挖掘、開採船的製作方法
2023-06-13 14:48:31
專利名稱：挖掘、開採船的製作方法
專利說明
所述技術領域本實用新型屬於挖掘、疏浚、開採的技術領域，特別涉及一種挖掘、開採船。
本實用新型是這樣實現的本實用新型的挖掘、開採船，是由船體、主機組、定位樁、輸運裝置、挖掘裝置、挖掘調控裝置、挖掘水下監控儀表組成，其a輸運裝置是由輸運泵通過撓性膠管來完成；b挖掘裝置是由液壓馬達帶動1個或多個旋迴轉子上的刀具的高速旋轉來完成；c挖掘調控裝置是通過伸縮臂，迴轉裝置，液壓缸來調節。
d挖掘水下監控儀表是由超聲測距儀來完成。
本實用新型的進一步改進，是挖掘調控裝置的撓性膠管在伸縮臂內，通過託管輪可以在伸縮臂內滑動；伸縮臂通過驅動齒輪的轉動縱向移動；通過絞車的轉動來使伸縮臂上下移動。
本實用新型的進一步改進，是挖掘裝置的刀具的刀臂的長度和轉子軸的半徑比較小，刀臂上具有加強筋。
本實用新型的進一步改進，是旋迴轉子上的刀具是鑲片型刨銑切削刀，每個旋迴轉子切削刀的數量為30-80把。
本實用新型的進一步改進，是挖掘裝置具有兩個旋迴轉子，兩個旋迴轉子的旋轉方向相反；旋迴轉子的外面有防護罩；在兩個旋迴轉子之間有潛水泵或輸運泵。
本實用新型的進一步改進，是潛水泵為雙泵同軸雙葉輪為一體的軸流泵。
本實用新型的進一步改進，是潛水泵的葉輪上套有一個耐磨的鋼管；管形葉輪的輪葉唇口上鑲有耐磨的合金刀片。
本實用新型的進一步改進，是撓性膠管的後端連接配合管伸縮盤，使撓性膠管能自由捲起。
本實用新型的進一步改進，是船體連接鋼索，鋼索連接有浮力倉浮力倉的下部連有密封室，密封室內有電機，儀表；框架上連接有變幅輪。
由於以上的設計改進，使本實用新型的挖掘、開採船，具有(1)對挖掘物的破碎能力強，適應不同的硬度，能夠進行遠距離輸運，(2)破碎物的流失比較少，效率高，(3)挖掘時的操作靈活等優點。
圖1為本實用新型一種實施例的整體結構示意圖圖2為潛水泵11為雙泵同軸雙葉輪的結構示意圖圖3為伸縮臂6的截剖面和伸縮臂6內的託管輪架24的結構示意圖圖4為伸縮臂縱向伸縮驅動裝置的結構示意圖圖5為彈性氣囊室的結構示意圖圖6為本實用新型的另一種實施例的水下結構示意圖圖7為拉力裝置37的結構示意圖圖8為本實用新型的另一種實施例的單旋迴轉子的結構示意圖圖9為刀臂10的加強筋47的結構示意圖圖中1為旋迴轉子，2為減漏環，3為輸運泵，4為防護罩，5為三通滑管接頭，6為伸縮臂，7鋼絲繩索，8為液壓缸，9為迴轉盤，10為刀臂，11為潛水泵，12為船體，13為定位樁，15為主機組，16為刀具，17為撓性膠管，18為液壓馬達，19為葉輪，20為電機，21為銷軌，22為支承臂，23為驅動齒輪，24為託管輪架，25為託管輪，26為鋼索，27為伸縮臂變幅吊架，28為絞車，29為支承架，30為動力室，31為操作室，32為膠管伸縮盤，33為軸承座，34為常卷裝置，35為滑管接頭，36為泵軸，37為拉力裝置，38為輪葉唇口，39為框架，40為旋迴軸，41為密封室，42為撓性膠管，43為變幅輪，44為浮力倉，45為導流水道，46為超聲波測距儀，47為葉輪唇口，47為加強筋，48為膠管，49為銷子，50為氣囊室，51為銷子，52為分割板。
