CN103958784A - 水下挖沟设备 - Google Patents

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Abstract

一种水下挖沟设备，包括：土壤切割装置，该土壤切割装置具有设置在前部的切割部和设置在后部的非切割部；土壤移除装置，该土壤移除装置构造成从位于土壤切割装置前方的位置移除土壤；和阻挡装置，该阻挡装置大体上定位和构造成防止土壤传递至土壤切割装置的非切割部。土壤切割装置通常是岩石轮式或链式切割机。土壤移除装置通常是吸泥泵或喷射器。

Description

水下挖沟设备
引言
本发明涉及用于在水体的底床中产生沟槽的设备或装备。这样的沟槽通常用于埋设线缆、管道等以保护其免受损坏。本发明特别地涉及在水下的硬质土壤中形成沟槽。
背景技术
已知用于在诸如湖泊或海洋之类的水体的底床中形成沟槽的多种装置。通常，诸如链式切割机和岩石轮之类的设备用于切割沟槽。这样的沟槽切割设备切穿形成底床的土壤和岩石(下文中的“土壤”)并且趋于在沟槽切割设备前方产生许多的废渣。这样的废渣堆积在沟槽切割设备前方会引起许多问题。例如，废渣的堆积能够停止或抑制沟槽切割设备的前进运动。同样地，可以使得土壤围绕沟槽切割设备流动以在管道或线缆铺设在沟槽之前回填沟槽。此外，土壤的堆积能够引起土壤干涉土壤切割设备的推进机构(例如铰接的车辆履带)。
底床的土壤并不趋于是均匀的并且沟槽切割设备经常遭遇鹅卵石和其他非常坚硬的物体。这样的鹅卵石能够例如通过堵塞诸如吸泥泵或喷射器之类的土壤移除装置而干涉沟槽切割设备的操作。
另外，问题在于土壤附着于沟槽切割设备的切割部件(例如岩石轮的尖状部)并且引起可能阻止土壤切割设备的使用的阻塞。
本发明试图克服或减轻这些问题中的一些问题或全部问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种水下挖沟设备，该水下挖沟设备包括：土壤切割装置，该土壤切割装置具有设置在前部的切割部和设置在后部的非切割部；土壤移除装置，该土壤移除装置构造成从位于土壤切割装置前方的位置移除土壤；和阻挡装置，该阻挡装置大体上定位和构造成防止土壤传递至土壤切割装置的非切割部。
在优选的实施方式中，阻挡装置构造成防止包含在土壤中的具有大于选定的阈值尺寸的最大尺寸的固态物质的通过。
在一些优选实施方式中，土壤移除装置传送流态化形式的土壤。
优选地，土壤移除装置是喷射器或吸泥泵。
在一些优选的实施方式中，阻挡装置构造成防止或阻止固态物质的进入至喷射器或吸泥泵的入口，其中，这种固态物质的尺寸大于选定的阈值尺寸。
在优选实施方式中，土壤切割装置包括设置成用于绕环形路径运动的多个土壤切割元件。特别优选的土壤切割装置包括岩石轮、链式切割机、剪切机等。
在其他优选实施方式中，土壤切割装置是螺旋钻。
优选地，阻挡装置大致设置在地平面处。
优选地，土壤移除装置布置在阻挡装置上方。
在实施方式中，其中，土壤移除装置是喷射器，优选的，喷射器驱动喷嘴指向土壤切割装置，从而移置积聚在土壤切割装置上的土壤。优选地，离开喷射器的流体的路径构造成与土壤切割装置的旋转方向大致相切。
在优选的形式中，喷射器包括分散部，该分散部设置成减缓由喷射器传送的流态化的土壤的流速，从而包含在土壤内的较致密的物质回落至沟槽中。
根据本发明的第二方面，提供了水下挖沟机，该水下挖沟机包括如本发明的第一方面所限定的水下挖沟设备和用于沿所需方向推进机器以形成沟槽的装置。
优选地，水下挖沟机还包括用于控制水下挖沟设备和/或其部件的操作的控制装置。
附图说明
为更好地理解本发明并且示出可以如何实现本发明，现在将仅以示例的方式参照以下附图，其中：
图1是根据本发明的设备的主视图；
图2是根据本发明的设备的侧视图；
图3是根据本发明的设备的立体图。
具体实施方式
现在参照附图，示出了用于在水体的底床中形成沟槽的水下挖沟设备10，水体的底床例如为湖泊的底床或海床。下文中，措辞“海床”将用于表示或者湖泊的底床或者大海或海洋的底床。设备10包括土壤切割装置12。多种土壤切割装置是已知的并且可以使用，其优选的示例为链式切割机、岩石轮和剪切机。在图1至图3中，示出了岩石轮12a。岩石轮12a包括安装成用于绕标称水平轴线14旋转的轮或盘。岩石轮12a具有外周表面16，多个土壤切割元件18安装至该外周表面16，该多个土壤切割元件18通常为齿或尖状部的形式并且由适当地耐用的硬质材料形成。
岩石轮12a相对于图2所示的取向沿反顺时针(逆时针)方向旋转。因而，土壤切割元件18横跨围绕岩石轮12a的周长的环形循环路径并在这种情况下在前部20处与底床接合。在土壤切割元件18在其旋转期间与底床接合时，土壤切割元件18切入底床中并且移置土壤以形成沟槽。
