CN113914394B - 一种水下挖掘设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下挖掘设备，包括从前向后依次设置的铣挖头箱体(2)、大臂(3)和车体(13)，铣挖头箱体(2)能够左右摆动，铣挖头箱体(2)内设有铣挖头(1)，铣挖头箱体(2)连接有吸浆管路(9)，铣挖头(1)在水下工作时，吸浆管路(9)能够吸走铣挖头(1)挖掘产生的渣土泥浆。该水下挖掘设备可以整机在水下施工作业，能够完成竖井施工的连续开挖和出渣作业，移动灵活，适应不同断面形状开挖。

Description

一种水下挖掘设备

技术领域

本发明涉及挖掘设备领域，具体的是一种水下挖掘设备。

背景技术

在含水地层的竖井施工中，传统施工方法一般通过采用灌注桩、连续墙施工，配合降水施工，进行土体稳定、支护，保证施工安全，之后根据地层软硬采用挖掘机或者钻爆法进行挖掘施工，工序繁多、工程结构复杂、安全性较低，且止水成本占据了施工成本的很大一部分。

发明内容

为了适应水下挖掘施工，本发明提供了一种水下挖掘设备，该水下挖掘设备可以整机在水下施工作业，能够完成竖井施工的连续开挖和出渣作业，移动灵活，适应不同断面形状开挖。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水下挖掘设备，包括从前向后依次设置的铣挖头箱体、大臂和车体，铣挖头箱体能够左右摆动，铣挖头箱体内设有铣挖头，铣挖头箱体连接有吸浆管路，铣挖头在水下工作时，吸浆管路能够吸走铣挖头挖掘产生的渣土泥浆。

车体上设有旋转架，旋转架的转动轴线为直立状态，旋转架能够绕旋转架的转动轴线转动，大臂与旋转架连接。

旋转架位于车体的前部，车体上还设有摆动油缸，旋转架与摆动油缸前后设置，摆动油缸能够驱动旋转架绕旋转架的转动轴线转动。

旋转架上设有油缸耳座和连接耳座，大臂的后端与连接耳座连接，大臂的上方设有调整油缸，调整油缸的两端分别与大臂和油缸耳座连接，调整油缸能够驱动铣挖头箱体上下摆动。

大臂含有从左向右依次连接的左梁臂、中梁臂和右梁臂，左梁臂和右梁臂均沿前后方向延伸，左梁臂和右梁臂间隔设置，铣挖头箱体通过连接臂与中梁臂连接固定。

左梁臂的后端和右梁臂的后端均与连接耳座连接，大臂的上方设有两个调整油缸，两个调整油缸分别为左侧调整油缸和右侧调整油缸，左侧调整油缸的前端与左梁臂的前端连接，右侧调整油缸的前端与右梁臂的前端连接。

铣挖头的下部和前部露出铣挖头箱体，铣挖头箱体含有从左向右依次设置的左箱壁、上箱壁和右箱壁，铣挖头的两端分别与左箱壁和右箱壁连接，铣挖头与上箱壁之间形成内泥浆腔体。

上箱壁的外侧设有外箱壁，外箱壁与上箱壁之间形成外泥浆腔体，外泥浆腔体位于铣挖头箱体的后部，上箱壁上设有多个过滤通孔，外泥浆腔体与内泥浆腔体通过所述过滤通孔连通，吸浆管路的一端与外泥浆腔体连通。

车体内设有泥浆泵，泥浆泵位于旋转架的下部内，吸浆管路的一端与铣挖头箱体连接，吸浆管路的另一端与泥浆泵的入口端连接，泥浆泵的出口端外连接有出浆管路，出浆管路穿过车体的上部。

车体的下部设有履带式行走机构，车体的前方设有挡渣板，挡渣板位于铣挖头箱体和履带式行走机构之间，车体的后部连接有挖掘臂，挖掘臂的后端设有铲斗或者破碎锤。

本发明的有益效果是：该水下挖掘设备可以整机在水下施工作业，能够完成竖井施工的连续开挖和出渣作业，移动灵活，适应不同断面形状开挖。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述水下挖掘设备的主视示意图。

