专利名称：钢桩防腐作业设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水上钢桩维护设备，具体涉及一种可对海上钢桩进行防腐作业的 设备。
背景技术：
钢桩是码头的主要承力构件，它的腐蚀严重影响着码头的安全和使用寿命，因此 必须对其施加有效的防护。海港码头钢管桩一般采用涂层与阴极保护联合的方法进行保 护，也可对水下区域采用阴极保护，在潮差区以上采用防腐涂层保护。通常认为只要防腐涂 层保护带和水电化学保护带很好地衔接，中间不留空白区即可。潮差区缺乏连贯性的电解 质，部分时间阴极保护无法起作用。所以涂层保护必须延伸到平均低潮位以下Im左右的海 水中，才能使整个钢桩得到有效和完整的保护。然而，由于腐蚀环境恶劣，海港码头钢结构 的防腐设施通常在运行8 10年后就会失效，特别是浪溅区和潮差区的钢桩表面腐蚀情况 最为严重，海水中氯离子等腐蚀离子使得码头钢桩的平均腐蚀速率达到0. 3 0. 4mm/年， 局部腐蚀速率甚至达到Imm/年；同时栖居在潮差区的海生物也会加快钢桩的腐蚀速度。码头防腐蚀体系的修复则是一个难题，其中水下部分可以通过水下焊接技术更换 阳极来实现阴极保护系统的修复；而浪溅区及潮差区的施工环境十分恶劣，除了流急浪大 的影响之外，施工时间受潮汐制约，最短只有几分钟，最长也不过几个小时，这是最难施工 的区域，同时浪溅区和潮差区也是码头钢桩腐蚀最严重的区域，因此寻找一种有效的钢桩 维护手段，是长期以来需要解决的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种钢桩防腐作业设备，它可以自动航行、自 动抱桩，对海上钢桩的潮差区、浪溅区进行自动防腐作业。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种钢桩防腐作业设备，包括 以下部分作业井，可以漂浮在水面上，作业井的中央设有空腔，作业井由可以启闭的至少 两瓣构成，当作业井启闭时可以环抱在钢桩上，空腔底部的内边缘设有密封装置可与钢桩 表面形成密封；排水装置，安装在作业井内；垂直行走机构，位于作业井的空腔内并可以上 下运动；圆周扫描机构，安装在垂直行走机构上，可以在作业井的空腔内沿圆周运动；表面 处理装置，与圆周扫描机构相连接，可以对钢桩表面进行清洁处理；喷涂装置，与圆周扫描 机构相连接；推进仓，设在作业井上，推进仓内设有两个独立的驱动装置分别与两个螺旋桨 相连接。进一步地，所述推进仓设在作业井的上部。进一步地，所述作业井的空腔呈圆形，作业井沿圆周分为三瓣，一片固定瓣对应的 圆心角为180°，其余两片活动瓣对应的圆心角均为90°，两片活动瓣铰接在固定瓣的两 侧，在闭合时三瓣之间的接缝是密封的。优选地，所述垂直行走机构安装在作业井的固定瓣上，垂直行走机构包括一个支撑平台、两条直线导轨和一根齿条，支撑平台上设有第一齿轮与所述齿条相啮合，第一齿轮 通过第一减速器与第一马达相连接，支撑平台可沿直线导轨滑动。更优地，所述第一马达为液压马达。更优地，所述直线导轨的上下两端设有限位开关。更优地，所述支撑平台呈半圆形，所述圆周扫描机构包括一个半圆形的弧线导轨， 弧线导轨可沿支撑平台弧线滑动，弧线导轨的外缘设有齿圈，支撑平台上还设有第二齿轮 与所述齿圈相啮合，第二齿轮通过第二减速器与第二马达相连接。更优地，所述第二马达为液压马达。更优地，所述弧线导轨的两端设有限位开关。优选地，所述表面处理装置为安装在弧线导轨上的钢丝刷轮，钢丝刷轮由电机驱动。优选地，所述表面处理装置为安装在弧线导轨上的高压水和高压水磨料喷头。更优地，所述弧线导轨的两端各固定一喷头座，所述高压水和高压水磨料喷头安 装在喷头座上。优选地，所述喷涂装置为安装在弧线导轨上的高压无气喷涂喷头。优选地，所述作业井内还设有视频监视系统。优选地，还包括烘干装置安装在作业井的空腔内。