沟槽切削设备和方法
【专利摘要】沟槽切削设备包括主体部分；多个地面接触传送装置，该本体部分被安装在这些地面接触传送装置上，并且该设备可以通过这些地面接触传送装置来横越地面；以及至少一个土壤切削装置，该至少一个土壤切削装置是可操作来切削出沟槽，其中该土壤切削装置的姿态是在构造用于切削出直线性沟槽部分的第一使用构型与构造用于切削出弯曲沟槽部分的第二使用位置之间可调整的，所述第二使用位置被选择成在形成所述弯曲沟槽部分时最小化对沟槽壁的凹切。
【专利说明】沟槽切削设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在地面中切削出沟槽、并且更尤其是(但非排他地)用于在诸如湖床或海床的水体床体中切削出沟槽的设备和方法。具体来说，本发明涉及避免或减小在执行沟槽的转弯时对沟槽凹切的设备和方法。
【背景技术】
[0002]在地面中形成沟槽是埋藏公共事业供应装置(诸如气体管道和水管以及电缆和电信缆线)众所周知的要求并且典型地是其所需要的。在水下环境中，切削沟槽典型地是埋藏管道和缆线所要求的，并且要求针对水下状况(诸如海床的性质)进行构造的特殊构建或适配的设备。在此，“海床”用于指代海或湖或甚至河的床体，除非上下文另有要求。
[0003]用于构建沟槽的各种设备是现有技术中已知的。这些设备可以包括形成所希望的沟槽的呈耕犁、喷射式设备(用于水下用途)以及链式切削器形式的土壤切削装置。典型地，土壤切削装置被安装在车辆上，该车辆或者在其自身动力下或者通过外部装置在地面(例如，海床)上移动。例如，沟槽切削车辆可以是由牵引车辆或由水面上的船只拖拉。一般来说，优选的是，沟槽切削车辆是自供动力的。典型地，沟槽切削车辆安装在关节连接环轨(endless articulated track)上。
[0004]此类型的沟槽形成车辆所遇到的问题是沟槽的槽道何时执行转弯、尤其是具有小转弯半径的转弯。在此情况下，土壤切削装置(更尤其在土壤切削装置是链式切削器或喷射式装置的情况下)可能对沟槽的弯曲部分的外侧上的沟槽壁进行凹切。这具有使沟槽壁不稳定的影响。此外，诸如链式切削器的土壤切削装置可能相对于沟槽壁是楔入的或挤入的。
【发明内容】
[0005]本发明力图改善或克服以上问题。具体地说，本发明力图提供沟槽切削设备和沟槽切削的方法，该设备和方法减少、最小化或避免在沟槽中执行转弯时对该沟槽壁的凹切。该沟槽的壁被形成为具有所希望的角度、最优选地是基本上竖直的。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了沟槽切削设备，该沟槽切削设备包括:主体部分；多个地面接触传送装置，该本体部分被安装在这些地面接触传送装置上，并且该设备可以通过这些地面接触传送装置来横越地面；以及至少一个土壤切削装置，该至少一个土壤切削装置是可操作以切削出沟槽，其中该土壤切削装置的姿态是在构造用于切削出直线性沟槽部分的第一使用构型与构造用于切削出弯曲沟槽部分的第二使用位置之间可调整的，所述第二使用位置被选择成在形成所述弯曲沟槽部分时最小化对沟槽壁的凹切。
[0007]在多个优选实施例中，该土壤切削装置是链式切削器或喷射式切削器。
[0008]在多个优选实施例中，该设备进一步包括控制装置，其中该土壤切削装置的姿态是在该控制装置的控制下可调整的。
[0009]在一些优选实施例中，该土壤切削装置的姿态是由该控制装置根据正在形成的沟槽所要求的曲率半径来自动地调整的。
[0010]在一些优选实施例中，该土壤切削装置是包括安装用于在环路中移动的多个土壤切削齿的链式切削器，在操作位置中，该链式切削器具有:下端，在该下端处，这些土壤切削齿切削土壤以形成该沟槽；以及上端，在该上端处，这些齿与土壤是间隔开的，所述下端具有对应地限定正在切削出的该沟槽的相对边界的外缘和内缘，并且其中对该链式切削器的姿态的调整是这样以使得所述外缘的至少一部分朝向该沟槽的弯曲方向移位。
[0011]在这些实施例中优选的是，该链式切削器的姿态是通过使该链式切削器围绕标称水平轴线旋转来调整的。所述水平轴线优选地在任何给定时间平行于沟槽切削轴线的运动方向。
