TWI541409B - 用於耙吸式挖泥船之耙頭及使用此耙頭挖泥之方法 - Google Patents

Description

用於耙吸式挖泥船之耙頭及使用此耙頭挖泥之方法

本發明關於一種耙吸式挖泥船的耙頭(1)。該耙頭包含一擋板(2)，該擋板被拖曳於底部上方且在此鬆開土壤，及一吸取管線(3)，該吸取管線是被連接至該擋板(2)且排出該被鬆開之土壤。本發明亦關於一種使用此耙頭挖掘土壤之方法。

根據前言之耙頭是從EP-A-0892116而得知。EP-A-0892116描述用於一耙吸式挖泥船之耙頭，包含一擋板，該擋板是被連接至一吸取管線且是朝向底部打開以用於挖泥。該擋板藉由一拖曳管線被固定至耙吸式挖泥船。一系列的齒被配置在該擋板上。在挖泥期間，具有拖曳管線及吸取管線之耙頭是低於水面與在耙吸式挖泥船後方之絞盤呈一大致上傾斜的角度，直到該耙頭與底部接觸。在耙吸式挖泥船行進的期間，該耙頭在水面下被拖曳於底部上方，其中土壤是藉由嚙合於底部上的齒被鬆開。該被鬆開土壤是透過該吸取管線吸走，例如被吸至顯示於耙吸式挖泥船上的一儲存空間。在挖泥期間，由於位於水面下零件相對地高的重量，且可選地由於由該吸取管線形成的吸取力量，該耙頭施加壓力於底部上。該有關零件水面下的重量對應為其在水面上重量減去由該零件所取代的水重量。一鋼零件水面下重量因此總計為在水面上重量的約7/8(鋼的相對比重大約為8)。

即使習知耙頭具有合理的功效，極需要更進一步改善此功效。在本申請案的內容中，功效是理解為每單位時間所被挖掘土壤之量。

本發明為此目的提供一種用於耙吸式挖泥船的耙頭，其是能夠以一改善的功效挖掘水底下的土壤。

根據本發明的耙頭具有用於此目的之特徵，該耙頭之擋板包含至少兩個橫向於該拖曳方向的個別地可移動壓力元件，其中一壓力元件包含許多穿透主體，其等在壓力元件的重量影響下，傳送力量至底部。該等個別地可移動壓力元件橫向於拖曳方向進行，確保當底部是不平坦時，該穿透主體能夠較佳的與底部維持接觸。現存的耙頭包含一相對地大量的穿透主體。在不平坦底部的條件下，其是極有可能的僅只一小數量的穿透主體與底部接觸，藉以耙頭的全部重量是分佈在一小數量的穿透主體上。該穿透主體是因此遭受到相對地大的力量，其可輕易的導致該等穿透主體毀壞及/或是快速的磨損。本發明之耙頭解決此及其他問題。不只平均更多的穿透主體與(不平坦)底部接觸，每一壓力元件之穿透主體的數量可更容易地調整而不會改變穿透主體的全部數量。因為穿透主體上的力量是被較佳的分佈，其變得可能給予全部耙頭比迄今為止常見之耙頭(該習知耙頭一般具有20-30公噸的陸上重量)一較大且較重的設計(例如100公噸水面上的重量)。一較重且較大的耙頭將顯著的增加挖泥功效。在本發明耙頭的一具體實施例中，穿透主體的數量可大於在該習知耙頭中的數量，若需要的話。一大量的穿透主體導致進入該底部一平均較低的穿透深度。出人意外地，以此方式預期中較低的功效是完全藉由施加個別地可移動壓力元件而補償。

在一較佳的具體實施例，根據本發明之耙頭的特徵在於該壓力元件是藉由導引手段被容納在擋板中，此使得該等壓力元件在一實質上垂直於該底部的方向上是可轉移的。此種變化具有實質上地每一壓力元件的全部重量皆被利用到的優點。這是因為在此具體實施例變化中，每一壓力元件可實質上地在一垂直於在底部的方向上「自由地」移動(不同於摩擦力及類似)。

