导航：X技术最新专利土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术
本专利针对传统疏浚设备在密实/板结泥土中破土效率低、能耗高的问题，提出通过高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头。其核心是利用振动源松动泥土，配合刮泥板与吸泥管协同作业，降低输送阻力并提升挖泥效率。
本发明涉及的是一种水利工程技术领域的疏浚头，具体地说，是一种依靠高 频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，可以用于疏浚等行业。
围海造地和港口航道的维护，经常遇到疏浚问题，而海床/河床由粘土质粉砂 和粉砂组成时，形成铁板沙，往往开挖困难。疏浚行业亟待开发新型的破土疏浚 装置。
经对现有技术文献的检索发现，目前与本发明最接近最密切的是申请(专利) 号1.1，名称 一种振动式疏浚头及其应用装置，公开(公告)号 CN1696419，公开(公告)日2005.11.16，该发明公开了一种振动式疏浚头以及应 用该疏浚头的一种深水疏浚船，其中振动式疏浚头包括刚性中心排碴管、电机、 延时离心离合器、偏心块激振器、切削刀盘旋转机构；深水疏浚船包括船体、塔 架、悬挂机构、沙石泵、振动式疏浚头、控制装置。由于疏浚头工作时在底泥上 同时施加有振动力和剪切力，因而大大降低了底泥的阻力，不但提高疏浚效率， 而且降低了能源消耗，同时减少了疏浚过程中对水体的二次污染。本发明主要不 足之处在于绞刀的磨损大，因此需要的防护成本高，且绞刀的破土效率较低， 往往将泥土切成块状，造成管道输送时阻力较高；偏心块激振器的振动频率通常 小，目前国外成型机的振动频率一般为0次/分 3600次/分，根据实验研究，激
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，为疏浚行业提供一种依靠高 频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，以提高水下破土效果，最终提高疏浚效率。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括高频微幅机械振动源、 刮泥板或耙齿、耙头梯架、吸泥管、活动罩、调节轴以及防撞墩。以挖泥船行进 方向计，高频微幅机械振动源设置在吸泥管吸口之前，用于松动液化水下泥土，高频微幅机械振动源的振动频率7200次/分钟以上，振幅10mm以下。吸泥管设置 在高频微幅机械振动源之后，其作用是吸起水下被松动液化的泥土，通过泥泵将 泥土送入挖泥船的泥仓。刮泥板或耙齿设置在高频微幅机械振动源和吸泥管吸口 之后，用于刮起收集水下被松动液化的泥土。活动罩设置在耙头梯架上，防止泥 土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管吸入管道。调节轴设置在耙头梯架上，且 连接活动罩，使活动罩的工作状态能够根据疏浚要求得以调节。在调节轴的两旁， 各设置一个防撞墩，防撞墩固定设置在耙头梯架上，用以保护调节轴。此外，驱 动高频微幅机械振动源振动的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上， 将普通电源的频率变为高频电源。
本发明在疏浚头上设置高频微幅机械振动源，7200次/分钟以上，振幅小于 10mm。疏浚头工作时，启动变频电源，通过调整耙头梯架，使高频微幅机械振动 源植入泥土床面，将水下床面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，通 过耙头梯架和调节轴调整刮泥板或耙齿的角度，使其陷入泥土层，保证被刮起的 泥土量达到设计泥浆浓度要求；启动船上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管输 送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时，先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥 土层，然后再关闭变频电源。
与现有技术相比，本发明的技术实施简单，不但适用于质密实度低、板结力 低，而且还适用于质密实度高、板结力强(标准贯入击数5 15，最大可达到26) 的水下泥土的疏浚，设备成本低，挖泥船疏浚功效高。
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明包括高频微幅机械振动源l、刮泥板或耙齿2、耙头梯 架3、吸泥管4、活动罩5、调节轴6以及防撞墩7。
所述的高频微幅机械振动源1设置在耙头梯架3上，位于吸泥管4入口前。 高频微幅机械振动源1的电源由船上的变频电源供应，当接通电源时，高频微幅机械振动源1作高频微幅机械振动，将水下泥土破碎液化。
所述的刮泥板或耙齿2设置在活动罩5上，位于耙头的尾端。其作用是刮起 被破碎的水下泥土。
所述的吸泥管4设置在耙头梯架3上，其入口位于刮泥板2或耙齿2前，其 出口通过管道连接船上泥泵。其作用是输送泥浆。
所述的活动罩5设置在耙头梯架3上，其作用是防止泥土流失，保证被刮起 的疏浚土被吸泥管4吸入管道。
所述的调节轴6设置在耙头梯架3上，连接活动罩5。其作用是调节活动罩5 的工作状态。
在疏浚头上横向水平设置3个高频微幅机械振动源1，高频微幅机械振动源 11的长度为刮泥板2的宽度的1/3，设置在吸泥管4吸口之前120cm处(以挖泥 船行进方向计)，振动频率为7200次/分钟，振幅IO腿；吸泥管4管径800腿， 设置在高频微幅机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥板2宽度2. 7 m， 高40 cm，设置在吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活动罩5设置在耙 头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸入管道；2根调节 轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作状态能够根据疏浚 要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞墩7固定设置在耙 头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动源l振动的电缆连 接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率变为高频电源；变 频电源的功率24 kw，频率为7200次/分钟，变频电源连接3个高频微幅机械振动 源1。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该高频微幅机械振动源1植入泥土床 面，将水下床面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的 高度，使其陷入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行 驶时，启动船上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖 泥停止工作时，先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电 本实施例装置能够保证在2. 7 m宽的水下床面上进行高效率的疏浚。 实施例2
