水下挖掘设备中及相关的改进制造技术

公开了一种挖掘设备(5)，例如水下挖掘设备，其具有或包括用于在使用中在流体，例如水的层流流动中产生至少一个涡流、螺旋或湍流流动的装置。挖掘设备(5)包括具有转子旋转轴线(A)的转子(10)，其中，在使用中，通过或跨越转子(10)的流体的流动与旋转轴线(A)成第一角度。挖掘设备(5)包括用于在使用中抑制由转子(10)的旋转引起的设备上的反作用扭矩的装置或装备。湍流流动提供在层流流动内，例如层流流动的(横向)横截面内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水下挖掘设备中及相关的改进
专利技术涉及一种挖掘设备，特别是但不排他地涉及一种水下(例如，海底)挖掘设备。本专利技术还涉及一种挖掘系统、装置或工具，例如水下挖掘系统、装置或工具，以及挖掘方法，例如水下挖掘。本专利技术还涉及一种水下挖掘设备或系统，其包括用于扰动海床、海底、湖床、河床等的土壤或土壤类似物的装置，例如用于扰动相对坚固的土壤。
技术介绍
质量流动挖掘机通过在海床处引导处于低压的高体积流体流以移动海床材料来进行操作。这与喷射型设备相反，喷射型设备在海床处引导处于高压的低体积流体流。质量流动挖掘机通常通过起重机线材从船舶系住，该起重机线材用于降低和取回挖掘机并且将挖掘机保持在距离需要挖掘的区域/海床或结构的给定距离处，例如海底石油或天然气管道。为了控制挖掘，可以使用声纳检测装置来允许挖掘机操作员实时查看挖掘。摄像机和金属检测装置也可用于辅助操作员。水下质量流动挖掘设备是已知的。例如，也源自本专利技术人中的多个的GB2297777A和WO98/27286的内容在此引入作为参考。质量流动挖掘是一种在海床中产生具有相对低压力(千帕斯卡，KPa)的腔体的装置，例如，沙子和/或预先松散或扰动的材料。质量流动挖掘可以通过用于搅动海床的机械装置或高压喷射装置来辅助。这些切割海床的辅助装置然后依靠质量流动挖掘装置来移除和分散海床材料。质量流动挖掘机通常包括中空本体壳体和设置在壳体内的至少一个叶轮或转子，其将流体吸入壳体中并将流体朝海床引导出壳体。已知的质量流动挖掘机包括叶轮，该叶轮设计成吸入大体积流体并以相对低的速度和低压排出流体-通常小于6m/s且小于25KPa。由于质量流动挖掘的相对低的压力和低流体流动速度，可能需要许多遍数以有效地挖掘一个区域，由于每遍只能实现对海床的有限穿透。质量流动挖掘的另一个特征是在海床中产生的沟槽可能很宽但很浅。这是因为质量流动挖掘机可能由于压力限制而在穿透更坚固的下方材料之前首先移动表面上的更松散材料，从而产生宽且不明确或不受控制的挖掘轮廓。此外，质量流挖掘设备主要适合于通过在海床处引导流体进行挖掘，但是由于设备的低压性质，这在通过抽吸收集和取出海床材料方面具有有限的用途。因此，在质量流动装置扰动海床材料之后，可能需要部署单独的工具(例如离心泵)来吸取和取出材料。本专利技术的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或减轻现有技术中的一个或多个问题或缺点。本专利技术的至少一个实施例的至少一个方面的目的是提供一种装置，以便以相对受控且快速的方式解决以明确定义的海底挖掘轮廓进行挖掘的需要。为了与“质量流动”区分，术语“受控流动”在下文中与本专利技术的挖掘结合使用，本专利技术可以配置成产生和/或引导压力通常约为35至120KPa且体积流动通常约为1m3/S至8m3/S的流体流动。与质量流动装置相比，受控流动装置的更高压力能力使得受控流动装置适合于在挖掘(例如，喷射)模式中以及还在抽吸模式中进行挖掘，其中该装置可用于远离挖掘现场收集和运输海底材料。
技术实现思路
第一个方面根据本专利技术的第一方面，提供了一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其具有用于在使用中在流体流动(例如水)中产生至少一个涡流或螺旋的装置或装备。至少一个涡流可包括多个涡流(旋涡)，该多个涡流一起可包括闭合形状，例如圆形、卵形、椭圆形等。涡流产生装置在此可以称为涡流发生器。在使用中，涡流产生装置可以使得流出或流入挖掘设备的流体螺旋运动。挖掘设备可包括至少一个转子或叶轮，并且优选地可包括一个(即单个)转子。挖掘设备可包括至少一个定子，并且优选地可包括一个(即，单个)定子。挖掘设备可包括壳体或中空本体。壳体可包括入口和出口。