另一較佳的具體實施例是關於一具有圓盤形穿透主體的耙頭，該等穿透主體在容納其之壓力元件的重量影響下，透過其周圍邊緣傳送力量至底部。因為該等圓盤形穿透主體較佳地以其圓盤平面實質上地垂直於該等壓力元件的下方表面配置，且更部分地從此下方表面突出，其等的周圍邊緣與底部表面接觸。該耙吸式挖泥船相關水面下壓力元件的重量是因此被分佈於穿透主體與底部表面間的接觸表面。藉此局部地發展一可有效地壓碎底部之高壓，且特別的是相對地堅硬的底部。

根據本發明的耙頭之有利的特徵在於該等穿透主體在一行延伸且實質上地橫向於該挖泥方向。藉由特別地定位該等圓盤形穿透主體在一行，可驚人的發現不只在穿透主體下的底部被壓碎，而且位於該等穿透主體之間的底部也被壓碎。

可在寬廣的限制內選擇每一壓力元件圓盤形穿透主體的數量。每一壓力元件圓盤形穿透主體的數量較佳地在2與20之間，更佳地在2與10之間，且最佳地在3與5之間。在該橫向方向上介於兩接續穿透主體一尤其地合適的中間距離在5與50公分之間，較佳地在8與35公分之間，且最佳地在10與20公分之間。根據本發明耙頭內壓力元件的數量亦可在一寬廣的限制內變化。一大量的壓力元件具有以極佳的精確度順從該底部輪廓之優點，雖然藉由該等穿透主體傳送至該底部的平均力量被減少。一小量的壓力元件導致一較簡單的結構。當壓力元件的數量介於2與20之間，較佳地在2與8之間，且最佳地在3與5之間，可獲得一好的折衷方案。

該耙頭在水面下被拖曳於底部上方，其中根據本發明其主要地藉由該等穿透主體與該底部接觸，特別的是該等圓盤形穿透主體。因此該耙頭有利的特徵在於該等圓盤形穿透主體被容納在壓力元件內用於繞著其等之軸線旋轉-該軸線垂直於圓盤平面-其中旋轉軸線實質上地與拖曳方向呈直角。藉此達成需要相當少的能量來移動處於平常速度的耙吸式挖泥船。

根據本發明的耙頭進一步優點在於該底部可被壓碎成相當小的土壤顆粒，藉此以一好效率來吸取該等土壤顆粒。應了解的是此意指在被吸取的水中相關顆粒的集中度是相對地高。

為了保護該等圓盤形穿透主體，該耙頭的該等壓力元件較佳地具備有一系列的齒於實質上橫向於該拖曳方向之方向上延伸且在使用期間與該等圓盤形穿透主體的上游的底部嚙合。在該等穿透主體到達此土壤部分前，該齒割破一預定的土壤部分。該齒亦可推平底部，藉此該圓盤形穿透主體可更有效率的執行工作。齒與圓盤形穿透主體的結合同樣地提供一增進的功效。

當該等壓力元件亦具有支撐手段在使用期間與該等圓盤形穿透主體的上游底部嚙合，及可選地與齒的上游底部嚙合，可獲得另一改良的耙頭。在底部極度不平坦的情形下，這些支撐手段確保該等壓力元件，且甚至可能地是整個擋板，被迫使順從底部的輪廓。此避免耙頭的人為干擾且/或是對耙頭的破壞，且特別的是該等圓盤形穿透主體。在一尤其地合適的具體實施例，該支撐手段包含較佳地設置在橫向方向上的一些滑動塊(slide block)。該等滑動塊被構形使得該耙頭不會傾向挖掘自身，而是相反地傾向順從底部輪廓。藉此，該滑動塊具有一保護的功能。

