一種用於疏浚飽和密實粉細砂與粉土的耙齒的製作方法

2023-05-22 17:52:54 2

本實用新型涉及一種疏浚工程中耙吸挖泥船上疏浚裝置中耙齒，特別是一種疏浚飽和密實粉細砂與粉土的耙齒。

背景技術：

現有技術中，耙齒切削阻力是耙吸挖泥船在疏浚過程中所受到的主要外力之一，耙齒切削阻力的大小是耙吸挖泥船設計時進行強度計算和確定所需裝機功率的重要因素，也是高效疏浚的基本要素。

我國漫長海岸線上的主要港口與進港航道的底質複雜多變，廣泛分布著密實板結的粉細砂及粉土，這種難挖的土質直接影響挖泥船的生產效率和施工進度。該類土難以挖掘的主要原因在於該類土以粉粒和黏粒為主，顆粒較小，滲透性較差。耙齒切削土體過程中，會在靠近齒尖的位置形成剪脹區（負壓區），根據有效應力原理，負壓的存在使得有效應力相應地增加，因此會增大耙齒的切削阻力。此外，由於飽和密實粉細砂與粉土的滲透性較低，水流無法快速補充到剪脹區，使得剪脹區無法快速消除，從而導致切削阻力持續居高不下。

另外，對於飽和密實板結的粉細砂及粉土，由於其具有一定的粘聚力，在挖掘過程中耙齒不易貫入，且在低速水流作用下不會被衝刷，使得泵吸水流的衝刷效果非常小。

綜上所述，提高耙吸挖泥船耙齒切削密實板結的粉細砂及粉土這類土的效率，一方面要使耙齒易於貫入土中，另一方面要消除耙齒切削土體過程中剪脹效應的影響。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術中所存在的缺陷，提供一種用於疏浚飽和密實粉細砂與粉土的耙齒。

本實用新型採用了下列技術方案解決了其技術問題：一種用於疏浚飽和密實粉細砂與粉土的耙齒，由齒根與齒面構成，該齒根呈方臺錐體形，該臺錐體中心置有與耙齒座相對應的臺錐形穴，齒根後部置有鉤狀體，其特徵在於：在耙齒的齒面中間置有破土刃，該破土刃和齒面之間通過曲面進行過渡，破土刃的高度從齒面前端到齒面後端線性減小，破土刃的寬度為齒面寬度的0.1～0.2倍，齒面前端和破土刃前端形成夾角為鈍角，破土刃尖端為弧形結構，在耙齒的齒面中間破土刃的兩側分別置有高壓衝水孔。

本實用新型所述的耙齒更易貫入土體，而適應不同密實程度的飽和粉細砂與粉土。通過在齒面上安裝破土刃並與高壓衝水配合使用，有效地消除或者降低剪脹效應對於耙齒切削阻力的影響。另外，本實用新型能夠根據耙齒的破土情況以及土體的挖掘難度，選擇相應的耙齒類型，因此，本實用新型能夠極大地降低耙齒切削阻力，從而整體上提升耙吸挖泥船的疏浚效率。

附圖說明

圖1為本實用新型楔形齒面帶有破土刃的耙齒結構示意圖。

圖2為本實用新型楔形齒面帶有破土刃的耙齒側視圖。

圖3為本實用新型楔形齒面帶有破土刃的耙齒立體圖。

圖4為本實用新型矩形齒面帶有破土刃的耙齒結構示意圖。

圖5為本實用新型矩形齒面帶有破土刃的耙齒側視圖。

圖6為本實用新型矩形齒面帶有破土刃的耙齒立體圖。

圖7是使用本實用新型耙齒的疏浚裝置結構示意圖。

圖8為本實用新型實施例1耙齒布置狀況示意圖。

圖9為本實用新型實施例2耙齒布置狀況示意圖。

圖10為本實用新型實施例3耙齒布置狀況示意圖。

圖中各序號分別表示為：

1—活動罩；2—引水窗；3—液壓缸；4—高壓衝水總管；5—固定體；6—軸銷；7—噴嘴；8—前排耙齒；9—後排耙齒；10—噴嘴；

11—齒根；12—鉤狀體；13—臺錐形穴；14—齒面；15—破土刃；16—破土刃尖端；17—高壓衝水孔；18—曲面。

具體實施方式

以下結合實施例以及附圖對本實用新型作進一步的描述。

參照圖1，本實用新型所述的耙齒是由齒根11與齒面14構成，齒根11與齒面14一同澆鑄而成，該齒根11呈方臺錐體形，該臺錐體中心置有與耙齒座相對應的臺錐形穴13，齒根後部置有鉤狀體12,該鉤狀體12套到耙齒座的橫向銷槽後採用插銷拴緊耙齒。

