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1、(10)申请公布号 CN 103790202 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103790202 A (21)申请号 201210419660.4 (22)申请日 2012.10.29 E02F 5/02(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 申请人 胜利油田胜利石油化工建设有限责 任公司 (72)发明人 贾芳民 高天宝 姜俊荣 于志鑫 刘龙湘 李强 李丽 冯波 刘勇 (74)专利代理机构 济南日新专利代理事务所 37224 代理人 谢省法 (54) 发明名称 海底管道挖沟机及其挖沟方法 (57)。
2、 摘要 本发明公开了海底管道挖沟机及其挖沟方 法， 包括通过脐带缆与脐带绞车连接的挖沟机机 体， 所述挖沟机机体包括机架、 对称设置在机架左 右两侧的左右离心泵、 对称设置在机架中部的左 右破土犁， 所述机架自身左右两侧底部置于左右 滑靴上， 所述左离心泵与左破土犁连接， 右离心泵 与右破土犁连接 ； 所述左右破土犁上均设置有能 使自身升降的举升装置 ； 所述机架内部的靠后位 置分别设置有左右轴流泵。 通过涵道内切削链、 高 压水， 中压水对土壤的分割、 破碎、 液化， 使得土壤 液化程度提高， 易于被水流带走。 使其适应各类土 壤的施工， 尤其对于较硬的土壤尤其适合。 涵道罩 的存在可以降低。
3、泥沙回淤和结实的速度， 有利于 快速降低沟内泥浆浓度， 同时降低对泵的磨损。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103790202 A CN 103790202 A 1/2 页 2 1. 海底管道挖沟机， 包括通过脐带缆与脐带绞车连接的挖沟机机体， 其特征在于， 所述 挖沟机机体包括机架、 对称设置在机架左右两侧的左右离心泵、 对称设置在机架中部的左 右破土犁， 所述机架自身左右两侧底部置于左右滑靴上， 所述左离心泵与左破土犁连接，。
4、 右 离心泵与右破土犁连接 ； 所述左右破土犁上均设置有能使自身升降的举升装置 ； 所述机架 内部的靠后位置分别设置有左右轴流泵。 2. 根据权利要求 1 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述机架的内部还设置有涵 道罩， 涵道罩前后方各开有一个开口， 顶部封闭， 涵道罩左右壁与左右滑靴以及未液化的沟 内海底面形成一个环状密闭面 ； 左右离心泵的吸水口、 左右轴流泵上部以及其吸水口均安 装在这个涵道罩的外侧 ； 所述左右轴流泵的出口穿过涵道罩顶部， 而在涵道罩的内部接近 于泥面， 所述左右离心泵的出口同样穿过涵道罩顶部， 而在涵道罩的内部分别与左右破土 犁连接。 3. 根据权利要求 1 所。
5、述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述举升装置为左右两个举 升油缸， 所述左右举升油缸前端分别连接左右破土犁中部， 后端则均铰接在机架上。 4. 根据权利要求 1 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述机架前面设置有前护管 器， 后面设置有后护管器 ； 所述前护管器左右两侧还设置有左右上层切削链， 所述左右破土 犁底部均设置有下层切削链 ； 所述前护管器的底部左右两侧还设置有左右高压水喷射器。 5. 根据权利要求 1 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述脐带绞车与脐带绞车液 压站连接并相互构成控制单元， 所述脐带绞车还与高压水发生单元连接， 而高压水发生单 元则连接在高压水动力单元。