[0012]在其他优选实施例中，该土壤切削装置是喷射式切削器，在操作位置中，该喷射式切削器具有:第一部分，从该第一部分沿作用线排出切削液以切削土壤来形成该沟槽；以及第二部分，该第二部分与切削液供源处于流体连通，并且其中对该喷射式切削器的姿态的调整使得该切削液的所述作用线朝向该沟槽的弯曲方向移位。
[0013]在这些其他实施例中优选的是，该喷射式切削器的姿态是通过使该喷射式切削器围绕标称水平轴线旋转来调整。所述水平轴线优选地在任何给定时间平行于沟槽切削轴线的运动方向。
[0014]在多个优选实施例中，该设备进一步包括多个致动器，这些致动器被联接到该土壤切削装置上，并且被构造用于通过使该土壤切削装置围绕所述水平轴线旋转来调整该土壤切削装置的姿态。
[0015]优选的是，该土壤切削装置的姿态上的变化是通过本体部分的姿态上的变化实现，该土壤切削装置的姿态与该本体部分维持处于固定关系。
[0016]优选的是，该本体部分的姿态是通过调整这些地面接触传送装置中的一个或两个相对于该本体部分的间距可调整的。
[0017]根据本发明的第二方面，提供了切削沟槽的方法，该方法包括:提供沟槽切削设备，该沟槽切削设备具有在第一姿态与第二姿态之间可调整的土壤切削装置；并且在切削出该沟槽的弯曲部分前，将该土壤切削装置的姿态调整成以下姿态，在该姿态下，最小化对所述弯曲部分的沟槽壁的凹切。
[0018]在本发明的第二方面的多个优选实施例中，该土壤切削装置的姿态是根据正在形成的沟槽的曲率半径来调整。
[0019]优选的是，对该土壤切削装置的姿态的调整包括使该土壤切削装置围绕标称水平轴线旋转。所述水平轴线优选地在任何给定时间至少大致平行于沟槽切削轴线的运动方向。
[0020]优选的是，该沟槽切削设备包括主体部分，该土壤切削装置附接至该主体部分上，并且该土壤切削装置的姿态上的调整包括调整该主体部分的姿态。
[0021 ] 在多个尤其优选的实施例中，该沟槽切削设备是如在本发明的第一方面中定义的设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]在下文中参照附图仅以举例方式进一步描述本发明的各实施例，在附图中:[0023]图1是典型沟槽切削设备的表示；
[0024]图2a示意性地示出沟槽和根据现有技术的沟槽切削设备的切削部分的平面图，该图表明对沟槽壁进行凹切的可能性；
[0025]图2b类似于图2a，并且展示出通过本发明的设备和方法所实现的对沟槽壁的凹切的减小；
[0026]图3a是从前方看的沟槽切削装置的轮廓视图，并且该图展示出通过现有技术的沟槽切削安排会发生的对沟槽壁进行凹切的程度；
[0027]图3b类似于图3a，并且示出沟槽切削装置在其姿态根据本发明被调整时的轮廓，并且展示出所实现的凹切程度上的减小；
[0028]图4a是根据本发明的典型沟槽切削装置的平面图；
[0029]图4b是图4a的沟槽切削装置的侧视图；并且
[0030]图4c是图4a和图4b的沟槽切削装置的透视图。
【具体实施方式】
[0031]现在参照附图，本发明着手解决在使用现有技术的设备形成沟槽时在该沟槽的多个弯曲部分中的沟槽侧壁中形成凹切(undercut)的问题。通过现有技术设备在沟槽外壁中形成多个凹切，也就是说，沟槽的弯曲部分中的壁具有比相对的沟槽内壁大的曲率半径。
[0032]图1示出现有技术开槽设备100的一个实例，在这种特定情况下，该开槽设备被构造用于在海床104中形成沟槽102并同时将管线106埋藏在该沟槽102中。为了避免引起疑惑，根据本发明的设备可以有效地装备有用于沟槽形成和用于同时埋藏管线两者的装置，但是管道埋藏装置本身并非本发明的设备的必要特征。现有技术设备100包括主体108和呈关节连接环轨形式的多个地面接触传送装置110，该主体108安装在这些地面接触传送装置上，并且借助于这些地面接触传送装置，该设备100在箭头A的方向上在海床104上移动。图1中所展示的现有技术开槽设备100包括初级土壤切削装置112和次级土壤切削装置114，应当指出，为了避免引起疑惑，并不要求根据本发明的设备包括初级土壤切削装置和次级土壤切削装置两者，尽管有用的实施例可能会包括这两者。