本實用新型在耙齒的齒面14中間置有破土刃15，為了避免應力集中，該破土刃15和齒面14之間通過曲面18進行過渡，破土刃15的高度從齒面14前端到齒面14後端線性減小，破土刃15的寬度為齒面14寬度的0.1～0.2倍，齒面14前端和破土刃15前端形成夾角θ或α為鈍角，破土刃尖端16為弧形結構，在耙齒的齒面14中間破土刃15的兩側分別置有高壓衝水孔17，沿著破土刃15的兩個側面向齒尖方向衝水，這樣在通過破土刃15刃口進行破土的同時配合使用齒面14上布置的高壓衝水孔17以及固定體5後端的噴嘴7主動向剪脹區高壓衝水。

參照圖1、圖2和圖3，本實用新型所述的耙齒齒面14外形為楔形，前端窄後端寬，並且齒尖成V形。

參照圖4、圖5和圖6，本實用新型所述的耙齒齒面14外形為矩形，前後端寬窄相等。

上述兩類耙齒中的高壓衝水孔17與齒面14前端的距離為齒面14長度的0.3～0.5倍。

參照圖7，以下簡述使用本實用新型耙齒的疏浚裝置結構，該疏浚裝置包括固定體5，以及通過軸銷6與固定體5呈轉動連接的活動罩1，該活動罩1由固定在固定體5上的液壓缸3及其延伸的液壓臂控制繞軸銷6旋轉，固定體5上固定置有高壓衝水總管4，固定體5後端固定置有能噴射高壓水的噴嘴7，活動罩1的上端置有引水窗2，活動罩1的下端固定置有兩排帶有高壓衝水孔17的耙齒，後排耙齒9與前排耙齒8交錯布置。

本實用新型可以根據破土情況以及土體的挖掘難度，選擇不同形狀的耙齒安裝在疏浚裝置上。

具體地，

實施例1：參照圖8，該實施例是針對稍密實的飽和粉細砂和粉土。

此狀態下，活動罩1下端固定的前排耙齒8是楔形齒面帶有破土刃15的耙齒，後排耙齒9是矩形齒面不帶破土刃15的耙齒。由於該類土稍密實，相對來說較易貫入，且經前排耙齒8的切削與高壓衝水的雙重作用，土體已經變得較為鬆散，因此後排耙齒9的齒面14為矩形齒面，並在其上設置高壓衝水孔17進行輔助挖掘。

實施例2：參照圖9，該實施例是針對中密的飽和粉細砂和粉土。

此狀態下，活動罩1下端固定的前排耙齒8是楔形齒面帶有破土刃15的耙齒，後排耙齒9是矩形齒面帶有破土刃15的耙齒。由於該類土屬於中等密實，較難疏鬆，因此後排耙齒9在矩形齒面上安裝破土刃15，在破土刃15的兩邊對稱分布高壓衝水孔17。

實施例3：參照圖10，該實施例是針對極為密實的飽和粉細砂和粉土。

此狀態下，活動罩1下端固定的前排耙齒8是楔形齒面帶有破土刃15的耙齒，後排耙齒9也是楔形齒面帶有破土刃15的耙齒。由於該類土極為密實，很難疏鬆和挖掘，所以前排耙齒8和後排耙齒9均採用帶有高壓衝水孔17和破土刃15的楔形耙齒，這樣在前排耙齒8和後排耙齒9、固定體5後端的噴嘴7以及後排耙齒9之間間隔布置的高壓衝水噴嘴10的共同作用下完成該類土的挖掘與破碎工作。

以下簡述本實用新型工作時原理：先將疏浚裝置下放至水下預定位置後，通過液壓缸3控制活動罩1繞軸銷6轉動，將前、後排耙齒9調整至合適的角度。

然後按照試挖後所確定的速度拖動該套裝置行進，通過活動罩1內的兩排耙齒切削破碎土體，其中前排為帶有破土刃15和高壓高壓衝水孔17的楔形耙齒，這樣在破土的同時主動向剪脹區高壓衝水，從而消除或者降低剪脹效應對於切削阻力的影響。活動罩1內後排耙齒9根據前排耙齒8的破土情況以及土體的挖掘難度，選擇相應的耙齒類型，並與前排齒交錯布置。通過固定體5前端以及後排耙齒9之間間隔布置的高壓衝水噴嘴，與耙齒上的高壓衝水配合使用，輔助進行泥土挖掘並將其破碎。

土體被切削破碎後，在泥泵吸力作用下通過吸泥管進入泥艙，並陸續開展裝艙溢流以及拋泥等工序。

本實用新型不限制於本文所舉的實例，在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出各種變更與修改，例如前、後排耙齒還包括半犁型齒、犁型齒等各類齒型。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。