链式切割机以与岩石轮式大致相似的方式工作。对于链式切割机，土壤切割元件安装在从动的环形带或链上使得土壤切割元件以环状环的方式移动并且在该移动的一部分期间接触土壤。
为了防止或减小在沟槽切割设备的后部的不理想的过早回填沟槽，设置了土壤移除装置22。多种类型的土壤移除装置可适于与本发明一起使用，但优选的装置包括排泥泵以及更特别地包括喷射器。图1至图3中在22a处示意性地示出喷射器。
喷射器22a包括入口24和出口26。因而，喷射器22a将土壤吸入入口24中并且通过出口26排出土壤。更具体地，喷射器22a从位于土壤切割装置12前方的位置提取土壤并且通常从土壤切割装置12的后方排出土壤。在优选实施方式中，喷射器22a被构造成使得流态化物质的通过喷射器的路径成为尽可能的直(并且最优选地是完全直的)。这避免了在喷射器内的弯曲处堆积土壤物质，土壤物质的堆积可能引起阻塞。
优选地，土壤切割装置12在切割操作期间至少在其位于地平面以上的部分处被遮蔽。图1至图3示出了封装岩石轮12a的上部的护罩或盖28。护罩或盖28的设置提高了通过土壤移除装置22(优选地为吸泥泵或喷射器22a)移除土壤的效率。
本发明解决的特定问题在于土壤在土壤切割装置12前方的堆积。如上所述，这样的土壤堆积会阻碍或停止挖沟设备10的前进运动，会引起土壤围绕土壤切割设备回流至沟槽中并且可以允许土壤落入车辆的驱动机构中，从而阻碍其运动。在土壤切割装置12上、特别是在土壤切割元件(齿)18上的积聚的土壤也是一个会降低挖沟操作的效率的问题。土壤移除装置22的阻塞还可以引起挖沟操作的困难和延期。为了解决这些问题中的至少一些问题，本发明的设备10还设置有布置在土壤切割装置12前方的阻挡装置30或防护装置。阻挡装置或防护装置30优选地布置在土壤切割装置12的紧前方。特别地，阻挡装置30相对于在被切割的沟槽的任一侧处的常规地平面至少大约布置在地平面处。在一些优选的布置中，阻挡装置30是可调节的使得其高度可以根据被挖的沟槽的深度来设定。
阻挡装置30被构造成使得尺寸大于预选尺寸的物体(比如石子或“鹅卵石”)不能通过阻挡装置。预选尺寸与用于移除土壤的吸泥泵或喷射器的入口管或排出管直径适当地相似或相同。在优选的布置中，阻挡装置大致布置在地平面处以防止过量土壤积聚在阻挡装置30前方。
如从图1至图3中可以看到的，土壤移除装置22(通常为吸泥泵或喷射器22a)布置在阻挡装置30紧上方。
阻挡装置30最优选地由能够承受来自土壤的坚硬成分的碰撞的坚固耐用材料构成。通常，阻挡装置30由实质金属板制成，但也可以使用其他适当坚固的材料。
在其中土壤移除装置22为喷射器22a的另外的优选实施方式中，喷射器驱动喷嘴能够构造成使得其对准土壤切割装置12(例如岩石轮12a或链式切割机)。以这种方式，土壤切割装置12放置在来自喷射器驱动喷嘴的高压流体的路径中，喷射器驱动喷嘴用于从土壤切割装置12移置土壤，特别是从土壤切割元件18周围移置土壤。
如果喷射器22a的出口与土壤切割装置12的旋转方向或土壤切割装置12的各个土壤切割元件的行进方向大致相切，则实现了另一优点。以这种方式，切向动量处于与流态化废渣运输方法相同的方向。
在本发明的优选变型中，设备10设置有清沟器单元32，该清沟器单元有助于防止再循环的土壤(即，已经在土壤切割装置12上行进，穿过其前部20并且到达其后部34的土壤)流回至沟槽中。因而，清沟器32有助于提供具有清洁的底床或底部的沟槽，管道、线缆等可以铺设在该清洁的底床或底部中。清沟器单元32的高度可以是可调的以适应土壤切割装置12的不同切割深度(当然，也就是沟槽的不同深度)。在一些布置中，清沟器单元32可以具有安装至清沟器单元32的弯曲限制器或犁头(share)36，例如以提供增大的强度和对变形的抗性。
在另一优选的布置中，吸泥泵或喷射器的出口能够布置成使得在管道或线缆等已经铺设之后，土壤可以被引导至设备10后方的沟槽中。这有助于将管道、线缆等掩埋在沟槽中。
在另一优选的布置中，设置有分散器38，该分散器38用于减缓流态化的土壤的速度使得较致密的物质优先回落至沟槽中。分散器38可以是底部敞开的以防止碎屑的堆积。
在本文的整个描述和权利要求书中，措辞“包括”(comprise)和“包含”(contain)及其变型，例如“包括”(comprising)和“包括”(comprises)意味着“包括但不限于”，并且并非意在(并且不会)排除其他部分、附加物、部件、整体或步骤。
在本文的整个描述和权利要求书中，除非文中另有要求，否则单数涵盖复数。特别地，在使用不定冠词之处，除非文中另有要求，否则说明书被理解为包括复数和单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或示例而描述的特征、整体、特性、混合物、化学族类以及分组应当理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与其不相容。