最佳實施方式1.實施例1，如圖1所示由於管道運輸具有單價低，輸量大且可連續輸送，正是由於管道運輸的多種優點，本新方案均由泵為動力推動物料由管道輸運，首先對輸運物輸運前的挖掘和破碎，保證物料和水介質在管道中很好地流通，再就是泵與破碎物相隔的距離以及泵對流體的推動壓力。本新型方案主要用於淺層挖掘泥沙和礦物。
挖掘裝置主要由液壓馬達18驅動旋迴轉子1切削攪拌完成；挖掘調控裝置主要由伸縮臂6、變幅油缸8、變幅起調索7，伸縮臂伸縮驅動馬達23、迴轉裝置9，以及集管盤組成；輸運由潛泵11和高壓輸運泵3組成。
旋迴轉子1由相同的2個組成，旋轉方向相反。雙轉子都對稱安裝在防護罩內，雙轉子1為反向旋轉切削破碎土壤。旋迴轉子刀具16是鑲片型刨銑切削刀。刀刃為碳化鎢合金刀片，它能使刀刃切削角長期保持在最佳值為20-30度，當切下的小塊泥土在刀刃刀具16的推動拋力帶動下以較高的速度衝擊另一轉子刀具16(或刀臂)得到二次破碎。但泥土的運動方向卻拋向距離很近的潛泵11吸進口內。同時破碎很小的顆粒經罩4外水介質經導流水道45及防護罩4下空間流進衝擊，從而又一次得到一個向泵吸進口的運動推力。在整個挖掘破碎中，切削轉子1的轉速較高，約在120轉/分鐘以上，刀臂10長度和轉子軸40的半徑較小，而切削刀具數量多(每轉子都在幾十把之多)，因此形成了挖掘時切削塊小均勻，切削次數很多，阻力小，破碎下來的碎小物體再次得到刀具16二次推拋，同時由於防護罩4的隔離和導流水道45的作用，水對破碎物衝擊力也較大。因此，破碎的細小物體以較高的速度衝進相距很近的泵的吸咀口內。從而由挖掘到破碎再到吸咀口內，很好地保證了破碎的物體和水介質在管道中很好地流通。
潛水泵11的裝配主要用於那些比重較大的粘重的土壤和硬度、比重都較大的礦物而設計的。潛水泵11的葉輪19是在普通葉輪輪葉周圍套上一個耐磨鋼管，鋼管和輪葉周圍焊接而成鋼管形葉輪19。它與泵殼平行、相隔空隙很小。並且在出口處裝有環形減漏環2。管形葉輪19的輪葉與泥漿開始相切處，由耐磨合金片鑲在輪葉唇口47上，它能保證輪葉唇口47對泥漿有一最佳刃切角，它還適應較硬的石塊和高速度下通過管形葉輪19。同時還減少了葉輪19與泵殼間的洩漏和提高葉輪轉速，防止了葉片和泵殼由於硬物而發生擠塞。
防護罩4的主要作用在於它能固定旋迴轉子1，固定潛水泵11及潛水電機20，隔離泥漿與清水的串流。它還承接伸縮臂6，配合液壓缸8使旋迴轉子處於一個正確的工作角度。伸縮臂6和防護罩4由可轉動的銷子49連接，圖2所示。它們的另一連接是由液壓油缸8來連接的。防護罩4左右兩側兩轉子旋轉相切線上有一個罩外導流水道45，它和潛水泵在一條線上，它相對於防護罩4的側平面凹進一個半圓管形水道。其作用在於水介質由導流水道較多地流進防護罩內衝擊破碎物。
伸縮臂6的剖面為門形框架結構，如圖3，臂的下端兩邊各有1組銷軌21，它和推拉液壓驅動齒輪23配合，如圖4。使伸縮臂6靈活地前後伸縮。伸縮臂6的框架裡面固定一根撓性膠管17，它即是潛水泵11的排出管，也是高壓輸運泵3的吸進管。如圖3所示，在管的下面有可滑動的託管輪架24，託管輪架24上有託管輪25，每相鄰一組託管輪架24由鋼絲繩固定連接。使託管輪架24按設計尺寸集縮和散開。它的一端固定在伸縮臂6的後端，另一端固定在支承臂22的前端。其作用使撓性膠管17不偏離伸縮臂框架外。