进一步地，所述烘干装置为设置在作业井底部的环形管，环形管与热风装置相连 接，环形管的上表面开有出风口。进一步地，所述作业井的底部还设有远红外辐射加热灯。优选地，所述作业井内还设有通风装置，所述通风装置与抽气机相连接。优选地，所述作业井的底部还设有液压泵仓，液压泵仓内设有可输出液压驱动力 的油箱和液压泵。本发明的有益效果是由于作业井可以象船一样漂浮在水面上，并可以抱在钢桩 上，将钢桩的浪溅区和潮差区包围在内部，形成一个不漏水的作业空间，然后可以完成排 水、清理钢桩表面、烘干钢桩表面、钢桩表面喷涂重防腐涂料、烘干涂料和脱桩等一系统动 作，从而完成钢桩二次防腐的全过程，为海上钢桩的防腐维护提供了一个可靠的作业环境 和有效的作业手段。作业井上设有推进仓，具备自航行能力，便于在码头下面低矮的空间内 移动，有效地解决了码头下面钢桩维护困难的问题。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明钢桩防腐作业设备的外形示意图。图2是作业井的俯视图。图3是作业井内的垂直行走机构空间布置示意图。图4是垂直行走机构的示意图。图5是圆周扫描机构的示意图。图6是喷头座的示意图。图7作业井内液压系统的示意图。
具体实施例方式如图1、图2所示，本发明钢桩防腐作业设备包括一个作业井100，作业井100全钢 焊接结构，双壳几何体，可自由漂浮在水面上。甲板平面呈U形，下部基本为阶梯状柱形。作 业井垂向全透空近似船井，中央设有空腔101。作业井的空腔101呈圆形，作业井的壳体沿 圆周分为三瓣，一片固定瓣102对应的圆心角为180°，其余两片活动瓣103对应的圆心角 均为90°，两片活动瓣103铰接在固定瓣102的两侧，在闭合时三瓣之间的接缝是密封的。 三瓣闭合时可以环抱在钢桩上，空腔101的顶部和底部各设有密封装置可与钢桩表面形成 密封，抱桩后，安装在作业井底部的排水装置可以将作业井内的水排出，从而在作业井内形 成一个无水的空间，为防腐作业提供场所。作业井的双壳空间内根据需要分别布置各类浮力仓、压载仓、污水仓、推进仓等。 其中，推进仓700设置在固定瓣102上靠近顶部的位置，推进仓700内设有两个独立的驱动 装置分别与两个螺旋桨701相连接。在螺旋桨的驱动下，作业井可在水面上航行，分别控制 两个螺旋桨的转速和转向，就可以控制作业井的航行方向。如图3、图4所示，为了能对作业井内的钢桩1表面进行全方位作业，作业井内设有 垂直行走机构200和圆周扫描机构300，圆周扫描机构300安装在垂直行走机构200上，可 以在作业井的空腔内沿圆周运动；而垂直行走机构200则可带动圆周扫描机构300上下运动。垂直行走机构200安装在作业井的固定瓣102上，垂直行走机构200包括一个半 圆形的支撑平台201、两条直线导轨202和一根齿条203，支撑平台201上设有第一齿轮204 与所述齿条203相啮合，第一齿轮204通过第一减速器与第一马达205相连接，支撑平台 201可沿直线导轨202滑动。直线导轨202的上下两端设有限位开关，可以限制垂直行走机 构200上下运动的范围。圆周扫描机构300上安装有表面处理装置400和喷涂装置500，可 以分别对钢桩表面进行清洁处理和喷涂重防腐涂料。如图4、图5所示，圆周扫描机构包括一个弧线导轨301，弧线导轨301也大致成半 圆形但比支撑平台201稍长，两端都伸出支撑平台201以外。弧线导轨301的外缘设有齿 圈302，支撑平台201上还设有第二齿轮303与所述齿圈302外啮合，第二齿轮303通过第 二减速器304与第二马达305相连接。第二齿轮303位于支撑平台201的中间位置，从而 当第二马达305转动时，可以带动弧线导轨301在支撑平台201的滑槽内沿弧线滑动。弧 线导轨301的两端设有限位开关，可以限制弧线导轨301滑动的范围。