图2是本发明所述水下挖掘设备在切削侧壁时的示意图。

图3是本发明所述水下挖掘设备的俯视示意图。

图4是铣挖头箱体和大臂摆动的示意图。

图5是铣挖头箱体部位的放大示意图。

图6是本发明所述水下挖掘设备安装挖掘臂时的示意图。

1、铣挖头；2、铣挖头箱体；3、大臂；4、调整油缸；5、旋转架；6、泥浆泵；7、出浆管路；8、摆动油缸；9、吸浆管路；10、挡渣板；11、履带式行走机构；12、挖掘臂；13、车体；

201、左箱壁；202、上箱壁；203、右箱壁；204、内泥浆腔体；205、外箱壁；206、外泥浆腔体；

301、左梁臂；302、中梁臂；303、右梁臂；304、连接臂；

401、左侧调整油缸；402、右侧调整油缸；

501、油缸耳座；502、连接耳座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种水下挖掘设备，包括从前向后依次设置的铣挖头箱体2、大臂3和车体13，铣挖头箱体2能够左右摆动，铣挖头箱体2内设有铣挖头1，铣挖头箱体2连接有吸浆管路9，当铣挖头1在水下工作时，吸浆管路9能够吸走铣挖头1挖掘产生的渣土泥浆，如图1和图2所示。

该水下挖掘设备可以整机在水下施工作业，能够完成竖井施工的连续开挖和出渣作业，移动灵活，适应不同断面形状开挖。

在本实施例中，车体13上设有旋转架5，大臂3的后端与旋转架5铰接。旋转架5大致呈直立的圆筒形结构，旋转架5的转动轴线为直立状态，旋转架5的转动轴线与旋转架5的中心线或轴线重合，旋转架5能够绕旋转架5的转动轴线转动，即旋转架5能够以旋转架5的转动轴线为轴转动。

在本实施例中，旋转架5位于车体13的前部，车体13上还设有两个摆动油缸8，旋转架5与两个摆动油缸8前后设置，两个摆动油缸8左右对称设置，两个摆动油缸8的前端均与旋转架5铰接，两个摆动油缸8的后端均与车体13铰接，当两个摆动油缸8伸缩时能够驱动旋转架5绕旋转架5的转动轴线转动，从而使铣挖头1、铣挖头箱体2和大臂3同步左右摆动，如图3和图4所示。

在本实施例中，旋转架5上设有油缸耳座501和连接耳座502，油缸耳座501和连接耳座502上下设置，大臂3的后端与连接耳座502铰接，大臂3的上方设有调整油缸4，调整油缸4的前后两端分别与大臂3和油缸耳座501铰接，调整油缸4能够驱动铣挖头箱体2和铣挖头1同步上下摆动。

具体的，大臂3呈弯曲结构，大臂3的前部向下弯曲，大臂3含有从左向右依次连接的左梁臂301、中梁臂302和右梁臂303，左梁臂301和右梁臂303均沿前后方向延伸，左梁臂301和右梁臂303间隔设置，铣挖头箱体2通过连接臂304与中梁臂302连接固定，如图1至图4所示。

旋转架5上设有两个左右对称设置的油缸耳座501和两个左右对称设置的连接耳座502，左梁臂301的后端和右梁臂303的后端均与两个连接耳座502一一对应铰接，大臂3的上方设有两个调整油缸4，两个调整油缸4分别为左侧调整油缸401和右侧调整油缸402，左侧调整油缸401的前端与左梁臂301的前端铰接，右侧调整油缸402的前端与右梁臂303的前端铰接。

大臂3的宽度大于铣挖头箱体2的宽度，大臂3的宽度为大臂3在图3中上下方向上的尺寸。中梁臂302的左右两端分别与左梁臂301的前端和右梁臂303的前端对应连接固定，连接臂304的前端与铣挖头箱体2连接固定，连接臂304的后端与中梁臂302连接固定，连接臂304向下弯曲。左梁臂301的后端位于旋转架5的左侧外，右梁臂303的后端位于旋转架5的右侧外。

在本实施例中，铣挖头1的下部和前部露出铣挖头箱体2，工作时，铣挖头1可以挖掘竖井的底壁和侧边。铣挖头箱体2含有从左向右依次连接的左箱壁201、上箱壁202和右箱壁203，铣挖头1的左右两端分别与左箱壁201和右箱壁203连接，铣挖头1与上箱壁202之间形成内泥浆腔体204。

