耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统技术方案

本申请属疏浚工程技术领域，涉及一种耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，该高压冲水系统分为耙齿高压冲水系统和耐磨块高压冲水系统，其中，耙齿高压冲水系统的格栅处、耙齿内以及耐磨块高压冲水系统中的耐磨块内的喷嘴采用结构简单、体积小、可靠性高的自激振荡脉冲射流喷嘴，在满足耙吸挖泥船高压冲水系统管路和高压水箱的结构及材料强度等条件下，从提高和发挥水射流的潜力方面来明显提高耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力和有效靶距，从而提高耙吸挖泥船的疏浚效率，降低疏浚能耗。

High pressure flushing system with self-excited oscillation pulse jet nozzle for trailing suction dredger

【技术实现步骤摘要】
耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统
本申请属于疏浚工程

技术介绍
作为耙吸挖泥船的主要疏浚设备，耙头的发展经历了多个进化阶段，基于对泥浆的形成过程以及对泥浆浓度的控制，目前耙头设计的趋势更多依赖于高压冲水系统和耙齿切削系统的结合与最优匹配，随着耙吸挖泥船向大型、高效及节能型方向发展，高压冲水系统已成为耙吸挖泥船高效疏浚过程中不可或缺的重要疏浚设备之一。对于高压冲水系统对耙吸挖泥船疏浚效率的影响，国内外开展了相关的研究工作，研究结果表明，提高耙吸挖泥船高压冲水系统的冲水压力能够明显减弱高压喷嘴的移动速度对射流速度场分布的影响，从而达到提高耙吸挖泥船疏浚效率的目的。目前，国内外的耙吸挖泥船上所配备的高压冲水系统的高压水泵压力通常为1.2～1.8MPa，经过管路系统的沿程阻力损失到达高压喷嘴时的射流压力将明显降低，为了提高耙吸挖泥船高压喷嘴的射流压力，相关的研究机构和公司已开始开展20MPa以上超高压冲水系统的研究工作，如比利时国际疏浚公司为疏浚硬黏土研制了安装超高压射流系统(DRACULA)的专用耙头，最大射流压力达38MPa，使用该耙头进行疏浚硬粘土的产量能够提高15％～27％。从国内外疏浚设备的研究热点及相关的研究成果可以看出，提高耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力能够明显提高耙吸挖泥船的疏浚效率。为了提高耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力，通常采用增大高压水泵的排量等方法来实现，然而，由于管路的沿程阻力损失以及高压冲水系统的管路和高压水箱的结构、材料和工艺等，使得耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力受到了一定的限制。
技术实现思路
针对上述问题，本申请的目的是通过在耙吸挖泥船高压冲水系统中引入自激振荡脉冲射流喷嘴，在满足耙吸挖泥船高压冲水管路和高压水箱的结构及材料强度等条件下，从提高和发挥水射流的潜力方面尽可能提高耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力，从而达到提高疏浚效率的目的。为实现上述目的，本申请采取以下技术方案：耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于：包括总管路(1)，还包括耙齿支管路(2)、耙齿高压水箱(3)、耙齿(4)，还包括耐磨块支管路(5)、耐磨块高压水箱(6)、耐磨块(7)，还包括三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)、格栅(9)、上喷嘴(10)、振荡腔(11)、碰撞壁(12)、下喷嘴(13)；总管路(1)的进口通过法兰盘与高压水泵的出口管路(外部设备，图中未示意)相连接，其出口分为两路，一路与耙齿高压冲水系统相连接、另一路与耐磨块高压冲水系统相连接。所述的耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于：其中，一路与耙齿高压冲水系统相连接：所述的耙齿高压冲水系统包括耙齿支管路(2)、耙齿高压水箱(3)、耙齿(4)、格栅(9)和两组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)，其中：耙齿支管路(2)的进口与总管路(1)的出口相连接，耙齿支管路(2)的出口与耙齿高压水箱(3)连接，耙齿高压水箱(3)同时给两组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)供给高压水流，一组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)安装于耙齿(4)内，另一组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)安装于格栅(9)位置处；其中，另一路与耐磨块高压冲水系统相连接：所述的耐磨块高压冲水系统包括耐磨块支管路(5)、耐磨块高压水箱(6)、耐磨块(7)和第三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)，耐磨块支管路(5)的进口与总管路(1)的出口相连接，耐磨块支管路(5)的出口与耐磨块高压水箱(6)连接，第三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)的入口与耐磨块高压水箱(6)连接，该自激振荡脉冲射流喷嘴(8)安装于耐磨块(7)内。耙齿高压冲水系统和耐磨块高压冲水系统有协同关系。所述的耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于，耙吸挖泥船的耙头高压冲水系统是利用耙吸挖泥船舱内的高压冲水泵提供的压力水经管路到达耙头内，并分成两路高压冲水，即耙齿高压冲水和耐磨块高压冲水，协同关系工作方式为：耙齿高压冲水通过其对应的两组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)可直接冲刷耙齿前的堆积泥沙，并向切削膨胀区补水，其具有冲刷、液化和悬浮底床泥沙的作用，而它最大的优点是显著降低耙齿的切削阻力，提高泵吸泥浆浓度；耐磨块高压冲水通过其对应的自激振荡脉冲射流喷嘴(8)主要作用是冲击、破碎耙头底部的泥土床面，疏松沉积物，为耙吸做预处理，它的最大优点是能够有效地增大耙齿的挖宽和挖深；以上两组高压冲水系统共同享有耙吸挖泥船高压水泵的压力水，其具有此消彼长的特性。两组高压冲水系统组合使用，能够更为明显地提高耙吸挖泥船的施工效率，增大产能比。所述的自激振荡脉冲射流喷嘴(8)包括上喷嘴(10)、振荡腔(11)、碰撞壁(12)和下喷嘴(13)，其中：高压水流从上喷嘴(10)进入振荡腔(11)，在振荡腔(11)中与周围滞止流体诱发的剪切层产生一系列成对涡环(14)，涡环(14)到达碰撞壁(12)时，向上游反馈扰动波，当反馈的扰动波与诱发的波同相时，压力波动得到反馈放大，产生驻波，形成共振脉冲射流，并从下喷嘴(13)中流出。与耙吸挖泥船高压冲水系统的现有技术相比，本申请的创新与优点在于：(1)以上两组高压冲水系统共同享有耙吸挖泥船高压水泵的压力水，其具有此消彼长的特性。两组高压冲水系统组合使用，能够更为明显地提高耙吸挖泥船的施工效率，增大产能比。(2)自激振荡脉冲射流喷嘴是从发挥水射流潜力的方向来提高喷嘴的射流压力，在相同条件下与常规的连续射流相比，自激振荡脉冲射流喷嘴的峰值压力、冲蚀体积和射流的有效靶距均能够得到明显的提高，其冲击压力能够达到一般连续射流的数倍，因此，在耙吸挖泥船高压冲水系统中采用自激振荡脉冲射流喷嘴能够明显提高耙吸挖泥船高压冲水系统的射流压力和射流靶距，从而提高耙吸挖泥船的疏浚效率，降低疏浚能耗。(3)自激振荡脉冲射流喷嘴具有结构简单、体积小、可靠性高、成本低廉、磨损低、能耗小、工作特性范围广等优点。附图说明图1本申请耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统示意图。(侧向)图2耙齿高压冲水系统结构示意图(正面)图3耐磨块高压冲水系统结构示意图。(正面)图4自激振荡脉冲射流喷嘴结构及原理示意图。标记说明：总管路1、耙齿支管路2、耙齿高压水箱3、耙齿4、耐磨块支管路5、耐磨块高压水箱6、耐磨块7、自激振荡脉冲射流喷嘴8、格栅9、上喷嘴10、振荡腔11、碰撞壁12、下喷嘴13。具体实施方式为能进一步了解本申请的
技术实现思路
、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图对本申请作如下详细说明：参照图1和图2，耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，包括总管路1、耙齿支管路2、耙齿高压水箱3、耙齿4、耐磨块支管路5、耐磨块高压水箱6、耐磨块7、自激振荡脉冲射流喷嘴8、格栅9、上喷嘴10、振荡腔11、碰撞壁12、下喷嘴13。总管路1的进口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于：包括总管路(1)，/n还包括耙齿支管路(2)、耙齿高压水箱(3)、耙齿(4)，/n还包括耐磨块支管路(5)、耐磨块高压水箱(6)、耐磨块(7)，/n还包括三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)、格栅(9)、上喷嘴(10)、振荡腔(11)、碰撞壁(12)、下喷嘴(13)；/n总管路(1)的进口通过法兰盘与高压水泵的出口管路(外部设备，图中未示意)相连接，其出口分为两路，一路与耙齿高压冲水系统相连接、另一路与耐磨块高压冲水系统相连接。/n