6、上。 6. 根据权利要求 5 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述脐带绞车还与至少一套 泵动力单元连接。 7. 应用权利要求 1-6 任意一项所述的海底管道挖沟机进行挖沟的方法， 其步骤如下， 首先， 左右上层切削链和下层切削链在海底管道左右两侧分别切出上下两层沟槽， 左右沟 槽中间形成一道土墙， 土墙的顶部为待埋设的管道 ； 其后， 高压水发生单元产生高压水压力 在 20-10MPa， 通过安装在前护管器上的左右高压水喷射器的喷射， 冲击由切削链切削形成 的土墙， 将土墙的强度破坏 ； 再其后， 由左右离心泵产生的中压水， 压力在 3-1MPa， 通过左 右破土犁进一步对土墙的强度进行。
7、破坏， 对土墙土壤进行液化 ； 最后， 左右轴流泵产生的大 流量低扬程水流将经过切削、 冲击、 液化的土壤冲刷并随水流带走， 并将含泥沙较少的水充 满成形的沟内 ； 在轴流泵工作的过程中冲起的泥沙沿涵道罩内部的涵道向前流动， 在挖沟 机前部被海流带走。 8. 海底管道挖沟机， 主要包括通过脐带缆与脐带绞车连接的挖沟机机体， 其特征在于， 所述挖沟机机体包括机架、 对称设置在机架左右两侧的左右离心泵、 设置在机架中下部的 挖泥泵， 所述机架自身左右两侧底部置于左右滑靴上， 所述机架前面设置有前护管器， 后面 设置有后护管器 ； 所述前护管器左右两侧还设置有左右导管 ； 所述左右离心泵的出口接至 。
8、前护管器的左右导管， 前护管器左右导管成为喷嘴的安装壁， 另外将挖泥泵吸入口接至后 护管器的左右导管， 将其做为挖泥泵的吸管。 9. 根据权利要求 8 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述脐带绞车与脐带绞车液 压站连接并相互构成控制单元， 所述脐带绞车还与高压水发生单元连接， 而高压水发生单 元则连接在高压水动力单元上。 权 利 要 求 书 CN 103790202 A 2 2/2 页 3 10. 根据权利要求 8 所述的海底管道挖沟机， 其特征在于， 所述脐带绞车还与至少一套 泵动力单元连接。 权 利 要 求 书 CN 103790202 A 3 1/4 页 4 海底管道挖沟机及其挖沟。
9、方法 技术领域 0001 本发明涉及海洋工程机械， 具体地说是一种海底管道挖沟机及其挖沟方法。 背景技术 0002 目前， 国内外海底管道挖沟机多为双作用成形挖沟机， 即采用一遍液化或粉碎土 壤， 二遍输送的方法。对于复杂的海底地质状况， 仅仅采用一种土壤液化或粉碎的方法不 能有效地对各类土壤进行液化或粉碎， 因此也不能有效地实现土壤的输送。另外国内外挖 沟机输送装置出口均为开式， 排除的泥沙容易回到液化装置的入口， 一方面一定的泥沙重 新回到沟内减低液化土壤的效率， 另一方面回到液化装置入口的泥沙加大对液化装置的磨 损， 减低了液化装置的使用寿命。 0003 有鉴于此， 针对上述问题， 提出。
10、一种设计合理且有效改善上述缺失的海底管道挖 沟机， 同时引出全新的挖沟方法。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供海底管道挖沟机， 采用多次复合液化土壤， 对不同强度的 土壤分别进行一次剪切， 一次高强度冲击破碎， 一次中强度冲击破碎， 使土壤逐步液化， 然 后输送装置将液化的土壤通过设定的涵道排出。 0005 为了达成上述目的， 本发明采用了如下技术方案， 海底管道挖沟机， 主要包括通过 脐带缆与脐带绞车连接的挖沟机机体， 所述挖沟机机体包括机架、 对称设置在机架左右两 侧的左右离心泵、 对称设置在机架中部的左右破土犁， 所述机架自身左右两侧底部置于左 右滑靴上， 所述左离心泵与左破土犁。
