深水水下開挖裝置的製作方法

2023-12-09 19:39:11

專利名稱：深水水下開挖裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種清淤、疏浚設備，主要是適用於水下深基坑開挖、深水不排水
開挖土方、大型沉井下沉水下開挖、江海取砂、灌注樁內取砂等施工工程中的水下開挖裝置。
背景技術：
隨著基坑、深井開挖等水利工程的迅猛發展，受作業深度限制，對開挖裝置的要求 越來越高。現有技術中，對基坑、深井開挖特別是對超深井的排水土方開挖下沉普遍採用空 氣吸泥機、潛水砂石泵、抓斗式挖泥機等機械設備進行施工。 空氣吸泥機是由空氣壓縮機輸送足夠風量進入吸泥機的風包內，並向吸泥機管內 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， 而在吸泥機下部造成負壓，產生吸力，將泥砂、石塊和水吸入吸泥管，隨同高壓氣流連續不 斷排出排泥管外，從而達到除土的目的。但空氣吸泥機在作業時空氣能量損耗大，需要大型 的動力設備保證提供足夠的動能，耗電量巨大；施工作業時，必須要依靠吊車或龍門吊配合 施工，施工不方便，增加了成本投入。 潛水砂石泵工作時一般設置在作業的最下端，這對潛水砂石泵防水要求相當高， 一但漏水，維修起來比較麻煩；潛水砂石泵長期在深水區施工作業，對機械的磨損大，機械 的使用壽命大大降低；潛水砂石泵也要投入吊車和龍門吊配合施工，增加了施工的複雜程度。 專利申請號為200710119274. 2和200410023299. 9中泥漿泵的使用不能充分利用 其吸程和揚程，不能發揮最大功率，浪費能源，成本高；專利號為200520045961. 0的深水疏 浚裝置，公開了一種利用抽壓氣機和壓力泵進行深水疏浚的裝置，該技術雖然能滿足深水 疏浚要求，但結構複雜，配套設備多，維修不便，不適宜推廣使用。

發明內容為了克服現有技術中結構複雜，配套設備多，施工難度大，施工成本高，功率利用 率低，浪費能源等不足，本實用新型的目的是提供一種結構簡單，施工維修簡便，無需大型 配套設施，能量損失低，大幅度節約施工成本，工作效率高，吸泥量大的深水水下開挖裝置。 為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是深水水下開挖裝置主要包括 浮體、潛水電動機、潛水泥漿泵、吸頭，其特徵在於潛水電動機懸浮於水中且吊掛於水面上 浮體的底面，潛水電動機依次連接連軸器、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，吸泥管經彎頭連接吸頭。潛水泥漿泵懸浮於水中，通過 調節泥漿泵水下深度，充分利用泥漿泵的吸程和揚程，發揮泥漿泵最大功率，可增加開挖深 度，適用場合多、範圍廣；泥漿泵與吸頭間的吸泥管採用橡膠軟管，一次性接管後可以開挖 十幾米深而不需要再接管，改變施工過程中全部採用硬管因高差而引起的能量損失。 進一步地，所述浮體上垂直連接固定升降杆，固定升降杆連接彎頭，彎頭水下位置高於潛水泥漿泵，彎頭與潛水泥漿泵連接的吸泥管中產生虹吸，加快了泥漿泵吸泥速度，固
定升降杆可定位穩定地放置吸頭並保持吸頭水下工作平衡，配合潛水泥漿泵可直觀地調節
彎頭、吸頭水下位置，操作簡單，提高了裝置工作效率，能耗損失低，節約能源，安全性能高。 再進一步地，吸頭包括兩端開口的內管和外管，內管與彎頭連接，外管套接固定於
內管外，外管與內管相套的管隙中設有螺旋引水環，內管下端管壁上開有多個引流開口。吸
頭水下工作時，水體受吸頭內管中吸力，在內外管間螺旋引水環產生螺旋錐形水流，從引流
開口下衝，可破土吸泥，不產生管道堵塞現象，吸頭管道即使埋在泥裡也不可能引起堵管，
提高吸泥效率，其結構合理，管道防堵效果好，無須附加能源，降低了使用成本。 本實用新型利用水頭氣壓差、虹吸原理，通過潛水泥漿泵和獨特的吸頭結構以及
結合軟管和硬管的優點，將深水泥沙混合物吸出，能開挖80米水下泥土，出管含泥量在
12% 20%，充分發揮泥漿泵最大功率，不僅能縮短施工工期，能量損耗低，在施工過程中
能節約許多能源，而且無需依靠吊車或龍門吊等配合施工，施工方便，降低施工成本，工作 效率高。本實用新型結構簡單，運輸、安裝、操作、維護方便，使用成本低，施工過程中維修機
械、接管方便，無須將設備全部吊離水中，適用於各種場合的基坑、深水開挖的清淤、疏浚水 利工程，特別適用於超深井沉井下沉土方開挖的施工工程中。