在疏浚头上横向水平设置4个高频微幅机械振动源l，每个振动源1的长度为 刮泥板2的宽度的1/4，设置在吸泥管4吸口之前80cm处(以挖泥船行进方向计)， 振动频率为12000次/分钟，振幅5mm;吸泥管4管径800隱，设置在高频微幅机 械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；12个耙齿2，宽度共计2 m，高50 cm， 设置在高频微幅机械振动源1和吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活动 罩5设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸入 管道；2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作状 态能够根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞墩 7固定设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动源 l振动的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率变为 高频电源；变频电源的功率20kw，频率为7200次/分钟，变频电源连接4个高 频微幅机械振动源1。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥桨浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥桨泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
疏浚头上横向水平设置3个高频微幅机械振动源l，每个振动源1的长度为刮 泥板2的宽度的1/3，设置在吸泥管4吸口之前100cm处(以挖泥船行进方向计)， 振动频率为15200次/分钟，振幅2mm;吸泥管4管径1000 mm，设置在高频微幅 机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥板2宽度3 m，高36 cm，设置 在吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活动罩5设置在耙头梯架3上，防 止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸入管道；2根调节轴6设置在耙头 梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作状态能够根据疏浚要求得以调节；
在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞墩7固定设置在耙头梯架3上，用 以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动源l振动的电缆连接到变频电源，
变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率变为高频电源；变频电源的功率27 kw，频率为15200次/分钟，变频电源连接3个高频微幅机械振动源1 。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
疏浚头上横向水平设置1个高频微幅机械振动源1，振动源1的长度为1 ra， 设置在吸泥管4吸口之前60cm处(以挖泥船行进方向计)，振动频率为15200次/ 分钟，振幅2mm;吸泥管4管径180 mm，设置在高频微幅机械振动源1之后(以 挖泥船行进方向计)；刮泥板2宽度0. 8 m，高30 cm，设置在吸泥管4吸口之后 (以挖泥船行进方向计)；活动罩5设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被 刮起的疏浚土被吸泥管4吸入管道；2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活 动罩5，使活动罩5的工作状态能够根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁， 各设置一个防撞墩7，防撞墩7固定设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此 外，驱动高频微幅机械振动源1振动的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖 泥船上，将普通电源的频率变为高频电源；变频电源的功率6kw，频率为15200 次/分钟，变频电源连接高频微幅机械振动源l。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
本实施例装置能够保证在0.8 m宽的水下床面上进行高效率的疏浚。 实施例5
在疏浚头上水平方向每隔25cm垂直设置1个高频微幅机械振动源1，共20 个振动源1构成一排，每个振动源1的长度为40 cm，设置在吸泥管4吸口之前 100cm (以挖泥船行进方向计)，振动频率为7200次/分钟，振幅10mm;吸泥管4 管径800mm，设置在高频微幅机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥板 2宽度2 m，高50 cm，设置在高频微幅机械振动源1和吸泥管4吸口之后(以挖 泥船行进方向计)；活动罩5设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的 疏浚土被吸泥管4吸入管道；2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5， 使活动罩5的工作状态能够根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置 一个防撞墩7，防撞墩7固定设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱 动高频微幅机械振动源1振动的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上， 将普通电源的频率变为高频电源；变频电源的功率40 kw，频率为7200次/分钟， 变频电源连接20个高频微幅机械振动源1。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
在疏浚头上水平方向每隔40cm垂直设置1个高频微幅机械振动源1,共6个 振动源1构成一排，每个振动源1的长度为50 cm，设置在吸泥管4吸口之前80cm (以挖泥船行进方向计)，振动频率为10200次/分钟，振幅5mra;吸泥管4管径 900腿，设置在高频微幅机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥板2宽 度2 m，高50 cm，设置在吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活动罩5 设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸入管道； 2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作状态能够