11、连接， 右离心泵与右破土犁连接 ； 所述左右破土犁上均 设置有能使自身升降的举升装置 ； 所述机架内部的靠后位置分别设置有左右轴流泵。 0006 所述机架的内部还设置有涵道罩， 涵道罩前后方各开有一个开口， 顶部封闭， 涵道 罩左右壁与左右滑靴以及未液化的沟内海底面形成一个环状密闭面 ； 左右离心泵的吸水 口、 左右轴流泵上部以及其吸水口均安装在这个涵道罩的外侧 ； 所述左右轴流泵的出口穿 过涵道罩顶部， 而在涵道罩的内部接近于泥面， 所述左右离心泵的出口同样穿过涵道罩顶 部， 而在涵道罩的内部分别与左右破土犁连接。 0007 所述举升装置为左右两个举升油缸， 所述左右举升油缸前端分别连接左右。
12、破土犁 中部， 后端则均铰接在机架上。 0008 所述机架前面设置有前护管器， 后面设置有后护管器 ； 所述前护管器左右两侧还 设置有左右上层切削链， 所述左右破土犁底部均设置有下层切削链 ； 所述前护管器的底部 左右两侧还设置有左右高压水喷射器。 0009 所述脐带绞车与脐带绞车液压站连接并相互构成控制单元， 所述脐带绞车还与高 压水发生单元连接， 而高压水发生单元则连接在高压水动力单元上。 0010 所述脐带绞车还与至少一套泵动力单元连接。 0011 为了达成上述另一目的， 本发明采用了如下技术方案， 海底管道挖沟机进行挖沟 说 明 书 CN 103790202 A 4 2/4 页 5 的。
13、方法， 其步骤如下， 首先， 左右上层切削链和下层切削链在海底管道左右两侧分别切出上 下两层沟槽， 左右沟槽中间形成一道土墙， 土墙的顶部为待埋设的管道 ； 其后， 高压水发生 单元产生高压水压力在 20-10MPa， 通过安装在前护管器上的左右高压水喷射器的喷射， 冲 击由切削链切削形成的土墙， 将土墙的强度破坏。再其后， 由左右离心泵产生的中压水， 压 力在 3-1MPa， 通过左右破土犁进一步对土墙的强度进行破坏， 对土墙土壤进行液化 ； 最后， 左右轴流泵产生的大流量低扬程水流将经过切削、 冲击、 液化的土壤冲刷并随水流带走， 并 将含泥沙较少的水充满成形的沟内 ； 在轴流泵工作的过程。
14、中冲起的泥沙沿涵道罩内部的涵 道向前流动， 在挖沟机前部被海流带走。 0012 本发明针对海底管道挖沟机还采用了如下技术方案， 海底管道挖沟机， 主要包括 通过脐带缆与脐带绞车连接的挖沟机机体， 所述挖沟机机体包括机架、 对称设置在机架左 右两侧的左右离心泵、 设置在机架中下部的挖泥泵， 所述机架自身左右两侧底部置于左右 滑靴上， 所述机架前面设置有前护管器， 后面设置有后护管器 ； 所述前护管器左右两侧还设 置有左右导管 ； 所述左右离心泵的出口接至前护管器的左右导管， 前护管器左右导管成为 喷嘴的安装壁， 另外将挖泥泵吸入口接至后护管器的左右导管， 将其做为挖泥泵的吸管。 0013 所述脐。
15、带绞车与脐带绞车液压站连接并相互构成控制单元， 所述脐带绞车还与高 压水发生单元连接， 而高压水发生单元则连接在高压水动力单元上。 0014 所述脐带绞车还与至少一套泵动力单元连接。 0015 相较于现有技术， 本发明具有以下有益效果 ： 海底管道挖沟机通过涵道内切削链、 高压水， 中压水对土壤的分割、 破碎、 液化， 使得土 壤液化程度提高， 易于被水流带走。 使得其适应各类土壤的施工， 尤其对于较硬的土壤尤其 适合。 涵道罩的存在使得在流动性较强的土壤下工作时， 沟前泥沙被水流带走， 同时沟内泥 沙浓度较低， 由此可以降低泥沙回淤和结实的速度， 由于涵道罩的设计使得排除的泥沙不 会进入轴流。