在图1中，初级土壤切削装置112是链式切削器，并且次级土壤切削装置114是喷射式切削器。链式切削器112包括携载多个土壤切削齿118的环带116。该带116是由适合驱动装置来驱动，这样使得这些土壤切削齿在环路中移动，在该移动的进程中，这些齿118接触土壤并使土壤移位以便形成沟槽102。链式切削器112被安装成围绕水平轴线120枢转，以便调整沟槽的切削深度。水平轴线120相对于本体108横向穿过，也就是说，相对于设备100的行进方向A是垂直的。喷射式切削器114包括在高压下从中排出流体(典型地是水)以使土壤移位的多个出口或喷嘴。
[0033]图2a和图3a以及图2b和图3b对应地展示出了使用现有技术设备形成凹切以及使用本发明的设备避免形成凹切。在图2a和图2b中，沟槽对应地以202A和202B示意性地展示。这些沟槽的中心线以240A和240B示出。在图2A和图2B的右手部分中，沟槽202A和202B是基本上直线性的，并且并未产生沟槽壁的凹切问题。因此，这些沟槽壁的取向是大约竖直的、与土壤切削装置200A和200B的侧缘大体上对齐。如果在任何特定情况下，土壤切削装置被设定成与垂线成角度(例如，当切割V形沟槽时)，那么这些沟槽壁遵循土壤切割装置的取向。
[0034]对应地在大约点230A和230B处，沟槽202A和202B开始弯曲或转弯，在所展示的情况下是向左弯曲或转弯。在图2a中，位于附图左侧部分中的土壤切削装置200A和200AA的所展示部分指示可能发生的对沟槽壁进行凹切的程度，应当指出，土壤切削装置200A、200AA的部分延伸超过该沟槽的所指示的边界。在图2a中(并且在图3a中)，根据现有技术方法，土壤切削装置200a、200AA被维持处于竖直取向。相反，在展示根据本发明的沟槽切削装置200B、200BB的姿态的调整的图2B中，凹切得以避免(如可在232B和234B处注意到)，并且实现了基本上竖直的沟槽壁。
[0035]相同效果在图3a和图3b中示出。在图3a中，土壤切削装置200A(示意性地示出)在执行转弯时(由于土壤切削装置200A的基本上竖直的取向)产生凹切232A，而在图3b中，根据本发明的土壤切削装置200B并未产生这种凹切，如在232B处可注意到。
[0036]图4a至图4c示出根据本发明的沟槽切削设备400的典型安排，该设备400包括主体部分408 (示意性地示出)，土壤切削装置412安装在该主体部分上。主体部分408被安装在任何适合类型的多个地面接触传送装置(未示出)上，诸如图1中在110处所示种类的环轨。
[0037]图4a至图4c中所展示的土壤切削装置是包括多个齿(未确切地展示)的链式切削器装置，这些齿被安装成围绕环状路径进行，其方式与针对图1中的链式切削器112所论述的方式相同。该链式切削器412在枢轴420处安装到主体408上。该链式切削器412的倾斜是借助于诸如液压致动器的致动器452来控制，该致动器安装在支臂450上，借助于该支臂，可以调整该链式切削器412围绕枢轴420的取向，以便确定正在切削的沟槽的深度。
[0038]如以上所指出，根据本发明，土壤切削装置的姿态是可调整的，以便在沟槽并非线性的情况下最小化或防止在正在形成的沟槽的壁中形成凹切。对于现有技术设备，当它必须在具有小半径的沟槽中形成弯曲或转弯时，在沟槽壁中形成凹切的问题是特别严重的。就其最广泛的意义而言，土壤切削装置412的姿态是通过调整该土壤切削装置的下端412a来改变的，调整该下端是通过使该土壤切削装置的至少一部份或一部分在沟槽的弯曲方向上移位来进行。也就是说，如果沟槽向左(相对于沟槽切削的方向)弯曲，那么土壤切削装置412的下端部分412a也被调整成向左，并且同样地，如果该沟槽向右(相对于沟槽切削的方向)弯曲，那么该土壤切削装置412的该下端部分412a也被调整成向右。
