專利名稱：：深水水下開(kāi)挖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種清淤、疏浚設(shè)備，主要是適用于水下深基坑開(kāi)挖、深水不排水開(kāi)挖土方、大型沉井下沉水下開(kāi)挖、江海取砂、灌注樁內(nèi)取砂等施工工程中的水下開(kāi)挖裝置。
背景技術(shù)：
：隨著基坑、深井開(kāi)挖等水利工程的迅猛發(fā)展，受作業(yè)深度限制，對(duì)開(kāi)挖裝置的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)基坑、深井開(kāi)挖特別是對(duì)超深井的排水土方開(kāi)挖下沉普遍釆用空氣吸泥機(jī)、潛水砂石泵、抓斗式挖泥機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工?？諝馕鄼C(jī)是由空氣壓縮機(jī)輸送足夠風(fēng)量進(jìn)入吸泥機(jī)的風(fēng)包內(nèi)，并向吸泥機(jī)管內(nèi)噴射，形成圓錐型高速氣流向排泥管出口排放，從而帶走吸泥管和排泥管中的泥水和空氣，而在吸泥機(jī)下部造成負(fù)壓，產(chǎn)生吸力，將泥砂、石塊和水吸入吸泥管，隨同高壓氣流連續(xù)不斷排出排泥管外，從而達(dá)到除土的目的。但空氣吸泥機(jī)在作業(yè)時(shí)空氣能量損耗大，需要大型的動(dòng)力設(shè)備保證提供足夠的動(dòng)能，耗電量巨大；施工作業(yè)時(shí)，必須要依靠吊車(chē)或龍門(mén)吊配合施工，施工不方便，增加了成本投入。潛水砂石泵工作時(shí)一般設(shè)置在作業(yè)的最下端，這對(duì)潛水砂石泵防水要求相當(dāng)高，一但漏水，維修起來(lái)比較麻煩；潛水砂石泵長(zhǎng)期在深水區(qū)施工作業(yè)，對(duì)機(jī)械的磨損大，機(jī)械的使用壽命大大降低；潛水砂石泵也要投入吊車(chē)和龍門(mén)吊配合施工，增加了施工的復(fù)雜程度。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710119274.2和200410023299.9中泥漿泵的使用不能充分利用其吸程和揚(yáng)程，不能發(fā)揮最大功率，浪費(fèi)能源，成本高；專利號(hào)為200520045961.0的深水疏浚裝置，公開(kāi)了一種利用抽壓氣機(jī)和壓力泵進(jìn)行深水疏浚的裝置，該技術(shù)雖然能滿足深水疏浚要求，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)備多，維修不便，不適宜推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)備多，施工難度大，施工成本高，功率利用率低，浪費(fèi)能源等不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工維修簡(jiǎn)便，無(wú)需大型配套設(shè)施，能量損失低，大幅度節(jié)約施工成本，工作效率高，吸泥量大的深水水下開(kāi)挖裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是深水水下開(kāi)挖裝置主要包括浮體、潛水電動(dòng)機(jī)、潛水泥漿泵、吸頭，其特征在于潛水電動(dòng)機(jī)懸浮于水中且吊掛于水面上浮體的底面，潛水電動(dòng)機(jī)依次連接連軸器、軸套止水裝置、潛水泥漿泵，潛水泥漿泵連接排泥管和吸泥管，排泥管與大氣相通，吸泥管經(jīng)彎頭連接吸頭。潛水泥漿泵懸浮于水中，通過(guò)調(diào)節(jié)泥漿泵水下深度，充分利用泥漿泵的吸程和揚(yáng)程，發(fā)揮泥漿泵最大功率，可增加開(kāi)挖深度，適用場(chǎng)合多、范圍廣；泥漿泵與吸頭間的吸泥管采用橡膠軟管，一次性接管后可以開(kāi)挖十幾米深而不需要再接管，改變施工過(guò)程中全部釆用硬管因高差而引起的能量損失。