16、泵由此， 可以有利于快速降低沟内泥浆浓度， 同时降低对泵的磨损。 附图说明 0016 附图 1 是本发明的海底管道挖沟机系统组成图 ； 附图 2 是本发明实施的例 1 的正视图 ； 附图 3 是本发明的实施例 1 的侧视图 ； 附图 4 是本发明的实施例 1 的俯视图 ； 附图 5 是本发明的的实施例 1 的涵道结构正向剖视图图 ； 附图 6 是本发明的的实施例 1 的涵道结构侧向剖视图图 ； 附图 7 是本发明的的实施例 1 的涵道构成剖面图 ； 附图 8 是本发明的的实施例 2 的正视图 ； 附图 9 是本发明的的实施例 2 的侧视图 ； 附图 10 是本发明的实施例 2 的俯视图 ； 附。
17、图 11 是本发明的的实施例 3 的正视图 ； 附图 12 是本发明的的实施例 3 的侧视图 ； 附图 13 是本发明的实施例 3 的俯视图。 0017 图中 ： 泵动力单元 100， 高压水动力单元 101， 高压水发生单元 102， 控制单元 103， 说 明 书 CN 103790202 A 5 3/4 页 6 脐带绞车液压站 104, 脐带绞车 105， 脐带缆 107， 挖沟机机体 107。 0018 机架 1、 轴流泵 2、 举升液压油缸 3、 离心泵 4、 破土犁 5、 上层切削链 6、 下层切削链 7、 滑靴8、 后护管器9、 前护管器10、 涵道罩11、 高压水喷射器12， 。
18、挖泥泵13， 长切削链14， 原 始海床 15， 沟内海底 16。 具体实施方式 0019 有关本发明的详细说明及技术内容， 配合附图说明如下， 然而附图仅提供参考与 说明之用， 并非用来对本发明加以限制。 0020 实施例 1 ： 参照附图 1 和附图 2-6， 本发明海底管道挖沟机的组成 ： 泵动力单元 100， 高压水动力 单元 101， 高压水发生单元 102， 控制单元 103， 脐带绞车液压站 104, 脐带绞车 105， 脐带缆 107， 挖沟机机体 107。机架 1、 轴流泵 2、 举升液压油缸 3、 离心泵 4、 破土犁 5、 上层切削链 6、 下层切削链 7、 滑靴 8、 。
19、后护管器 9、 前护管器 10、 涵道罩 11、 高压水喷射器 12。 0021 其中， 上述零部件很多都包括左右两个， 分别为以下 ： 左右滑靴、 左破土犁、 右破土 犁、 左离心泵、 右离心泵、 左轴流泵、 右轴流泵、 左高压水喷射器、 右高压水喷射器、 左举升油 缸、 右举升油缸。 0022 该种方式适合土壤不排水强度 80-300KPa 的情况下使用。 0023 挖沟机机架 1 安装在滑靴 8 上 ； 前护管器 10 安装在机架 1 的前端， 后护管器 9 安 装在机架 1 的后端 ； 左离心泵安装在左滑靴上， 右离心泵安装在右滑靴上 ； 左右破土犁 5 安 装在机架 1 内部前部左右。
20、两侧， 其前端铰接在挖沟机机架 1 上， 举升油缸 3 活塞杆与破土犁 5 中间铰接， 举升油缸 3 尾端与机架 1 铰接 ； 左右轴流泵 2 分别安装在机架 1 内部后部左右 两侧 ； 上层切削链 6 安装在前护管器 10 上， 下层切削链 7 安装在破土犁 5 上 ； 涵道罩 11 安 装在机架 1 内部， 涵道罩 11 为前后方各有一个开口， 顶部封闭， 涵道罩 11 左右壁与左右滑 靴 8 以及未液化的沟内海底 16 面形成一个环状密闭面。离心泵 4 以及其吸水口、 轴流泵 2 以及其吸水口均安装在这个涵道罩 11 的外侧， 而轴流泵 2 的出口穿过涵道罩 11 顶部， 在涵 道罩 1。
21、1 的内部接近泥面， 离心泵 4 的出口同样穿过涵道罩 11 顶部在涵道罩 11 的内部与破 土犁 5 连接 ； 左右高压水喷射器 12 安装在前护管器 10 的底部。所述脐带绞车 105 与脐带 绞车液压站 104 连接并相互构成控制单元 103， 所述脐带绞车还与高压水发生单元连接， 而 高压水发生单元 102 则连接在高压水动力单元 101 上。脐带绞车 105 还与至少一套泵动力 单元 100 连接。 0024 海底管道挖沟机进行挖沟的方法， 其步骤如下， 首先， 左右上层切削链和下层切削 链在海底管道左右两侧分别切出上下两层沟槽， 左右沟槽中间形成一道土墙， 土墙的顶部 为待埋设的管。