Claims (15)

1.一种水下挖沟设备，包括：土壤切割装置，所述土壤切割装置具有设置在前部的切割部和设置在后部的非切割部；土壤移除装置，所述土壤移除装置构造成从位于所述土壤切割装置前方的位置移除土壤；和阻挡装置，所述阻挡装置大致定位和构造成防止土壤传递至所述土壤切割装置的所述非切割部。
2.根据权利要求1所述的水下挖沟设备，其中，所述阻挡装置构造成防止包含在所述土壤中的具有大于选定的阈值尺寸的最大尺寸的固态物质的通过。
3.根据权利要求1或2所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤移除装置传送流态化形式的土壤。
4.根据权利要求3所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤移除装置是喷射器或吸泥泵。
5.根据权利要求4所述的水下挖沟设备，其中，所述阻挡装置构造成防止或阻止固态物质进入至所述喷射器或吸泥泵的入口，其中，这种固态物质的尺寸大于选定的阈值尺寸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤切割装置包括设置成用于绕环形路径运动的多个土壤切割元件。
7.根据权利要求6所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤切割装置是岩石轮、链式切割机、剪切机等。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤切割装置是螺旋钻。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述阻挡装置大致设置在地平面处。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤移除装置布置在所述阻挡装置上方。
11.根据权利要求4、5或7或者从属于权利要求4时的权利要求6或8至10中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述土壤移除装置是喷射器并且喷射器驱动喷嘴指向所述土壤切割装置，从而移置积聚在所述土壤切割装置上的土壤。
12.根据权利要求4、5、7或11或者从属于权利要求4时的权利要求6或8至10中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，离开所述喷射器的流体的路径构造成与所述土壤切割装置的旋转方向大致相切。
13.根据权利要求4、5、7、11或12或者从属于权利要求4时的权利要求6或8至10中的任一项所述的水下挖沟设备，其中，所述喷射器包括分散部，所述分散部设置成减缓由所述喷射器传送的所述流态化的土壤的流速，从而包含在所述土壤内的较致密的物质落回至所述沟槽中。
14.一种水下挖沟机，包括根据前述权利要求中的任一项所述的水下挖沟设备和用于沿所需方向推进所述机器以形成沟槽的装置。
15.根据权利要求14所述的水下挖沟机，还包括用于控制所述水下挖沟设备和/或其部件的操作的控制装置。
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