深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置，本包括高壓水氣系統(tǒng)、自由導(dǎo)向系統(tǒng)、鉸軸式液壓伸縮架和耐壓容器組成；該耐壓容器用于容置液壓打樁錘；該高壓水氣系統(tǒng)用于往耐壓容器內(nèi)注水及加壓以模擬深水環(huán)境；該自由導(dǎo)向系統(tǒng)位于耐壓容器內(nèi)，用于導(dǎo)引液壓打樁錘在設(shè)定的軌道上進(jìn)行打樁；該鉸軸式液壓伸縮架位于耐壓容器外，用于控制該耐壓容器與水平面的角度。本發(fā)明的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)合理，能模擬深水環(huán)境下液壓打樁錘的工作，操作靈活，能滿足多錘型的多功能深水試驗(yàn)，能免去多種深水設(shè)備及海上操作人員的費(fèi)用，在深水液壓打樁錘等海工裝備的深水試驗(yàn)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】深水液壓打粧錘試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深水打樁設(shè)備，且特別涉及ー種深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置【背景技術(shù)】
[0002]深水液壓打樁錘是ー種具有效率高、噪聲低、污染小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可抗拒惡劣的海上環(huán)境等特點(diǎn)的新型打樁設(shè)備，主要應(yīng)用于港口、跨海大橋、海上采油平臺(tái)、導(dǎo)管架安裝、深水結(jié)構(gòu)物，以及海上風(fēng)電等新能源エ業(yè)。
[0003]通常深水液壓打樁錘深海試驗(yàn)應(yīng)做的準(zhǔn)備有:作業(yè)船準(zhǔn)備、出海前的準(zhǔn)備、海底地貌預(yù)調(diào)查等。作業(yè)船的準(zhǔn)備工作包括拋錨就位及錨機(jī)拉力試驗(yàn)、吊機(jī)全面檢查和纜繩準(zhǔn)備等；出海前的準(zhǔn)備包括試驗(yàn)船應(yīng)具備作業(yè)條件，具備適航證書(shū)和航行通告，準(zhǔn)備大量的深海試驗(yàn)材料(鋼樁、樁基座、水下機(jī)器人、電纜油管臍帶等)，吊索具放置于打樁錘上等；海底地貌預(yù)調(diào)查一般分施工前海深測(cè)量、旁側(cè)聲納測(cè)量、調(diào)查海底情況和浮吊拋錨就位后，潛水員下水探摸地貌情況，確認(rèn)海床是否平坦，有無(wú)鉆井船腳印，有無(wú)障礙物，是否有海管管線，海底井口基盤(pán)情況等兩個(gè)階段。由此可知，深水液壓打樁錘每一次深海試驗(yàn)需要大量的人力、物カ和資金，而且每個(gè)錘型做水下試驗(yàn)都需重復(fù)上述工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了 一種新的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明提供的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置，包括高壓水氣系統(tǒng)、自由導(dǎo)向系統(tǒng)、鉸軸式液壓伸縮架和耐壓容器組成；
[0006]該耐壓容器用于容置液壓打樁錘；
[0007]該高壓水氣系統(tǒng)用于往耐壓容器內(nèi)注水及加壓以模擬深水環(huán)境；
[0008]該自由導(dǎo)向系統(tǒng)位于耐壓容器內(nèi)，用于導(dǎo)引液壓打樁錘在設(shè)定的軌道上進(jìn)行打樁；
[0009]該鉸軸式液壓伸縮架位于耐壓容器外，用于控制該耐壓容器與水平面的角度。
[0010]本發(fā)明的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)合理，能模擬深水環(huán)境下液壓打樁錘的エ作，操作靈活，能滿足多錘型的多功能深水試驗(yàn)。能免去深水液壓打樁錘真正深水試驗(yàn)所需的起吊設(shè)備、水下臍帶系統(tǒng)、樁基座設(shè)備費(fèi)用及海上操作人員的大量費(fèi)用，在深水液壓打樁錘等海エ裝備的深水試驗(yàn)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置打垂直樁的縱剖視圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置的密封導(dǎo)向套處的局部放大圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置打斜樁的縱剖視圖。