22、道 ； 其后， 高压水发生单元产生高压水压力在 20-10MPa， 通过安装在前护管 器上的左右高压水喷射器的喷射， 冲击由切削链切削形成的土墙， 将土墙的强度破坏。 再其 后， 由左右离心泵产生的中压水， 压力在 3-1MPa， 通过左右破土犁进一步对土墙的强度进行 破坏， 对土墙土壤进行液化 ； 最后， 左右轴流泵产生的大流量低扬程水流将经过切削、 冲击、 液化的土壤冲刷并随水流带走， 并将含泥沙较少的水充满成形的沟内 ； 在轴流泵工作的过 程中冲起的泥沙沿涵道罩内部的涵道向前流动， 在挖沟机前部被海流带走。 在工作过程中， 由于涵道罩的隔离作用， 使得离心泵吸水口和轴流泵的吸水口获得泥沙。
23、含量较少的海水。 说 明 书 CN 103790202 A 6 4/4 页 7 由于涵道罩与管沟形成的筒形涵道， 轴流泵注入涵道内的水流一方面冲刷液化的土壤， 同 时形成向前的水流向前冲刷未施工的土壤， 同时带走液化的土壤。 0025 实施例 2 ： 参照附图 1 和附图 8-10， 本发明形式的另一种方案是 ： 在实施例 1 的基础上移去举升 液压油缸 3、 破土犁 5、 上层切削链 6、 下层切削链 7。增加挖泥泵 13， 另外将前护管器 10 和 后护管器 9 向下加长， 将两台离心泵 4 的出口接至前护管器 10 的左右导管， 前护管器 10 左 右导管成为喷嘴的安装壁。另外将挖泥泵吸。
24、入口接至后护管器 9 的左右导管， 将其做为挖 泥泵13的吸管。 在本形式下， 管道下方的土壤在离心泵4产生的压力水的的作用下被切割， 轴流泵2产生的大流量水对其进一步喷冲促使其进一步液化， 由于涵道罩11的存在使轴流 泵 2 喷冲形成的水流沿涵道罩 11 流出。最后挖泥泵 13 对沟内不流动的土壤抽吸排除涵道 罩 11 外。该种方式适合土壤不排水强度 0-80KPa 的情况下使用。 0026 实施例 3 ： 参照附图 1 和附图 11-13， 本发明形式的另一种方案是 ： 在实施例 2 基础上在前护管器 10 左右垂直立管上安装较长的切削链 14， 同时在向内垂直方向上高压水喷射器 12， 。
25、该喷射 器喷嘴 12 均匀分布于自身与离心泵 4 出口之间。此时可拆除挖泥泵 13。 0027 本发明在为挖沟机准备 4 个工具包， 即轴流泵 2， 离心泵 4， 高压水喷射器 12、 挖泥 泵 13， 切削链 14。根据不同土壤强度， 使用不同的组合， 从而可有效实施挖沟作业， 同时具 有较好的经济效益。 0028 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 非用以限定本发明的专利范围， 其他运用本 发明的专利精神的等效变化， 均应俱属本发明的专利范围。 说 明 书 CN 103790202 A 7 1/6 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 8 2/6 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 9 3/6 页 10 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 10 4/6 页 11 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 11 5/6 页 12 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 12 6/6 页 13 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103790202 A 13 。