碎岩耙头
技术领域
本发明涉及疏浚船舶装备技术领域，特别涉及一种碎岩耙头。
背景技术
大型耙吸船具有自航能力，适应深海取沙，施工效率高，风浪适应性强，尤其是可以在有一定涌浪的海况环境(比如南海取沙造岛工程)下施工，但其关键的挖泥机具-耙头，却无法强破较坚硬的岩石土质，目前世界上所有先进、大型耙吸船的疏浚耙头都只有耙、吸功能，没有破碎功能，现有耙头遇到坚硬土质即会断耙齿，且大块的疏浚物会堵塞耙头吸入口，形成较大的泥泵吸入真空，造成疏浚泥泵的损坏，施工效率会急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碎岩耙头，能够降低耙头断齿和大块疏浚物堵塞耙头情况的发生，提高施工效率。
为实现本发明的目的，采取的技术方案是：
一种碎岩耙头，用于水下的破岩作业，该碎岩耙头包括耙头本体、及设置于耙头本体并沿其作业前进方向依次布置的耙齿、耙头吸口和碎岩装置，碎岩装置包括带有碎岩齿的碎岩头、及驱动碎岩头上下移动的驱动机构。
该碎岩耙头在耙齿和耙头吸口的作业前进方向一侧安装有碎岩装置，作业过程中先通过碎岩装置的碎岩头对强风化岩或大块疏浚物进行破碎，被破碎后的强风化岩或大块疏浚物再经过后方的耙头吸口和耙齿，降低耙齿和大块疏浚物堵塞耙头情况的发生，提高施工效率；且碎岩头还可以通过驱动机构驱动实现上下移动，适应不同的疏浚深度，保证在作业过程中碎岩头与耙头吸口处于同一水平面位置，都能够同时紧贴水底平面，提高该耙头的适应能力。在实际使用过程中，根据不同的海底硬土质工况，安装不同强度的碎岩齿，对坚硬的岩石土质进行破碎，提高该耙头的海底硬土质工况适应能力。
下面对技术方案进一步说明：
进一步的是，驱动机构包括一端与耙头本体可转动连接的支撑连接架、及驱动支撑连接架上下摆动的第一驱动单元，支撑连接架的另一端连接有碎岩头。第一驱动单元驱动支撑连接架绕着耙头本体转动，使碎岩头实现上下移动。
进一步的是，碎岩装置还包括与耙头本体连接并与耙头本体同轴布置的连接管、及设置于连接管上的耳轴，支撑连接架远离碎岩头的一端与耳轴铰接。连接管与耙头本体同轴设置，使在耙头本体轴线与海底平面角度进行调节时，更便于碎岩头的角度调节，操作更简单；且支撑连接架通过耳轴和连接管与耙头本体连接，便于安装拆卸。
进一步的是，碎岩耙头还包括限位块，限位块设置于耙头本体并朝向支撑连接架的一侧；当支撑连接架与限位块相抵时，碎岩头与耙头本体之间存在间距。防止碎岩头伤及耙头本体，延长使用寿命。
进一步的是，第一驱动单元包括固定于耙头本体上的油缸、及一端与支撑连接架中部连接的液压杆。通过液压杆的伸缩来带动支撑连接架的上下摆动，使碎岩头实现上下移动。
进一步的是，碎岩头包括水平设置的碎岩滚筒、及驱动碎岩滚筒转动的第二驱动单元，碎岩齿设置于碎岩滚筒的外壁。在作业前进过程中，第二驱动单元驱动碎岩滚筒进行转动，使碎岩齿连续地对岩石进行破碎；且碎岩头设置为滚筒方式，使碎岩滚筒紧贴海底向前移动，适应复杂的海底工况，进一步提高该耙头的适用能力，且减少阻力。
进一步的是，碎岩滚筒的外壁设置有多圈沿其轴向并排布置的碎岩齿组，每个碎岩齿组均设置有多个沿碎岩滚筒周向布置的碎岩齿。进一步加强该耙头的碎岩能力。
进一步的是，每个碎岩齿组中的碎岩齿均沿碎岩滚筒的旋转方向依次向前倾斜设置。使在碎岩滚筒转动前行过程中，使得碎岩齿可以垂直地接触到硬岩地质，达到最佳的碎岩效果。
进一步的是，碎岩头还包括与碎岩齿一一对应的齿座，齿座固定于碎岩滚筒上，碎岩齿与对应的齿座可拆卸连接。通过齿座将碎岩齿固定在碎岩滚筒上，碎岩齿与齿座可拆卸连接，便于碎岩齿的日常维护和更换，使适应于不同的海底硬土质工况。
进一步的是，第二驱动单元包括与碎岩滚筒连接的传动齿轮、及驱动传动齿轮转动的液压马达或电机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的碎岩耙头在耙齿和耙头吸口的作业前进方向一侧安装有碎岩装置，作业过程中先通过碎岩装置的碎岩头对岩石进行破碎，被破碎后的强风化岩或大块疏浚物再经过后方的耙头吸口和耙齿，降低耙齿和大块疏浚物堵塞耙头情况的发生，提高施工效率；且碎岩头还可以通过驱动机构驱动实现上下移动，适应不同的疏浚深度，保证在作业过程中碎岩头与耙头吸口处于同一水平面位置，都能够同时紧贴水底平面，提高该耙头的适应能力。在实际使用过程中，根据不同的海底硬土质工况，安装不同强度的碎岩齿，对坚硬的岩石土质进行破碎，提高该耙头的海底硬土质工况适应能力。
附图说明
图1是本发明实施例碎岩耙头的第一工作状态示意图；
图2是本发明实施例碎岩耙头的第二工作状态示意图；
图3是本发明实施例碎岩装置的结构示意图；
图4是本发明实施例碎岩头的结构示意图。
附图标记说明：
10.耙头本体，110.法兰，20.耙齿，30.耙头吸口，40.碎岩装置，410.碎岩头，411.碎岩齿，412.碎岩滚筒，413.第二驱动单元，4131.传动齿轮，4132.液压马达，414.齿座，420.驱动机构，421.支撑连接架，422.第一驱动单元，430.连接管，440.耳轴，50.限位块，60.海底平面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
如图1和图2所示，一种碎岩耙头，用于水下的破岩作业，该碎岩耙头包括耙头本体10、及设置于耙头本体10并沿其作业前进方向依次布置的耙齿20、耙头吸口30和碎岩装置40，碎岩装置40包括带有碎岩齿411的碎岩头410、及驱动碎岩头410上下移动的驱动机构420。
该碎岩耙头在耙齿20和耙头吸口30的作业前进方向一侧安装有碎岩装置40，作业过程中先通过碎岩装置40的碎岩头410对强风化岩或大块疏浚物进行破碎，被破碎后的强风化岩或大块疏浚物再经过后方的耙头吸口30和耙齿20，降低耙齿20和大块疏浚物堵塞耙头情况的发生，提高施工效率；且碎岩头410还可以通过驱动机构420驱动实现上下移动，适应不同的疏浚深度，保证在作业过程中碎岩头410与耙头吸口30处于同一水平面位置，都能够同时紧贴水底平面，提高该耙头的适应能力。在实际使用过程中，根据不同的海底硬土质工况，安装不同强度的碎岩齿411，对坚硬的岩石土质进行破碎，提高该耙头的海底硬土质工况适应能力。在本实施例中，该耙头可以在30MPa-50MPa的强风化岩及中风化岩海底环境下施工，该耙头还可以根据实际需要更换不同的碎岩齿411对不同强度的岩石进行破碎。
如图1至图3所示，驱动机构420包括一端与耙头本体10可转动连接的支撑连接架421、及驱动支撑连接架421上下摆动的第一驱动单元422，支撑连接架421的另一端连接有碎岩头410。第一驱动单元422驱动支撑连接架421绕着耙头本体10转动，使碎岩头410实现上下移动。
在本实施例中，第一驱动单元422包括固定于耙头本体10上的油缸、及一端与支撑连接架421中部连接的液压杆，通过液压杆的伸缩来带动支撑连接架421的上下摆动，使碎岩头410实现上下移动。第一驱动单元422还可以根据实际需要设置为其他驱动方式。
如图1所示，碎岩耙头还包括限位块50，限位块50设置于耙头本体10并朝向支撑连接架421的一侧。当最浅水施工时，耙头本体10轴线与海底平面60夹角最小，调节油缸的液压杆处于缩进位置，此时支撑连接架421与限位块50接触，防止碎岩头410伤及耙头本体10。当深海施工时，耙头本体10轴线与海底平面60夹角变大，调节油缸的液压杆处于伸出位置，保证碎岩头410的破碎工作面与耙头吸口30始终处于同一海底平面60，以保证施工效率。
如图1至图3所示，碎岩装置40还包括与耙头本体10连接并与耙头本体10轴线同轴布置的连接管430、及设置于连接管430上的耳轴440，支撑连接架421远离碎岩头410的一端与耳轴440铰接。连接管430与耙头本体10同轴设置，使在耙头本体10轴线与海底平面60角度进行调节时，更便于碎岩头410的角度调节，操作更简单；且支撑连接架421通过耳轴440和连接管430与耙头本体10连接，便于安装拆卸。
在本实施例中，连接管430的法兰适配现有耙头本体10的安装法兰110，依靠连接螺栓与现有耙头本体10连接成一个整体，便于现有耙头本体10的改造，耳轴440则依靠加强板材等焊接在连接管430上，也可与连接管430整体铸造成型。
如图3和图4所示，碎岩头410包括水平设置的碎岩滚筒412、及驱动碎岩滚筒412转动的第二驱动单元413，碎岩齿411设置于碎岩滚筒412的外壁。在作业前进过程中，第二驱动单元413驱动碎岩滚筒412进行转动，使碎岩齿411连续地对岩石进行破碎；且碎岩头410设置为滚筒方式，使碎岩滚筒412紧贴海底向前移动，适应复杂的海底工况，进一步提高该耙头的适用能力，且减少阻力。
在本实施例中，第二驱动单元413包括与碎岩滚筒412连接的传动齿轮4131、及驱动传动齿轮4131转动的液压马达4132。液压马达4132和传动齿轮4131可以是一套，安装在碎岩滚筒412的一端，也可以是两套，分别安装在滚筒本体的两端，这主要依据液压马达4132与传动齿轮4131的功率大小而确定。耙臂管上的液压油管连接至液压马，液压马达4132输出动力，通过传动齿轮4131带动碎岩滚筒412高速旋转，从而带动碎岩齿411高速碰击硬岩底质，达到高效碎岩的目的。第二驱动单元413还可以根据实际需要采用电机来带动传动齿轮4131转动，并将耙臂管上的电缆与电机电性连接。
如图4所示，碎岩滚筒412的外壁设置有多圈沿其轴向并排布置的碎岩齿组，每个碎岩齿组均设置有多个沿碎岩滚筒412周向布置的碎岩齿411，进一步加强该耙头的碎岩能力；且如图1和图2所示，每个碎岩齿411组中的碎岩齿411均沿碎岩滚筒412的旋转方向依次向前倾斜设置，使在碎岩滚筒412转动前行过程中，使得碎岩齿411可以垂直地接触到硬岩地质，达到最佳的碎岩效果。
如图4所示，碎岩头410还包括与碎岩齿411一一对应的齿座414，齿座414固定于碎岩滚筒412上，碎岩齿411与对应的齿座414可拆卸连接。通过齿座414将碎岩齿411固定在碎岩滚筒412上，碎岩齿411与齿座414可拆卸连接，便于碎岩齿411的日常维护和更换，使适应于不同的海底硬土质工况。
在本实施例中，碎岩齿411采用的是卡装式安装在齿座414上，磨损后易于拆换，碎岩齿411和齿座414还可以根据实际需要采用其他的可拆卸连接方式。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
