[實用新型]流量可控的噴沖破土裝置

有效

• 申請號: 201520803700.4
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN205035842U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 葛彤;趙敏;王旭陽;莊廣膠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02F5/14
• 分類號: E02F5/14;F16K31/12;F16K37/00;F16L1/16;F16L1/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本實用新型涉及的是一種海底管線埋設領域的技術，具體是一種流量可控的噴沖破土裝置。

背景技術

海底管線電纜需要用到專門的埋設系統即海底埋纜/管挖溝機，根據其作業方式不同，可以分為預挖溝作業(先挖溝，再鋪設海底管線電纜)、后挖溝作業(先鋪設海底管線電纜，再挖溝)以及邊鋪邊埋(同時鋪設海底管線電纜和挖溝)。根據破土方式不同，可分為噴沖破土和機械破土方式。噴沖破土作業方式利用水射流進行破土挖溝，機械破土采用機械工具對土體進行切割破壞，所需要的功率往往大于射流破土方式。此外，機械破土方式相較噴沖破土方式易對管線造成撞擊，影響管線埋設的安全性，故機械開溝往往在預挖溝作業中使用，廣泛性不如噴沖破土方式。

目前，隨著海上石油開發相關規范的不斷完善，海上石油管道普遍埋設在3‐4米的溝深范圍，這對海底挖溝裝備提出了較大挑戰。傳統的噴沖破土裝置，受到噴射泵流量限制，只能對軟土進行較淺溝深的開挖，如果要擴大溝深和面對較硬地質，需要更大揚程和流量，才能實現開溝破土。然而水下開溝系統總重不能太大，否則將影響深水作業的安全性，而且也對搭載母船提出較高的要求，成本大大增加。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN204475397，公開日為2015年07月15日，公開了一種輪式自行海底挖溝機，包括輪架、車輪組、主架、膠管、多波束測探聲吶系統、平衡桿、噴射架、推進器，所述的主架連接兩組輪架，每一組輪架兩側均設有車輪組，所述主架上設置有兩個活接管頭，每個活接管頭連接一個噴射架，噴射架上設置有噴射孔。但該裝置中噴射架是通過甲板上的加壓水泵輸送到海底的挖溝機上，噴射架內部不能對水流進行控制，只能保持常通狀態，需要較多流量的才能完成噴射破土。而且，從甲板通過加壓水泵的開溝工具只能適用于淺水作業，因為連接管線過長，將導致壓力損失，且受海流影響，產生橫向力，極大影響挖溝機的海底施工的安全性。

中國專利文獻CN104314127A，公開日為2015年01月28日，公開了一種500米水深硬質土海底管道鋪設機械與水利噴射復合式旋轉開溝器，其主要包括外部支架、外旋轉圓通、刀齒、上懸掛圓筒、下支撐柱、犁鏵、噴嘴、高壓水管、內圓筒、擋板、密封橡膠隔水墊、電機、輸出傳動軸、聯軸器、上下平面定軸輪系、頂蓋、底蓋、軸承等主要部件組成，電機通過上下平面定軸輪系帶動上下頂蓋、外旋轉圓筒以及刀齒的旋轉，實現海床破土的功能，經高壓水管及噴嘴噴射的高壓水可以擊碎硬質土，減少刀齒切削阻力，液化的土壤經泥漿泵吸管吸出，實現海底開溝功能。但該裝置只能在未鋪設海管的海床上進行開溝作業，即通常的預挖溝機作業，不能進行在鋪設海管的海床上進行開溝作業，即通常的后挖溝機作業。實際作業過程中，往往是將管道敷設好之后再作業，該裝置的使用條件有限。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術存在的上述不足，提出一種流量可控的噴沖破土裝置。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型包括：依次連接的水路切換單元、破土單元和擺動單元，其中：水路切換單元內設有若干組供水通道及其閥芯，每個閥芯上設有角度傳感器以實現流量精確控制，水流自水路切換單元流入并由破土單元噴出。

所述的破土單元包括：噴沖臂和噴嘴，其中：噴沖臂由多個長度不等的噴沖管組成，噴嘴設置于噴沖臂上，并與對應噴沖管相連。

所述的噴沖管呈階梯形，且分別與對應供水通道相連。

所述的擺動機構包括：液壓油缸和油缸頭座，其中：油缸頭座設置于噴沖臂上部，液壓油缸一端與油缸頭座相連，以驅動噴沖臂擺動。

技術效果

與現有技術相比，本實用新型可以在不增加揚程和流量的前提下，通過水路的分段切換，實現海底溝內不同高度內的分段集中破土，可以不增加水泵數量和能力，而對原有水泵的供水進行分段集中使用，減少了增加水泵帶來的功率、系統復雜性以及成本的上升，通過對原有水泵的供水進行分段集中使用，提高了原有設備的使用效率，系統采用液壓驅動，維護簡單。

附圖說明

圖1為噴沖破土裝置的主視圖；

圖2為噴沖破土裝置的俯視圖；

圖3為水路切換單元結構示意圖；

圖中：1進水口單元；2水路切換單元；21供水法蘭；22供水通道；23閥芯；24角度傳感器；25液壓馬達；3破土單元；31噴沖臂；21噴嘴；311上部噴沖管；312中部噴沖管；313下部噴沖管；4擺動單元；41油缸；41油缸頭座；5驅動與控制單元。

具體實施方式