水下挖溝設備的製作方法

2023-07-06 18:02:06

水下挖溝設備的製作方法
【專利摘要】一種水下挖溝設備，包括：土壤切割裝置，該土壤切割裝置具有設置在前部的切割部和設置在後部的非切割部；土壤移除裝置，該土壤移除裝置構造成從位於土壤切割裝置前方的位置移除土壤；和阻擋裝置，該阻擋裝置大體上定位和構造成防止土壤傳遞至土壤切割裝置的非切割部。土壤切割裝置通常是巖石輪式或鏈式切割機。土壤移除裝置通常是吸泥泵或噴射器。
【專利說明】水下挖溝設備
[0001]引言
[0002]本發明涉及用於在水體的底床中產生溝槽的設備或裝備。這樣的溝槽通常用於埋設線纜、管道等以保護其免受損壞。本發明特別地涉及在水下的硬質土壤中形成溝槽。
【背景技術】
[0003]已知用於在諸如湖泊或海洋之類的水體的底床中形成溝槽的多種裝置。通常，諸如鏈式切割機和巖石輪之類的設備用於切割溝槽。這樣的溝槽切割設備切穿形成底床的土壤和巖石(下文中的「土壤」)並且趨於在溝槽切割設備前方產生許多的廢渣。這樣的廢渣堆積在溝槽切割設備前方會引起許多問題。例如，廢渣的堆積能夠停止或抑制溝槽切割設備的前進運動。同樣地，可以使得土壤圍繞溝槽切割設備流動以在管道或線纜鋪設在溝槽之前回填溝槽。此外，土壤的堆積能夠引起土壤幹涉土壤切割設備的推進機構(例如鉸接的車輛履帶)。
[0004]底床的土壤並不趨於是均勻的並且溝槽切割設備經常遭遇鵝卵石和其他非常堅硬的物體。這樣的鵝卵石能夠例如通過堵塞諸如吸泥泵或噴射器之類的土壤移除裝置而幹涉溝槽切割設備的操作。
[0005]另外，問題在於土壤附著於溝槽切割設備的切割部件(例如巖石輪的尖狀部)並且引起可能阻止土壤切割設備的使用的阻塞。
[0006]本發明試圖克服或減輕這些問題中的一些問題或全部問題。

【發明內容】

[0007]根據本發明的第一方面，提供一種水下挖溝設備，該水下挖溝設備包括:土壤切割裝置，該土壤切割裝置具有設置在前部的切割部和設置在後部的非切割部；土壤移除裝置，該土壤移除裝置構造成從位於土壤切割裝置前方的位置移除土壤；和阻擋裝置，該阻擋裝置大體上定位和構造成防止土壤傳遞至土壤切割裝置的非切割部。
[0008]在優選的實施方式中，阻擋裝置構造成防止包含在土壤中的具有大於選定的閾值尺寸的最大尺寸的固態物質的通過。
[0009]在一些優選實施方式中，土壤移除裝置傳送流態化形式的土壤。
[0010]優選地，土壤移除裝置是噴射器或吸泥泵。
[0011]在一些優選的實施方式中，阻擋裝置構造成防止或阻止固態物質的進入至噴射器或吸泥泵的入口，其中，這種固態物質的尺寸大於選定的閾值尺寸。
[0012]在優選實施方式中，土壤切割裝置包括設置成用於繞環形路徑運動的多個土壤切割元件。特別優選的土壤切割裝置包括巖石輪、鏈式切割機、剪切機等。
[0013]在其他優選實施方式中，土壤切割裝置是螺旋鑽。
[0014]優選地，阻擋裝置大致設置在地平面處。
[0015]優選地，土壤移除裝置布置在阻擋裝置上方。
[0016]在實施方式中，其中，土壤移除裝置是噴射器，優選的，噴射器驅動噴嘴指向土壤切割裝置，從而移置積聚在土壤切割裝置上的土壤。優選地，離開噴射器的流體的路徑構造成與土壤切割裝置的旋轉方向大致相切。
[0017]在優選的形式中，噴射器包括分散部，該分散部設置成減緩由噴射器傳送的流態化的土壤的流速，從而包含在土壤內的較緻密的物質回落至溝槽中。
[0018]根據本發明的第二方面，提供了水下挖溝機，該水下挖溝機包括如本發明的第一方面所限定的水下挖溝設備和用於沿所需方向推進機器以形成溝槽的裝置。
[0019]優選地，水下挖溝機還包括用於控制水下挖溝設備和/或其部件的操作的控制裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為更好地理解本發明並且示出可以如何實現本發明，現在將僅以示例的方式參照以下附圖，其中:
[0021]圖1是根據本發明的設備的主視圖；
[0022]圖2是根據本發明的設備的側視圖；
[0023]圖3是根據本發明的設備的立體圖。
【具體實施方式】
[0024]現在參照附圖，示出了用於在水體的底床中形成溝槽的水下挖溝設備10，水體的底床例如為湖泊的底床或海床。下文中，措辭「海床」將用於表示或者湖泊的底床或者大海或海洋的底床。設備10包括土壤切割裝置12。多種土壤切割裝置是已知的並且可以使用，其優選的示例為鏈式切割機、巖石輪和剪切機。在圖1至圖3中，示出了巖石輪12a。巖石輪12a包括安裝成用於繞標稱水平軸線14旋轉的輪或盤。巖石輪12a具有外周表面16，多個土壤切割元件18安裝至該外周表面16，該多個土壤切割元件18通常為齒或尖狀部的形式並且由適當地耐用的硬質材料形成。
