CN205035842U - 流量可控的喷冲破土装置 - Google Patents

Abstract

一种流量可控的喷冲破土装置，包括：依次连接的水路切换单元、破土单元和摆动单元，其中：水路切换单元内设有若干组供水通道及其阀芯，每个阀芯上设有角度传感器以实现流量精确控制，水流自水路切换单元流入并由破土单元喷出，本装置可以在不增加扬程和流量的前提下，通过水路的分段切换，实现海底沟内不同高度内的分段集中破土，可以不增加水泵数量和能力，而对原有水泵的供水进行分段集中使用，减少了增加水泵带来的功率、系统复杂性以及成本的上升，通过对原有水泵的供水进行分段集中使用，提高了原有设备的使用效率，系统采用液压驱动，维护简单。

Description

流量可控的喷冲破土装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种海底管线埋设领域的技术，具体是一种流量可控的喷冲破土装置。

背景技术

海底管线电缆需要用到专门的埋设系统即海底埋缆/管挖沟机，根据其作业方式不同，可以分为预挖沟作业(先挖沟，再铺设海底管线电缆)、后挖沟作业(先铺设海底管线电缆，再挖沟)以及边铺边埋(同时铺设海底管线电缆和挖沟)。根据破土方式不同，可分为喷冲破土和机械破土方式。喷冲破土作业方式利用水射流进行破土挖沟，机械破土采用机械工具对土体进行切割破坏，所需要的功率往往大于射流破土方式。此外，机械破土方式相较喷冲破土方式易对管线造成撞击，影响管线埋设的安全性，故机械开沟往往在预挖沟作业中使用，广泛性不如喷冲破土方式。

目前，随着海上石油开发相关规范的不断完善，海上石油管道普遍埋设在3‐4米的沟深范围，这对海底挖沟装备提出了较大挑战。传统的喷冲破土装置，受到喷射泵流量限制，只能对软土进行较浅沟深的开挖，如果要扩大沟深和面对较硬地质，需要更大扬程和流量，才能实现开沟破土。然而水下开沟系统总重不能太大，否则将影响深水作业的安全性，而且也对搭载母船提出较高的要求，成本大大增加。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN204475397，公开日为2015年07月15日，公开了一种轮式自行海底挖沟机，包括轮架、车轮组、主架、胶管、多波束测探声呐系统、平衡杆、喷射架、推进器，所述的主架连接两组轮架，每一组轮架两侧均设有车轮组，所述主架上设置有两个活接管头，每个活接管头连接一个喷射架，喷射架上设置有喷射孔。但该装置中喷射架是通过甲板上的加压水泵输送到海底的挖沟机上，喷射架内部不能对水流进行控制，只能保持常通状态，需要较多流量的才能完成喷射破土。而且，从甲板通过加压水泵的开沟工具只能适用于浅水作业，因为连接管线过长，将导致压力损失，且受海流影响，产生横向力，极大影响挖沟机的海底施工的安全性。

中国专利文献CN104314127A，公开日为2015年01月28日，公开了一种500米水深硬质土海底管道铺设机械与水利喷射复合式旋转开沟器，其主要包括外部支架、外旋转圆通、刀齿、上悬挂圆筒、下支撑柱、犁铧、喷嘴、高压水管、内圆筒、挡板、密封橡胶隔水垫、电机、输出传动轴、联轴器、上下平面定轴轮系、顶盖、底盖、轴承等主要部件组成，电机通过上下平面定轴轮系带动上下顶盖、外旋转圆筒以及刀齿的旋转，实现海床破土的功能，经高压水管及喷嘴喷射的高压水可以击碎硬质土，减少刀齿切削阻力，液化的土壤经泥浆泵吸管吸出，实现海底开沟功能。但该装置只能在未铺设海管的海床上进行开沟作业，即通常的预挖沟机作业，不能进行在铺设海管的海床上进行开沟作业，即通常的后挖沟机作业。实际作业过程中，往往是将管道敷设好之后再作业，该装置的使用条件有限。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种流量可控的喷冲破土装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：依次连接的水路切换单元、破土单元和摆动单元，其中：水路切换单元内设有若干组供水通道及其阀芯，每个阀芯上设有角度传感器以实现流量精确控制，水流自水路切换单元流入并由破土单元喷出。

