CN114072557A - 用于深层振捣器装置的填料烟囱、深层振捣器装置和操作深层振捣器装置的方法 - Google Patents

Abstract

一个示例涉及填料烟囱(11)配置连接到深层振捣器装置的筒仓管上。所述填料烟囱(11)沿纵向(z)延伸并且包括围绕内部空间(110)的外壁(111)、在所述外壁(111)内形成沿所述纵向(z)延伸的细长填料孔(112)，以及设置在所述填料孔(112)处的闸板(12)。所述闸板(12)配置为响应于从所述填料烟囱(11)的外部作用在所述闸板(112)上的外力(F)而打开，从而允许将固体填充材料供给到所述内部空间(110)。此外，所述闸板(12)配置为响应于所述外力(F)释放而关闭。

Description

用于深层振捣器装置的填料烟囱、深层振捣器装置和操作深 层振捣器装置的方法

本公开总体上涉及用于深层振捣器装置的填料烟囱、深层振捣器装置和操作深层振捣器装置的方法。

深层振捣器可用于在土壤中产生压实的填充材料柱。在生产过程中，待压实的填充材料可以储存在筒仓管中。储存在筒仓管中的填充材料可以被送入深层振捣器附近的土壤中，在那里填充材料被振动的深层振捣器压实。一方面，用填充材料填充和/或再填充筒仓管可能是耗时且因此昂贵的，另一方面，这可能是设计挑战，因为筒仓管在操作期间会移动。因此，需要一种快速、廉价且简单的解决方案。

第一个示例涉及填料烟囱配置连接到深层振捣器装置的筒仓管上。所述填料烟囱沿纵向延伸，填料烟囱包括围绕内部空间的外壁、在所述外壁内形成沿所述纵向延伸的细长填料孔、以及设置在所述填料孔处的闸板。所述闸板配置成响应于从所述填料烟囱的外部作用在所述闸板上的外力而打开，从而允许将固体填充材料供给到所述内部空间中。此外，所述闸板配置为响应于所述外力释放而关闭。

另一示例涉及深层振捣器装置，深层振捣器装置包括根据第一个示例所述的填料烟囱、筒仓管和深层振捣器。所述筒仓管连接在所述填料烟囱和所述深层振捣器之间。

又一示例涉及操作如上概述的深层振捣器装置的方法。所述方法包括将所述填料嘴布置在表面上方，通过所述填料嘴打开所述闸板，通过所述填料嘴和所述填料孔将固体填充材料送入所述填料烟囱，同时与所述筒仓管相连的填料烟囱和与所述深层振捣器相连的筒仓管移动到地表以下的土壤中。

下面参照附图说明实施例。附图用于说明某些原理，所以仅说明理解这些原理所必需的方面。附图不一定按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相应的元件。

图1是深层振捣器装置在生产振动压实材料柱期间的示意性剖面侧视图，在该阶段中填料嘴延伸到填料烟囱的填料孔中。

图2是图1的深层振捣器装置填料嘴从填料孔移除阶段的示意性剖面侧视图。

图3是图1的放大部分。

图4是填料烟囱在图2中横截面A-A上的水平剖面图，示出了填料孔被闸板关闭。

图5示出了图4的填料烟囱，其中填料嘴延伸到填料孔中。

图6是图5的填料嘴在横截面B-B中的垂直剖面图。

在下面的具体实施方式中，参考了附图。附图构成说明的一部分，并且出于说明的目的示出了可如何使用和实施本发明的示例。应当理解，除非另外特别说明，否则本文描述的各种实施例的特征可以相互组合。

图1示意性地说明了在振动压实材料柱16的生产过程中，深层振捣器装置100的垂直剖面侧视图。图3是图1的放大部分。

参照图1和图3，深层振捣器装置100尤其包括穿透单元90。穿透单元90包括深层振捣器5(深层振捣器也可称为“振冲器”)、填料烟囱11和连接在深层振捣器5和填料烟囱11之间的筒仓管6。穿透单元90还包括连接在筒仓管6和填料烟囱11之间的可选锁罐7和连接在筒仓管6和填料烟囱11之间的可选储罐8。锁罐7在面向填料烟囱11的上侧具有上锁体10，锁罐7在面向筒仓管6的下侧具有下锁体9。如果穿透单元90包括锁罐7和储罐8两者，锁罐7可以连接在筒仓管6和储罐8之间，储罐8可以连接在锁罐7和填料烟囱11之间。穿透装置90还可包括连接到筒仓管6并沿深层振捣器5运行的下料管15。

