专利名称：自行式沉柜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水下护坦检查和维护的沉柜装置，特别是一种自行式沉柜装置。
背景技术：
以往用于水电站护坦检查和维护的机械式沉柜，自动化程度偏低，转移水下工 作位置时依靠人力在水下推动盾底从而带动沉柜整体移动，即没有效率且安全性低，对 施工人员的身体素质要求较高，安全缺乏保障；或是采用拖船牵引，人工辅助位移，转 移成本较高、效率较低。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自行式沉柜装置，可以在水下自动转 移工作位置，且行动灵活可靠，安全性高；适用范围广，自动化程度高，投资效益大。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种自行式沉柜装 置，包括盾底，盾底通过人员通道和物料通道与控制舱连接，盾底上设有盾底密封装 置，盾底与控制舱之间设有浮箱，浮箱的四角设有推进装置。所述的推进装置中，液压螺旋桨和摆动油缸通过管路与液压元件连接，液压螺 旋桨与摆动油缸连接。所述的盾底内设有水下视频监测系统。还设置有冲水清淤系统。所述的盾底内设有盾底余水收集装置。本实用新型提供的一种自行式沉柜装置，通过采用控制舱、通道与盾底连接， 盾底上设有压载，由浮箱控制上下浮动位置的结构，再由安装在浮箱上四个角装配的液 压螺旋桨来推动浮箱，通过摆动油缸对螺旋桨角度的变化来控制沉柜的移动。通过推进 装置可控制沉柜按前进、后退、左移、右移4个方向来行走调整，行走过程中可进行纠 偏，可以实现行走速度的改变，并能适应不同的外界情况，使用安装在母船上的液压泵 站通过液压管路对浮箱上液压元件供油，并可控制沉柜可在母船附近独立行走。在进行 水下检修时不需要打坝排水、修筑围堰、设置钢闸门，可以节省大量的人力、财力、物 力；同时在施工期间杜绝了沉柜漂移和漫水等各种问题的出现，安全可靠、维护彻底、 使用灵活；设置的水下视频监测系统可以直接、清晰、准确地确定缺陷情况；施工期间 不影响工程的正常运行；可重复使用、节省投资。设置的冲水清淤系统可以通过控制舱 遥控操作液动水炮的出水方向，冲刷地面的淤泥杂质。设置的盾底余水收集装置可以将 盾底内地面少量的余水抽吸排出。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明[0011]
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是
图1中A处的局部放大图；图3是
图1中浮箱的放大图。
具体实施方式
一种自行式沉柜装置，包括盾底4，盾底4上还设有压载5，盾底4通过人员通 道2和物料通道7与控制舱1连接，盾底4上设有盾底密封装置6，盾底4与控制舱1之 间设有浮箱3，浮箱3的四角设有推进装置。盾底4内部为敞开式，根据检修部位以及 水深条件不同分配装配不同长度的通道和盾底。压气排水式沉柜压气挤水充分，压力略 大于检修区域的水压，形成检修舱无水空间，检修人员通过人员通道2到达盾底4施工作 业，沉柜转位时，通过浮箱3排水增大浮箱自浮力，使盾底4稍微抬离混凝土底面，通过 推进装置和工作母船牵引、推移。气压式沉柜所用的压缩空气、液压源和电力源来源于 工作母船。工作母船与沉柜之间设有空压胶管、液压油路软管、动力电缆和通信电缆。所述的推进装置中，液压螺旋桨10和摆动油缸9通过管路与液压元件8连接， 液压螺旋桨10与摆动油缸9连接。所述的盾底4内设有水下视频监测系统，气压式沉柜常压落地检查时，工作人员 利用水下视频监测系统观察作业面情况.还设置有冲水清淤系统。通过控制台上的冲水清淤系统的控制板遥控操作液动 水炮的出水方向，冲刷地面的淤泥杂质，在对作业面进行修补的过程中，工作人员可利 用手持式枪清洗施工表面。所述的盾底4内设有盾底余水收集装置。