铣挖头1内含有挖掘驱动机构，所述挖掘驱动机构能够驱动铣挖头1自转，从而实现破岩作业。所述挖掘驱动机构可以为现有的液压驱动机构(如液压马达)或电驱机构(如电机)，铣挖头1大致呈圆筒形结构，铣挖头1的内部设有安装空腔，液压驱动机构或电驱机构设置于安装空腔内。

在本实施例中，上箱壁202的外侧设有外箱壁205，外箱壁205与上箱壁202之间形成封闭外泥浆腔体206，外泥浆腔体206位于铣挖头箱体2的后部，上箱壁202上设有多个过滤通孔，外泥浆腔体206与内泥浆腔体204通过所述过滤通孔连通，吸浆管路9的一端与外泥浆腔体206连通，如图5所示。

上箱壁202的断面呈弧形，内泥浆腔体204的断面也呈弧形。沿铣挖头1的周向，外泥浆腔体206对应的圆心角小于或等于内泥浆腔体204对应的圆心角。所述过滤通孔的作用在于过滤铣挖头1挖掘产生的大块岩渣，避免大块岩渣进入外泥浆腔体206内，过滤通孔的孔径可以为1cm-5cm。铣挖头1挖掘产生的渣土泥浆可以依次通过内泥浆腔体204和所述过滤通孔后进入外泥浆腔体206。

在本实施例中，车体13内设有泥浆泵6，泥浆泵6固定于旋转架5的下部内，泥浆泵6可以随旋转架5转动，吸浆管路9的一端与铣挖头箱体2的外箱壁205连接，吸浆管路9的另一端与泥浆泵6的入口端连接，泥浆泵6的出口端外连接有出浆管路7，出浆管路7穿过车体13的上部。

在本实施例中，车体13的下部设有履带式行走机构11，车体13的前方设有挡渣板10，挡渣板10位于铣挖头箱体2和履带式行走机构11之间，挡渣板10的高度大于履带式行走机构11的高度。车体13的后部连接有挖掘臂12，挖掘臂12的后端设有铲斗或者破碎锤，如图6所示。

挡渣板10与车体13连接，挡渣板10的宽度大于铣挖头箱体2的宽度，挡渣板10倾斜设置，挡渣板10可以阻挡铣挖头1挖掘产生的渣土泥浆流向履带式行走机构11，以保护履带式行走机构11。所述铲斗或者破碎锤可以对于有些区域的堆渣、卵石，可借助挖掘臂进行清理，将渣土转移或者卵石破碎，对铣挖头进行辅助作业。

下面介绍该水下挖掘设备的工作过程。

例如，工作时，该水下挖掘设备位于竖井内的水面以下，调整油缸4伸出，缓慢地将铣挖头1向下压入切削面一定深度，然后在履带式行走机构11的推动下铣挖头1向前开挖，同时铣挖头1逆时针转动，如图1所示，该水下挖掘设备的前进方向为A方向。通过摆动油缸8的伸缩不同，旋转架5带动铣挖头1、铣挖头箱体2和大臂3同步左右摆动。由铣挖头1开挖剥落的岩渣与水混合成渣土泥浆，随着铣挖头1的转动被带入到铣挖头箱体2内，渣土泥浆依次通过内泥浆腔体204和所述过滤通孔后进入外泥浆腔体206，然后在泥浆泵6的吸力下进入吸浆管路9，然后由出浆管路7排出，出浆管路7的出口端为竖井外的地面上，渣土泥浆可以排出竖井外。

在指定断面挖掘一层厚度后，继续循环向下挖掘下层。竖井侧壁需要修正处理时，调整油缸4收缩，将大臂3和铣挖头1提至制定高度，然后切入岩石，向下切削岩壁，并通过旋转架5的转动实现圆周方向的岩壁修整。对于有些区域的堆渣、卵石，可借助挖掘臂12进行清理，将渣土转移或者卵石破碎，对铣挖头1进行辅助作业。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，方位词“下”表示图1中的下侧方向，方位词“左”表示垂直于图1的纸面并指向纸面外侧的方向，方位词“右”表示垂直于图1的纸面并指向纸面内侧的方向方位词，“前”表示图1中的左侧方向，方位词“后”表示图1中的右侧方向。本发明采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (2)