在伸縮臂6的前後兩端由鋼絲繩7連接。鋼索中間經過伸縮臂變幅吊架27(A字架)上的液壓馬達驅動絞車28。低速液壓馬達絞車28帶動鋼索7前後卷伸，從而使伸縮臂6上下變幅，液壓起吊絞車28為兩組，一組起吊，另一組浮動降落。起吊操作由迴轉盤上的操作室31調閥操作。在船頭甲板上裝有迴轉機構。迴轉盤9由液壓馬達驅動，在迴轉盤9上，有伸縮臂支承座29，伸縮臂支承臂22，伸縮臂銷軌驅動機構，圖4。此外還有伸縮臂起吊架27(A字架)，旋迴切削液壓馬達動力源30(由動力液壓泵輸送動力)和配重及操作室31。在迴轉盤的後邊相鄰處，有配合管伸縮盤32，配合管伸縮盤取平面上，大直徑外圓捲縮撓性膠管17。根據船體寬度和配合伸縮臂6的長度。撓性膠管17在配合管伸縮盤上捲縮始終不超過1圈。在伸縮臂全伸出時，伸縮盤32上撓性膠管17呈S型，只起上部連接作用，配合管伸縮盤32滑動固定在盤中心下的管軸軸承座33上。管伸縮盤32為自由常卷狀態。它為常卷狀態裝置34，是適應隨時捲起由伸縮臂伸縮時而餘下或拉出臂下的撓性膠管。配合管伸縮盤32的另一端在盤中心處垂直往下有一彎管連接(要管軸上滑動密封連接)接頭35，直接到高壓輸運泵3的吸進口內。配合管伸縮盤32的常卷裝置34由氣囊室-液壓油缸-槓桿-鋼索鉸盤組成。鋼索卷繞在配合管伸縮盤32的管軸上，首先由氣囊室內的衝氣壓力推動氣體下的液體，再由液體推動液壓缸活塞，推動槓桿，再由槓桿帶動鋼索伸長，從而使配合管伸縮盤32上的撓性膠管17為常卷狀態。由伸縮臂6伸出時，也是鋼索在伸縮盤被動捲起的狀態，鋼索的被動捲起同樣以鋼索動力帶動槓桿壓縮油缸活塞和氣體。
在動力主機組15的動能由液力傳遞方式傳遞到高壓輸運泵3的泵軸36上，動力主機組15共有3組，一組為高壓輸運泵3作動力源，一組為發電機組作動力源，它們都安裝在動力室內。動力室內還配有螺旋漿動力源及低壓電配電盤和潛水電機控制櫃等。另一組則安在迴轉盤9上為挖掘提供動力，在船體12的後面，有船體定位樁(對稱雙樁)13裝置，兩柱均由鉸車起吊，挖掘中液壓管子和超聲波測距儀式46的電信號，變電用電纜及潛水電機20的電纜聯合在一起，經拉力裝置37，由浮動滑輪和拉力杆完成，圖7所示。水下密封裝置由潛水彈性氣囊50，圖5，經衝氣推動潤滑油由較短管道通向各潤滑點。在軸套間的密封浮動膠環允許微帶滲跡，使潤滑空腔的壓力始終微高於外界的壓力。
在迴轉盤上的操作室31，設有各液壓控制閥及各種儀表和由超聲測距回聲變電裝置46的信號等。
2.實施例2，如圖2所示圖2潛水泵11為雙泵同軸雙葉輪為一體的軸流泵。泥漿經兩個吸進口經葉輪19由一個三通滑管接頭5排出進入撓性膠管17內。象流進一對左右對稱而立起的Z字型空腔內，這種同軸雙葉輪裝置可避免由水對葉輪19的推壓力，降低旋轉阻力。泵11的兩邊分別連接變速潛水電機20作動力。泵11和電機20固定在防護罩4被面中間處，潛水泵的兩進水口分別與罩4內連通，迎著轉子刀具16切下來的泥漿。在潛水泵11和出水口處有一個排出分割板，它安裝在T型三通滑管接頭5中間，垂直在潛泵11的外殼上。防止兩泵壓力的不同而對流。T型三通滑管接頭5可在潛泵11的圓型外殼上滑動密封連接。T型三通骨管接頭5的一端和伸縮壁6內的撓性膠管17連接。另兩端分別在左右兩端的潛泵11的泵殼上滑動連接。葉輪19是在普通葉輪輪葉周圍套上一個耐磨鋼管，鋼管和輪葉周圍焊接而成鋼管形葉輪19。它與泵殼平行、相隔空隙很小。並且在出口處裝有環形減漏環2。管形葉輪19的輪葉與泥漿開始相切處，由耐磨合金片鑲在輪葉唇口47上，它能保證輪葉唇口47對泥漿有一最佳刃切角，它還適應較硬的石塊和高速度下通過管形葉輪19。同時還減少了葉輪19與泵殼間的洩漏和提高葉輪轉速，防止了葉片和泵殼由於硬物而發生擠塞。