如图所示，深层振捣器装置100还可包括起重机或类似起重机的支架2，在此处所示的示例中，起重机或类似起重机的支架2包括梁和滚轮3，穿透单元90通过提升头4自由悬挂地连接至该梁和滚轮3。使用提升头4，穿透单元90可以向上和向下移动。为了向穿透单元90提供固体填充材料141，深层振捣器装置100可以包括容纳固体填充材料141的料斗14，以及用于将固体填充材料141通过填料烟囱11的填料孔112送入填料烟囱11内部空间110的填料嘴13。

深层振捣器装置100的目的是在土壤171中产生振动压实材料柱16。为此，使用填料嘴13将储存在料斗14中的固体填充材料141通过填料孔112供给到填料烟囱11的内部空间110中。一旦进入内部空间110中，填充材料141下落到储罐8(如果提供)。在打开锁罐7的上锁体10后，储存在储罐8(如果提供)中或从填料烟囱11(如果没有储罐8)落下的填充材料141进入锁罐7，并且由于下锁体9关闭，填充材料141保留在锁罐7中。随后，上锁体10关闭，下锁体9打开，使得位于锁罐7中的填充材料141落入筒仓管6，填充材料141从筒仓管6进入下料管15。在下料管15的底端，填充材料141在深层振捣器5附近离开下料管15，在那里填充材料141进入土壤171并被振动的深层振捣器5压实。通过向上拉动穿透单元90并同时释放和压实填充材料141，连续形成振动压实材料柱16。单个完整的振动压实材料柱16如图2所示。

从上述过程可以看出，对于要生产的振动压实材料柱16的最大深度d91max，填充过程可以有效地使用可选的双锁，在本示例中，该双锁由具有上锁体10和下锁体9的锁罐7组成，以便将填充材料141以计量数量供给到筒仓管6。原则上，可以使用单锁代替双锁实现将计量数量的填充材料141供给到筒仓管6。然而，双锁允许总是在筒仓管6中提供超气压，以确保在下料管15的底端处总是下料管15内部的压力超过外部土壤171内的压力和下料管15附近的压力。为此，在任何给定时间，仅上锁体10和下锁体9之一打开。在附图中，省略了用于提供压力的压缩机和供应管线。

储罐8用于在穿透单元90内储存固体填充材料141，储罐8位于上锁体10的上方，并且可以具有任何横截面形状，如圆形、方形、椭圆形，只要它不会对穿透单元90的操作要求产生负面影响，例如穿透单元90容易放下以及与起重机或类似起重机的支架2的任何桅杆或吊臂有足够间隙。

在本示例中，储罐8和锁罐7的尺寸绘制成相同的尺寸，但这是不必要的，只要上锁体10上方的存储容积(例如储罐8的存储容积)至少与锁罐7的容积一样大即可。注意，填料烟囱11本身具有足够的容积来填充锁罐7的情况下，储罐8不是必需的。

在图示的例子中，土壤171在水172下面。为此，起重机或类似起重机的支架2、料斗14和填料嘴13安装在漂浮在水面172上的驳船1上。当然，振动压实材料柱16也可以安装到土壤171中，没有水172覆盖土壤171。在这种情况下，驳船1可以省略，取而代之的是起重机或类似起重机的支架2以及在每种可选地情况下的料斗14和填料嘴13可以以固定的方式安装在土壤171上，或以移动方式安装在像起重机卡车这样的车辆上。

