專(zhuān)利名稱(chēng)：海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及挖掘工具，具體地說(shuō)是一種海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具。
背景技術(shù)：
早期電纜穿越海底，是不經(jīng)過(guò)埋設(shè)而直接放置在海底。但是，由于海洋船舶和漁業(yè)捕撈的活動(dòng)增多，從上世紀(jì)五十年代起，為防止越洋海底電纜受到造成損壞，人們開(kāi)始研制和開(kāi)發(fā)電纜埋設(shè)技術(shù)。全球通訊業(yè)的迅猛發(fā)展，需要在海底埋設(shè)大量的電纜和光纜(海纜)。為適應(yīng)作業(yè)水深和埋設(shè)深度的不斷增加，在上世紀(jì)九十年代出現(xiàn)了以履帶為行走機(jī)構(gòu)的自走式海纜埋設(shè)機(jī)。在抗剪強(qiáng)度為0-25kPa的泥質(zhì)海底埋設(shè)電纜時(shí)，為達(dá)到較高作業(yè)效率，埋設(shè)機(jī)一般需要配備噴水式挖掘工具。
海纜埋設(shè)由最初的海纜埋設(shè)犁，發(fā)展到功能齊全可完成對(duì)海纜定位、跟蹤、挖掘、檢測(cè)、切割、修復(fù)等多項(xiàng)任務(wù)的海纜埋設(shè)機(jī)。海纜埋設(shè)機(jī)有自走式、浮游式和浮游自走式三種類(lèi)型，針對(duì)不同的地質(zhì)條件，自走式海纜埋設(shè)機(jī)可配備噴水式、鏈?zhǔn)?、巖石切割輪式等不同的挖掘工具來(lái)完成挖掘和海纜埋設(shè)任務(wù)，然而目前的噴水挖掘工具是借助海纜自身重力落入噴水臂噴射出的溝底，未使用海纜壓下器，導(dǎo)致當(dāng)溝側(cè)土壤出現(xiàn)倒塌時(shí)海纜會(huì)達(dá)不到規(guī)定的埋設(shè)深度。另外，兩噴水臂只能同時(shí)上下擺動(dòng)和同時(shí)擴(kuò)展與收縮，不可以獨(dú)立地放下和側(cè)向移動(dòng)，這樣不便于靈活地控制挖掘?qū)挾群屯诰蛏疃取?br>
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種能達(dá)到規(guī)定的埋設(shè)深度且靈活地控制挖掘?qū)挾群屯诰蛏疃鹊膰娝诰蚬ぞ?，可在各種海纜埋設(shè)機(jī)上使用。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是由低壓離心式水泵、高壓離心式水泵、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、支撐梁、噴水臂油缸、噴水臂、高壓噴嘴、低壓噴嘴、壓下器、高壓水閥、壓下油缸、側(cè)移油缸組成，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的高壓離心式水泵通過(guò)螺栓安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的低壓離心式水泵固連在埋設(shè)機(jī)的框架上，通過(guò)管路與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在一起，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的低壓外管相通，壓下油缸一端與壓下器鉸接，另一端安裝在支撐梁，支撐梁作為基座，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)固連、于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上方，噴水臂具有兩個(gè)，結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)兩邊，其中一個(gè)噴水臂的一端與噴水臂油缸相連，另一端鉸接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)的高低壓水路相通，側(cè)移油缸安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，其活塞桿與噴水臂抵接；其中所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為空心管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)套裝的高壓內(nèi)管、低壓外管，及端蓋，高壓內(nèi)管、低壓外管上分別設(shè)有高壓和低壓水入口，與低壓離心式水泵、高壓離心式水泵水路相通；兩側(cè)端部為圓柱狀結(jié)構(gòu)，安裝有端蓋，噴水臂的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)上分別設(shè)有高壓和低壓水出口，分別與噴水臂中前臂、后臂水路相通；所述噴水臂為分別由噴水臂油缸和兩個(gè)側(cè)移油缸驅(qū)動(dòng)的前臂、后臂組成，前臂上配有高壓水閥和高壓噴嘴，高壓噴嘴與噴水臂之間的夾角小于90度，朝向溝槽中心，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中高壓內(nèi)管水路相通；后臂上設(shè)有低壓噴嘴，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中低壓外管水路相通。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.能滿(mǎn)足水下埋纜作業(yè)要求。采用本發(fā)明，在海底底質(zhì)為淤泥、泥沙的條件下進(jìn)行埋設(shè)海纜工作時(shí)，采用噴水挖掘工具，可以快速有效地進(jìn)行挖掘工作。噴水挖掘工具采用高壓水流切割破壞海底的淤泥，再用低壓水流將處于懸浮狀態(tài)的泥沙噴射搬運(yùn)到海床表面，從而實(shí)現(xiàn)在土壤中挖溝的功能，當(dāng)溝側(cè)土壤出現(xiàn)倒塌時(shí)海纜也會(huì)達(dá)到規(guī)定的埋設(shè)深度。
2.便于操作。本發(fā)明所述兩個(gè)噴水臂能同時(shí)上下擺動(dòng)和同時(shí)擴(kuò)展與收縮，也可以獨(dú)立地放下和側(cè)向移動(dòng)，并根據(jù)需要調(diào)整挖掘深度，可便于靈活地控制挖掘?qū)捵兒屯诰蛏疃?，能滿(mǎn)足水下埋纜作業(yè)要求。