3.實施例3，如圖8所示本實施例的挖掘、開採船是由單旋迴轉子1組成，沒有潛水泵，適合於比較鬆軟的泥沙等的挖掘。旋迴轉子1連接於伸縮臂6的下端，防護罩4連接有液壓缸8，通過液壓缸8來調節旋迴轉子1的切削角度，切削的泥土直接通過撓性膠管17排出。
4.實施例4，如圖6所示本實施例適用於深挖掘和深開採，如在平面20米以下的多水區深挖掘，現有技術已不能直接進行，而須打防滲井眼等複雜工作。並且效率不高和工作進度較慢。採用了簡單的拉引作業和高效的挖掘裝置(同方案1的挖掘裝置)。
本實施例選用兩船或兩浮箱平臺，相隔較遠的距離，由船體上的鋼索26和絞車來回拉引挖掘輸運為一體循環作業，也可由單船用鋼索拉引作業，這種裝置可避免挖掘時的定位困難，同時也適應了風浪流動產生的大幅度運動，也簡化了因相隔較深位的開採挖掘而須設計的龐大機械。但這並不影響作業時的高效、快速和靈活性，如在海底較硬礦物的開採。
在船體的下端連接有鋼索26，鋼索26連接有浮力倉44，浮力倉44的下端連接有框架39，密封室41，液壓缸8。框架39固定有防護罩4，高壓輸運泵3及旋迴轉子1。輸運泵3連接有撓性膠管42。
本方案的挖掘部分和方案1基本相同，都是採用轉子式旋切攪拌破碎，破碎物也都拋向防護罩4內的潛泵3吸進口內，本方案的潛泵3和方案1的船體上的座泵3為同一類泵，潛泵3可根據轉子數量和寬度可選用雙潛泵和多潛泵和聯合挖掘輸運工作方案。破碎物由高壓輸運潛泵3直接聯合在一起由單管輸運到船體或遠處的堆放處。切削旋迴轉子1刀具16上同樣用鑲片型刨銑刀，刀臂都採用高強度鋼製造，刀臂在旋迴軸40上均呈橫向螺旋線形式排列，刀臂的總數在旋迴軸上等角度地布局，用於較硬的礦物開採時，在刀臂10前頭和刀具16相交很近處，和方案1同樣都有一加強鋼度型螺旋加強盤47，圖9所示，加強盤47加固在轉子的所有刀臂10上，也和刀臂10呈螺旋線形狀加強焊接，都採用高強度鋼製造。固定旋迴轉子的防護罩4用固定框架39焊接而成。兩旋迴轉子1的變幅角度由框架39和變幅液壓缸8和變幅輪43組成圖6。從而使兩轉子刀具16不在同一深度線上切削攪拌。液壓缸絲為加長型。液壓缸8絲槓的表面保護，由較高強度的摺疊纖維結構膠管48上下固定保護，象伸縮的彈簧可拉伸壓縮，絲槓在液壓缸8全縮回時，摺疊膠管48則全壓縮在絲槓的加長處。摺疊膠管48內裝矽油，和彈性膠囊儲液器由管道連通(相距很近)，它和方案1的油缸絲槓保護裝置一樣。在動力密封室41內，有旋迴轉子液壓馬達的動力源，液壓泵和電機，及高壓輸運泵3的動力源調速電動機及散熱器和多個超聲波測距儀46回聲信號變電流信號電纜等各種儀表傳感控制電纜裝置。在框架39底面固定連接高壓輸運潛泵3。在框架39上面由銷子51和它上面的浮力倉44連接。浮力倉44可採用臥式和立式兩種，在較深挖掘、開採時可選用臥式，其作用是配合挖掘移動時的不同環境和不同坡度下都不能使挖掘裝置翻立，確保正常移動，水下密封倉41以外的各潤滑點，由推力彈簧推動液壓缸活塞，再由油缸活塞推動液壓缸內的潤滑油由管道輸運到相距很近的各潤滑點。使各潤滑腔內的溶腔壓力始終微高於外界壓力，和圖5的裝置微有不同，但道理和效果基本相同。