專利名稱：水下噴水挖掘工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及挖掘工具，具體地說是一種水下噴水挖掘工具。
背景技術：
早期電纜穿越海底，是不經(jīng)過埋設而直接放置在海底。但是，由于海洋船舶和漁業(yè)捕撈的活動增多，從上世紀五十年代起，為防止越洋海底電纜受到造成損壞，人們開始研制和開發(fā)電纜埋設技術。全球通訊業(yè)的迅猛發(fā)展，需要在海底埋設大量的電纜和光纜(海纜)。為適應作業(yè)水深和埋設深度的不斷增加，在上世紀九十年代出現(xiàn)了以履帶為行走機構的自走式海纜埋設機。在抗剪強度為0-25kPa的泥質海底埋設電纜時，為達到較高作業(yè)效率，埋設機一般需要配備噴水式挖掘工具。
海纜埋設由最初的海纜埋設犁，發(fā)展到功能齊全可完成對海纜定位、跟蹤、挖掘、檢測、切割、修復等多項任務的海纜埋設機。海纜埋設機有自走式、浮游式和浮游自走式三種類型，針對不同的地質條件，自走式海纜埋設機可配備噴水式、鏈式、巖石切割輪式等不同的挖掘工具來完成挖掘和海纜埋設任務，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，導致當溝側土壤出現(xiàn)倒塌時海纜會達不到規(guī)定的埋設深度。另外，兩噴水臂只能同時上下擺動和同時擴展與收縮，不可以獨立地放下和側向移動，這樣不便于靈活地控制挖掘寬度和挖掘深度。
實用新型內(nèi)容為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種能達到規(guī)定的埋設深度且靈活地控制挖掘寬度和挖掘深度的噴水挖掘工具，可在各種海纜埋設機上使用。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是由低壓離心式水泵、高壓離心式水泵、旋轉關節(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、側移油缸組成，由液壓馬達驅動的高壓離心式水泵通過螺栓安裝在旋轉關節(jié)上，與旋轉關節(jié)中的高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達驅動的低壓離心式水泵固連在埋設機的框架上，通過管路與旋轉關節(jié)安裝在一起，并與旋轉關節(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，與旋轉關節(jié)固連、于旋轉關節(jié)上方，噴水臂具有兩個，結構相同，對稱設置在旋轉關節(jié)兩邊，其中一個噴水臂的一端與噴水臂油缸相連，另一端鉸接在旋轉關節(jié)上，與旋轉關節(jié)內(nèi)的高低壓水路相通，側移油缸安裝在旋轉關節(jié)上，其活塞桿與噴水臂抵接；其中所述旋轉關節(jié)為空心管狀結構，內(nèi)設套裝的高壓內(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；兩側端部為圓柱狀結構，安裝有端蓋，噴水臂的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結構上分別設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側移油缸驅動的前臂、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，并與旋轉關節(jié)中高壓內(nèi)管水路相通；后臂上設有低壓噴嘴，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉關節(jié)中低壓外管水路相通。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.能滿足水下埋纜作業(yè)要求。采用本實用新型，在海底底質為淤泥、泥沙的條件下進行埋設海纜工作時，采用噴水挖掘工具，可以快速有效地進行挖掘工作。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)的泥沙噴射搬運到海床表面，從而實現(xiàn)在土壤中挖溝的功能，當溝側土壤出現(xiàn)倒塌時海纜也會達到規(guī)定的埋設深度。
2.便于操作。本實用新型所述兩個噴水臂能同時上下擺動和同時擴展與收縮，也可以獨立地放下和側向移動，并根據(jù)需要調整挖掘深度，可便于靈活地控制挖掘寬度和挖掘深度，能滿足水下埋纜作業(yè)要求。
3.應用范圍廣。本實用新型可在各種海纜埋設機上使用，工作安全可靠。


圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為圖1的左視圖(不包括壓下器部分)。
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詳細說明。
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、旋轉關節(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、側移油缸12組成，由液壓馬達驅動的高壓離心式水泵2通過螺栓安裝在旋轉關節(jié)3上，與旋轉關節(jié)3中的高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達驅動的低壓離心式水泵1固連在埋設機的框架上，通過管路與旋轉關節(jié)3安裝在一起，并與旋轉關節(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，與旋轉關節(jié)3固連、于旋轉關節(jié)3上方，噴水臂6具有兩個，結構相同，對稱設置在旋轉關節(jié)3兩邊，其中一個噴水臂6的一端與噴水臂油缸5相連，另一端鉸接在旋轉關節(jié)3上(在噴水臂油缸5作用下可沿旋轉關節(jié)3旋轉一個角度，用以控制挖掘深度)與旋轉關節(jié)3內(nèi)的高低壓水路相通，側移油缸12安裝在旋轉關節(jié)3上，由其活塞桿驅動噴水臂6水平移動(可以調節(jié)挖掘寬度)。