3.應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明可在各種海纜埋設(shè)機(jī)上使用，工作安全可靠。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的左視圖(不包括壓下器部分)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1、2所示，噴水挖掘工具主要由低壓離心式水泵1、高壓離心式水泵2、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3、支撐梁4、噴水臂油缸5、噴水臂6、高壓噴嘴7、低壓噴嘴8、壓下器9、高壓水閥10、壓下油缸11、側(cè)移油缸12組成，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的高壓離心式水泵2通過(guò)螺栓安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3中的高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的低壓離心式水泵1固連在埋設(shè)機(jī)的框架上，通過(guò)管路與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3安裝在一起，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3中的低壓外管相通，壓下油缸11一端與壓下器9鉸接，另一端安裝在支撐梁4，支撐梁4作為基座，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3固連、于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3上方，噴水臂6具有兩個(gè)，結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3兩邊，其中一個(gè)噴水臂6的一端與噴水臂油缸5相連，另一端鉸接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3上(在噴水臂油缸5作用下可沿旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，用以控制挖掘深度)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3內(nèi)的高低壓水路相通，側(cè)移油缸12安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3上，由其活塞桿驅(qū)動(dòng)噴水臂6水平移動(dòng)(可以調(diào)節(jié)挖掘?qū)挾?。
其中所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3為空心管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)套裝的高壓內(nèi)管、低壓外管，及端蓋，高壓內(nèi)管、低壓外管上分別設(shè)有高壓和低壓水入口，與低壓離心式水泵1、高壓離心式水泵2水路相通；兩側(cè)端部為圓柱狀結(jié)構(gòu)，安裝有端蓋，噴水臂6的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)上分別設(shè)有高壓和低壓水出口，分別與噴水臂6中前臂、后臂水路相通；所述噴水臂6為分別由兩個(gè)噴水臂油缸5和兩個(gè)側(cè)移油缸12驅(qū)動(dòng)的前臂、后臂組成，前臂上配有高壓水閥10和高壓噴嘴7，高壓噴嘴7與噴水臂6之間的夾角小于90度，朝向溝槽中心，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3中高壓內(nèi)管水路相通；后臂上設(shè)有低壓噴嘴8，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3中低壓外管水路相通。
本發(fā)明工作過(guò)程及原理如下所述噴水臂6在兩個(gè)噴水臂油缸5和兩個(gè)側(cè)移油缸12的驅(qū)動(dòng)下，可以獨(dú)立地放下和側(cè)向移動(dòng)。噴水臂6在兩個(gè)側(cè)移油缸12的驅(qū)動(dòng)下張開(kāi)的最大和最小的位置參見(jiàn)圖2。為減輕重量，噴水臂6中前臂和后臂均由兩個(gè)尺寸相同的硬陽(yáng)極化的鋁合金管構(gòu)成，一個(gè)用于輸送高壓水，另一個(gè)用于輸送低壓水，高壓水管在低壓水管前面。
高壓離心式水泵2由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)抽取海水并產(chǎn)生高壓后，通過(guò)噴水臂6上的高壓噴嘴7，以高水壓、大流量的水流沖擊海底面，用于切割海底的淤泥、泥沙等。低壓離心式水泵1也由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，抽取并產(chǎn)生低壓、大流量的海水后，通過(guò)噴水臂6上的低壓噴嘴8，將泥沙搬運(yùn)到海床表面。
具有高壓內(nèi)管、低壓外管的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3作為噴水工具的主體，向噴水臂6提供由高、低壓水泵產(chǎn)生的高壓和低壓水流。高壓水閥10用于獨(dú)立關(guān)閉每個(gè)噴水臂6的前臂的高壓水。
支撐梁4為噴水挖掘工具的安裝基體，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)3、噴水臂6、壓下器9等部件與支撐梁4連接一體后，再將支撐梁4以螺栓連接的方式安裝在車(chē)體框架下部，便于拆裝。
壓下器9的作用是將海纜壓入挖開(kāi)的溝槽，壓下器9設(shè)置在兩個(gè)噴水臂6的后面，用一個(gè)壓下油缸11驅(qū)動(dòng)，能夠進(jìn)行上下擺動(dòng)。在進(jìn)行埋設(shè)作業(yè)時(shí)，當(dāng)海纜的張力過(guò)大時(shí)，將壓下器9抬起(參見(jiàn)圖1)，避免造成對(duì)海纜的損傷；當(dāng)海纜的張力較小時(shí)，控制壓下器9向下運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明噴水挖掘工具已經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明是切實(shí)可行的。噴水挖掘工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，耐海水腐蝕，應(yīng)用范圍廣，便于在海纜埋設(shè)機(jī)上換裝。