進(jìn)一步地，所述浮體上垂直連接固定升降桿，固定升降桿連接彎頭，彎頭水下位置高于潛水泥漿泵，彎頭與潛水泥漿泵連接的吸泥管中產(chǎn)生虹吸，加快了泥漿泵吸泥速度，固定升降桿可定位穩(wěn)定地放置吸頭并保持吸頭水下工作平衡，配合潛水泥漿泵可直觀地調(diào)節(jié)彎頭、吸頭水下位置，操作簡(jiǎn)單，提高了裝置工作效率，能耗損失低，節(jié)約能源，安全性能高。再進(jìn)一步地，吸頭包括兩端開(kāi)口的內(nèi)管和外管，內(nèi)管與彎頭連接，外管套接固定于內(nèi)管外，外管與內(nèi)管相套的管隙中設(shè)有螺旋引水環(huán)，內(nèi)管下端管壁上開(kāi)有多個(gè)引流開(kāi)口。吸頭水下工作時(shí)，水體受吸頭內(nèi)管中吸力，在內(nèi)外管間螺旋引水環(huán)產(chǎn)生螺旋錐形水流，從引流開(kāi)口下沖，可破土吸泥，不產(chǎn)生管道堵塞現(xiàn)象，吸頭管道即使埋在泥里也不可能引起堵管，提高吸泥效率，其結(jié)構(gòu)合理，管道防堵效果好，無(wú)須附加能源，降低了使用成本。本發(fā)明利用水頭氣壓差、虹吸原理，通過(guò)潛水泥漿泵和獨(dú)特的吸頭結(jié)構(gòu)以及結(jié)合軟管和硬管的優(yōu)點(diǎn)，將深水泥沙混合物吸出，能開(kāi)挖80米水下泥土，出管含泥量在12%~20%,充分發(fā)揮泥漿泵最大功率，不僅能縮短施工工期，能量損耗低，在施工過(guò)程中能節(jié)約許多能源，而且無(wú)需依靠吊車(chē)或龍門(mén)吊等配合施工，施工方便，降低施工成本，工作效率高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸、安裝、操作、維護(hù)方便，使用成本低，施工過(guò)程中維修機(jī)械、接管方便，無(wú)須將設(shè)備全部吊離水中，適用于各種場(chǎng)合的基坑、深水開(kāi)挖的清淤、疏浚水利工程，特別適用于超深井沉井下沉土方開(kāi)挖的施工工程中。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的吸頭的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中潛水電動(dòng)機(jī)l,連軸器2，軸套止水裝置3，潛水泥漿泵4，浮體5,排泥管6、61，吸泥管7，彎頭8,固定升降桿9，吸頭IO,接力泵ll,內(nèi)管12，外管13,螺旋引水環(huán)14，引流開(kāi)口15。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)一步說(shuō)明。圖l中所示的一個(gè)實(shí)施例，深井水下開(kāi)挖裝置包括浮體5、潛水電動(dòng)機(jī)l、潛水泥漿泵4、排泥管6、吸泥管7、吸頭IO，浮于水面上的浮體5為一搡作平臺(tái)，其底面吊掛懸浮于深水中的潛水電動(dòng)機(jī)l,潛水電動(dòng)機(jī)1經(jīng)連軸器2、軸套止水裝置3連接潛水泥漿泵4,潛水泥漿泵4上連接排泥管6和吸泥管7，排泥管6與大氣相通，吸泥管7經(jīng)彎頭8連接吸頭10,彎頭8上連接固定升降桿9，固定升降桿9露出水面的桿體垂直連接于浮體一側(cè)。計(jì)算實(shí)例在下表給出的計(jì)算實(shí)例，依據(jù)公式H*p>(H-h)*5*f，公式中p為水的比重、5為泥水混合物比重、f為泥水混合物在管道中平均摩擦阻力、H為開(kāi)挖深度、h為泥漿泵水面下深度。在這個(gè)計(jì)算式中p、5、f、這三個(gè)參數(shù)是固定的，在已知開(kāi)挖深度H下，通過(guò)改變潛水泥漿泵在水下的深度(h值)來(lái)改變吸泥管的排水量，從而確定潛水泥漿泵在水下的最佳位置，讓潛水泥漿泵在工作時(shí)產(chǎn)生的離心力作用與水頭壓力差產(chǎn)生的流速相互平衡，盡量減少潛水泥漿泵的能量損耗，讓潛水泥漿泵的能量充分利用，把損耗降到最低。另外，水頭壓力差和負(fù)壓要滿足0.6個(gè)大氣壓才能讓泥水混合物達(dá)到一定流速，從吸泥管里吸出。本發(fā)明可根據(jù)需要開(kāi)挖深度，選擇適當(dāng)?shù)哪酀{泵，通過(guò)調(diào)節(jié)泥漿泵在水下的深度，達(dá)到最佳工作效率。