[0039]在多个优选实施例中，为了调整土壤切削装置412的姿态，使该土壤切削装置412围绕水平轴线(诸如图4b和图4c中示出的轴线454)旋转，以使得该沟槽切削装置412的下部部分412a移动远离沟槽外壁。轴线454优选地基本上平行于设备400的行进方向并且将大体上穿过土壤切削装置412。土壤切削装置412围绕轴线454的旋转由箭头454t指示(未给予附图中的箭头的方向特定意义)。在土壤切削装置412的优选操作取向中，在使得转弯向右的情况下，使该土壤切削装置412围绕轴线454在反时针(逆时针)方向上旋转，类似地在使得转弯向左的情况下，使该土壤切削装置412围绕轴线454在顺时针方向上旋转。
[0040]根据本发明的设备400配备有用于调整土壤切削装置412的姿态的适合致动装置，这些致动装置在图4a中大体上以456示出。适合的致动装置包括液压致动器。
[0041]根据本发明的设备400最优选地进一步包括诸如电子控制器的控制装置，该控制装置控制该土壤切削装置412的姿态的调整(经由多个致动器456)。这种控制装置可以依赖于操作员的手动输入，但在多个更优选安排中，该控制装置至少部分地自动确定所要求的土壤切削装置412的姿态。例如，该控制装置可以基于与设备400的转向系统有关的位置数据和/或与所要求的沟槽曲率有关的参考数据来确定土壤切削装置412的姿态。
[0042]在另外的替代构型中，土壤切削装置412的姿态可以通过调整设备的主体408 (土壤切削装置412安装在该主体上)的姿态来调整。这可以通过相对于该本体部分来调整地面接触传送装置(例如，关节连接环轨)的高度来实现。换句话说，调整对应传送装置的距离(主要在竖直平面中)，这样使得主体408—侧上的传送装置离该主体408的位移大于该本体408相反侧上的传送装置。本体408因此必须采用相对于水平线倾斜的姿态，并且土壤切削装置412相应地倾斜。在实践中，为了切削出向左弯曲的沟槽，使得主体的右手侧相对较高，并且使得左手侧相对较低，而为了切削出向右弯曲的沟槽，则是反之亦然。
[0043]本发明的细节在此已经主要针对将链式切削器用作土壤切削装置进行描述。应当指出，本发明的原理也适用于将喷射式工具(喷射式切削器)用作土壤切削装置。多个喷射式切削器排出一个或多个高压切削液-正常情况下是水)-射流，以便使土壤移位并且形成沟槽。切削液射流的作用线(即，排出切削液的方向)是由从其排出切削液的一个或多个喷嘴的取向来确定。典型地，该(或每个)喷嘴被安装在支臂的末端处。本发明考虑了调整这种支臂的姿态，以便调整该(或每个)切削液射流的作用线，该作用线至少大体上在沟槽转弯或弯曲的方向上被调整。
[0044]贯穿本说明书的说明和权利要求书，词语“包括”和“包含”以及它们的变体表示“包括但不限于”，并且它们并非旨在(并且并不)排除其他部份、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本说明书的说明和权利要求书，单数情况涵盖复数情况，除非上下文另有要求。具体来说，在使用不定冠词的情况下，本说明书将理解为考虑到复数形式以及单数形式，除非上下文另有要求。
[0045]结合本发明的特定方面、实施例或实例所描述的特征、整体、特性、化合物、化学部分或基团将理解为适用于在此所描述的任何其他方面、实施例或实例，除非与其不符。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤能以任何组合(除其中至少一些此类特征和/或步骤相互排斥的组合外)进行组合。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中公开的特征中的任何一个新颖特征或其任何新颖组合，或延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤中的任何一个新颖步骤或其任何新颖组
口 ο
[0046]读者应当注意与本说明书同时或在其之前所提交的与本申请相关的文件和文献以及与本说明书一起对公众开放查阅的文件和文献，并且所有此类文件和文献的内容通过引用结合在此。
【权利要求】