在推力彈簧端，液壓油缸和外界相連通，也就是液壓缸活塞受到彈性力的同時，還受到外界不同水位的不同水壓力。油缸內表面可塗一層塑鋼保護層。推力彈簧外表面可塗一層防水塗層。如有機矽塑料。高壓輸運泵3為大流量礦渣泵或專用大流量泥漿泵。泵的排出管由撓性膠管42連接。撓性膠管左右兩邊有對稱的兩根鋼絲索起抗拉擺動作用，鋼索由繞管的卡子固定，排出管子由長條形浮箱託浮在水面上輸運到遠方。在深開採時，由於水壓很大，變幅輪43應為實心輪體，挖掘開採時的各種儀表指示電纜及信號變電電流電纜經加強保護和撓性膠管42連接，一同浮出水面到拉引船上調控。
權利要求1.一種挖掘、開採船，是由船體(12)、主機組(15)、定位樁(13)、輸運裝置、挖掘裝置、挖掘調控裝置、挖掘水下監控儀表組成，其特徵在於a輸運裝置由輸運泵(3)和撓性膠管(17)組成；撓性膠管(17)與輸運泵(3)連接，並置於伸縮臂(6)的內腔內；b挖掘裝置是由液壓馬達(20)及帶有刀具(16)的1個或多個旋迴轉子(1)組成，液壓馬達(20)固定在伸縮臂(6)的下端；c挖掘調控裝置是由伸縮臂(6)，迴轉裝置(9)，液壓缸(8)組成；d挖掘水下監控儀表是超聲測距儀(46)。
2.根據權利要求1所述的挖掘、開採船，其特徵在於刀具(16)的刀臂(10)的長度和轉子軸(40)的半徑比較小，刀臂(10)上具有加強筋(47)。
3.根據權利要求4所述的挖掘、開採船，其特徵在於旋迴轉子1上的刀具16是鑲片型刨銑切削刀，每個旋迴轉子的切削刀數量為30-80把。
4.根據權利要求1或2所述的挖掘、開採船，其特徵在於挖掘裝置具有兩個旋迴轉子(1)，兩個旋迴轉子的旋轉方向相反；旋迴轉子的外面有防護罩(4)；在兩個旋迴轉子之間有潛水泵(11)；或輸運泵(3)。
5.根據權利要求5所述的挖掘、開採船，其特徵在於潛水泵(11)為雙泵同軸雙葉輪為一體的軸流泵。
6.根據權利要求5或6所述的挖掘、開採船，其特徵在於潛水泵(11)的葉輪(19)上套有一個耐磨的鋼管；管形葉輪(19)的輪葉唇口(47)上鑲有耐磨的合金刀片。
7.根據權利要求1或2所述的挖掘、開採船，其特徵在於撓性膠管(17)的後端連接配合管伸縮盤(32)。
8.根據權利要求1所述的挖掘、開採船，其特徵在於船體(12)連接鋼索(26)，鋼索(26)連接有浮力倉(44)，浮力倉(44)的下部連有密封室(41)，密封室(41)內有電機，儀表；框架(39)上連接有變幅輪(43)。
專利摘要本實用新型屬於挖掘、疏浚、開採的技術領域，特別涉及一種挖掘、開採船。本挖掘、開採船，是由船體(12)、主機組(15)、定位樁(13)、輸運裝置、挖掘裝置、挖掘調控裝置、挖掘水下監控儀表組成，其中a輸運裝置是由輸運泵(3)通過撓性膠管(17)來完成；b挖掘裝置是由液壓馬達(18)帶動1個或多個旋迴轉子(1)上的刀具(16)的高速旋轉來完成；c挖掘調控裝置是通過伸縮臂(6)，迴轉裝置(9)，液壓缸(8)來調節。d挖掘水下監控儀表是由超聲測距儀(46)來完成。因此本實用新型是一種挖掘不同硬度、不同深度，使用效率高，操作靈活的挖掘、開採船。
文檔編號B63B35/00GK2552807SQ0226729
公開日2003年5月28日 申請日期2002年5月29日 優先權日2002年5月29日
發明者張守山 申請人:張守山