1.一种水下挖掘设备，其特征在于，所述水下挖掘设备包括从前向后依次设置的铣挖头箱体(2)、大臂(3)和车体(13)，铣挖头箱体(2)能够左右摆动，铣挖头箱体(2)内设有铣挖头(1)，铣挖头箱体(2)连接有吸浆管路(9)，铣挖头(1)在水下工作时，吸浆管路(9)能够吸走铣挖头(1)挖掘产生的渣土泥浆；

车体(13)上设有旋转架(5)，旋转架(5)呈直立的圆筒形结构，旋转架(5)的转动轴线为直立状态，旋转架(5)能够绕旋转架(5)的转动轴线转动；

旋转架(5)位于车体(13)的前部，车体(13)上还设有两个摆动油缸(8)，旋转架(5)与两个摆动油缸(8)前后设置，两个摆动油缸(8)左右对称设置，两个摆动油缸(8)的前端均与旋转架(5)铰接，两个摆动油缸(8)的后端均与车体(13)铰接，摆动油缸(8)能够驱动旋转架(5)绕旋转架(5)的转动轴线转动；

旋转架(5)上设有两个左右对称设置的油缸耳座(501)和两个左右对称设置的连接耳座(502)，油缸耳座(501)和连接耳座(502)上下设置，大臂(3)的上方设有两个调整油缸(4)，两个调整油缸(4)的后端均与油缸耳座(501)绞接，调整油缸(4)能够驱动铣挖头箱体(2)上下摆动；

大臂(3)含有从左向右依次连接的左梁臂(301)、中梁臂(302)和右梁臂(303)，左梁臂(301)和右梁臂(303)均沿前后方向延伸，左梁臂(301)和右梁臂(303)间隔设置，中梁臂(302)的左右两端分别与左梁臂(301)的前端和右梁臂(303)的前端对应连接固定，铣挖头箱体(2)通过连接臂(304)与中梁臂(302)连接固定，连接臂(304)向下弯曲；

左梁臂(301)的后端和右梁臂(303)的后端均与连接耳座(502)连接，两个调整油缸(4)分别为左侧调整油缸(401)和右侧调整油缸(402)，左侧调整油缸(401)的前端与左梁臂(301)的前端连接，右侧调整油缸(402)的前端与右梁臂(303)的前端连接；

铣挖头(1)的下部和前部露出铣挖头箱体(2)，铣挖头箱体(2)含有从左向右依次设置的左箱壁(201)、上箱壁(202)和右箱壁(203)，铣挖头(1)的两端分别与左箱壁(201)和右箱壁(203)连接，铣挖头(1)与上箱壁(202)之间形成内泥浆腔体(204)；上箱壁(202)的断面呈弧形，内泥浆腔体(204)的断面也呈弧形；

上箱壁(202)的外侧设有外箱壁(205)，外箱壁(205)与上箱壁(202)之间形成外泥浆腔体(206)，外泥浆腔体(206)位于铣挖头箱体(2)的后部，上箱壁(202)上设有多个过滤通孔，外泥浆腔体(206)与内泥浆腔体(204)通过所述过滤通孔连通，吸浆管路(9)的一端与外泥浆腔体(206)连通；

车体(13)的下部设有履带式行走机构(11)，车体(13)的前方设有挡渣板(10)，挡渣板(10)位于铣挖头箱体(2)和履带式行走机构(11)之间，车体(13)的后部连接有挖掘臂(12)，挖掘臂(12)的后端设有铲斗或者破碎锤。

2.根据权利要求1所述的水下挖掘设备，其特征在于，车体(13)内设有泥浆泵(6)，泥浆泵(6)位于旋转架(5)的下部内，吸浆管路(9)的一端与铣挖头箱体(2)连接，吸浆管路(9)的另一端与泥浆泵(6)的入口端连接，泥浆泵(6)的出口端外连接有出浆管路(7)，出浆管路(7)穿过车体(13)的上部。

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