[发明专利]流量可控的喷冲破土装置

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：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，本发明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