權(quán)利要求
1.一種海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具，其特征在于由低壓離心式水泵(1)、高壓離心式水泵(2)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)、支撐梁(4)、噴水臂油缸(5)、噴水臂(6)、高壓噴嘴(7)、低壓噴嘴(8)、壓下器(9)、高壓水閥(10)、壓下油缸(11)、側(cè)移油缸(12)組成，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的高壓離心式水泵(2)安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)中高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的低壓離心式水泵(1)固連在埋設(shè)機(jī)的框架上，通過(guò)管路與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)安裝在一起，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)中低壓外管相通，壓下油缸(11)一端與壓下器(9)鉸接，另一端安裝在支撐梁(4)上，支撐梁(4)作為基座與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)固連、于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)上方，噴水臂(6)具有兩個(gè)，結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)兩邊，其中一個(gè)噴水臂(6)的一端與噴水臂油缸(5)相連，另一端鉸接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)內(nèi)的高低壓水路相通，側(cè)移油缸(12)安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)上，其活塞桿與噴水臂(6)抵接。
2.按權(quán)利要求1所述海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具，其特征在于所述噴水臂(6)為分別由兩個(gè)噴水臂油缸(5)和兩個(gè)側(cè)移油缸(12)驅(qū)動(dòng)的前臂、后臂組成，前臂上配有高壓水閥(10)和高壓噴嘴(7)，高壓噴嘴(7)與噴水臂(6)之間的夾角小于90度，朝向溝槽中心，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)中高壓內(nèi)管水路相通；后臂上設(shè)有低壓噴嘴(8)，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)中低壓外管水路相通。
3.按權(quán)利要求1所述海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具，其特征在于其中所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(3)為空心管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)套裝的高壓內(nèi)管、低壓外管，及端蓋，高壓內(nèi)管、低壓外管上分別設(shè)有高壓和低壓水入口，與低壓離心式水泵(1)、高壓離心式水泵(2)水路相通；兩側(cè)端部為圓柱狀結(jié)構(gòu)，安裝有端蓋，噴水臂(6)的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)上分別設(shè)有高壓和低壓水出口，分別與噴水臂(6)中前臂、后臂水路相通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種海纜埋設(shè)機(jī)用噴水挖掘工具。由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的高壓離心式水泵通過(guò)螺栓安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的低壓離心式水泵固連在埋設(shè)機(jī)的框架上，通過(guò)管路與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在一起，并與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)低壓外管相通，壓下油缸一端與壓下器鉸接，另一端安裝在支撐梁，支撐梁作為基座與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)固連、于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上方，噴水臂具有兩個(gè)，結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)兩邊，其中一個(gè)噴水臂的一端與噴水臂油缸相連，另一端鉸接在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)的高低壓水路相通，側(cè)移油缸安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，其活塞桿與噴水臂抵接。采用本發(fā)明能達(dá)到規(guī)定的埋設(shè)深度且靈活地控制挖掘?qū)挾群屯诰蛏疃取?br> 文檔編號(hào)E02F5/02GK1800520SQ200410011410
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者張將, 張艾群, 張?bào)糜?申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所