在第一种操作模式中，例如，在挖掘模式中，出口可以指向或面向待挖掘的区域或区部。在这种模式中，至少在使用中，入口可以设置为高于出口或位于出口上方，例如位于出口正上方。在替代或第二操作模式中，例如，在抽吸模式中，入口可以指向或面向已经挖掘和/或需要清理的区域或区部。在这种模式中，至少在使用中，入口可以设置为低于出口或位于出口下方，例如位于出口正下方。转子和/或定子可以设置在壳体中。壳体可包括轴线。转子和定子可以同轴设置，例如，设置在轴线上。有利地，转子可以设置在入口附近并且定子可以设置在出口附近，或相反。涡流产生装置可以设置在出口中、上或附近。在一个实施例中，涡流产生装置可以设置在壳体的内表面上。在可替代的实施例中，涡流产生装置可以设置在本体上，例如，设置在壳体内，例如设置在壳体的出口内。本体可以设置在壳体轴线上，例如，与转子和定子同轴。在一个实施例中，涡流产生装置可以设置在本体的外表面上。在可替代的实施例中，涡流产生装置可以设置在本体的内表面上。在这种情况下，本体可包括环。本体可以附接到壳体，例如，通过可以周向设置的一个或多个刀片。涡流发生装置可包括至少一对，优选多对涡流发生装置。一对中的一个构件可以生成沿一个方向螺旋的涡流，而所述对中的另一个构件可以生成沿一个或相反方向螺旋的涡流。涡流发生装置，例如，成对的涡流发生装置可以周向设置，例如，周向设置在在壳体或本体上。有利地，可以设置六(6)对涡流发生装置。每个涡流发生装置可包括平面构件或齿，例如，三角形平面构件。平面构件的边缘可以附接到壳体或本体。每个平面构件可以设置在壳体或本体上，使得平面构件的所述边缘相对于壳体的轴线以一角度(例如，锐角)进行设置。每对涡流发生装置的平面构件可以以相反角度进行设置。在使用中，例如在挖掘模式或抽吸模式中，流体流动可以进入入口并离开出口。由涡流发生装置产生的涡流可以设置在所述流体流动的横截面内。第二方面根据本专利技术的第二方面，提供了一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其包括具有转子旋转轴线的转子，其中，在使用中，通过或跨越转子的流体流动与旋转轴线成第一角度。这种设置可以有利于允许设备的挖掘和/或抽吸模式。在挖掘和抽吸模式中，流体可以从挖掘设备的入口流到出口。在使用中，通过或跨越转子的流体流动可以非轴向于转子的旋转轴线。挖掘设备可包括壳体或中空本体。壳体可包括入口和出口。在第一种操作模式中，例如，在挖掘模式中，出口可以指向或面向待挖掘的区域或区部。在这种模式中，至少在使用中，入口可以设置为高于出口或位于出口上方，例如位于出口正上方。在替代或第二操作模式中，例如，在抽吸模式中，入口可以指向或面向已经挖掘和/或需要清理的区域或区部。在这种模式中，至少在使用中，入口可以设置为低于出口或位于出口下方，例如位于出口正下方。转子可包括第一本体，例如第一锥形构件。第一角度可以沿远离入口且朝向出口的方向远离轴线发散。转子锥体的顶点可面向入口。转子可包括多个叶轮或叶片，例如翼型叶片，该多个叶轮或叶片可以设置在转子锥形部上，例如周向设置在转子锥形部上。挖掘设备还可包括定子。定子可以与转子同轴。定子可以设置在转子和出口之间。通过或跨越定子的流体流动可以与转子的旋转轴线成第二角度。定子可包括第二本体，例如第二锥形构件。第二角度可以沿远离入口且朝向出口的方向朝向轴线会聚。定子的顶点可面向出口。定子可包括多个叶轮或叶片，例如翼型叶片，该多个叶轮或叶片可设置在定子锥形部上。第一角度可以处于45°至55°的范围内，优选地约50°。第二角度可以处于5°至15°的范围内，并且优选地大约10°。第三方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其具有或包括用于在使用中在流体例如水的流动例如层流流动中产生至少一个涡流、螺旋或湍流流动，的装置或装备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.24 GB 1614460.2;2017.02.22 GB 1702866.31.一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其具有或包括用于在使用中在流体例如水的流动例如层流流动中产生至少一个涡流、螺旋或湍流流动，的装置或装备。2.