其中所述旋轉關節(jié)3為空心管狀結構，內(nèi)設套裝的高壓內(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水路相通兩側端部為圓柱狀結構，安裝有端蓋，噴水臂6的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結構上分別設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為分別由兩個噴水臂油缸5和兩個側移油缸12驅動的前臂、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，并與旋轉關節(jié)3中高壓內(nèi)管水路相通后臂上設有低壓噴嘴8，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉關節(jié)3中低壓外管水路相通。
本實用新型工作過程及原理如下所述噴水臂6在兩個噴水臂油缸5和兩個側移油缸12的驅動下，可以獨立地放下和側向移動。噴水臂6在兩個側移油缸12的驅動下張開的最大和最小的位置參見圖2。為減輕重量，噴水臂6中前臂和后臂均由兩個尺寸相同的硬陽極化的鋁合金管構成，一個用于輸送高壓水，另一個用于輸送低壓水，高壓水管在低壓水管前面。
高壓離心式水泵2由液壓馬達驅動抽取海水并產(chǎn)生高壓后，通過噴水臂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也由液壓馬達驅動，抽取并產(chǎn)生低壓、大流量的海水后，通過噴水臂6上的低壓噴嘴8，將泥沙搬運到海床表面。
具有高壓內(nèi)管、低壓外管的旋轉關節(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用于獨立關閉每個噴水臂6的前臂的高壓水。
支撐梁4為噴水挖掘工具的安裝基體，旋轉關節(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體框架下部，便于拆裝。
壓下器9的作用是將海纜壓入挖開的溝槽，壓下器9設置在兩個噴水臂6的后面，用一個壓下油缸11驅動，能夠進行上下擺動。在進行埋設作業(yè)時，當海纜的張力過大時，將壓下器9抬起(參見圖1)，避免造成對海纜的損傷；當海纜的張力較小時，控制壓下器9向下運動。
本實用新型噴水挖掘工具已經(jīng)過試驗證明是切實可行的。噴水挖掘工具結構簡單，工作安全可靠，耐海水腐蝕，應用范圍廣，便于在海纜埋設機上換裝。
權利要求1.一種水下噴水挖掘工具，其特征在于由低壓離心式水泵(1)、高壓離心式水泵(2)、旋轉關節(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)、側移油缸(12)組成，由液壓馬達驅動的高壓離心式水泵(2)安裝在旋轉關節(jié)(3)上，與旋轉關節(jié)(3)中高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達驅動的低壓離心式水泵(1)固連在埋設機的框架上，通過管路與旋轉關節(jié)(3)安裝在一起，并與旋轉關節(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)作為基座與旋轉關節(jié)(3)固連、于旋轉關節(jié)(3)上方，噴水臂(6)具有兩個，結構相同，對稱設置在旋轉關節(jié)(3)兩邊，其中一個噴水臂(6)的一端與噴水臂油缸(5)相連，另一端鉸接在旋轉關節(jié)(3)上，與旋轉關節(jié)(3)內(nèi)的高低壓水路相通，側移油缸(12)安裝在旋轉關節(jié)(3)上，其活塞桿與噴水臂(6)抵接。
2.按權利要求1所述水下噴水挖掘工具，其特征在于所述噴水臂(6)為分別由兩個噴水臂油缸(5)和兩個側移油缸(12)驅動的前臂、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，并與旋轉關節(jié)(3)中高壓內(nèi)管水路相通；后臂上設有低壓噴嘴(8)，為O形，與低壓水管軸線垂直，朝向后方，并與旋轉關節(jié)(3)中低壓外管水路相通。
3.按權利要求1所述水下噴水挖掘工具，其特征在于其中所述旋轉關節(jié)(3)為空心管狀結構，內(nèi)設套裝的高壓內(nèi)管、低壓外管，及端蓋，高壓內(nèi)管、低壓外管上分別設有高壓和低壓水入口，與低壓離心式水裂(1)、高壓離心式水泵(2)水路相通；兩側端部為圓柱狀結構，安裝有端蓋，噴水臂(6)的一端套置在所述圓柱外表面，所述圓柱狀結構上分別設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。
專利摘要本實用新型公開一種水下噴水挖掘工具。由液壓馬達驅動的高壓離心式水泵通過螺栓安裝在旋轉關節(jié)上，與旋轉關節(jié)內(nèi)高壓內(nèi)管相通，由液壓馬達驅動的低壓離心式水泵固連在埋設機的框架上，通過管路與旋轉關節(jié)安裝在一起，并與旋轉關節(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關節(jié)固連、于旋轉關節(jié)上方，噴水臂具有兩個，結構相同，對稱設置在旋轉關節(jié)兩邊，其中一個噴水臂的一端與噴水臂油缸相連，另一端鉸接在旋轉關節(jié)上，與旋轉關節(jié)內(nèi)的高低壓水路相通，側移油缸安裝在旋轉關節(jié)上，其活塞桿與噴水臂抵接。采用本實用新型能達到規(guī)定的埋設深度且靈活地控制挖掘寬度和挖掘深度。
文檔編號E02F5/02GK2753803SQ200420012930
公開日2006年1月25日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者張將, 張艾群, 張竺英 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所