盾底余水收集装置由带排水泵的干/ 湿两用真空吸尘/水机、排水管和清洁箱组成。使用自带的真空泵将盾底内地面少量的 余水抽吸至自带的清洁箱中，当清洁箱中液位达到一定高度时，自带排水泵自动启动通 过排水口开始排水，当水箱水位下降至一定高度时，排水泵自动停机。压缩空气系统由气源、充气管路，排气管路和测量仪表四个部分组成。分别包 括空气压缩机、除油过滤器、储气罐、除尘过滤器、除水过滤器、减压阀、控制阀件等 设备和部件、整个系统设备分别布置在工作母船、控制舱1、浮箱3、盾底4、人员通道2 及物料通道7的相应位置。系统利用空气压缩机向储气罐充气，通过除油过滤器、除尘 过滤器、除水过滤器对压缩空气进行净化，保证盾底施工人员对环境气体的要求，系统 通过空气减压阀将储气罐中压力为3Mpa的压缩空气减至0.7MP，通过空压胶管接至控制 舱1，为浮箱3、盾底4、耐压室、过渡舱、盾底密封装置6的气腔供气，并为在盾底使用 的气动工具提供空气动力源；系统配备电控阀和备用机械手操阀，通过控制舱1的控制 台上的电控阀门操作器和计算机自动化操作系统完成过渡舱、盾底及相连的耐压室，盾 底密封装置6的气腔以及浮箱3等的加减压控制通过控制进排阀件可实现对盾底、过渡 舱进行加减压换气；浮箱3划分为五个浮舱，系统通过配置四套比例方向控制阀、一套 电动调节阀和一套电气驱动球阀组来空气供排气、实现对五个浮舱的进排水控制，从而 实现对沉柜的升沉控制及平衡控制。控制各浮舱的进排气阀调节各隔舱的浮力状态可实 现沉柜的沉浮，调节浮箱3的1-4号压载舱内的水位可完成沉柜的调平工作。此时通过 推进装置可控制沉柜按前进、后退、左移、右移4个方向来行走调整，行走过程中可进 行纠偏，可以实现行走速度的改变，并能适应不同的外界情况，使用安装在母船上的液压泵站通过液压管路对浮箱上液压元件8供油，并可控制沉柜可在母船附近独立行走。推进装置主要工作在水中，所以采用螺旋桨推进的方式来获得沉柜推进的动 力。浮箱要求可以在4个方向行走所以采用4个螺旋桨产生推力，将液压螺旋桨10安置 在浮箱3的4个角，然后通过浮箱3上的摆动油缸9来对液压螺旋桨10实现0° 90° 范围内的摆动，从而实现了当液压螺旋桨10旋向不变的情况下，每次都有2个液压螺旋 桨10在推动浮箱3，另外两个液压螺旋桨10作为行走过程中的纠偏功能使用，这样降低 了单个螺旋桨所要求的推力，使控制过程有了更多的选择性，更加适合浮箱3慢速的行 进，提高了功能性和安全性。动力组件可整体拆装，使用及维护方便，主要零部件进行 了特殊设计及处理，保证在在水下工作时的密封及防止意外情况。液压系统在设计上考虑到沉柜特殊的工作方式，所以在液压站基本功能保证的 基础上，采用了分体式的工作形式，将整个液压系统分为了两个部分，分别安装在母船 和浮箱3上，其中安装在浮箱3上的液压元件8主要用来通过管道给液压螺旋桨10提供 动力，和使摆动油缸9动作。液压系统的两个部分之间使用长液压软管连接，来满足母 船和沉柜距离经常变化的要求。采用多种控制模块，来实现调速、加温等功能，并设置 各种传感器，可直观的迅速的判断出液压站发生的情况。电控系统的设计以机械装置和液压装置为基础，采用了传统继电器与PLC结合 的方式实现了泵站启动停止的操作，以及液压螺旋桨10旋转、摆动油缸9的摆动所要求 的逻辑功能，并使用操纵杆的形式，来对电磁阀的功能实现控制，使操作更加简单，并 便于在控制台上的使用和布置，提供相关的状况的指示和报警，不同应用分别在母船和 控制舱1内控制室上反映。电控系统所采用的元件为船用，可保证长时间露天工作在各 种天气状况下。推进装置安装在浮箱的4角位置，液压螺旋桨10上端安装在浮箱3上，下端在 水下工作，驱动马达转速为20 180r/min，可调速来实现沉柜0.01m/s 0.05m/s行进速 度的要求。摆动油缸9行程78.5mm，为15秒转90°，并可在中间位置停稳，摆动时， 液压螺旋桨10不转动。