的中空状十字架，另一端为中空管Ⅰ（16-4-2），在每条一字形架Ⅰ（16-4-1）平面及斜面上分别设有数个出水孔（16-4-1-1），数个出水孔（16-4-1-1）与中空管Ⅰ（16-4-2）相通。

6.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述底座（16-5）一端为四条一字形架Ⅱ（16-5-1）构成的十字架，另一端为中空管Ⅱ（16-5-3），在四条一字形架Ⅱ（16-5-1）相接处的面上设有中孔（16-5-1-1），中孔（16-5-1-1）与中空管Ⅱ（16-5-3）相通，在每条一字形架Ⅱ（16-5-1）两侧面上间隔设有数个相通的螺孔（16-5-1-2），在每条一字形架Ⅱ（16-5-1）上面间隔设有两条定位凸起条（16-5-4），在伸出每条一字形架Ⅱ（16-5-1）两侧面的两条定位凸起条（16-5-4）面上分别设有U型螺栓孔（16-5-4-1）。

7.根据权利要求1所述的一种桩内水泥破碎、清理装置，其特征在于：所述三个支撑腿固定支座（1-6）沿排泥管（1）圆周方向均匀分布，相互间夹角120º。

8.一种采用权利要求1所述的桩内水泥破碎、清理装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：

将排泥管（1）通过上接口法兰与排泥管路（18）连接，排泥管路（18）伸出到管桩（17）外部的水面上，将压缩空气管（5）与高压空压机管路（19）连接，将高压水管（6）与高压水泵输出管路（20）连接，将六个油缸（7）和马达减速机（3）分别通过油管与液压站液压管路（21）连接，将扭矩限制器（2）和与马达减速机（3）连接的液压马达通过控制线与控制系统连接，操作员将本装置操置于管桩（17）内部；

液压站启动，六个油缸（7）的活塞杆伸出，活塞杆推动两个导向套（15）沿排泥管（1）向上移动，同时带动六个支撑腿（14）下端的两片支撑片（14-1）向上端的两片支撑片（14-1）移动，使得六个支撑腿（14）导轮（14-2）向管桩（17）内壁侧伸出并接触，在上下共6组支撑腿（14）支撑的作用下，本装置在管桩（17）内壁的位置固定下来；

启动马达减速机（3），马达减速机（3）驱动输出轴上的齿轮Ⅰ（3-1）转动，同时带动旋转齿轮（13）主齿轮（13-5）和扭矩限制器（2）的齿轮Ⅱ（2-1）转动，主齿轮（13-5）带动底座（16-5）、十字喷头（16-4）一起转动，十字喷头（16-4）底部十字架上的数个高压水喷嘴（16-4-3）沿十字喷头（16-4）轴线转动，同时，高压水泵将高压水依次通过高压水管（6）、旋转接头（4）、十字喷头（16-4）中空管Ⅰ（16-4-2），从四条一字形架Ⅰ（16-4-1）平面及斜面上的设有数个高压水喷嘴（16-4-3）喷出，喷出的高压水柱可以均匀的冲击在管桩（17）内部的水泥层（22）上，水泥层（22）在高压水冲击下破碎，随着高压水的不断冲击，水泥层（22）碎块形成小的碎片，碎片经过四块格栅（16-3）的数个多边形孔（16-3-3）及高压水喷头（16）与排泥管（1）底盘（1-2）之间的缝隙，通过底盘（1-2）的两个排泥孔（1-2-1）、两根支撑管（1-1）进入排泥管（1）底端内；

高压空压机将高压压缩空气经过压缩空气管（5）压入排泥管（1）中形成高压，压入排泥管路（1）底部，与排泥管路（1）底部的水和水泥层碎片形成混合物，并在高压作用下，混合物经过排泥管路（1）上升到水面上排除到管桩（17）外面，完成管桩（17）内部水泥层的破碎和清理作业。

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