[0014]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0015]1:液壓打樁錘；[0016]2:上錘芯；
[0017]3:位移傳感器；
[0018]4:替打塊；
[0019]5:高精度樁連接器；
[0020]6:鋼樁；
[0021]7:下筒體；
[0022]8:耐壓蓋；
[0023]9:導(dǎo)向板；
[0024]10:高強(qiáng)螺栓；
[0025]11:螺母:
[0026]12:密封圈；
[0027]13:高壓充氣閥門(mén)；
[0028]14:臍帶；
[0029]15:水密接頭；
[0030]16:穿入孔；
[0031]17:滑軌；
[0032]18:樁套筒；
[0033]19:擋唇；
[0034]20:密封導(dǎo)向套；
[0035]21:支撐板；
[0036]22:密封圈；
[0037]23:導(dǎo)向帶；
[0038]24:壓カ傳感器；
[0039]25:絞軸耳環(huán)；
[0040]26:吊耳；
[0041]27:鉸軸式液壓伸縮架；
[0042]28:液壓缸；
[0043]29:打樁錘殼體。
【具體實(shí)施方式】
[0044]本發(fā)明提供了深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置，參見(jiàn)圖1所示為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]該裝置主要由高壓水氣系統(tǒng)、自由導(dǎo)向系統(tǒng)、鉸軸式液壓伸縮架27和耐壓容器7組成，該裝置能實(shí)現(xiàn)模擬液壓打樁錘在深水環(huán)境下打垂直樁，以及任意角度斜樁的工作。
[0046]其中，耐壓容器包括下筒體7和頂部的耐壓蓋8，其用于容置需要進(jìn)行試驗(yàn)的液壓打樁錘1，并通過(guò)高壓水氣系統(tǒng)模擬深水環(huán)境；自由導(dǎo)向系統(tǒng)也位于耐壓容器內(nèi)，用于導(dǎo)引液壓打樁錘在設(shè)定的軌道上進(jìn)行打樁；如圖2所示，鉸軸式液壓伸縮架27位于耐壓容器外，用于控制該耐壓容器與水平面的角度，在打斜樁時(shí)起到支撐該裝置的作用。
[0047]液壓打樁錘I為需要進(jìn)行試驗(yàn)的打樁錘，包括:上錘芯2、替打塊4、替打塊4下的高精度樁連接器5、液壓缸28和打樁錘殼體29，上錘芯2與液壓缸28的活塞桿鉸接，位于打樁錘殼體29中，高精度樁連接器5的上端緊緊頂住替打塊4，下端穿過(guò)密封導(dǎo)向套20通向耐壓容器的外部，與鋼樁6的樁套筒18連接。液壓打樁錘I還具有連接臍帶14，臍帶14為可撓性管，臍帶14內(nèi)裝有進(jìn)油管、出油管和控制電纜(未圖示)，臍帶14外接有電控裝置和液壓泵站(未圖示)，電控裝置和液壓泵站是液壓打樁錘I的動(dòng)カ源和控制設(shè)備，液壓泵站通過(guò)臍帶14內(nèi)的進(jìn)油管、出油管控制液壓缸28的進(jìn)出油，以使活塞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)活塞桿帶動(dòng)上錘芯2運(yùn)動(dòng)，上錘芯2撞擊替打塊4，通過(guò)高精度樁連接器5將能量傳遞給容器外的鋼樁6，由此進(jìn)行打樁?？刂齐娎|與壓力傳感器24電性連接。臍帶14與打樁錘殼體29密封連接。替打塊4的圓柱表面的溝槽內(nèi)具有密封圈，與打樁錘殼體29進(jìn)行滑動(dòng)密封連接。
[0048]高壓水氣系統(tǒng)包括高壓充氣閥13，以及外接的空壓機(jī)(未圖示)，空壓機(jī)為空氣壓縮設(shè)備，可以隨時(shí)更換。
[0049]參見(jiàn)圖1所示，該裝置中，耐壓容器包括下筒體7和頂部的耐壓蓋8，下筒體7和耐壓蓋8之間設(shè)有一高性能密封圈12，二者用高強(qiáng)螺栓10和螺母11進(jìn)行連接。
[0050]耐壓蓋8上具有穿入孔16，水密接頭15焊接在穿入孔16內(nèi)，臍帶14和水密接頭15以粘合的方式連接在一起，以確保其與耐壓蓋8之間的良好密封性，從而保證耐壓容器內(nèi)的壓カ不損耗。
[0051]此外，該耐壓蓋8上還設(shè)置有高壓水氣系統(tǒng)的高壓充氣閥13，以使高壓水氣系統(tǒng)往耐壓容器內(nèi)注水及加壓以模擬深水環(huán)境。耐壓蓋8的兩側(cè)還設(shè)置有2個(gè)吊耳便于對(duì)耐壓容器進(jìn)行搬運(yùn)；下筒體7的一側(cè)還設(shè)置有2個(gè)鉸軸耳環(huán)(25)，用于連接鉸軸式液壓伸縮架。