液压系统工作压力16Mpa，最大提供流量105 1/min,采用的泵 站驱动电机为37kw船用电机，转速1450r/min。驱动液压泵采用park产品，采用蓄能器 为浮箱3上液压元件8工作时出现的流量和压力损失做补偿。液压马达有调速要求，所 以在系统设计中采用了改变电流信号调整比例阀控制流量进行调速的方法。考虑到液压 系统部分元件工作在寒冷室外，所以在系统中添加了加热功能，并提供各种常规的报警 和指示功能。电控系统分两部分，一部分安装在母船上，对泵站的操作进行控制，另一 部分安装在控制舱1的控制室内，对电磁阀进行控制。阀台电磁阀的操作使用摇杆控制，通过对两个摇杆的控制，实现方向改变和速 度的改变，其他操作功能都集成在摇杆上，摇杆采用sakae产品，IP等级高，可满足船上 使用要求。控制系统设置PLC与控制室电脑联系，PLC采用西门子S系列产品。摆动 油缸9转动角度由角位移传感器获得信号，反馈到控制器进行处理，得到角度显示，便 于观察和操作。电控系统控制比例阀对液压系统进行调速。液压泵站所要求的各种报警 和指示，在母船上直接显示和报警。气压式沉柜直接由母船供电，采用50Hz、380V交流三相五线绝缘系统。沉柜 配备UPS，保证母船因故停电时，对安全相关设备持续供电，供电时间不小于30分钟。
5设直流24V开关电源两台，该电源安置于控制舱1驾控台内。控制舱1驾控台中设I号 接线单元一个，实现沉柜各系统的电力分配接线功能。控制舱1驾控台中设II号接线单 元一个，实现沉柜各系统电气设备信号、控制电缆连接。控制舱1设驾控台一个，含有 照明系统、报警系统、通讯系统、视频监视系统、加减压控制系统、推进控制系统、水 炮系统、防撞系统等操控单元。 控制舱1有三个功能区右舷为人员过渡舱、人员耐压室，中部为常压工作 区，左舷为物料过渡舱，物料耐压室，中部布置有控制台和阀组等设备。盾底上方的两 条通道由2.5_和3.5mm的基本节组成，根据工作水深调节其高度，通道外壁分别设有 四根定位钢轨和四根导轨，定位钢轨开设定位孔。人员通道2内部布置有两组供工作人 中上下用的钢制爬梯。
权利要求1.一种自行式沉柜装置，包括盾底(4)，盾底(4)上还设有压载(5)，盾底 (4)通过人员通道(2)和物料通道(7)与控制舱(1)连接，其特征在于盾底 (4)上设有盾底密封装置(6)，盾底(4)与控制舱(1)之间设有浮箱(3)，浮箱 (3)的四角设有推进装置。
2.根据权利要求1所述的一种自行式沉柜装置，其特征在于所述的推进装置中， 液压螺旋桨(10)和摆动油缸(9)通过管路与液压元件(8)连接，液压螺旋桨(10) 与摆动油缸(9)连接。
3.根据权利要求1所述的一种自行式沉柜装置，其特征在于所述的盾底(4)内设 有水下视频监测系统。
4.根据权利要求1所述的一种自行式沉柜装置，其特征在于还设置有冲水清淤系统。
5.根据权利要求1所述的一种自行式沉柜装置，其特征在于所述的盾底(4)内设 有盾底余水收集装置。
专利摘要本实用新型提供了一种自行式沉柜装置，包括盾底，盾底通过人员通道和物料通道与控制舱连接，盾底上设有盾底密封装置，盾底与控制舱之间设有浮箱，浮箱的四角设有推进装置。所述的推进装置中，液压螺旋桨和摆动油缸通过管路与液压元件连接，液压螺旋桨与于摆动油缸连接。通过推进装置可控制沉柜按前进、后退、左移、右移4个方向来行走调整，行走过程中可进行纠偏，可以实现行走速度的改变，并能适应不同的外界情况，同时在施工期间杜绝了沉柜漂移和漫水等各种问题的出现，安全可靠、维护彻底、使用灵活；在进行水下检修时不需要打坝排水、修筑围堰、设置钢闸门，可以节省大量的人力、财力、物力。
文档编号E02D23/06GK201794083SQ20102054325
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者冯小东, 张庆军, 彭景亮, 李丽丽, 李金波, 汪勇军, 沈赓, 王孝鲁, 陈爱国, 韩烈彪 申请人:中国葛洲坝集团机械船舶有限公司