[0025]巖石輪12a相對於圖2所示的取向沿反順時針(逆時針)方向旋轉。因而，土壤切割元件18橫跨圍繞巖石輪12a的周長的環形循環路徑並在這種情況下在前部20處與底床接合。在土壤切割元件18在其旋轉期間與底床接合時，土壤切割元件18切入底床中並且移置土壤以形成溝槽。
[0026]鏈式切割機以與巖石輪式大致相似的方式工作。對於鏈式切割機，土壤切割元件安裝在從動的環形帶或鏈上使得土壤切割元件以環狀環的方式移動並且在該移動的一部分期間接觸土壤。
[0027]為了防止或減小在溝槽切割設備的後部的不理想的過早回填溝槽，設置了 土壤移除裝置22。多種類型的土壤移除裝置可適於與本發明一起使用，但優選的裝置包括排泥泵以及更特別地包括噴射器。圖1至圖3中在22a處示意性地示出噴射器。
[0028]噴射器22a包括入口 24和出口 26。因而，噴射器22a將土壤吸入入口 24中並且通過出口 26排出土壤。更具體地，噴射器22a從位於土壤切割裝置12前方的位置提取土壤並且通常從土壤切割裝置12的後方排出土壤。在優選實施方式中，噴射器22a被構造成使得流態化物質的通過噴射器的路徑成為儘可能的直(並且最優選地是完全直的)。這避免了在噴射器內的彎曲處堆積土壤物質，土壤物質的堆積可能引起阻塞。[0029]優選地，土壤切割裝置12在切割操作期間至少在其位於地平面以上的部分處被遮蔽。圖1至圖3示出了封裝巖石輪12a的上部的護罩或蓋28。護罩或蓋28的設置提高了通過土壤移除裝置22 (優選地為吸泥泵或噴射器22a)移除土壤的效率。
[0030]本發明解決的特定問題在於土壤在土壤切割裝置12前方的堆積。如上所述，這樣的土壤堆積會阻礙或停止挖溝設備10的前進運動，會引起土壤圍繞土壤切割設備回流至溝槽中並且可以允許土壤落入車輛的驅動機構中，從而阻礙其運動。在土壤切割裝置12上、特別是在土壤切割元件(齒)18上的積聚的土壤也是一個會降低挖溝操作的效率的問題。土壤移除裝置22的阻塞還可以引起挖溝操作的困難和延期。為了解決這些問題中的至少一些問題，本發明的設備10還設置有布置在土壤切割裝置12前方的阻擋裝置30或防護裝置。阻擋裝置或防護裝置30優選地布置在土壤切割裝置12的緊前方。特別地，阻擋裝置30相對於在被切割的溝槽的任一側處的常規地平面至少大約布置在地平面處。在一些優選的布置中，阻擋裝置30是可調節的使得其高度可以根據被挖的溝槽的深度來設定。
[0031]阻擋裝置30被構造成使得尺寸大於預選尺寸的物體(比如石子或「鵝卵石」)不能通過阻擋裝置。預選尺寸與用於移除土壤的吸泥泵或噴射器的入口管或排出管直徑適當地相似或相同。在優選的布置中，阻擋裝置大致布置在地平面處以防止過量土壤積聚在阻擋裝置30前方。
[0032]如從圖1至圖3中可以看到的，土壤移除裝置22(通常為吸泥泵或噴射器22a)布置在阻擋裝置30緊上方。
[0033]阻擋裝置30最優選地由能夠承受來自土壤的堅硬成分的碰撞的堅固耐用材料構成。通常，阻擋裝置30由實質金屬板製成，但也可以使用其他適當堅固的材料。
[0034]在其中土壤移除裝置22為噴射器22a的另外的優選實施方式中，噴射器驅動噴嘴能夠構造成使得其對準土壤切割裝置12 (例如巖石輪12a或鏈式切割機)。以這種方式，土壤切割裝置12放置在來自噴射器驅動噴嘴的高壓流體的路徑中，噴射器驅動噴嘴用於從土壤切割裝置12移置土壤，特別是從土壤切割元件18周圍移置土壤。
[0035]如果噴射器22a的出口與土壤切割裝置12的旋轉方向或土壤切割裝置12的各個土壤切割元件的行進方向大致相切，則實現了另一優點。以這種方式，切向動量處於與流態化廢渣運輸方法相同的方向。
[0036]在本發明的優選變型中，設備10設置有清溝器單元32，該清溝器單元有助於防止再循環的土壤(即，已經在土壤切割裝置12上行進，穿過其前部20並且到達其後部34的土壤)流回至溝槽中。因而，清溝器32有助於提供具有清潔的底床或底部的溝槽，管道、線纜等可以鋪設在該清潔的底床或底部中。清溝器單元32的高度可以是可調的以適應土壤切割裝置12的不同切割深度(當然，也就是溝槽的不同深度)。在一些布置中，清溝器單元32可以具有安裝至清溝器單元32的彎曲限制器或犁頭(share) 36，例如以提供增大的強度和對變形的抗性。
[0037]在另一優選的布置中，吸泥泵或噴射器的出口能夠布置成使得在管道或線纜等已經鋪設之後，土壤可以被引導至設備10後方的溝槽中。這有助於將管道、線纜等掩埋在溝槽中。