[0052]耐壓容器的內(nèi)部設(shè)有自由導(dǎo)向系統(tǒng)，自由導(dǎo)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向板9和滑軌17。滑軌17垂向設(shè)置在耐壓容器的內(nèi)部，導(dǎo)向板9固定連接液壓打樁錘1，如可以采用焊接的方式固定連接，導(dǎo)向板9可在滑軌17上自由滑動(dòng)，該滑軌17的底部設(shè)置有擋唇19進(jìn)行限位，該擋唇19處還設(shè)置有位移傳感器3以檢測(cè)導(dǎo)向板9的位置，液壓打樁錘I通過(guò)該自由導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行打樁。高精度樁連接器5的上端支撐液壓打樁錘I的替打塊4，下端穿過(guò)耐壓容器的密封導(dǎo)向套20通向耐壓容器的外部與鋼樁的樁套筒18連接。通過(guò)高精度樁連接器、自由導(dǎo)向系統(tǒng)和密封導(dǎo)向套20的設(shè)計(jì)，能確保深水高壓カ環(huán)境下打樁作業(yè)的可行性。此外，為確保高精度樁連接器5與耐壓容器的動(dòng)態(tài)密封性，還可以在在高精度樁連接器5的外表面進(jìn)行精加工，使其表面粗糙度在0.4以下，以提高其底部良好的動(dòng)態(tài)密封性。
[0053]參見(jiàn)圖2是密封導(dǎo)向套20處的局部放大圖，密封導(dǎo)向套20內(nèi)設(shè)一道或多道(本案可優(yōu)選3道)密封圈22和一道或多道(本案可優(yōu)選3道)導(dǎo)向帶23。以實(shí)現(xiàn)對(duì)高精度樁連接器5和耐壓容器的連接處進(jìn)行密封和導(dǎo)向。耐壓容器內(nèi)部與密封導(dǎo)向套20之間布設(shè)多個(gè)(本案可優(yōu)選8個(gè))徑向的支撐板21，如圖所示，該支撐板能對(duì)密封導(dǎo)向套20和高精度樁連接器5進(jìn)行支撐，使液壓打樁錘能自由隨樁下打。
[0054]本發(fā)明的工作原理和施工過(guò)程描述如下:
[0055]平放耐壓容器，取下耐壓蓋8，將預(yù)先設(shè)計(jì)的導(dǎo)向板9分別固定于打樁錘I上，然后將其放在耐壓容器內(nèi)的滑軌17上。高精度樁連接器5的大部分穿過(guò)密封導(dǎo)向套20伸進(jìn)耐壓容器中，并使其緊緊頂住打樁錘I的替打塊4，確保打樁錘I和導(dǎo)向板9處在滑軌的最上部。在進(jìn)行打樁時(shí)，上錘芯2撞擊替打塊4，通過(guò)高精度樁連接器5將能量傳遞給容器外的鋼樁6以進(jìn)行打樁。
[0056]往耐壓容器內(nèi)注入一定量的水(注入水是由于深海具有巨大的壓力，所以用頂部高壓空氣壓水來(lái)模擬深水環(huán)境)，然后用高強(qiáng)螺栓10和螺母11將耐壓蓋8與下筒體7連接，構(gòu)成密閉空間。利用起重設(shè)備勾住耐壓蓋8上的吊耳26，將耐壓容器垂直吊起，使樁套筒18扣在預(yù)設(shè)的試驗(yàn)樁6的上方。通過(guò)高壓充氣閥13往耐壓容器內(nèi)注入高壓空氣，以利用高壓空氣注水來(lái)模擬深水環(huán)境。
[0057]壓カ傳感器24監(jiān)測(cè)耐壓容器的壓カ數(shù)據(jù)，以使耐壓容器內(nèi)的壓カ達(dá)到試驗(yàn)所需的數(shù)值。啟動(dòng)液壓泵站及液壓打樁錘I的電控系統(tǒng)，使液壓打樁錘I處于工作狀態(tài)即可進(jìn)行深水打樁模擬試驗(yàn)，在進(jìn)行打樁時(shí)，通過(guò)位移傳感器3確定導(dǎo)向板9的位置，以便適時(shí)停錘。
[0058]在打垂直樁時(shí)，如圖1所示，將該裝置垂直放置，在打斜樁時(shí)，如圖3所示，啟動(dòng)耐壓容器的外側(cè)設(shè)置的鉸軸式液壓伸縮架27，通過(guò)鉸軸式液壓伸縮架27將耐壓容器升起一定角度，即可調(diào)整液壓打樁錘I與水平面的夾角，以模擬深水環(huán)境下液壓打樁錘打任意角度的斜樁的試驗(yàn)。
[0059]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