由于上述第一马达205、第二马达305在喷涂涂料也要运转，出于防爆考虑，最好 都采用液压马达。作业井的底部还设有液压泵仓800(见图1)，液压泵仓800内设有可输出液压驱动 力的油箱和液压泵。如图7所示，液压泵3与油箱2相连接，液压泵3输出的压力油可以供 给第一马达205、第二马达305、作业井开启油缸4、作业井闭合油缸5、作业井锁紧油缸6和 作业井开锁油缸7，连接在液压管路中的换向阀可以控制上述马达和油缸的动作。上述作业 井开启油缸4和作业井闭合油缸5可以使作业井的活动瓣产生开启或闭合的动作，上述作 业井锁紧油缸6和作业井开锁油缸7则可以使两个密封装置与钢桩表面之间锁紧或开锁。在本发明的一个实施例中，表面处理装置为安装在弧线导轨两端的钢丝刷轮，钢丝刷轮由电机驱动。钢丝刷轮可以在喷涂防腐涂料之前，将附着在钢桩表面的海生物、旧涂 层和铁锈等清除干净。为了避免在喷好防腐涂料后钢丝刷轮破坏涂层，钢丝刷轮应该是可 以伸缩的，此为本领域的常规技术手段，对其结构不作详述。在本发明的另一个实施例中，表面处理装置400为安装在弧线导轨上的高压水和 高压水磨料喷头。其中高压水射流可以用来清除钢桩表面附着的海生物，进而再用高压水 磨料射流清除钢桩表面的锈蚀和旧涂层。弧线导轨301的两端各固定一喷头座600，两个高压水和高压水磨料喷头相距 180°，各安装在一个喷头座600上(如图4所示)。由于高压水和高压水磨料的处理效果 与其喷射的角度、距离等有关，因此，在安装时，调整好高压水和高压水磨料喷头相对于钢 桩表面的距离和角度，并固定在喷头座600上，结构如图6所示。在本发明的一个实施例中，喷涂装置500为安装在弧线导轨两端的高压无气喷涂 喷头。两个高压无气喷涂喷头相距180°，调整好两个高压无气喷涂喷头相对于钢桩表面的 距离，也分别固定在两个喷头座600上。作业井内还可以设有烘干装置，本实施例中，烘干装置为设置在作业井空腔底部 的环形管，环形管也设计为三瓣，分别安装在作业井三瓣结构的底部，这样当作业井闭合 时，三段管子拼成一个完整的圆环。三段管子之间通过软管连接。环形管与热风装置相连 接，环形管的上表面开有出风口，从环形管喷出的热风可以对钢桩表面的水分或涂料进行 烘干。为了提高烘干效率，在作业井的底部还可以设置远红外辐射加热灯。与烘干装置相 配套，作业井内还设有通风装置，所述通风装置与抽气机相连接，可以将作业井内产生的水 蒸汽、漆雾等迅速抽走。下面介绍本发明钢桩防腐作业设备的作业流程。1、抱桩。在推进仓的推动下，作业井具有自航行能力，在低潮位时，它可以自动 靠近待维护的钢桩，然后张开两个活动瓣，将钢桩抱在其中，如果钢桩是倾斜的，则作业井 的底部先与钢桩接触，在螺旋桨的推动下，作业井的上部继续移动，从而使作业井也产生倾 斜，也钢桩的倾斜角度一致。然后两个活动瓣闭合，在锁紧油缸的作用下，作业井顶部和底 部的密封装置与钢桩表面形成密封。为了降低机构的防水要求和满足作业设备的抱桩要 求，喷头组的初始位置位于工作行程的上极限位置，且两侧喷头组分别位于士90°的位置 (以图2中X轴正方向为0°，逆时针旋转角度为正值)。2、排水。安装在作业井内的排水装置(潜水泵)可以将作业井内的水排出。3、首先用高压水喷头清除钢桩表面附着的海生物、旧涂层和铁锈。开启高压水喷 头，两个喷头组跟随圆周扫描机构运动180°，即完成了该高度段内钢桩整个圆周表面的表 面处理工艺；接着，垂直行走机构带动圆周扫描机构向下进给一段距离，此时圆周扫描机构 反向旋转，喷头组跟随圆周扫描行走机构反向旋转180°，即完成了该高度段内钢桩整个圆 周表面的表面处理工艺；按照上述运动方式循环，直至钢桩维护段均已完成表面处理工艺。 此时，视频监视系统开启，确定钢桩表面的附着海生物均已清除干净且露出金属光泽，在作 业完毕后观察作业质量。则视频监视系统关闭并转入下一步。4、烘干水分烘干维护段表面水分，防止钢桩表面返锈。