該等圓盤形元件在該等壓力元件的重量下，通常會陷入底部一定程度的穿透深度。典型的穿透深度可由該等圓盤形穿透主體的設計期間決定。在一有利的具體實施例變化，根據本發明的耙頭之特徵在於該齒嚙合於底部上高於該圓盤形穿透主體較佳地0.5至10倍，更佳地0.5至5倍，且最佳地0.5至1.5倍於該等圓盤形穿透主體的穿透深度。藉此該齒具有一理想的保護效果，且獲得最高的效率。該齒亦具有一穿透深度。該齒的穿透深度較佳地被限制以避免該齒的破壞或是過度地高切割力量。在此有利的是假使支撐手段的底側是被定位在齒的底側上方一預定的，較佳地受限的距離。該支撐手段較佳地定位，使得其嚙合在底部上高於齒較佳地0.5至1.5倍齒的穿透深度。由於此手段可獲得一較佳的保護效果，以及一進一步改善的功效。

在另一改良的較佳具體實施例，根據本發明之耙頭是具有用於至少部分地關閉在零件之間的開口之關閉手段，且特別的是在擋板與底部之間。提供關閉手段以達成以下：通過吸取管線所供應的吸取力量將吸取耙頭到底部上。所發展的吸取力量確保在穿透主體下足夠的壓應力在底部中，於是底部破碎，碎裂或是除此之外崩塌。在擋板與底部之間開口的關閉對熟悉該項技藝者可以任何習知方式實施。因此關閉手段可包含一撓性材料的條帶，此條帶橫跨該開口且被固定至在開口之至少一側上的相關的零件。

關於在穿透主體的尺度，可注意的是這些尺度被選擇以，除其他因素外，預期的壓力力量及每一壓力元件穿透主體的數量為準。該穿透主體的直徑可從數公分到數公寸變化。尤其地合適的直徑計為在2且80公分之間，較佳地在5且60公分之間，且最佳地在10且40公分之間。具有此直徑之穿透主體在拖泥船前進每公尺所需力量與所達成的挖泥功效(亦即每分鐘所挖掘土壤的體積量m³)之間有一良好的平衡。

如果想要的話，根據本發明之耙頭可具有至少一系列用於注入水的噴射管線，較佳地在高壓之下注水。普通的壓力例如介於約10至200巴，雖然2500巴的壓力也是可能的。該水噴射可被導向在穿透主體之前的底部，在穿透主體之上的底部或是在穿透主體之後的底部以改善挖泥的功效。

本發明亦關於以一耙吸式挖泥船用於碎裂及/或是挖掘水面下至少部分地堅硬底部的方法，該耙吸式挖泥船具備有根據本發明之耙頭。該方法包含下降根據本發明之耙頭至底部上，然後該耙頭被拖曳於底部上方。在此一吸取力量透過吸取管線施加於至少部分地透過關閉手段關閉且藉由該擋板及底部所包圍之空間上，於是該圓盤形穿透主體透過其之周圍邊緣穿透進入底部且在此在壓力元件重量及該吸取力量的影響下造成破碎。被打破的土壤碎片可透過吸取管線被吸取。根據本發明該壓力元件在此彼此獨立地運動，藉以達成一改善的功效。在挖泥期間，該壓力元件較佳地彼此獨立地在一實質上地垂直於該底部的方向上轉移。在一較佳的方法中，該壓力元件的支撐手段首先嚙合於底部上，其中該壓力元件被迫使順從底部的輪廓，接著該齒嚙合於底部上，於是該底部是至少部分地推平，而後該穿透主體嚙合於該底部上。

