[发明专利]用于在海底地层中安装基础元件的打桩机系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在海底地层中安装或移除（停用）基础元件如桩部件、锚固件和导体的打桩机系统，所述打桩机系统包括：限定腔的封闭的壳体；容纳在壳体内部，即，在腔中并由壳体封装的冲击重物；和用于使冲击重物往复运动的液压回路。该回路包括一个或多个阀、缸部件和容纳在缸部件中且连接到冲击重物的活塞，例如，与冲击重物形成整体或刚性地连接到冲击重物。系统还包括泵27，以用于从打桩机的周围环境抽取水并向液压回路提供加压水。本发明还涉及安装或去除基础元件的方法。

背景技术

EP675233涉及液压打桩机，其包括外壳(在EP675233的附图中用附图标记1表示)，其中安装有：具有砧块（3）的撞击件（2）、液压动力缸（4）（其杆部件（5）与撞击件（2）相连接），和液压分配器（12）。“由于使用水，包括海水，而不是矿油（其通常用于现有技术的装置）作为工作流体，被提供的装置在生态方面是清洁的”。

互联网上可获得的名为“Lerch Sea Water Hammer”的专利构思（patent proposal）涉及一种打桩机，其“用海水作为液压流体，并消耗（give up）其能量，通过将海水返回到围绕锤部件的大海来进行处理。因而，避免需要在泵和打桩机之间的两个动力传输管。……另外为了使该打桩机更有效地工作，在打桩机的外壳内保持大气环境。”

在根据US4367800的水下打桩设备中，锤部件在壳体中可上、下运动，壳体在工作中填充有流体，流体存在于锤部件的上方和下方，锤部件至少在向上的方向上借助打桩用流体进行打桩工作，打桩用流体通过设置在壳体上或邻近壳体设置的电动泵被加压，并且与锤部件在其中运动的流体是同一流体。“有利地，流体（用其对壳体进行填充）是设备浸没在其中的环境水。”

发明内容

本发明的目的是提供改进的用水作为工作流体的液压打桩机。

为此，液压回路的排出部与腔连通，并且一个或多个出口设置在壳体的壁中。在实施例中，出口设置在壳体的底部附件或在壳体的底部中。

通过使加压水经由腔（优选经由腔的整个长度）返回到周围环境，进入腔内的直接来自周围环境的水和污物的侵入（例如源于使冲击重物往复运动而产生的抽吸作用）被减少或阻止。

在实施例中，打桩机包括：上轴承和/或下轴承，以用于引导冲击重物的上部和/或下部；和设置在轴承的下方、优选在最下面的轴承的下方的出口。通过将用于回水的出口或至少一些出口设置在最下面的轴承下方，（一部分）回水被引导经过轴承，并且利用回水轴承被连续的冲洗和/或润滑。

在其他实施例中，打桩机系统包括设置在阀上游、优选在泵上游的过滤器。过滤器优选去除超过50μm、优选超过25μm且更有选超过10μm的颗粒，即，去除具有大于具体限制的有效直径的颗粒的90%。过滤打桩用的水使能使下游的构件（特别是相对精密的构件，如常用于控制主液压阀的操纵阀）中的公差变得更小（tighter）。而这能使打桩机的操作更有效，即，以与用油作为液压介质的打桩机的效率相接近或相等。

通常，泵和过滤器设置在水面船只的甲板上。但是，如果泵和过滤器设置在浸没的打桩机附近或甚至设置在浸没的打桩机上或其中，就不再需要用于加压水的供给管线，简化了例如脐带部件。

在实施例中，冲击重物借助加压水向上然后向下进行打桩工作。在该实施例中，一个或多个阀布置成交替地将加压水引导到活塞的相对侧，特别是引导到活塞的所谓提升和加速表面。相比于具有包括气弹簧的液压回路的打桩机，这种打桩机能用较小的泵来操作。

本发明还涉及一种用于在海底地层中安装或移除基础元件如桩部件、锚固件和导体的方法，所述方法包括步骤：将打桩机安装在基础元件上；填充，例如用水注满腔；通过将取自周围环境的水用作液压介质而使冲击重物分别背离和朝向基础元件交替地提升和加速来将基础元件分别打桩入地层或从地层出来；和使水经由腔返回周围环境。在实施例中，至少一部分水经由壳体的底部返回到周围环境，因而水围绕冲击重物流动并优选经过上轴承和下轴承。

出于完整性的原因，将注意力集中到以下的背景技术。

GB2078148涉及落锤设备，其中锤（E）借助活塞杆与活塞（B）互连。立式缸部件（A）在其上端开口，活塞在缸部件内可滑动，并且活塞杆可滑动经过缸部件的下端。在缸部件内活塞下方的空间被选择性地连接到加压流体（例如水）源并借助阀（D）被排出。在完全浸没的情况下，周围环境的水用作液压流体并且被泵入缸部件内并借助阀D被排放回周围环境的水中。