圖1為本實用新型一個實施例的結構示意圖； 圖2為本實用新型另一個實施例的結構示意圖； 圖3為本實用新型的吸頭的立體結構示意圖。 圖中潛水電動機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，固定升降杆9，吸頭10，接力泵11，內管12，外管13，螺旋引水環14，引 流開口 15。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 圖1中所示的一個實施例，深井水下開挖裝置包括浮體5、潛水電動機1、潛水泥漿 泵4、排泥管6、吸泥管7、吸頭10，浮於水面上的浮體5為一操作平臺，其底面吊掛懸浮於深 水中的潛水電動機l，潛水電動機1經連軸器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經彎頭8連接吸頭10， 彎頭8上連接固定升降杆9，固定升降杆9露出水面的杆體垂直連接於浮體一側。 計算實例 在下表給出的計算實例，依據公式H*P > (H-h)* S *乙公式中p為水的比重、S 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為開挖深度、h為泥漿泵水面 下深度。在這個計算式中P 、 S 、f、這三個參數是固定的，在已知開挖深度H下，通過改變潛 水泥漿泵在水下的深度(h值)來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產生的離心力作用與水頭壓力差產生的流速相互平衡，儘量 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 壓力差和負壓要滿足0.6個大氣壓才能讓泥水混合物達到一定流速，從吸泥管裡吸出。本發明可根據需要開挖深度，選擇適當的泥漿泵，通過調節泥漿泵在水下的深度，達到最佳工 作效率。本計算實例採用揚程12m、吸程80m的潛水泥漿泵，泥水混合物比重1. 12X103Kg/
mV泥水混合物在管道中平均摩擦阻力1. 1。
計算實例理論開挖深度序號泥漿泵水下深度h (m)開挖深度H (m)
1420
2526
3632
4738
543
6948
71053
8 ,1157
91261 圖2中所示本實用新型的另一個實施例，依據以上計算公式和計算實例，開挖超 深深度時，按泥沙混合物的性質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ll，接力泵11設置於浮體5上，接力泵11連接排泥管61。 圖3中所示的吸頭IO，包括內管12、外管13、螺旋引水環14，內管12外套接外管 13，外管與內管套接的內管外壁上由上至下設有螺旋引水環14，外管上管口低於內管上管 口，內管下埠設有多隻引流開口 15，外管下管口低於引流開口高度且高於內管下管口。 工作時，將潛水電動機1、連軸器2、軸套止水裝置3和潛水泥漿泵4、吸頭10、吸泥 管7、固定升降杆放入水下，並使吸頭10處於深水開挖處，再將連接彎頭8的固定升降杆9 伸出水面的杆體連接於浮體5 —側即可開挖，按開挖的深度要求調節潛水泥漿泵4和彎頭 8的水下深度，實現深水水下開挖。
權利要求一種深水水下開挖裝置，主要包括浮體(5)、潛水電動機(1)、潛水泥漿泵(4)、吸頭(10)，其特徵在於所述潛水電動機(1)吊掛於浮體(5)底面且懸浮於水中，潛水電動機(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)經彎頭(8)連接吸頭(10)。
2. 根據權利要求1所述的深水水下開挖裝置，其特徵是所述浮體(5)上垂直連接固 定升降杆(9)，固定升降杆(9)連接彎頭(8)。
3. 根據權利要求1所述的深水水下開挖裝置，其特徵是所述吸頭(10)包括兩端開口 的內管(12)和外管(13)，內管(12)與彎頭(8)連接，外管(13)套接固定於內管(12)夕卜， 外管與內管相套的管隙中設有套於內管外壁的螺旋引水環(14)，內管下端管壁上開有多個 引流開口 (15)。
專利摘要本實用新型涉及一種深水水下開挖裝置，主要包括浮體、潛水電動機、潛水泥漿泵、吸頭，所述潛水電動機吊掛於浮體底面且懸浮於水中，潛水電動機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杆，固定升降杆的底端連接彎頭，吸泥管經彎頭連接吸頭。本實用新型結構簡單，施工方便，工期短，能耗低，工作效率高，且無需依靠吊車或龍門吊等配合施工，施工成本低，運輸、安裝、操作、維護方便，適用於各種深水水下開挖。
文檔編號E02F3/88GK201447720SQ20092004550
公開日2010年5月5日 申請日期2009年5月19日 優先權日2009年5月19日
發明者俞建國, 李慶, 沈燕蘭, 王斌, 王榮確 申請人:江蘇河海科技工程集團有限公司