本計(jì)算實(shí)例釆用揚(yáng)程12m、吸程80m的潛水泥漿泵，泥水混合物比重1.12X103Kg/m3,泥水混合物在管道中平均摩擦阻力1.1。計(jì)算實(shí)例理論開(kāi)挖深度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖2中所示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，依據(jù)以上計(jì)算公式和計(jì)算實(shí)例，開(kāi)挖超深深度時(shí)，按泥沙混合物的性質(zhì)和選用的泥漿泵功率，潛水泥漿泵4的排泥管6可連接一接力泵11,接力泵11設(shè)置于浮體5上，接力泵11連接排泥管61。圖3中所示的吸頭10,包括內(nèi)管12、外管13、螺旋引水環(huán)14,內(nèi)管12外套接外管13，外管與內(nèi)管套接的內(nèi)管外壁上由上至下設(shè)有螺旋引水環(huán)14,外管上管口低于內(nèi)管上管口，內(nèi)管下端口設(shè)有多只引流開(kāi)口15,外管下管口低于引流開(kāi)口高度且高于內(nèi)管下管口。工作時(shí)，將潛水電動(dòng)機(jī)l、連軸器2、軸套止水裝置3和潛水泥漿泵4、吸頭IO、吸泥管7、固定升降桿放入水下，并使吸頭10處于深水開(kāi)挖處，再將連接彎頭8的固定升降桿9伸出水面的桿體連接于浮體5—側(cè)即可開(kāi)挖，按開(kāi)挖的深度要求調(diào)節(jié)潛水泥漿泵4和彎頭8的水下深度，實(shí)現(xiàn)深水水下開(kāi)挖。權(quán)利要求1、一種深水水下開(kāi)挖裝置，主要包括浮體(5)、潛水電動(dòng)機(jī)(1)、潛水泥漿泵(4)、吸頭(10)，其特征在于所述潛水電動(dòng)機(jī)(1)吊掛于浮體(5)底面且懸浮于水中，潛水電動(dòng)機(jī)(1)底端依次連接連軸器(2)、軸套止水裝置(3)、潛水泥漿泵(4)，潛水泥漿泵(4)上連接排泥管(6)和吸泥管(7)，排泥管(6)與大氣相通，吸泥管(7)經(jīng)彎頭(8)連接吸頭(10)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水水下開(kāi)挖裝置，其特征是所述浮體(5)上垂直連接固定升降桿(9)，固定升降桿(9)連接彎頭(8)。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的深水水下開(kāi)挖裝置，其特征是所述吸頭(10)包括兩端開(kāi)口的內(nèi)管(12)和外管(13),內(nèi)管(12)與彎頭(8)連接，外管(13)套接固定于內(nèi)管(12)外，外管與內(nèi)管相套的管隙中設(shè)有套于內(nèi)管外壁的螺旋引水環(huán)(14)，內(nèi)管下端管壁上開(kāi)有多個(gè)引流開(kāi)口(15)。全文摘要本發(fā)明涉及一種深水水下開(kāi)挖裝置，主要包括浮體、潛水電動(dòng)機(jī)、潛水泥漿泵、吸頭，所述潛水電動(dòng)機(jī)吊掛于浮體底面且懸浮于水中，潛水電動(dòng)機(jī)底端依次連接連軸器、軸套止水裝置、潛水泥漿泵，潛水泥漿泵上連接排泥管和吸泥管，排泥管與大氣相通，所述浮體上垂直連接一固定升降桿，固定升降桿的底端連接彎頭，吸泥管經(jīng)彎頭連接吸頭。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，工期短，能耗低，工作效率高，且無(wú)需依靠吊車(chē)或龍門(mén)吊等配合施工，降低施工成本，運(yùn)輸、安裝、操作、維護(hù)方便，適用于各種深水水下開(kāi)挖。文檔編號(hào)E02F3/88GK101560780SQ20091002774公開(kāi)日2009年10月21日申請(qǐng)日期2009年5月19日優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日發(fā)明者俞建國(guó),慶李,沈燕蘭,斌王,王榮確申請(qǐng)人:俞建國(guó)