1.一种沟槽切削设备，该沟槽切削设备包括:主体部分；多个地面接触传送装置，该主体部分安装在这些地面接触传送装置上，并且该设备可以通过这些地面接触传送装置来横越地面；以及至少一个土壤切削装置，该至少一个土壤切削装置是可操作来切削出沟槽，其中该土壤切削装置的姿态是在构造用于切削出直线性沟槽部分的第一使用构型与构造用于切削出弯曲沟槽部分的第二使用位置之间可调整的，所述第二使用位置被选择成在形成所述弯曲沟槽部分时最小化对沟槽壁的凹切。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该土壤切削装置是链式切削器或喷射式切削器。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，该设备进一步包括控制装置，其中该土壤切削装置的该姿态是在该控制装置的控制下可调整的。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，该土壤切削装置的该姿态由该控制装置根据正在形成的该沟槽所要求的曲率半径来自动地调整。
5.如权利要求2、3或4所述的设备，其特征在于，该土壤切削装置是包括安装用于在环路中移动的多个土壤切削齿的链式切削器，在操作位置中，该链式切削器具有:下端，在该下端处，这些土壤切削齿切削土壤以形成该沟槽；以及上端，在该上端处，这些齿与土壤是间隔开的，所述下端具有分别对应地限定正在切削出的该沟槽的相对边界的外缘和内缘，并且其中对该链式切削器 的姿态的调整是这样以使得所述外缘的至少一部分朝向该沟槽的弯曲方向移位。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该链式切削器的该姿态是通过使该链式切削器围绕标称水平轴线旋转来调整。
7.如权利要求2、3或4所述的设备，其特征在于，该土壤切削装置是喷射式切削器，在操作位置中，该喷射式切削器具有:第一部分，从该第一部分沿作用线排出切削液以切削土壤来形成该沟槽；以及第二部分，该第二部分与切削液供源处于流体连通，并且其中对该喷射式切削器的姿态的该调整使得该切削液的所述作用线朝向该沟槽的该弯曲方向移位。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，该喷射式切削器的该姿态通过使该喷射式切削器围绕标称水平轴线旋转来调整。
9.如权利要求6或8所述的设备，其特征在于，该设备进一步包括多个致动器，这些致动器被联接到该土壤切削装置上并且被构造用于通过使该土壤切削装置围绕所述水平轴线旋转来调整该土壤切削装置的姿态。
10.如权利要求5或7所述的设备，其特征在于，该土壤切削装置的该姿态上的变化通过该本体部分的该姿态上的变化来实现，该土壤切削装置的该姿态与该本体部分维持处于固定关系。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，该本体部分的姿态是通过调整这些地面接触传送装置中的一个或两个相对于该本体部分的间距可调整的。
12.—种切削沟槽的方法，该方法包括:提供沟槽切削设备，该沟槽切削设备具有在第一姿态与第二姿态之间可调整的土壤切削装置；并且在切削出该沟槽的弯曲部分前，将该土壤切削装置的姿态调整成以下姿态，在该姿态下，最小化对所述弯曲部分的该沟槽壁的凹切。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该土壤切削装置的姿态是根据正在形成的该沟槽的曲率半径来调整的。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，该土壤切削装置的姿态上的该调整包括使该土壤切削装置围绕标称水平轴线旋转。
15.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，该沟槽切削设备包括主体部分，该土壤切削装置附接至该主体部分上，并且该土壤切削装置的姿态上的该调整包括调整该主体部分的该姿态。
16.如权利要求12至15中任一 项所述的方法，其中该沟槽切削设备是如权利要求1至11中任一项所述的设备。
【文档编号】E02F5/14GK103987900SQ201280061191
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月14日
【发明者】J·R·曼彻斯特 申请人:Ihc工程贸易有限公司