专利名称：自行式沉柜装置的制作方法
技术领域：
本发明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
本发明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，本发明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。本发明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。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 图1是本发明的整体结构示意图。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。
具体实施例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。
4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 Ι/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。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. 5mm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
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。
全文摘要
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E02D23/06GK101942840SQ201010292528
公开日2011年1月12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