根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞墩7固定 设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动源1振动 的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率变为高频 电源；变频电源的功率30 kw，频率为10200次/分钟，变频电源连接6个高频微 幅机械振动源l。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥桨浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
在疏浚头上水平方向每隔30cm垂直设置1个高频微幅机械振动源1，共11 个振动源1构成一排，每个振动源1的长度为50 cm，设置在吸泥管4吸口之前 120cm (以挖泥船行进方向计)，振动频率为14200次/分钟，振幅2 mm;吸泥管 4管径900mm，设置在高频微幅机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥 板2宽度3 m，高50 cm，设置在吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活 动罩5设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸 入管道；2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作 状态能够根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞 墩7固定设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动 源1振动的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率 变为高频电源；变频电源的功率44 kw，频率为14200次/分钟，变频电源连接 ll个高频微幅机械振动源l。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时，
先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。 本实施例装置能够保证在3 m宽的水下床面上进行高效率的疏浚。
在疏浚头上水平方向每隔30cm垂直设置1个高频微幅机械振动源1，共3个 振动源1构成一排，每个振动源1的长度为40 cm，设置在吸泥管4吸口之前60cm (以挖泥船行进方向计)，振动频率为14200次/分钟，振幅2mm;吸泥管4管径 150mra，设置在高频微幅机械振动源1之后(以挖泥船行进方向计)；刮泥板2宽 度0.8m，高40cra，设置在吸泥管4吸口之后(以挖泥船行进方向计)；活动罩5 设置在耙头梯架3上，防止泥土流失，保证被刮起的疏浚土被吸泥管4吸入管道； 2根调节轴6设置在耙头梯架3上，且连接活动罩5，使活动罩5的工作状态能够 根据疏浚要求得以调节；在调节轴6的两旁，各设置一个防撞墩7，防撞墩7固定 设置在耙头梯架3上，用以保护调节轴6;此外，驱动高频微幅机械振动源1振动 的电缆连接到变频电源，变频电源设置在挖泥船上，将普通电源的频率变为高频 电源；变频电源的功率6kw， 频率为14200次/分钟，变频电源连接3个高频微 幅机械振动源1。
疏浚头工作时，启动变频电源，并保证该振动源1植入泥土床面，将水下床 面以下一定深度的泥沙松动液化；挖泥船行驶时，调整刮泥板2的高度，使其陷 入泥土层，保证被刮起的泥土量达到设计泥浆浓度要求；挖泥船行驶时，启动船 上的泥浆泵，被刮起的泥土通过吸泥管4输送到挖泥船的泥仓；挖泥停止工作时， 先关闭泥浆泵，再将整个疏浚头提升出泥土，然后再关闭变频电源。
本实施例装置能够保证在0. 8 m宽的水下床面上进行高效率的疏浚。 通过以上装置的实施，均能够有效松动破土，提高了挖泥船的工作效率，减 低了生产能耗；同时使用该疏浚头，泥土在管道输送过程中的阻力较小。
1.一种依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，其特征在于，包括高频微幅机械振动源、刮泥板或耙齿、耙头梯架、吸泥管、活动罩、调节轴，以挖泥船行进方向计，高频微幅机械振动源设置在吸泥管吸口之前，吸泥管设置在高频微幅机械振动源之后，通过泥泵将泥土送入挖泥船的泥仓，刮泥板或耙齿设置在高频微幅机械振动源和吸泥管吸口之后，活动罩设置在耙头梯架上，调节轴设置在耙头梯架上且连接活动罩，在调节轴的两旁各设置一个防撞墩，防撞墩固定设置在耙头梯架上。
2. 根据权利要求1所述的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，其特征是，所述高频微幅机械振动源，其振动频率为7200次/分钟以上。
3. 根据权利要求1或2所述的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头， 其特征是，所述高频微幅机械振动源，其振幅为10mm以下。
4. 根据权利要求1或2所述的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头， 其特征是，所述高频微幅机械振动源，其驱动电源的电缆连接到变频电源，变频 电源设置在挖泥船上。
5. 根据权利要求1所述的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，其特 征是，所述刮泥板，是与吸泥管线方向垂直安装的薄板，具有升降功能。
6. 根据权利要求1所述的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，其特 征是，所述调节轴，有两根。
一种水利工程技术领域的依靠高频微幅机械振动破土的耙吸式疏浚头，包括高频微幅机械振动源、刮泥板或耙齿、耙头梯架、吸泥管、活动罩、调节轴，以挖泥船行进方向计，高频微幅机械振动源设置在吸泥管吸口之前，吸泥管设置在高频微幅机械振动源之后，通过泥泵将泥土送入挖泥船的泥仓，刮泥板或耙齿设置在高频微幅机械振动源和吸泥管吸口之后，活动罩设置在耙头梯架上，调节轴设置在耙头梯架上，且连接活动罩，在调节轴的两旁各设置一个防撞墩，防撞墩固定设置在耙头梯架上。本发明的技术实施简单，但适用于质密实度低、板结力低，而且还适用于质密实度高、板结力强(标准贯入击数5～15，最大可达到26)的水下泥土的疏浚、设备成本低，挖泥船疏浚功效高。
针对传统水下疏浚设备能耗高、易堵塞的问题，提出飞绳绞吸式疏浚头。通过飞轮带动绳索高速旋转切割泥沙，实现碎泥与杂质分离，降低能耗并减少管道堵塞。 ...
1.生态环境材料与污染治理 2.新能源材料、矿物材料的教学和无机非金属矿物新材料 3.新技术的开发研究
1.深基坑与深基础工程理论、设计方法与关键施工技术 2.地下结构共同工作集约化分析理论和设计方法