[发明专利]一种500米水深硬质土海底管道铺设机械与水力喷射复合式旋转开沟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种500米水深硬质土海底管道铺设机械与水力喷射复合式旋转开沟器，适用于500米及500米以内深海硬质土海床,属于海洋工程装备技术领域。 

技术背景

目前,随着我国对能源需求依赖程度的不断增加,海洋油气资源的开发与利用正得到前所未有的发展，海底挖沟技术作为海洋工程技术领域中的重要组成部分，正日益展现出举足轻重的地位。在海底输油(气)管道中，海底管道挖沟机是进行海底管道埋设保护的重要装备，管道处于海底，大部分需要埋设在海底土壤之中一定深度，一些处于波浪破碎带或潮差带之中的管道，受风浪、潮流等影响较大，有时可能被海中漂浮物撞击或船舶抛锚等因素破坏，因此要保证海底管道在其设计使用期限内不发生意外事故、实现油气资源的安全输送，一般需要对海底管道进行埋设保护，而管道的埋设保护，需要用到海底挖沟技术。所谓海底挖沟技术即是一般利用船舶拖带挖沟机，通过开沟器在海床开出一条沟槽，将管道沉放在沟槽中，然后再回填挖出的泥土，实现管道的埋设。 

开沟器是海底挖沟机的关键组成部分之一，其设计的好坏直接影响海底挖沟的质量、挖沟机寿命的长短、管道在埋深土壤中的稳固程度以及工作效率的高低。现今世界上挖沟机开沟器多采用机械与水力冲射复合形式，机械与水力多采用安装在挖沟机不同部位的独立结构单元，这样不仅大大占用了挖沟机的运作空间，同时也降低了开沟效率。在硬质土海底管道装备技术研发中，挖沟机开沟器大多适用于浅海水域，且挖沟深度和宽度都比较小，很难适应在复杂地质环境中开沟作业的要求。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种500米水深硬质土海底管道铺设机械与水力喷射复合式旋转开沟器，可降低开沟器在挖沟机中的占用空间，大大的提高工作效率，同时，可开挖出深为4m，上槽口宽为2m，下槽底宽为1.3m的梯形沟槽，从而可以满足在复杂地质环境中开沟作业的要求。 

本发明任务解决其技术问题所采用的技术方案是：一种500米水深硬质土海底管道铺设机械与水力喷射复合式旋转开沟器，主要由液压推动杆、销轴、透水遮挡板、防护罩、泥浆 泵吸管、遮挡板上支架、遮挡板下支架、上悬挂圆筒、下支撑柱、悬架、橡胶隔水密封垫、顶盖、底盖、上推力圆锥滚子轴承、下推力圆锥滚子轴承、密封垫、上衬垫、下衬垫、紧固螺栓、外旋转圆筒、刀齿、喷嘴、密封垫、上推力圆柱滚子轴承、下平面定轴轮系、下推力圆柱滚子、轴承、电机、电机座、电机输出轴、联轴器、动力输出轴、键、高压水管、支架、出水口、挡板2、挡板3、上平面定轴轮系、犁铧、内圆筒组成，悬架通过销轴与挖沟机主体架铰接在一起,液压推动杆一端与挖沟机主体架连接在一起,一端通过销轴与透水遮挡板相铰接,从而可以使旋转开沟器在液压推动杆作用力的作用下,通过支架能够自由的在其水平姿势与垂直姿势之间相互转变,进而可以有效的控制挖沟深度,带有防护罩的泥浆泵吸管固定在透水遮挡板下部,遮挡板上支架与遮挡板下支架分别与上悬挂圆筒与下支撑柱相连,下支撑柱与犁铧相连，上悬挂圆筒上部与悬架相铰接,下部与推力圆锥滚子轴承相连,并在筒顶部覆有橡胶密封垫,顶盖与底盖分别与上推力圆锥滚子轴承、下推力圆锥滚子轴承的上端面相连接，并在顶盖与上圆筒的缝隙位置处覆有密封垫，顶盖与底盖又分别通过上衬垫与下衬垫由紧固螺栓与外旋转圆筒固定在一起，外旋转圆筒外曲面上覆有呈规律排列的刀齿和喷嘴，刀齿由刀座、刀杆、刀片三部分组成，刀片的侧面分布着呈规律排列的相交错半圆锥体切口刀齿，可以切磨较为坚硬的岩层,刀齿呈有规律的分布在外旋转圆筒外表面上，并从外旋转圆筒的顶部到底部呈现出不断缩小的比例变化,喷嘴内部安装有单向流通阀，单向流通阀呈锥体形状，当喷嘴经过高压水区域时，单向流通阀在高压水的作用下阀口打开，高压水流经阀口由喷嘴喷出，当高压水压力减小至与外部海水压力相等时，阀口关闭，有效阻止外部海水进入,减轻旋转开沟器的重量,有效缓解轴承与支撑柱的承受压力,上平面定轴轮系上部与顶盖相连接，其下部与上推力圆柱滚子轴承上端面连接，下平面定轴轮系上部与下推力圆柱滚子轴承下端面相连接，其下部与底盖相连接，内圆筒的上端面与下端面分别与上推力圆柱滚子轴承的下端面与下推力圆柱滚子轴承的上端面相连接，电机通过电机座固定在内圆筒内壁上，电机输出轴通过联轴器与动力输出轴相连，动力输出轴与上、下平面定轴轮系通过键连接传递动力，带动平面定轴轮系旋转，另一方面，高压水管在经支架的约束下与内圆筒上的出水口相连接，在挡板2、挡板3、挡板隔水垫、内圆筒外壁、外旋转圆筒内壁及顶盖与底盖围成的封闭区域内形成高压水区域，高压水从经此区域经过的喷嘴喷出,高压水管内置于旋转开沟器之内,不 仅可以节省在挖沟机中的占用空间,而且可以大大的提高工作效率。