根据权利要求1所述的挖掘设备，其包括：壳体或中空本体，所述壳体包括入口和出口；至少一个转子或叶轮；至少一个定子；其中，所述至少一个涡流/螺旋/湍流流动产生装置或每个所述至少一个涡流/螺旋/湍流流动产生装置包括平面构件，所述平面构件或每个所述平面构件的边缘附接或连接到所述壳体或所述壳体内的本体。3.根据权利要求1或2所述的挖掘设备，其中，所述至少一个涡流包括多个涡流，所述多个涡流可选地一起包括闭合形状，例如圆形、卵形或椭圆形。4.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，在使用中，所述涡流产生装置引起流出或流入所述挖掘设备的流体的螺旋运动。5.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括至少一个转子或叶轮，例如单个转子。6.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括至少一个定子，例如单个定子。7.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括壳体或中空本体，并且所述壳体包括入口和出口，并且可选地：在第一操作模式中，例如挖掘模式，所述出口面向待挖掘区域，在这种模式下，至少在使用中，所述入口设置为高于所述出口或位于所述出口上方，例如位于所述出口正上方；和/或在第二操作模式中，例如抽吸模式，所述入口面向已挖掘和/或需要清理的区域，在这种模式下，至少在使用中，所述入口设置为低于所述出口或位于所述出口下方，例如位于所述出口正下方。8.根据权利要求7所述的挖掘设备，其中，所述转子和/或所述定子设置在所述壳体中，可选地，所述壳体包括轴线，可选地，所述转子和所述定子同轴设置，例如设置在所述轴线上，并且可选地，所述转子设置在所述入口附近并且所述定子设置在所述出口附近。9.根据权利要求7或8所述的挖掘设备，其中，所述涡流产生装置设置在所述出口中、上或附近。10.根据权利要求7至9中任一项所述的挖掘设备，其中，所述涡流产生装置设置在所述壳体的内表面上。11.根据权利要求7至9中任一项所述的挖掘设备，其中，所述涡流产生装置设置在本体上，例如设置在所述壳体内，例如设置在所述壳体的所述出口内，所述本体可选地设置在所述壳体轴线上，例如与所述转子和所述定子同轴。12.根据权利要求11所述的挖掘设备，其中，所述涡流产生装置设置在所述本体的外表面上，或者所述涡流产生装置设置在所述本体的内表面上，在这种情况下，所述本体包括环。13.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述涡流发生装置包括至少一对涡流发生装置，例如多对涡流发生装置。14.根据权利要求13所述的挖掘设备，其中，一对涡流发生装置中的一个构件产生沿一个方向螺旋的涡流，而所述一对涡流发生装置中的另一个构件产生沿另一个或相反方向螺旋的涡流。15.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述涡流发生装置周向设置，例如周向设置在所述壳体或本体上。16.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，设置六对涡流发生装置。17.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，每个涡流发生装置包括平面构件或齿，例如三角形平面构件，可选地，所述平面构件的边缘附接到所述壳体或本体。18.根据权利要求17所述的挖掘设备，其中，每个平面构件设置在所述壳体或本体上，使得所述平面构件的所述边缘相对于所述壳体的所述轴线以一角度，例如锐角，进行设置。19.根据权利要求13或在从属于权利要求12时的权利要求14至18中任一项所述的挖掘设备，其中，每对涡流发生装置的平面构件以相反角度设置。20.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，在使用中，例如在挖掘模式中，流体流动离开所述出口，可选地，由所述涡流发生装置产生的涡流提供在所述流体流动的横截面内。21.根据权利要求10或在从属于权利要求9时的权利要求11至20中任一项所述的挖掘设备，其中，所述本体附接到所述壳体，例如通过一个或多个叶片，所述一个或多个叶片可选地周向设置。22.