在图1和图2所示的示例中，锁罐7的直径大于筒仓管6的直径。在这种情况下，如果没有水，也就是说，如果土壤171形成了料斗14和填料嘴13所在的表面170，则锁罐7不能进入土壤171(因为锁罐7比筒仓管6宽)。在这种情况下，要么省略锁罐7，从而使用填料烟囱11将材料直接送入筒仓管6，要么锁罐7、可选的储罐8和填料烟囱11设计成具有与筒仓管6基本相同的横截面形状。

图1示出了在穿透单元90的底端91已经穿透到表面170下方的最大深度d91max之后不久，并且在振动压实材料柱的最低部分161已经被完全制造之后不久的振动压实材料柱安装阶段。在生产最低部分161之前，固体填充材料141，如砾石或沙子，形成振动压实材料柱16(或至少其最低部分161)的固体填充材料141需要填充到穿透单元90中。相关的填充过程可以在穿透单元90已经与表面170相交之后(即在穿透单元90已经穿透到水172和/或土壤171中之后)并且底端91已经达到最大深度d91max之前或之后开始。

接下来，通过填料烟囱11的填料孔112向填料烟囱11的内部空间110中填充固体填充材料141的过程将另外参考图4至图6描述。图4是填料烟囱11在图2中横截面A-A上的水平剖面图，示出了填料孔112被闸板12关闭，图5示出了图4的填料烟囱111，其中填料嘴13延伸到填料孔112中，图6是图5的填料嘴13在横截面B-B中的垂直剖面图。

填料烟囱11为任意形状的筒仓管，并沿z向纵向延伸。本示例的填料烟囱11不限于显示为具有圆形或基本圆形的横截面。填料烟囱11包括围绕内部空间110的外(如侧向)壁111。在外壁111中形成细长填料孔112(如侧开口)并且沿z向纵向延伸。设置在填料孔112处的闸板12，配置为响应于作用在填料烟囱11外部闸板12上的外力F而打开(图5)，从而允许将固体填充材料141供给到内部空间110中。此外，填料孔112配置为响应于外力F释放而关闭(图4)。在关闭状态下，闸板12覆盖填料孔112。

例如，闸板12可以配置为在施加外力F时弹性变形。根据一个示例，闸板12可包括柔性材料，如橡胶或类似橡胶的材料。可选地，可对柔性材料进行加强。例如，闸板12可以是加强橡胶板。

闸板12主要用于将已填充到填料烟囱11中的填充材料141保持在填料烟囱11内部。根据一个示例，闸板12还以这种方式实施，即在关闭状态下，它防止水或土壤进入填料烟囱11。根据一个示例，闸板12在不打开的情况下能够承受的外力，即打开闸板12所需的外力F至少可以与海床水压产生的力一样大。这将在填料烟囱11没有填充固体填充材料14并且当穿透单元90已经降低使得锁罐7或闸板12接近海床的水平(土壤的表面)时，防止水进入填料烟囱11中。根据一个示例，闸板12配置为在不打开的情况下承受0.5巴和2巴之间的外部压力。

然而，这不是设备运行的必要要求，因为这样的水进入填料烟囱11本身对于这里描述的材料输送的总体功能没有危害。根据一个示例，穿透单元90以这样的方式操作，即填料烟囱11从不进入土壤171，而是始终清晰地停留在海床上方。在这种情况下，闸板12可以不需要特定的闭合力，只要在填料嘴13从闸板12上移除后再次关闭即可，以防止填充材料141通过闸板12通过填料孔112离开填料烟囱11。

在穿透单元90仅在土壤171中操作的情况下，即，在土壤171表面上方没有水并且烟囱11(和锁罐7，如果有的话)配置为进入土壤171的情况下，那么闸板12作用在土壤171上的压力应该大于闸板12上的土壤压力，以防止在填料烟囱11未填装填充材料141时，填料烟囱11被侵入的土壤污染。由闸板12作用于填料孔112(更准确地说：作用于外壁111的内表面)的压力，接下来可能对填料烟囱11能够进入土壤的深度造成技术限制。

如图4和图5所示，闸板12可以安装到外壁111的内侧。例如，在一侧，闸板12可以固定到填料烟囱11上，如通过夹具19固定，而闸板12的相对侧20自由地靠在填料烟囱11的内侧上。

如果填充材料141需要填充到填料烟囱11中，填料嘴13从料斗14接收填充材料141，料斗14本身例如通过此处未示出的传送带周期性地填料。填料嘴13进入填料烟囱11，例如如图3所示通过旋转水平轴130，和/或通过横向移动(平行于图3中的x方向)更靠近填料烟囱11。当填料嘴13的尖端131靠近填料烟囱11时，填料嘴13的尖端131移动闸板12向侧面旋转，如图5所示。一旦以这种方式打开填料孔112，料斗14将填充材料141释放到填料嘴13并且填充材料141经由填料嘴13流入填料烟囱11并从那里通过重力落下至如上所述的可选的储罐8内。

由于填料孔112较长且沿纵向延伸，因此即使穿透单元90向下或向上移动，即使穿透单元90的主要部分低于表面170，填充材料141也可以填充到填料烟囱11中。这允许在操作期间，仅在填料嘴13的尖端131相对于填料孔112的实际位置处，局部地打开填料孔112。例如，在纵向z方向上，填料孔112的长度l112可以是填料烟囱11在纵向z方向上的长度l11的至少30％，参见图3。此外，根据一个示例，填料孔112在垂直于纵向z的横向y上的宽度w112可以在10cm(厘米)和50cm之间，特别是在20cm和50cm之间。

对于本发明，穿透单元90(其可包括，尤其是双锁7、9、10)顶部部分中的填料烟囱11用于将诸如砾石或沙子之类的填充材料141连续填充到穿透单元30上部，在填料过程中，无需停止穿透单元的上下运动。穿透单元的填料烟囱11的形状可以是这样的，在深度连续的细长填料孔112上设置有闸板12，如(可选地加强的)橡胶板，其一方面足够坚固以将填充材料141保留在填料烟囱11内，另一方面足够柔韧以允许填料嘴13(的尖端131)局部进入，填充材料通过填料嘴13能够流入填料烟囱11。填料嘴13的形状可以优化，要么通过填料嘴13的公差移动穿透单元，要么通过几个铰链来适应这种运动，用以实现穿透单元90的横向移动和一些围绕其轴线的旋转。

如图1至图3所示，作为一种特殊的变体，填料嘴13具有绕轴线130旋转的功能，该轴线130基本上垂直于竖直方向，从而允许填料嘴13的尖端131进入和离开填料烟囱11。此外，填料嘴13有侧向移动的可能性，如大致平行于水平方向x，距离填料烟囱11更近和更远的情况下，保持穿透单元90悬挂的绳索没有保持完全垂直，因此使得这种移动是必要的。这种横向移动很容易实现，特别是当料斗14填到填料嘴13尖端131另一端的足够长的收集槽132中时。

上述装置和方法具有以下优点：

1.一旦填料嘴13与填料孔112的下端处于同一水平，穿透单元就已经可以向下到深处填装填充材料141。

2.填料过程可以从安装在驳船1地板上的设备上进行，而无需任何翻斗或填充材料泵软管到达提升头4正下方的穿透单元90顶部，因为这是常规布置情况。不必将填充材料141送达起重机2的顶部，这尤其在海上项目中具有许多优点，例如：

a.穿透单元90可以建造得更轻。

b.填充材料114在甲板上的“交接”更容易，因为穿透单元90相对于驳船1的移动不像它在其上端那样多。过去，如果这种运动超过一定限度，就会停止驳船上的工作。本发明将进一步扩展这一限制。

c.最重要的是，因为没有铲斗在桅杆上上下驱动的时间，填充过程要快得多。

3.填料烟囱11每米可能比顶部有双锁的常规双锁穿透单元上的相应筒仓管轻得多。减轻重量可使悬挂穿透单元90所需的起重机重量更轻。工程进行的水域越深，这一优势就变得越重要。