參考圖1顯示用於一耙吸式挖泥船之耙頭1。耙頭1包含一擋板2，該擋板在使用期間在拖曳方向P是被拖曳於底部50上(亦見圖5)且在此鬆開土壤；及一吸取管線3，其連接至擋板2且排出被鬆開的土壤。擋板2具有側壁(84，85)及一頂板86，該頂板被連接至吸取管線3。在所顯示具體實施例中，根據本發明耙頭的擋板2包含四個橫向於拖曳方向P的個別地可移動壓力元件(21，22，23，24)。壓力元件(21，22，23，24)藉由導引手段(211，212，213，214，215，216，217，218)被容納在擋板2(見圖3)。用於此目的擋板2包含一支撐結構，顯示在圖4，其在所顯示具體實施例變化包含四個腔室(25，26，27，28)，其中壓力元件(21，22，23，24)是被容納在該等腔室中。該導引手段包含四個導引滾子(211，212，213，214)被配置壓力元件21的後壁31上及四個導引滾子(215，216，217，218)被配置前壁32上，其可被滾動於腔室(25，26，27，28)的對應後壁41及前壁42上。為了避免壓力元件(21，22，23，24)能夠自擋板2脫離，每一壓力元件具有停止邊緣(33，34)分別地在後壁31及前壁32上。壓力元件(21，22，23，24)可以此相對地自由地在一實質上垂直於底部50的方向L進行，其中停止邊緣(33，34)停靠在腔室25的上方邊緣，例如在壓力元件21的最下方位置。

如顯示於圖3之壓力元件21，每一壓力元件(21，22，23，24)具有四個穿透主體(51，52，53，54)。該等穿透主體(51，52，53，54)為圓盤形及透過其之周圍邊緣在容納其的壓力元件之重量影響下傳送力量至底部50，藉此造成底部中的破裂。在每一壓力元件中該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)在實質上橫向於拖曳方向P進行的一行上延伸。所有壓力元件的穿透主體被較佳地配置使得他們一起在實質上地橫向於拖曳方向P進行的一行上延伸。此構形是顯示在圖1。

在所顯示具體實施例中，耙頭1的壓力元件(21，22，23，24)亦具有一系列的齒(61，62，63，64)，該等實質上橫向地於拖曳方向P延伸及其等在使用期間嚙合於該圓盤形穿透主體(51，52，53，54)上游之底部50。壓力元件(21，22，23，24)是進一步具有支撐手段(71，72，73，74)。這些支撐手段包含滑動塊，例如鋼的滑動塊，具有一下方表面，其等從一相關的壓力元件21的前壁32傾斜至該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)及/或是齒(61，62，63，64)。在使用期間，該等支撐手段(71，72，73，74)嚙合於該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)上游的底部上及可選擇地該齒(61，62，63，64)上游的底部上，藉以它們首先嚙合於底部50上。相關的壓力元件是因此被迫使順從底部50的輪廓。在一底部50上升的情形下，相關的壓力元件將被往上推動甚至在齒(61，62，63，64)及穿透主體(51，52，53，54)可穿透進入該底部之前。支撐手段(71，72，73，74)不僅提供一用於齒及圓盤形穿透主體之保護，而且控制穿透主體(51，52，53，54，61，62，63，64)之想要的穿透深度。因為齒(61，62，63，64)嚙合於圓盤形穿透主體(51，52，53，54)上游之底部上，該齒同樣地提供對該等圓盤形穿透主體之保護，而且亦控制穿透主體(51，52，53，54)之想要的穿透深度。當支撐手段的底側被定位在高於齒的底側一預定的，較佳地受限的距離，可達成最佳的結果。例如當齒(61，62，63，64)具有一穿透深度及該支撐手段嚙合於底部50上高於齒0.5至1.5倍之齒的穿透深度，及當該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)具有一穿透深度及該齒(61，62，63，64)嚙合於底部50上高於該等圓盤形穿透主體0.5至1.5倍之圓盤形穿透主體的穿透深度。

例如顯示在圖1耙頭1的具體實施例，擋板2具有關閉手段，其實質上地關閉在擋板2及底部50之間的開口，以避免水的供應沿著擋板2相對地未生產側供給。該關閉手段包含關閉板(81，82)，其被配置在側壁(84，85)兩者之上及其是可在高度上滑動的及，假使想要的，在其的下方邊緣上提供有一橡膠覆蓋層。在底側的上游，擋板2具有一傾斜板83，其提供底部50上足夠的支撐及避免水沿著上游側被拖出。

