[發明專利]一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及破巖方法

有效

• 申請號: 201911037766.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110778271B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉增輝;馬正闊;魏長赟;倪福生;蔣爽;顧磊;李洪彬
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B7/24;E21C37/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發明公開了一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及破巖方法，裝置包括絞吸挖泥船絞吸裝置、連接裝置和超聲波輔助裝置。絞吸挖泥船絞吸裝置包括橋架，尾軸、水下泵、吸管、橋架滑輪、橫移滑輪，水下電機，鉸刀和鉸刀軸。連接裝置包括通過上蓋，柱塞缸，支架。超聲波輔助裝置包括超聲波發生器、超聲波開關和超聲波裝置。本發明通過超聲波輔助裝置使超聲波刀頭與巖石達到共振，讓巖石形成縫隙和裂紋，破壞巖石的完整性，降低巖石的強度，相應地降低了鉸刀的挖掘阻力，而且從正式切削起，鉸刀和超聲波裝置便開始同時工作，提高了挖掘能力和效率，降低了疏浚能耗，最終達到優化絞吸挖泥鉸吸裝置及其使用方法的目的。

技術領域

本發明涉及一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及破巖方法，屬于疏浚設備技術領域。

背景技術

隨著我國航運業迅速發展，港口與航道等基建工程得到蓬勃發展，使得國內對疏浚船舶的需求日益增長。絞吸挖泥船是疏浚工程中最常用的疏浚船舶之一，其具有連續作業、生產效率高、施工成本低等特點,但是在巖石工況下這一特點受到了限制。由于巖石強度大，挖掘阻力增大，現有技術中的絞吸挖泥船絞吸裝置在應對硬質巖石時存在破巖能力不足、易損壞、能耗大、切割非平整巖石效果不佳和現有使用方法的切割效率不高等問題，從而使施工成本增加，工期延長。因此，迫切要求對絞吸挖泥船絞吸裝置進行一定的改進，增加其疏浚巖石的能力。絞吸裝置作為絞吸挖泥船的主要部件，其性能的好壞直接關系到絞吸挖泥船的工作效率和能耗。所以本發明提出一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及其使用方法，用超聲波裝置來輔助絞吸挖泥船鉸刀切割破巖，在挖掘作業時，首先進行初次預裂破壞，鉸刀不工作，先讓超聲波裝置破壞當前巖石，即超聲波刀頭接觸巖石并與巖石達到共振，使巖石形成縫隙和裂紋，破壞巖石的完整性，降低巖石的強度，然后從正式切削起，鉸刀和超聲波裝置同時工作，提高了挖掘效率，降低了疏浚能耗，最終達到優化絞吸挖泥船絞吸裝置的目的。另外，當遇到非平整巖石時，通過超聲波裝置的伸縮，使超聲波刀頭始終與巖石接觸，以此來提高切割非平整巖石的效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的絞吸挖泥船絞吸裝置在應對硬質巖石時破巖能力不足、易損壞、能耗大、切割非平整巖石效果不佳和現有使用方法的切割效率不高等問題，提供一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及破巖方法。

技術方案如下：

一種基于超聲波輔助破巖的絞吸裝置及其使用方法，包括絞吸挖泥船絞吸裝置、連接裝置和若干超聲波輔助裝置。超聲波輔助裝置的若干超聲波裝置焊接在連接裝置的支架上。

進一步地，絞吸挖泥船絞吸裝置包括橋架，固定在橋架上的尾軸、水下泵、吸管、橋架滑輪、橫移滑輪，通過螺栓固定在橋架上的水下電機，鉸刀和鉸刀軸。所述絞吸裝置通過尾軸與絞吸挖泥船連接，吸管通過水下泵提供動力，吸取并運輸鉸刀的切削產物，橋架滑輪用于實現所述絞吸裝置的升降，橫移滑輪用于實現所述絞吸裝置的橫向走刀，水下電機通過鉸刀軸與鉸刀連接，為鉸刀的轉動提供動力。

進一步地，連接裝置包括通過螺栓和螺母固定在所述絞吸裝置橋架上的上蓋，與上蓋絞接的柱塞缸，分別與橋架和柱塞桿鉸接的支架，通過操作系統控制液壓力實現支架和超聲波輔助裝置相對所述橋架的轉動。

超聲波輔助裝置包括超聲波發生器、超聲波開關和焊接在支架上的若干超聲波裝置，超聲波發生器連接超聲波開關，超聲波開關連接每個超聲波裝置，每個超聲波裝置包括信號電纜、金屬外殼、擋圈、接線板、導電柱、壓電片、變幅桿、無線傳感器和超聲波刀頭；所述信號電纜穿過金屬外殼的上端連接超聲波開關，所述擋圈、接線板、導電柱、壓電片均設置在金屬外殼內，所述信號電纜連接到接線板，所述接線板上方設置有擋圈，所述接線板上設置導電柱，導電柱向下延伸至下方的壓電片上，所述壓電片下方連接變幅桿，所述變幅桿的下端設置超聲波刀頭，所述變幅桿的桿壁上設有無線傳感器。

所述超聲波裝置還包括吸聲材料，設置在壓電片上方。