[0038]在另一優選的布置中，設置有分散器38，該分散器38用於減緩流態化的土壤的速度使得較緻密的物質優先回落至溝槽中。分散器38可以是底部敞開的以防止碎屑的堆積。[0039]在本文的整個描述和權利要求書中，措辭「包括」(comprise)和「包含」(contain)及其變型，例如「包括」(comprising)和「包括」(comprises)意味著「包括但不限於」，並且並非意在(並且不會)排除其他部分、附加物、部件、整體或步驟。
[0040]在本文的整個描述和權利要求書中，除非文中另有要求，否則單數涵蓋複數。特別地，在使用不定冠詞之處，除非文中另有要求，否則說明書被理解為包括複數和單數。
[0041]結合本發明的特定方面、實施方式或示例而描述的特徵、整體、特性、混合物、化學族類以及分組應當理解為適用於本文描述的任何其他方面、實施方式或示例，除非與其不相容。
【權利要求】
1.一種水下挖溝設備，包括:土壤切割裝置，所述土壤切割裝置具有設置在前部的切割部和設置在後部的非切割部；土壤移除裝置，所述土壤移除裝置構造成從位於所述土壤切割裝置前方的位置移除土壤；和阻擋裝置，所述阻擋裝置大致定位和構造成防止土壤傳遞至所述土壤切割裝置的所述非切割部。
2.根據權利要求1所述的水下挖溝設備，其中，所述阻擋裝置構造成防止包含在所述土壤中的具有大於選定的閾值尺寸的最大尺寸的固態物質的通過。
3.根據權利要求1或2所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤移除裝置傳送流態化形式的土壤。
4.根據權利要求3所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤移除裝置是噴射器或吸泥泵。
5.根據權利要求4所述的水下挖溝設備，其中，所述阻擋裝置構造成防止或阻止固態物質進入至所述噴射器或吸泥泵的入口，其中，這種固態物質的尺寸大於選定的閾值尺寸。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤切割裝置包括設置成用於繞環形路徑運動的多個土壤切割元件。
7.根據權利要求6所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤切割裝置是巖石輪、鏈式切割機、剪切機等。
8.根據權利要求1至5中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤切割裝置是螺旋鑽。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述阻擋裝置大致設置在地平面處。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤移除裝置布置在所述阻擋裝置上方。
11.根據權利要求4、5或7或者從屬於權利要求4時的權利要求6或8至10中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述土壤移除裝置是噴射器並且噴射器驅動噴嘴指向所述土壤切割裝置，從而移置積聚在所述土壤切割裝置上的土壤。
12.根據權利要求4、5、7或11或者從屬於權利要求4時的權利要求6或8至10中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，離開所述噴射器的流體的路徑構造成與所述土壤切割裝置的旋轉方向大致相切。
13.根據權利要求4、5、7、11或12或者從屬於權利要求4時的權利要求6或8至10中的任一項所述的水下挖溝設備，其中，所述噴射器包括分散部，所述分散部設置成減緩由所述噴射器傳送的所述流態化的土壤的流速，從而包含在所述土壤內的較緻密的物質落回至所述溝槽中。
14.一種水下挖溝機，包括根據前述權利要求中的任一項所述的水下挖溝設備和用於沿所需方向推進所述機器以形成溝槽的裝置。
15.根據權利要求14所述的水下挖溝機，還包括用於控制所述水下挖溝設備和/或其部件的操作的控制裝置。
【文檔編號】E02F5/10GK103958784SQ201280052802
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月26日 優先權日:2011年10月26日
【發明者】喬納森·拉爾夫·曼切斯特 申請人:Ihc工程商業有限公司