此时，视频监视系统开启， 确定钢桩表面已烘干，则视频监视系统关闭并转入下一步。5、喷涂底漆高压无气喷涂设备对钢桩维护段表面喷涂底漆。待高压无气喷涂设备的工作压力稳定后开启高压无气喷涂喷头，两个喷头组跟随圆周扫描机构运动180°即 完成了该高度段内钢桩整个圆周表面的喷涂，关闭高压无气喷涂喷头；接着，垂直行走机构 带动圆周扫描机构向下进给一段距离后开启喷头，此时圆周扫描机构反向旋转，喷头组跟 随圆周扫描机构反向旋转180°，即完成了该高度段内钢桩整个圆周表面的喷涂，关闭高压 无气喷涂喷头；按照上述运动方式循环，直至钢桩维护段均已完成重防腐涂料喷涂，关闭喷 头并由圆周扫描机构将喷头组复位士90°的位置；开启高压无气喷涂喷头，用稀释剂清洗 喷涂设备的泵和管路，并收集使用过的稀释剂；最后，关闭喷头，并由垂直行走机构将喷头 组复位至工作行程的上极限位。此时，视频监视系统开启，确定钢桩表面涂层均勻，未出现 流挂现象，则视频监视系统关闭并转入下一步。6、烘干底漆直至指干。7、喷涂面漆与上述喷涂底漆的过程相似。8、烘干面漆直至指干。9、脱桩作业设备脱桩，转至下一根需要维护的钢桩。
权利要求
1.一种钢桩防腐作业设备，其特征是，包括以下部分作业井(100)，可以漂浮在水面上，作业井的中央设有空腔(101)，作业井由可以启闭 的至少两瓣构成，当作业井启闭时可以环抱在钢桩上，空腔(101)的顶部和底部各设有密 封装置可与钢桩表面形成密封；排水装置，安装在作业井(100)内；垂直行走机构000)，位于作业井的空腔(101)内并可以上下运动； 圆周扫描机构(300)，安装在垂直行走机构(200)上，可以在作业井的空腔(101)内沿 圆周运动；表面处理装置G00)，与圆周扫描机构(300)相连接，可以对钢桩表面进行清洁处理； 喷涂装置(500)，与圆周扫描机构(300)相连接；推进仓(700)，设在作业井(100)上，推进仓(700)内设有两个独立的驱动装置分别与 两个螺旋桨(701)相连接。
2.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述推进仓(700)设在作业井 的上部。
3.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述作业井的空腔(101)呈圆 形，作业井(100)沿圆周分为三瓣，一片固定瓣(102)对应的圆心角为180°，其余两片活动 瓣(10 对应的圆心角均为90°，两片活动瓣(10 铰接在固定瓣的两侧，在闭合时三瓣之 间的接缝是密封的。
4.根据权利要求3所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述垂直行走机构(200)安 装在作业井的固定瓣(102)上，垂直行走机构(200)包括一个支撑平台001)、两条直线导 轨(20 和一根齿条003)，支撑平台(201)上设有第一齿轮(204)与所述齿条(20 相啮 合，第一齿轮(204)通过第一减速器与第一马达(20 相连接，支撑平台(201)可沿直线导 轨(202)滑动。
5.根据权利要求4所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述第一马达(205)为液压马达。
6.根据权利要求4所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述直线导轨(202)的上下两 端设有限位开关。
7.根据权利要求4所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述支撑平台(201)呈半圆 形，所述圆周扫描机构(300)包括一个半圆形的弧线导轨(301)，弧线导轨(301)可沿支撑 平台(201)弧线滑动，弧线导轨(301)的外缘设有齿圈(302)，支撑平台(201)上还设有第 二齿轮(303)与所述齿圈(30 相啮合，第二齿轮(30 通过第二减速器(304)与第二马 达(305)相连接。
