一種深水液壓打樁錘及其動力裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于深水液壓打樁錘的動力裝置，深水液壓打樁錘包括錘體和伸縮頭，動力裝置包括支撐框架和動力模塊，支撐框架能夠拆卸地安裝在錘體上，一套以上動力模塊安裝在支撐框架內，動力模塊包括緩沖減震系統、驅動系統和供油系統，緩沖減震系統安裝在支撐框架內，驅動系統和供油系統安裝在緩沖減震系統上，驅動系統包括電機和液壓泵，電機和液壓泵封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，供油系統包括油箱，油箱封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，電機傳動連接液壓泵，液壓泵通過油路將油箱的油液泵送至錘體內的液壓系統中，以驅動伸縮頭動作。本發明中動力模塊設置于打樁錘上，動力傳輸路徑短，可以實現可靠、穩定、高效地深水打樁作業。
【專利說明】一種深水液壓打粧錘及其動力裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及深水液壓打樁技術，尤其與深水液壓打樁中提供動力的裝置結構有關。
【背景技術】
[0002]液壓打樁錘是一種具有效率高、噪聲低、污染小、可抗拒惡劣的海上環境等特點的新型打樁設備，主要應用于港口、跨海大橋、海上采油導管架平臺、深水結構物、深水采油樹及海上風電安裝等領域。
[0003]深水液壓打樁錘的工作水深范圍為400?2000m。由于水深壓力大、海底地形復雜、環境惡劣及海浪大等因素，用于深水設備安裝的深水打樁錘必須能夠承超壓、抗風浪、抗沖擊、抗變形、抗斷裂、抗疲勞等，并能克服海底地形干擾，技術水平要求高。
[0004]隨著海洋工程、深海石油、深海采礦等技術的發展，人類對海洋的探索已轉向深海區域。普通打樁錘的液壓站設置在地面，通過管路連通水下作業的打樁錘，由于深水作業的打樁錘距離地面較遠，因此液壓站在通過管路動力傳輸時損耗大，而且不穩定，因此導致打樁錘作業質量和效率都大打折扣，無法完成在大深度海域進行的水下樁基作業。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的為提供一種能夠可靠、穩定、高效地在深水環境中進行打樁作業的深水液壓打樁錘及其動力裝置。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0007]一種用于深水液壓打樁錘的動力裝置，所述深水液壓打樁錘包括錘體和伸縮頭，所述動力裝置包括支撐框架和動力模塊，所述支撐框架能夠拆卸地安裝在所述錘體上，所述動力模塊安裝在所述支撐框架內，數量為一套以上，所述動力模塊包括緩沖減震系統、驅動系統和供油系統，所述緩沖減震系統安裝在所述支撐框架內，所述驅動系統和供油系統安裝在所述緩沖減震系統上，所述驅動系統包括電機和液壓泵，所述電機和液壓泵封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，所述供油系統包括油箱，所述油箱封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，所述電機傳動連接所述液壓泵，所述液壓泵通過油路將所述油箱的油液泵送至所述錘體內的液壓系統中，以驅動所述伸縮頭動作。
[0008]進一步，所述支撐框架呈環形分布，固定安裝在所述深水液壓打樁錘的外周面上，所述動力模塊為3套或4套，均勻布設于所述支撐框架內。
[0009]進一步，所述緩沖減震系統包括支座、緩沖缸、緩沖油路和蓄能器，所述支座用于支撐安裝所述驅動系統和供油系統，所述緩沖缸缸體安裝在所述支撐框架內，動力輸出端連接所述支座，所述蓄能器通過所述緩沖油路連通所述緩沖缸。
[0010]進一步，所述驅動系統包括所述電機和液壓泵，以及第一罐和第一油壓補償器，所述電機和液壓泵套設于所述第一罐中，所述第一罐密封設置，內部填充油液，所述第一罐連通所述第一油壓補償器，所述第一油壓補償器根據環境壓力向所述第一罐中補充油液，使所述第一罐的內外壓力保持平衡。
[0011]進一步，所述第一油壓補償器包括殼體、膠囊、連接管和安裝法蘭，所述殼體上設置有連通外部環境的通口，所述膠囊設置于所述殼體內，且所述膠囊內部填充有油液，所述連接管分別連通所述膠囊和所述第一罐，所述安裝法蘭用于安裝所述第一油壓補償器。
[0012]進一步，所述電機為油浸式高壓潛水電機，所述液壓泵為恒壓變量泵。
[0013]進一步，所述供油系統包括所述油箱，以及第二罐和第二油壓補償器，所述油箱套設于所述第二罐中，所述第二罐密封設置，內部填充油液，所述第二罐連通所述第二油壓補償器，所述第二油壓補償器根據環境壓力向所述第二罐中補充油液，使所述第二罐的內外壓力保持平衡。
[0014]進一步，所述第二油壓補償器包括殼體、膠囊、連接管和安裝法蘭，所述殼體上設置有連通外界環境的通口，所述膠囊設置于所述殼體內，且所述膠囊內部填充有油液，所述連接管分別連通所述膠囊和所述第二罐，所述安裝法蘭用于安裝所述第二油壓補償器。
