[发明专利]泵设备及水下沟槽挖掘设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵设备，更具体地说，涉及一种配置成在浅水中产生高压水输出的泵设备。本发明的泵设备特别适用于采用喷射工具切割海底沟槽的设备。例如，这种沟槽在将管道或电缆埋入海床时是必须的。

背景技术

众所周知，沟槽切割设备在海底环境中使用高压水喷射流来形成沟槽。直到最近，这种沟槽切割设备才主要用于相对地深的水中。然而，在较浅水的环境中使用沟槽切割设备的需求在不断增加。在浅水中使用喷射工具存在一些问题。

为了向喷射工具的出口提供高压水，用泵从在喷射工具周围的环境抽水。通常使泵浸没在水中并且相对地靠近高压出口。例如，可以方便地将泵安装到水下沟槽切割机动装置的主体。在这类应用中，优选地采用诸如多级轴流泵和混合轴流泵的高比转数泵，因为这种泵的大小和重量通常较诸如离心式泵的低比转数泵的小。

高比转数泵的高进水流量具有能够降低在泵的进水侧中的环境流体压力的效果。这在深水环境中是可接受的，但是在浅水环境中，环境压力的减少足以导致泵气蚀。众所周知，气蚀可能降低泵的性能和减少使用寿命。

解决在浅水中产生气蚀问题的一个建议方案是在主泵的上游安装辅助泵，该辅助泵提供低压和高流量。例如，可以将这种辅助泵安装在沟槽挖掘机动装置上或在服务船上或在岸上。然而，这是不方便的，并且增加了整个设备的复杂性。还有可能使用低比转数泵作为辅助泵，然而，如上所述，这种泵的重量较大并且比较昂贵。

发明内容

本发明的目的是避免或减轻上述问题以及提供一种特别用于沟槽切割设备的喷射工具的泵设备，所述泵设备适合于在较浅水中使用，并且能够减小或避免产生气蚀问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种泵设备，所述泵设备包括具有相对低压的流体输入口和相对高压的流体输出口的主泵，以及与所述主泵的流体输入口相关联的装置，在环境压力基本上不足以防止主泵气蚀时，所述装置能操作以局部地增加所述主泵的流体输入口的压力。

在优选的实施例中，所述能操作以局部地增加所述流体输入口的压力的装置是喷射泵。

优选地，喷射泵具有输入口和输出口，该输入口与主泵的高压输出口流体连通，并且该输出口与主泵的输入口流体连通。

优选地，泵设备进一步包括隔离器，该隔离器能操作以将喷射泵与主泵的高压输出口隔离。

优选地，主泵包括一个或多个设在高压流体输出口的上游的可控限流阀，所述阀具有限流状态和非限流状态。与非限流状态相比，所述限流状态操作上减少流入主泵的输入口流量并且增加主泵的流体输出口的排出压力。

根据本发明的第二方面，提供了一种在浅水中操作的水下沟槽挖掘设备，该设备包括沟槽切割高压喷射工具；主泵，该主泵具有相对高压的流体输出口和相对低压的流体输入口，其中所述流体输出口与所述喷射工具流体连通；以及与所述主泵的流体输入口相关联的装置，在环境压力不足以防止主泵气蚀时，所述装置能操作以局部地增加所述主泵的流体输入口的压力。

在所述第二方面的优选的实施例中，所述能操作以局部地增加所述流体输入口的压力的装置是喷射泵。

优选地，在这第二方面中，喷射泵具有输入口和输出口，该输入口与主泵的高压输出口流体连通，并且该输出口与主泵的输入口流体连通。

优选地，水下沟槽挖掘设备进一步包括隔离器，该隔离器能操作以将喷射泵与主泵的高压输出口隔离，所述隔离器能在环境压力基本上足以防止主泵气蚀时进行操作。

优选地，在这第二方面中，主泵包括一个或多个设在高压流体输出口的上游的可控限流阀，所述阀具有限流状态和非限流状态。与非限流状态相比，所述限流状态操作上减少流入主泵的输入口流量并且增加主泵的流体输出口的排出压力。

根据本发明的第三方面，提供了一种在浅水中操作的水下沟槽挖掘设备的操作方法，该设备包括沟槽切割高压喷射工具和主泵，该主泵具有相对高压的流体输出口和相对低压的流体输入口，其中该流体输出口与所述喷射工具流体连通，该方法包括在环境压力基本上不足以防止主泵气蚀时，局部地增加所述主泵的流体输入口的压力。

优选地，局部地增加在所述流体输入口的压力的步骤包括使用与所述流体输入口流体连通的喷射泵。

优选地，喷射泵具有输入口和输出口，该输入口与主泵的高压输出口流体连通，并且该输出口与主泵的输入口流体连通。

在优选的实施例中，所述方法进一步包括在环境压力基本上足以防止主泵气蚀时将喷射泵与主泵的高压输出口隔离。