8.根据权利要求7所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述第二马达(305)为液压马达。
9.根据权利要求7所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述弧线导轨(301)的两端设 有限位开关。
10.根据权利要求7所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述表面处理装置为安装在 弧线导轨上的钢丝刷轮，钢丝刷轮由电机驱动。
11.根据权利要求7所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述表面处理装置(400)为1安装在弧线导轨上的高压水和高压水磨料喷头。
12.根据权利要求11所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述弧线导轨(301)的两端 各固定一喷头座(600)，所述高压水和高压水磨料喷头安装在喷头座(600)上。
13.根据权利要求7所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述喷涂装置(500)为安装 在弧线导轨上的高压无气喷涂喷头。
14.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述作业井(100)内还设有 视频监视系统。
15.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，还包括烘干装置安装在作业 井的空腔内。
16.根据权利要求15所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述烘干装置为设置在作 业井底部的环形管，环形管与热风装置相连接，环形管的上表面开有出风口。
17.根据权利要求16所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述作业井的底部还设有 远红外辐射加热灯。
18.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述作业井内还设有通风装 置，所述通风装置与抽气机相连接。
19.根据权利要求1所述的钢桩防腐作业设备，其特征是，所述作业井(100)的底部还 设有液压泵仓(800)，液压泵仓(800)内设有可输出液压驱动力的油箱和液压泵。
全文摘要
本发明公开了一种钢桩防腐作业设备，包括以下部分作业井，可以漂浮在水面上，作业井的中央设有空腔，作业井由可以启闭的至少两瓣构成，当作业井启闭时可以环抱在钢桩上，空腔的顶部和底部设有密封装置可与钢桩表面形成密封；排水装置；垂直行走机构，位于作业井的空腔内并可以上下运动；圆周扫描机构，安装在垂直行走机构上，可以在作业井的空腔内沿圆周运动；表面处理装置，与圆周扫描机构相连接，可以对钢桩表面进行清洁处理；喷涂装置，与圆周扫描机构相连接；推进仓内设有两个独立的驱动装置分别与两个螺旋桨相连接。本发明可以完成钢桩二次防腐的全过程，为海上钢桩的防腐维护提供了一个可靠的作业环境和有效的作业手段。
文档编号B63C11/52GK102039995SQ20091017969
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者丁捍东, 周国然, 时蓓玲, 赵大林, 陆旭峰, 马振江 申请人:中交上海三航科学研究院有限公司