在挖泥期間，一負壓維持於耙頭1內使被鬆開的堅硬土壤顆粒及其他土壤顆粒透過吸取管線3被吸取。參考圖5，根據本發明的方法包含下降耙頭1至底部50及在拖曳方向P拖曳耙頭1於底部50上。在此藉由吸取管線3施加一吸取力量於至少部分地透過關閉手段(84，85)關閉及藉由擋板2及底部50所包圍的空間，於是該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)透過其之周圍邊緣穿透進入底部50及在此在容納其之壓力元件的重量影響下造成破裂。藉由施加一大量的定位鄰近於彼此之圓盤形穿透主體(51，52，53，54)，其可發現介於該等穿透主體之間的底部也被壓碎，藉以該等功效是相當大的。該破碎的底部碎片是透過吸取管線3吸取。根據本發明壓力元件(21，22，23，24)在此實質上地彼此獨立地在一實質上垂直於底部50的方向L上轉移。一大量的穿透主體以此保持與底部50接觸，藉以達成相對於先前述技藝一增進的功效，而不管可能較小的平均穿透深度。支撐手段(71，72，73，74)首先嚙合於底部50上及除此之外提供對於穿透主體的保護。一進一步改善的功效是藉由施加齒及圓盤形穿透主體的組合達成，其中該齒是首先於嚙合底部上至一決定的穿透深度，以致於底部50是至少部分地被推平，而後該穿透主體嚙合於該底部上。其是有利的提供一耙頭，其中該圓盤形穿透主體首先嚙合於底部上至一決定的穿透深度，以致於底部50是至少部分地被打碎，而後該齒嚙合於該底部上。

本發明是非限制於以上所述的示範性具體實施例，及可對該等進行改良至落入隨附申請專利範圍的範疇內的程度。

P．．．拖曳方向

L．．．方向

1．．．耙頭

2．．．擋板

3．．．吸取管線

21．．．壓力元件

22．．．壓力元件

23．．．壓力元件

24．．．壓力元件

25．．．腔室

26．．．腔室

27．．．腔室

28．．．腔室

31．．．後壁

32．．．前壁

33．．．停止邊緣

34．．．停止邊緣

41．．．後壁

42．．．前壁

50．．．底部

51．．．穿透主體

52．．．穿透主體

53．．．穿透主體

54．．．穿透主體

61．．．齒/穿透主體

62．．．齒/穿透主體

63．．．齒/穿透主體

64．．．齒/穿透主體

71．．．支撐手段

72．．．支撐手段

73．．．支撐手段

74．．．支撐手段

81．．．關閉手段/關閉板

82．．．關閉手段/關閉板

83．．．傾斜板

84．．．關閉手段/側壁

85．．．關閉手段/側壁

86．．．頂板

211‧‧‧導引手段/導引滾子

212‧‧‧導引手段/導引滾子

213‧‧‧導引手段/導引滾子

214‧‧‧導引手段/導引滾子

215‧‧‧導引手段/導引滾子

216‧‧‧導引手段/導引滾子

根據本發明的耙頭與方法現在將基於以下所描述的較佳具體實施例及圖式更進一步闡明，而非限制本發明於該等較佳的具體實施例。在圖式中：

圖1顯示根據本發明之耙頭的概要底視圖；

圖2顯示圖1之耙頭的概要俯視圖；

圖3顯示根據本發明之耙頭的一壓力元件的概要底視圖；

圖4顯示一支撐結構的概要俯視圖，其中如顯示在圖3之壓力元件可被容納於該支撐結構中；及最後

圖5顯示根據本發明之耙頭在操作中的概要視圖。

P．．．拖曳方向

L．．．方向

1．．．耙頭

2．．．擋板

3．．．吸取管線

21．．．壓力元件

22．．．壓力元件

23．．．壓力元件

24．．．壓力元件

50．．．底部

51．．．穿透主體

52．．．穿透主體

53．．．穿透主體

54．．．穿透主體

81．．．關閉手段/關閉板

82．．．關閉手段/關閉板

Claims (16)