4.对于非常深的水，在填料烟囱11的下端可以有拆卸点，当它必须被带回甲板时，拆卸点将允许在该点将穿透单元90分成两部分。

5.对于非常深的水172，可以设想锁罐7和两个锁9、10具有与筒仓管6相同的直径，如在常规布置中那样使用筒仓管内的锁。然后可以预见，填料烟囱11将成为如上所述进入土壤171的穿透单元90的一部分。只要填充材料141和水将填料烟囱11填充得足够高，闸板12就不应向外隆起到土壤171中，也不应向内隆起。

Claims (16)

1.填料烟囱，所述填料烟囱配置为与深层振捣器装置(100)的筒仓管(6)连接，所述填料烟囱(11)沿纵向(z)延伸并且包括：

围绕内部空间(110)的外壁(111)；

形成于所述外壁(111)中并沿所述纵向(z)延伸的细长填料孔(112)；和

设置在所述填料孔(112)处的闸板(12)，

其中所述闸板(12)配置为：

响应于从所述填料烟囱(11)的外部作用在所述闸板(12)上的外力(F)而打开，以允许将固体填充材料(141)供给到所述内部空间(110)中，并且

响应于释放的所述外力(F)而关闭。

2.根据权利要求1所述的填料烟囱，其中所述闸板(12)包括加强的柔性材料。

3.根据权利要求2所述的填料烟囱，其中所述柔性材料为橡胶或类橡胶材料。

4.根据前述权利要求中任一项所述的填料烟囱，

其中所述闸板(12)安装到所述外壁(111)的内侧，并且

其中所述闸板(12)配置为当施加所述外力(F)时弹性变形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的填料烟囱，其中在所述纵向(z)上，所述填料孔(112)包括长度(l112)，所述长度(l112)至少是所述填料烟囱(11)在所述纵向(z)的长度(l11)的30％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的填料烟囱，其中在垂直于所述纵向(z)的横向(y)上，所述填料孔(112)包括在10cm和50cm之间的宽度(w112)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的填料烟囱，其中所述闸板(12)配置为在不打开的情况下承受0.5巴和2巴之间的外部压力。

8.深层振捣器装置(100)，包括：

前述权利要求中任一项所述的填料烟囱(11)；

筒仓管(6)；和

深层振捣器(5)，

其中所述筒仓管(8)连接在所述填料烟囱(11)和所述深层振捣器(5)之间。

9.根据权利要求7所述的深层振捣器装置(100)，还包括连接在所述填料烟囱(11)和所述筒仓管(6)之间的锁罐(7)，

其中所述锁罐(7)包括：

上锁体(10)，所述上锁体(10)在面向所述填料烟囱(11)的上侧，和

下锁体(9)，所述下锁体(9)在面向所述筒仓管(6)的下侧。

10.根据权利要求9所述的深层振捣器装置(100)，还包括连接在所述填料烟囱(11)和所述锁罐(7)之间的储罐(8)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的深层振捣器装置(100)，还包括填料嘴(13)，所述填料嘴(13)配置为：

将所述外力(F)施加到所述闸板(12)以打开所述闸板(12)；并且

当所述闸板(12)打开时，将所述固体填充材料(141)供给到所述内部空间(110)中。

12.根据权利要求11所述的深层振捣器装置(100)，其中所述填料嘴(13)配置为通过以下至少一种方式施加所述外力(F)以打开所述闸板(12)：

围绕水平倾斜轴倾斜；或

沿水平方向朝所述闸板(12)移动。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的深层振捣器装置(100)的操作方法，该方法包括：

将所述填料嘴(13)布置在表面(170)上方；

通过所述填料嘴(13)打开所述闸板(12)；并且

将固体填充材料(141)通过所述填料嘴(13)和所述填料孔(112)供给到所述填料烟囱(11)中，同时所述填料烟囱(11)与所述筒仓管(6)连接，且所述筒仓管(6)与所述深层振捣器(5)连接进入所述表面(170)下方的土壤(171)中。

14.根据权利要求13所述的方法，

其中所述表面(170)是水面；并且

其中所述土壤(171)在形成所述水面的水(172)之下。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中所述填料嘴(13)安装在驳船(1)上。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述表面(170)是土壤表面。

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