[發(fā)明專利]海洋平臺輔助沉樁水射流噴頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210012890.9
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102535470A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱麗紅;王瑞和;倪紅堅;周衛(wèi)東;鄒德永;張衛(wèi)東;周名芳;黃勇;陳新勇;邢永超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: E02D13/08
• 分類號: E02D13/08;B05B7/08;B05B7/12
• 代理公司: 濰坊正信專利事務(wù)所 37216
• 代理人: 張曰俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋平臺樁基建設(shè)中輔助動力法沉樁的高壓水射流設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輔助沉樁破土的水射流噴頭。

背景技術(shù)

水射流輔助沉樁是在動力法沉樁過程中利用水射流對樁內(nèi)形成的土塞進行破除，從而降低沉樁阻力，提高沉樁效率的一種新型沉樁技術(shù)。在水射流輔助沉樁系統(tǒng)中，水射流噴頭是射流的發(fā)生元件，也是系統(tǒng)中的關(guān)鍵，它的功能不僅將高壓泵提供的靜壓轉(zhuǎn)換為水的動壓，還決定了水射流的流動特性與動力性能。

目前，高壓水射流技術(shù)已廣泛應(yīng)用于切割、清洗、破碎、去垢、除銹和表面處理等工業(yè)領(lǐng)域，根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同形成水射流的噴頭結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別，主要分為三種：(1)強制旋轉(zhuǎn)和自旋轉(zhuǎn)式噴頭；(2)內(nèi)旋轉(zhuǎn)式噴頭；(3)多噴嘴固定式噴頭。對于海洋平臺樁基施工來說，由于樁體直徑大、樁身長，要求水射流噴頭具有較大的沖擊面積，并能實現(xiàn)隨樁破土，而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的噴頭都不能滿足上述要求。因此，有必要設(shè)計一種專門用于海洋平臺水射流輔助沉樁的水射流噴頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述問題提供一種具有較大的沖擊面積、能實現(xiàn)隨樁破土的適用于海洋平臺輔助沉樁的水射流噴頭。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：海洋平臺輔助沉樁水射流噴頭，包括：筒體，所述筒體具有中空的筒體內(nèi)腔，所述筒體的上端設(shè)有連接所述筒體內(nèi)腔的進水口，所述筒體的下端設(shè)有連接所述筒體內(nèi)腔的出水口；設(shè)置于所述筒體內(nèi)腔中的芯管，所述芯管具有中空的芯管內(nèi)腔，所述芯管的頂部設(shè)有可選擇地封堵所述進水口的封堵件，所述芯管上位于所述封堵件的下方設(shè)有與芯管的軸線方向垂直的環(huán)形擋板，所述環(huán)形擋板上設(shè)置有多個過水孔，位于所述環(huán)形擋板下方的芯管的管壁上設(shè)置有多個沿芯管的軸線方向延伸的過水流道，所述芯管上位于所述過水流道的下方安裝有導(dǎo)向葉輪，所述導(dǎo)向葉輪上設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)向葉片，所述導(dǎo)向葉輪的下方設(shè)有安裝在所述芯管底端的加旋噴嘴，所述加旋噴嘴的內(nèi)壁上設(shè)置有加旋流道；所述加旋噴嘴與所述筒體的出水口位置相對應(yīng)，所述加旋噴嘴的外壁與所述筒體的出水口的內(nèi)壁之間形成外環(huán)噴嘴。

作為優(yōu)選，所述筒體包括主筒體，所述主筒體的一端螺紋連接有上接頭，所述上接頭的下端面頂靠于所述環(huán)形擋板的上表面，所述主筒體的另一端螺紋連接有下接頭。

作為進一步優(yōu)選，所述上接頭具有中空的上接頭內(nèi)腔，所述上接頭內(nèi)腔包括自上而下依次相連的第一圓柱段、錐形段和第二圓柱段，所述第一圓柱段為所述筒體的進水口。

作為進一步優(yōu)選，所述封堵件包括逆止閥，所述逆止閥的上端具有與所述上接頭內(nèi)腔的錐形段相適配的錐臺部，所述逆止閥的下端自所述芯管的頂部插入所述芯管內(nèi)腔，所述錐臺部的底面與所述環(huán)形擋板之間頂靠有套設(shè)在所述芯管上的彈簧。

作為進一步優(yōu)選，所述下接頭具有中空的下接頭內(nèi)腔，所述下接頭內(nèi)腔具有自上而下逐漸收縮的下接頭內(nèi)腔收縮段。

作為進一步優(yōu)選，所述芯管的底端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述加旋噴嘴的上端設(shè)有外螺紋，所述芯管的底端與所述加旋噴嘴螺紋連接。

作為進一步優(yōu)選，所述加旋噴嘴的內(nèi)腔具有自上而下逐漸收縮的噴嘴內(nèi)腔收縮段，所述噴嘴內(nèi)腔收縮段位于所述加旋流道的下方。

作為進一步優(yōu)選，所述導(dǎo)向葉輪的安裝內(nèi)孔上設(shè)置有內(nèi)花鍵，所述芯管的相應(yīng)部位上設(shè)置有外花鍵，所述導(dǎo)向葉輪與所述芯管之間花鍵連接。

作為進一步優(yōu)選，所述主筒體的外壁上設(shè)有多個沿其周向設(shè)置的耳形拉環(huán)，所述上接頭的外壁上通過銷軸鉸接有提環(huán)。

作為進一步優(yōu)選，所述上接頭的對應(yīng)于所述上接頭內(nèi)腔第一圓柱段的外壁上設(shè)置有用于與外部水管安裝的安裝部，所述安裝部包括凸出于所述外壁的環(huán)形凸臺，以及設(shè)置在所述環(huán)形凸臺上方管壁上的外螺紋。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的海洋平臺輔助沉樁水射流噴頭在沉樁作業(yè)時，高壓水自筒體上端的進水口推開封堵件進入筒體內(nèi)腔，穿過環(huán)形擋板上的過水孔后下行，其中一部分高壓水經(jīng)芯管管壁上設(shè)置的多個過水流道進入芯管內(nèi)腔，下行至加旋噴嘴時，在加旋流道的導(dǎo)向作用下產(chǎn)生旋流，并從加旋噴嘴噴出形成旋轉(zhuǎn)射流；筒體內(nèi)腔中的另一部分高壓水下行至導(dǎo)向葉輪時，經(jīng)螺旋狀的導(dǎo)向葉片加旋后，最終自外環(huán)噴嘴呈環(huán)狀噴射而出，形成外環(huán)射流；外環(huán)射流與旋轉(zhuǎn)射流共同作用形成組合射流，作用于樁內(nèi)土體，在土體表面形成大面積的水射流沖蝕區(qū)，對土體進行沖蝕，并隨沉樁一起，不斷消除樁內(nèi)產(chǎn)生的土塞，從而降低動力沉樁的阻力，順利實現(xiàn)輔助沉樁。

其中的筒體采用由主筒體、上接頭和下接頭組成的組合式結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明的海洋平臺輔助沉樁水射流噴頭結(jié)構(gòu)簡單、易制造、成本低。