[0060]本案的深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置具有設(shè)計(jì)合理，制造方便，與實(shí)際環(huán)境相似度高，操作靈活，經(jīng)濟(jì)成本低廉的特點(diǎn)，且能滿足多錘型的多功能深水試驗(yàn)。因此，有助于促進(jìn)海洋工程裝備自主研發(fā)，對(duì)于打破國(guó)外技術(shù)壟斷、擺脫對(duì)進(jìn)ロ的依賴、推動(dòng)我國(guó)海エ裝備走向高端市場(chǎng)具有重要意義。
[0061]本發(fā)明的裝置的可免去深水液壓打樁錘進(jìn)行深水試驗(yàn)所需的起吊設(shè)備、水下臍帶系統(tǒng)、樁基座設(shè)備費(fèi)用及租用起重船、水下機(jī)器人、海上操作人員的大量費(fèi)用；其能夠具有深水液壓打樁錘試驗(yàn)的兼容性，只需更換液壓打樁錘的徑向支撐板即可支持多錘型的模擬試驗(yàn)；該試驗(yàn)裝置操作靈活、可靠性高，設(shè)計(jì)合理、制造方便。在深水液壓打樁錘等海エ裝備的深水試驗(yàn)方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
[0062]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所掲示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種深水液壓打樁錘試驗(yàn)裝置，包括高壓水氣系統(tǒng)、自由導(dǎo)向系統(tǒng)、鉸軸式液壓伸縮架和耐壓容器組成； 該耐壓容器用于容置液壓打樁錘； 該高壓水氣系統(tǒng)用于往耐壓容器內(nèi)注水及加壓以模擬深水環(huán)境； 該自由導(dǎo)向系統(tǒng)位于耐壓容器內(nèi)，用于導(dǎo)引液壓打樁錘在設(shè)定的軌道上進(jìn)行打樁； 該鉸軸式液壓伸縮架位于耐壓容器外，用于控制該耐壓容器與水平面的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在干，該耐壓容器包括下筒體和頂部的耐壓蓋，下筒體和耐壓蓋之間設(shè)有一密封圈進(jìn)行密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在干，該自由導(dǎo)向系統(tǒng)包括設(shè)置在耐壓容器內(nèi)部的滑軌和可在滑軌上滑動(dòng)的導(dǎo)向板；該導(dǎo)向板固定連接液壓打樁錘，該滑軌的底部設(shè)置有擋唇進(jìn)行限位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，該擋唇處還設(shè)置有位移傳感器以檢測(cè)該導(dǎo)向板的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在干，該液壓打樁錘包括上錘芯、替打塊和樁連接器，該樁連接器的上端支撐替打塊，下端穿過(guò)ー密封導(dǎo)向套通向耐壓容器的外部，與鋼樁的樁套筒連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，該密封導(dǎo)向套內(nèi)設(shè)一道或多道密封圈和導(dǎo)向帶，以對(duì)樁連接器和耐壓容器的連接處進(jìn)行密封和導(dǎo)向。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，該耐壓容器內(nèi)部與密封導(dǎo)向套之間連接一徑向的支撐板。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在干，還包括一臍帶，該臍帶內(nèi)裝有進(jìn)油管、出油管和控制電纜； 該耐壓蓋上設(shè)置有穿入孔，該臍帶一端通過(guò)該穿入孔密封連接液壓打樁錘的打樁錘殼體，該替打塊與該打樁錘殼體滑動(dòng)密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在干，一水密接頭與該穿入孔密封連接，該臍帶與該水密接頭密封連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在干，該耐壓容器外部的ー側(cè)設(shè)置有兩個(gè)鉸軸耳環(huán)以連接該鉸軸式液壓伸縮架。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103454111SQ201310409011
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】丁全智, 廉廣社 申請(qǐng)人:太重（天津）濱海重型機(jī)械有限公司, 太原重工股份有限公司