所述的破土单元包括：喷冲臂和喷嘴，其中：喷冲臂由多个长度不等的喷冲管组成，喷嘴设置于喷冲臂上，并与对应喷冲管相连。

所述的喷冲管呈阶梯形，且分别与对应供水通道相连。

所述的摆动机构包括：液压油缸和油缸头座，其中：油缸头座设置于喷冲臂上部，液压油缸一端与油缸头座相连，以驱动喷冲臂摆动。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型可以在不增加扬程和流量的前提下，通过水路的分段切换，实现海底沟内不同高度内的分段集中破土，可以不增加水泵数量和能力，而对原有水泵的供水进行分段集中使用，减少了增加水泵带来的功率、系统复杂性以及成本的上升，通过对原有水泵的供水进行分段集中使用，提高了原有设备的使用效率，系统采用液压驱动，维护简单。

附图说明

图1为喷冲破土装置的主视图；

图2为喷冲破土装置的俯视图；

图3为水路切换单元结构示意图；

图中：1进水口单元；2水路切换单元；21供水法兰；22供水通道；23阀芯；24角度传感器；25液压马达；3破土单元；31喷冲臂；21喷嘴；311上部喷冲管；312中部喷冲管；313下部喷冲管；4摆动单元；41油缸；41油缸头座；5驱动与控制单元。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1、2所示，本实施例包括：依次连接的水路切换单元2、破土单元3和摆动单元4，其中：水路切换单元2的入口端设有进水口单元1，摆动单元4与破土单元3相连，水路切换单元2上部设有驱动与控制单元5。

所述的破土单元3包括喷冲臂31和喷嘴32，该喷冲臂31由三个喷冲管组成，如图1所示，上部喷冲管311最长，下部喷冲管313最短，其中：上部喷冲管311两侧和尾端设有喷嘴32；中部喷冲管312的前端两侧以及下部设有喷嘴32；下部喷冲管313的两侧和下部设有喷嘴32。设置于下部喷冲管313下部的喷嘴32与喷冲臂夹角α为30°。

如图3所示，所述的水路切换单元2内设有三组供水通道22及其阀芯23，其中：供水通道22形成舱式结构，其两端分别与设置于水路切换单元2内的供水法兰21和对应的喷冲管相连；阀芯23的上端设有液压马达25，下端设有与阀芯23相连的角度传感器24，通过角度传感器24控制阀芯23转动，可以调节阀芯23与供水通道22遮盖量来调节通过供水通道的流量。

所述的摆动单元4包括：液压油缸41和油缸头座42，其中：油缸头座42设置于喷冲臂31上部，且与液压油缸41一端相连，从而驱动喷冲臂31上下摆动。

所述的进水口单元1在本实施例中采用法兰对接实现，其他情况下也可以采用软质连接件或其他方式实现水流的输送。

水流由进水口单元1，通过水路切换单元2实现选择性流量控制，进入喷冲臂31的各个喷冲管内部，最终从喷嘴32高速流出，实现分层喷冲破土。

本实用新型与现有技术相比，可以在不增加扬程和流量的前提下，通过水路的分段切换，实现海底沟内不同高度内的分段集中破土，可以不增加水泵数量和能力，而对原有水泵的供水进行分段集中使用，减少了增加水泵带来的功率、系统复杂性以及成本的上升，通过对原有水泵的供水进行分段集中使用，提高了原有设备的使用效率，系统采用液压驱动，维护简单。

Claims (6)

1.一种流量可控的喷冲破土装置，其特征在于，包括：依次连接的水路切换单元、破土单元和摆动单元，其中：水路切换单元内设有若干组供水通道及其阀芯，每个阀芯上设有角度传感器以实现流量精确控制，水流自水路切换单元流入并由破土单元喷出。

2.根据权利要求1所述的流量可控的喷冲破土装置，其特征是，所述的破土单元包括：喷冲臂和喷嘴，其中：喷冲臂由多个长度不等的喷冲管组成，喷嘴设置于喷冲臂上，并与对应喷冲管相连。

3.根据权利要求2所述的流量可控的喷冲破土装置，其特征是，所述的喷冲管呈阶梯形，且分别与对应供水通道相连。

4.根据权利要求1所述的流量可控的喷冲破土装置，其特征是，所述的水路切换单元内设有三个供水通道，形成舱式结构；该供水通道的两端分别与设置于水路切换单元内的供水法兰和对应的喷冲管相连。

5.根据权利要求1所述的流量可控的喷冲破土装置，其特征是，所述的阀芯上端设有液压马达以驱动阀芯，下端设有与阀芯相连的角度传感器，通过角度传感器控制阀芯转动，以调节阀芯与供水通道遮盖量来调节通过供水通道的流量。

6.根据权利要求1所述的流量可控的喷冲破土装置，其特征是，所述的摆动机构包括：液压油缸和油缸头座，其中：油缸头座设置于喷冲臂上部，液压油缸一端与油缸头座相连，以驱动喷冲臂摆动。