[0015]進一步，所述驅動系統和所述供油系統均連接設置有壓力傳感器。
[0016]為實現上述目的，本發明還提供如下技術方案:
[0017]一種深水液壓打樁錘，包括錘體和伸縮頭，還包括如上所述的動力裝置，所述動力裝置能夠拆卸地安裝在所述錘體上。
[0018]本發明的有益效果在于，本發明與現有技術相比，本發明中動力模塊設置于打樁錘上，動力傳輸路徑短，可以實現可靠、穩定、高效地深水打樁作業，而且本發明的動力模塊中電機、液壓泵和油箱均設置于壓力可調的封閉罐體中，從而可以適應深水環境，另外緩沖減震系統提高了本發明作業的可靠性和穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明:
[0020]圖1為本發明的用于深水液壓打樁錘的動力裝置主視結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的用于深水液壓打樁錘的動力裝置剖視結構示意圖；
[0022]圖3為本發明的用于深水液壓打樁錘的動力裝置俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]體現本發明特征與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。
[0024]本發明的深水液壓打樁錘包括錘體11和伸縮頭。如圖1-3所示，錘體11上固定設置連接部，本發明的用于深水液壓打樁錘的動力裝置通過螺栓螺母安裝在打樁錘的錘體11的該連接部上，方便進行拆裝，實現模塊化。本發明的動力裝置包括支撐框架2和一個或多個動力模塊3。支撐框架2為框架結構，且呈環形分布，通過螺栓螺母安裝在錘體11的連接部上，以保護設置于其中的動力模塊3。動力模塊3數量在一套以上，通常為3套或4套，本實施例中為4套，多套動力模塊3均勻布設于支撐框架2內，以使深水液壓打樁錘保持平衡。
[0025]本發明中，動力模塊3包括緩沖減震系統36、驅動系統32和供油系統34。緩沖減震系統36安裝在支撐框架2內，并固定安裝在支撐框架2的底部。緩沖減震系統36包括支座61、緩沖缸62、緩沖油路63和蓄能器64，支座61用于支撐安裝驅動系統32和供油系統34，緩沖缸62連通緩沖油路63，且缸體固定安裝在支撐框架2內，動力輸出端連接支座61，蓄能器64通過緩沖油路63連通緩沖缸62，以起到緩沖作用。
[0026]驅動系統32和供油系統34安裝在緩沖減震系統36上，以免受大的沖擊，提高本發明的抗沖擊能力。驅動系統32包括第一罐21、電機23、液壓泵25和第一油壓補償器27，電機23和液壓泵25封閉地套設于第一罐21中，電機23傳動連接液壓泵25，液壓泵25通過油路連接油箱43，并通過管路和壓力控制閥組13連通打樁錘的液壓系統，以驅動深水液壓打樁錘動作。第一罐21密封設置，內部填充油液。第一罐21連通第一油壓補償器27,第一油壓補償器27根據環境壓力向第一罐21中補充油液，使第一罐21的內外壓力保持平衡，從而保護設置于第一罐21中的電機23和液壓泵25。其中，電機23為油浸式高壓潛水電機，液壓泵25為恒壓變量泵，以降低液壓傳動的能量損耗。
[0027]供油系統34包括第二罐41、油箱43和第二油壓補償器47，油箱43封閉地套設于第二罐41中，第二罐41密封設置，內部填充油液。第二罐41連通第二油壓補償器47，第二油壓補償器47根據環境壓力向第二罐41中補充油液，使第二罐41的內外壓力保持平衡。
[0028]本發明中，第一油壓補償器27和第二油壓補償器47的結構基本相同，均包括殼體71、膠囊72、連接管73和安裝法蘭74。其中，殼體71上設置有連通外部環境的通口，以與外部環境壓力一致，膠囊72設置于殼體71內，且膠囊72內部填充有油液，連接管73 —端連通膠囊72，另一端分別和第一罐21、第二罐41連通，安裝法蘭74用于安裝第一油壓補償器27和第二油壓補償器47。在深水環境中，水進入殼體71內，在水壓力增大時壓迫膠囊72，使膠囊72中的油液通過連接管73向第一罐21或第二罐41中流動，直到達到壓力平衡，從而使第一罐21和第二罐41中內外環境壓力相同，保護其中的電機23、液壓泵25和油箱43，使電機23、液壓泵25和油箱43在深水環境中能夠正常運行。
[0029]另外，本發明中，為進一步提高安全性，在驅動系統32和供油系統34上均連接設置有壓力傳感器5，以監控驅動系統32和供油系統34的壓力情況，在出現異常時可及時排除，避免發生事故。
[0030]本發明的工作過程如下所述:
[0031]電機23驅動液壓泵25,使液壓油具有一定的能量，以驅動打樁錘的液壓缸往復運動。打樁錘到深水進行打樁作業時，當下潛到一定深度，第一罐21和第二罐41內壓力低于外界海水壓力，需對其進行補償壓力，如上所述，該補償過程分別通過第一油壓補償器27和第二油壓補償器47實現。進行打樁作業時，油箱43內液壓油進入壓力控制閥組13通過油管驅動打樁錘I的液壓缸往復運動，以使伸縮頭12往復動作。
[0032]本發明的優點和有益效果是:
[0033]1、電機23和液壓泵25封閉在第一罐21內，且有第一油壓補償器27隨水深增加及時對第一罐21進行及時補償，以保證電機23、液壓泵25恒定的工作環境；
[0034]2、油箱43封閉在第二罐41內，且有第二油壓補償器47隨水深增加及時對第二罐41進行及時補償，以保證油箱43恒定的工作環境；
[0035]3、油浸式高壓潛水電機具有良好的密封性，內部可充油，具有漏水預警功能，適應2500m水深高壓低溫的工作環境，保持性能的情況下具有較小的體積和重量；[0036]4、緩沖減震系統36有效地避免了打樁錘樁基作業時強烈的震動對本發明的元器件的損壞；
[0037]5、本發明在結構設計緊湊、體積小的情況下，由水面上設置變為隨打樁錘下潛到深水，避免了液壓油長距離沿程能量損失，大幅提高樁基作業效率。
[0038]因此，本發明有助于促進海洋工程裝備、深水石油裝備自主研發，也有助于其它深海設備研發能力的提升，并做出技術示范。對加快我國開發深海礦產資源、油氣資源具有巨大的幫助。
[0039]本發明的技術方案已由優選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于深水液壓打樁錘的動力裝置，所述深水液壓打樁錘包括錘體和伸縮頭，其特征在于，所述動力裝置包括支撐框架和動力模塊，所述支撐框架能夠拆卸地安裝在所述錘體上，所述動力模塊安裝在所述支撐框架內，數量為一套以上，所述動力模塊包括緩沖減震系統、驅動系統和供油系統，所述緩沖減震系統安裝在所述支撐框架內，所述驅動系統和供油系統安裝在所述緩沖減震系統上，所述驅動系統包括電機和液壓泵，所述電機和液壓泵封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，所述供油系統包括油箱，所述油箱封閉設置于能夠調節壓力的罐體中，所述電機傳動連接所述液壓泵，所述液壓泵通過油路將所述油箱的油液泵送至所述錘體內的液壓系統中，以驅動所述伸縮頭動作。
2.如權利要求1所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述支撐框架呈環形分布，固定安裝在所述深水液壓打樁錘的外周面上，所述動力模塊為3套或4套，均勻布設于所述支撐框架內。
3.如權利要求1所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述緩沖減震系統包括支座、緩沖缸、緩沖油路和蓄能器，所述支座用于支撐安裝所述驅動系統和供油系統，所述緩沖缸缸體安裝在所述支撐框架內，動力輸出端連接所述支座，所述蓄能器通過所述緩沖油路連通所述緩沖缸。
4.如權利要求1所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述驅動系統包括所述電機和液壓泵，以及第一罐和第一油壓補償器，所述電機和液壓泵套設于所述第一罐中，所述第一罐密封設置，內部填充油液，所述第一罐連通所述第一油壓補償器，所述第一油壓補償器根據環境壓力向所述第一罐中補充油液，使所述第一罐的內外壓力保持平衡。
5.如權利要求4所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述第一油壓補償器包括殼體、膠囊、連接管和安裝法蘭，所述殼體上設置有連通外部環境的通口，所述膠囊設置于所述殼體內，且所述膠囊內部填充有油液，所述連接管分別連通所述膠囊和所述第一罐，所述安裝法蘭用于安裝所述第一油壓補償器。
6.如權利要求4所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述電機為油浸式高壓潛水電機，所述液壓泵為恒壓變量泵。
7.如權利要求1所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述供油系統包括所述油箱，以及第二罐和第二油壓補償器，所述油箱套設于所述第二罐中，所述第二罐密封設置，內部填充油液，所述第二罐連通所述第二油壓補償器，所述第二油壓補償器根據環境壓力向所述第二罐中補充油液，使所述第二罐的內外壓力保持平衡。
8.如權利要求7所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述第二油壓補償器包括殼體、膠囊、連接管和安裝法蘭，所述殼體上設置有連通外界環境的通口，所述膠囊設置于所述殼體內，且所述膠囊內部填充有油液，所述連接管分別連通所述膠囊和所述第二罐，所述安裝法蘭用于安裝所述第二油壓補償器。
9.如權利要求1所述的用于深水液壓打樁錘的動力裝置，其特征在于，所述驅動系統和所述供油系統均連接設置有壓力傳感器。
10.一種深水液壓打樁錘，包括錘體和伸縮頭，其特征在于，還包括如權利要求1-9任一所述的動力裝置，所述動力裝置能夠拆卸地安裝在所述錘體上。
【文檔編號】E02D7/14GK103938630SQ201410128489
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】丁全智, 邱成國, 樊秉力, 葛濤, 孫福, 吳國浩 申請人:太重（天津）濱海重型機械有限公司, 太原重工股份有限公司