1. 一種耙吸式挖泥船的耙頭(1)，包含一擋板(2)，其被拖曳於底部(50)上及在此鬆開土壤；及一吸取管線(3)，其被連接至該擋板(2)及排出該被鬆開的土壤，其特徵在於該擋板(2)包含至少兩個個別地可移動壓力元件(21，22，23，24)，其係在橫向於拖曳方向的方向上緊鄰地配置，其中一壓力元件具有一些穿透主體(51，52，53，54，61，62，63，64)，其在壓力元件的重量影響下傳送力量至底部(50)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之耙頭，其特徵在於該壓力元件(21，22，23，24)藉由導引手段(211，212，213，214)被容納在擋板(2)中，此使得壓力元件(21，22，23，24)是可在一實質上垂直於該底部(50)的方向轉移。
3. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於該穿透主體包含圓盤形穿透主體(51，52，53，54)，其在壓力元件的重量影響下透過其的周圍邊緣(23)傳送力量至底部(50)。
4. 如申請專利範圍第3項所述之耙頭，其特徵在於該等圓盤形穿透主體(51，52，53，54)在一行上延伸及實質上橫向於該挖泥方向。
5. 如申請專利範圍第3項所述之耙頭，其特徵在於，每一壓力元件之該圓盤形穿透主體(51，52，53，54)的數量介於2及10之間，及較佳地在3及5之間。
6. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於壓力元件(21，22，23，24)的數量在2及8之間，及較佳地在3 及5之間。
7. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於該壓力元件(21，22，23，24)具有一系列的齒(61，62，63，64)實質上地橫向於拖曳方向延伸及在使用期間嚙合於該圓盤形穿透主體(51，52，53，54)上游的底部(50)上。
8. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於該壓力元件(21，22，23，24)具有支撐手段(71，72，73，74)，其在使用期間嚙合於圓盤形穿透主體(51，52，53，54)上游的底部(50)上，及可選地嚙合於齒(61，62，63，64)上游的底部(50)上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之耙頭，其特徵在於該支撐手段(71，72，73，74)包含滑動塊。
10. 如申請專利範圍第7項所述之耙頭，其特徵在於該圓盤形穿透元件(51，52，53，54)具有一穿透深度，及在於齒(61，62，63，64)嚙合於底部上高於該圓盤形穿透主體。
11. 如申請專利範圍第8項所述之耙頭，其特徵在於該齒(61，62，63，64)具有一穿透深度，及在於該支撐手段(71，72，73，74)嚙合於底部(50)上高於齒。
12. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於該耙頭(1)具關閉手段(81，82)，其實質上地關閉在該擋板(2)及該底部(50)之間的開口。
13. 如申請專利範圍第2項所述之耙頭，其特徵在於該耙頭包含至少一系列的噴射管線用於在高壓下注入水。
14. 一種以一耙吸式挖泥船用於在水面下挖掘一至少部 分地堅硬底部的方法，該耙吸式挖泥船具備有如申請專利範圍第1至13項中任一項之耙頭，其中該耙頭是被下降至該底部上及被拖曳於底部上方，其中一吸取力量是透過吸取管線施加於至少部分地透過關閉手段關閉及藉由該擋板及該底部所包圍之空間，以致於該圓盤形穿透主體透過其之周圍邊緣穿透進入底部及在此在壓力元件的重量及負壓的影響下造成破碎，及其中破碎的土壤碎片是透過吸取管線被吸上來。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其特徵在於在挖泥期間該壓力元件彼此獨立地在一實質上垂直於該底部的方向上轉移。
16. 如申請專利範圍第14或15項所述之方法，其特徵在於一壓力元件的該支撐手段首先嚙合於底部上，其中該壓力元件是被迫使順從於底部的輪廓，其中該齒接著嚙合於底部上，以致於該底部是至少部分地被推平，而後該穿透主體嚙合於該底部上。