【技术特征摘要】
1.耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于：包括总管路(1)，
还包括耙齿支管路(2)、耙齿高压水箱(3)、耙齿(4)，
还包括耐磨块支管路(5)、耐磨块高压水箱(6)、耐磨块(7)，
还包括三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)、格栅(9)、上喷嘴(10)、振荡腔(11)、碰撞壁(12)、下喷嘴(13)；
总管路(1)的进口通过法兰盘与高压水泵的出口管路(外部设备，图中未示意)相连接，其出口分为两路，一路与耙齿高压冲水系统相连接、另一路与耐磨块高压冲水系统相连接。


2.根据权利要求1所述的耙吸挖泥船带自激振荡脉冲射流喷嘴高压冲水系统，其特征在于：
其中，一路与耙齿高压冲水系统相连接：所述的耙齿高压冲水系统包括耙齿支管路(2)、耙齿高压水箱(3)、耙齿(4)、格栅(9)和两组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)，其中：耙齿支管路(2)的进口与总管路(1)的出口相连接，耙齿支管路(2)的出口与耙齿高压水箱(3)连接，耙齿高压水箱(3)同时给两组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)供给高压水流，一组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)安装于耙齿(4)内，另一组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)安装于格栅(9)位置处；
其中，另一路与耐磨块高压冲水系统相连接：所述的耐磨块高压冲水系统包括耐磨块支管路(5)、耐磨块高压水箱(6)、耐磨块(7)和第三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)，耐磨块支管路(5)的进口与总管路(1)的出口相连接，耐磨块支管路(5)的出口与耐磨块高压水箱(6)连接，第三组自激振荡脉冲射流喷嘴(8)的入口与耐磨块高压水...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒敏骅，尹纪富，洪国军，张晴波，江帅，程书凤，冒小丹，刘功勋，树伟，周忠玮，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31