一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其包括具有转子旋转轴线的转子，其中，在使用中，通过或跨越所述转子的流体的流动与所述旋转轴线成第一角度。23.根据权利要求22所述的挖掘设备，其中，存在所述挖掘设备的挖掘和/或抽吸模式，并且其中，在挖掘模式中，流体从挖掘设备的入口流到出口。24.根据权利要求22或23所述的挖掘设备，其中，在使用中，通过或跨越所述转子的流体流动非轴向于所述转子的所述旋转轴线，和/或其中，在使用中，流体流动沿部分径向方向和/或部分轴向方向。25.根据权利要求22至24中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括壳体或中空本体，所述壳体包括入口和出口，并且可选地：在第一操作模式中，例如在挖掘模式中，所述出口面向待挖掘的区域，在这种模式下，至少在使用中，所述入口设置在所述出口上方，例如在所述出口正上方；和/或在第二操作模式中，例如在抽吸模式中，所述入口面向已挖掘和/或需要清理的区域，在这种模式下，至少在使用中，所述入口设置为低于所述出口或位于所述出口下方，例如位于所述出口正下方。26.根据权利要求22至25中任一项所述的挖掘设备，其中，所述转子包括第一本体，例如第一锥形构件。27.根据权利要求22至26中任一项所述的挖掘设备，其中，所述第一角度在远离所述入口并朝所述出口的方向上远离所述轴线发散。28.根据权利要求26或当从属于权利要求24或25时的权利要求27所述的挖掘设备，其中所述转子锥形部的顶点面向所述入口。29.根据权利要求22至27中任一项所述的挖掘设备，其中，所述转子包括多个叶轮或叶片，例如翼型叶片，所述多个叶轮或叶片可选地设置在所述转子或所述转子锥形部上，例如周向设置在所述转子或所述转子锥形部上。30.根据权利要求22至29中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备还包括定子，可选地，所述定子与所述转子同轴，和/或可选地，所述定子设置在所述转子和所述出口之间。31.根据权利要求30所述的挖掘设备，其中，在使用中，通过或跨越所述定子的流体的流动与所述转子的所述旋转轴线成第二角度。32.根据权利要求30或31所述的挖掘设备，其中，所述定子包括第二本体，例如第二锥形构件。33.根据权利要求31或从属于权利要求30时的权利要求32所述的挖掘设备，其中所述第二角度沿远离所述入口且朝所述出口的方向朝所述轴线会聚。34.根据权利要求30或从属于权利要求29时的权利要求31至33中任一项所述的挖掘设备，其中，所述定子的顶点面向所述出口。35.根据权利要求30或从属于权利要求29时的权利要求31至34中任一项所述的挖掘设备，其中，所述定子包括多个叶轮或叶片，例如翼型叶片，所述多个叶轮或叶片可选地设置在所述定子或定子锥形部上。36.根据权利要求22至35中任一项所述的挖掘设备，其中，所述第一角度处于45°至55°的范围中或约为50°。37.根据权利要求31或从属于权利要求30时的权利要求32至36中任一项所述的挖掘设备，其中，所述第二角度处于5°至15°的范围中或约为10°。38.一种挖掘设备，例如水下挖掘设备，其包括至少一个转子以及用于在使用中抑制由所述转子的旋转引起的所述设备上的反作用扭矩的装置或装备。39.根据权利要求38所述的挖掘设备，其中，所述至少一个转子包括单个转子。40.根据权利要求38或39所述的挖掘设备，其中，所述扭矩抑制装置不包括第二转子，例如与所述至少一个单个转子反向旋转的第二转子。41.根据权利要求38至409中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括至少一个转子，例如单个转子。42.根据权利要求38至410中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括至少一个定子，例如单个定子。43.根据权利要求38至42中任一项所述的挖掘设备，其中，所述挖掘设备包括壳体或中空本体，所述壳体包括入口和出口，并且可选地：在第一操作模式中，例如在挖掘...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·斯图尔特，D·斯图尔特，
申请(专利权)人：罗泰克集团有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB