NL1031253C2 - Snijkop met verbeterde opbrengst, alsmede snijkopzuiger voorzien van een dergelijke snijkop. - Google Patents

Description

Snijkop met verbeterde opbrengst, alsmede sniikopzuieer voorzien van een dereeliike sniikop

De uitvinding heeft betrekking op een snijkop voor een snijkopzuiger bestemd 5 om roteerbaar rond een snijkophartlijn gemonteerd te worden ten opzichte van een zui-ginrichting voor het afzuigen van materiaal dat door de snijkop is losgesneden van de bodem van een waterlichaam, welke snijkop een basisring omvat, een zich in de richting van de hartlijn op afstand van de basisring bevindende kern, alsmede een veelvoud armen die zich vanaf de basisring naar de kern uitstrekken, welke armen elk een reeks 10 zich aan de radiaal buitenste delen van de arm bevindende en schuin ten opzichte van de omtreksrichting naar buiten gerichte tanden dragen, waarbij de rotatierichting van de snijkop zodanig is bepaald dat de tanden een snijdende beweging uitvoeren.

En dergelijke snijkop is bekend, en wordt gebruikt in die omstandigheden waarin materiaal van de bodem van een waterlichaam kan worden losgesneden. Voor dat doel 15 bezit de snijkop snijtanden, die door middel van een verwisselbaar houdersysteem aan de snijkop zijn bevestigd. De tanden bestaan namelijk bloot aan een vrij sterke slijtage, afhankelijk van het bodemmateriaal dat wordt behandeld. Daardoor zijn de tanden na verloop van tijd niet langer geschikt voor het lossnijden van bodemmateriaal, zodat zij vervangen moeten worden.

20 Het losgesneden bodemmateriaal wordt via het inwendige van de snijkop opge zogen in de zuiginrichting, in het bijzonder de zuigleiding daarvan, waarna het uiteindelijk in de beun van de snijkopzuiger terechtkomt. In dat verband is het rendement van de snijkop van belang. Het rendement hangt samen met de verhouding van de hoeveelheid bodemmateriaal die is losgesneden, en de hoeveelheid bodemmateriaal die uitein-25 delijk wordt gewonnen. Daarbij treden onvermijdelijk verliezen op, die onder andere samenhangen met de middelpuntvliedende krachten welke door de draaiende snijkop worden opgewekt. Deze middelpuntvliedende krachten hebben tot gevolg dat een deel van het losgesneden bodemmateriaal naar buiten toe weggeslingerd wordt, waardoor dat niet kan worden opgezogen door de zuiginrichting.

30 Zelfs bodemmateriaal dat zich reeds binnen in de snijkop bevindt, kan dan alsnog via de openingen tussen de armen verloren gaan. Daarnaast kan het losgesneden bodemmateriaal, afhankelijk van de stand van de snijkop, eenvoudigweg onder invloed van de zwaartekracht wegstromen naar lager gelegen delen van de bodem. In het Ame- 1031253 2 rikaanse octrooischrift 4.702.024 is een voorstel gedaan door middel waarvan dergelijke mors moet worden voorkomen. Aan de zijde van de basisring van de snijkop zijn daartoe speciale schep-platen voorzien, die het losgesneden bodemmateriaal tot aan de zuigmond van de zuigerinrichting moeten geleiden. Aangezien deze schep-platen zich 5 slechts over een beperkte hoogte uitstrekken, kan daarbij echter niet verhinderd worden dat toch nog bodemmateriaal uit de snijkop ontsnapt alvorens dat de zuigmond bereikt heeft.

Ook uit het Nederlandse octrooischrift 1.012.795 is een voorstel bekend voor het beperken van mors bij een snijkopzuiger. Volgens dat voorstel wordt de mond van de 10 zuigbuis zo dicht mogelijk bij de inwendige ruimte van de snijkop gebracht, zodanig dat het bodemmateriaal minder kans heeft om te ontsnappen. In dat verband is voorgesteld om de elektromotor voor het aandrijven van de snijkop rondom de zuigbuis aan te brengen. Ook bij dit voorstel kan echter niet vermeden worden dat bodemmateriaal ontsnapt uit de openingen tussen de armen, in het bijzonder onder invloed van de mid-15 delpuntvliedende krachten die optreden bij het draaien van de snijkop.

Verder is voorgesteld om mors te beperken door het zuigvermogen van de zuigin-richting te vergroten. Daardoor zou dan een sterkere aanzuigende werking ter plaatse van de zuigmond optreden, zodanig dat het losgesneden bodemmateriaal minder kans heeft om te ontsnappen. Het nadeel van een dergelijk voorstel is echter dat de slijtage 20 van de zuiginrichting bij hogere zuigvermogens snel toeneemt, in het bijzonder door de sterk schurende werking van het bodemmateriaal.

In de praktijk blijkt dat als gevolg van mors bijvoorbeeld de helft van al het losgesneden materiaal op de bodem kan achterblijven. Dit treedt vooral op bij harde grondsoorten. De verkregen diepte van het bewerkte oppervlak van de bodem is dan 25 aanzienlijk kleiner dan wanneer een groter gedeelte, of al het bodemmateriaal zou zijn opgezogen. Er bestaat daarom behoefte aan een snijkop waarbij verzekerd kan worden dat een belangrijker gedeelte dan tot nu toe van het losgesneden bodemmateriaal ook werkelijk afgevoerd en door de zuiginrichting in de beun van de snijkopzuiger kan worden gedeponeerd.

30 Dat doel wordt bereikt doordat zich tussen tenminste een tweetal, bij voorkeur elk tweetal, naburige armen terugslagmiddelen uitstrekken die een beweging van losgesneden materiaal vanaf de hartlijn van de snijkop naar buiten toe gericht tegengaan. De terugslagmiddelen zoals toegepast bij de snijkop volgens de uitvinding bieden enerzijds 3 de mogelijkheid om, zoals gebruikelijk, het losgesneden materiaal toe te laten tot het inwendige van de snijkop. Deze beweging wordt bevorderd door de armen een op zich bekende schroeflijnvorm te geven, die transport van losgesneden bodemmateriaal naar binnen toe opwekken bij het draaien van de snijkop.

5 Zodra echter onder invloed van welke omstandigheden dan ook, bijvoorbeeld onder invloed van de zwaartekracht of van de hierboven genoemde middelpuntvliedende krachten die het gevolg zijn van het draaien van de snijkop, het bodemmateriaal tracht naar buiten te bewegen, treden de terugslagmiddelen in werking. Deze blokkeren in dergelijke gevallen de openingen tussen de armen van de snijkop, waardoor het te-10 rugbewegen, naar buiten toe uit het inwendige van de snijkop, van het losgesneden bodemmateriaal wordt verhinderd. Zodra deze tendens is opgeheven, kunnen de terugslagmiddelen zich weer openen voor het toelaten van nieuw losgesneden bodemmateri-aal.

Deze werking van de terugslagmiddelen kan tevens worden bevorderd door de 15 bijbehorende zuigwerking van de zuiginrichting. De zuiginrichting leidt ertoe dat een stroming ontstaat die van buiten naar binnen is gericht, waardoor de terugslagmiddelen reeds in de open positie worden gedrongen.

De terugslagmiddelen die geschikt zijn voor toepassing in de snijkop volgens de uitvinding kunnen op allerlei verschillende manieren zijn uitgevoerd. Volgens een eer-20 ste mogelijkheid is voorzien dat de armen platen dragen die zich bevinden aan de van de tanden afgekeerde zijde van elke arm, waarbij dan de terugslagmiddelen zijn bevestigd aan die platen. Bij een dergelijke uitvoeringsvorm liggen de terugslagmiddelen, in de gesloten toestand, tegen de plaat van de tegenoverliggende arm. Onder invloed van de middelpuntvliedende krachten, of andere krachten die trachten om een stroming naar 25 buiten toe op te wekken, worden deze terugslagmiddelen stevig in de gesloten toestand, tegen de betreffende tegenoverliggende plaat aangedrukt gehouden. Daardoor kan op betrouwbare wijze worden verhinderd dat reeds losgesneden bodemmateriaal, dat zich in het inwendige van de snijkop bevindt, naar buiten zou treden.

In het bijzonder kunnen de terugslagmiddelen zijn bevestigd aan een radiaal ten 30 opzichte van de hartlijn naar buiten gekeerd oppervlak van een arm of plaat, en verplaatsbaar zijn tussen een positie in samenwerking met, en buiten samenwerking met, een radiaal ten opzichte van de hartlijn naar binnen gekeerd oppervlak van een naburige arm of plaat.

4

Overigens is het niet noodzakelijk dat de terugslagmiddelen een totale afsluiting verschaffen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de terugslagmiddelen slechts daar aan te brengen waar het potentiële verlies aan losgesneden bodemmateriaal het grootst is. Dat geschiedt vooral op een relatief grote afstand van de draaihartlijn van de snijkop, dat 5 wil zeggen nabij de basisring alwaar de diameter van de snijkop het grootst is. In dat verband kan derhalve zijn voorzien dat de terugslagmiddelen zich slechts bevinden aan het gedeelte van elke arm dat grenst aan de basisring.

De uitvoering van de terugslagmiddelen zelf kan ook vele verschillende vormen aannemen. Volgens een eerste mogelijkheid kunnen de terugslagmiddelen soepele ele- 10 menten, bijvoorbeeld van rubber, omvatten. Volgens een tweede mogelijkheid kunnen de terugslagmiddelen echter ook starre kleppen omvatten, die schamierbaar zijn bevestigd aan een bijbehorende arm of plaat. Op gebruikelijke wijze kan de basisring ringvormig zijn, terwijl de kern een naar de basisring gekeerde woonruimte kan omvatten. Verder kunnen de terugslagmiddelen kogelvormige kleppen in een kooi omvatten.

15 Een belangrijk voordeel van de snijkop volgens de uitvinding is dat deze niet alleen kan worden verkregen door de terugslagmiddelen reeds bij de fabricage van de snijkop aan te brengen, maar ook achteraf. Dit betekent dat bestaande snijkoppen op relatief eenvoudige wijze verbeterd kunnen worden door daarop de terugslagmiddelen te bevestigen.

20 De uitvinding betreft tevens een snijkopzuiger die een zuiginrichting omvat voor zien van een zuigbuis die schuin naar beneden in het waterlichaam gepositioneerd kan worden, alsmede een aan het vrije eind van de zuigbuis voorziene snijkop zoals hiervoor beschreven die een basisring omvat, een zich in de richting van de hartlijn op afstand van de basisring bevindende kem, alsmede een veelvoud armen die zich vanaf de 25 basisring naar de kem uitstrekken, welke armen elk een reeks regelmatig tussen de basisring en de kem verdeelde, zich aan de radiaal buitenste delen van de arm bevindende en schuin ten opzichte van de omtreksrichting naar buiten gerichte tanden dragen, waarbij de rotatierichting van de snijkop zodanig is bepaald dat de tanden een snijdende beweging uitvoeren.

30 Volgens de uitvinding is voorzien dat zich tussen tenminste twee naburige armen terugslagmiddelen uitstrekken die een beweging van losgesneden materiaal vanaf de hartlijn naar buiten toe gericht tegengaan.

5

De uitvinding betreft verder een werkwijze voor het door middel van een snij-kopzuiger verwijderen van materiaal van de bodem van een waterlichaam, omvattende de stappen van: - het verschaffen van een snijkopzuiger voorzien van een zuiginrichting met een 5 snijkop zoals hiervoor beschreven, -het lossnijden of loswoelen van het bodemmateriaal door het roteren van de snijkop, -het opwekken van een zuigwerking in de zuiginrichting voor het bewerkstelligen van een stroming uit water en losgesneden bodemmateriaal vanuit het inwendige van 10 de zuigkop en via de openingen tussen de armen van de zuigkop, - het bij optreden van een tegengestelde stroming tenminste gedeeltelijk afsluiten van de openingen tussen de armen van de zuigkop door de terugslagmiddelen.

Vervolgens zal de uitvinding worden toegelicht aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

15 Figuur 1 toont een snijkopzuiger in bedrijf.

Figuur 2 toont een vergroot detail met de snijkop.

Figuur 3 toont een aanzicht in perspectief van de snijkop.

Figuur 4 toont een aanzicht in perspectief van de binnenzijde van de snijkop.

Figuur 5 toont een langsdoorsnede door de snijkop volgens V-V van figuur 1.

20 De in figuur 1 weergegeven snijkopzuiger bestaat uit een vaartuig 1, waaraan een ladder 2 is bevestigd aan het vrije eind waarvan draaibaar een snijkop 3 is gemonteerd. Door de ladder 2 strekken zich de met onderbroken lijnen weergegeven zuigbuis 4, en aandrijfas 21 uit, welke zuigbuis 4 is aangesloten op een afvoerleiding 5. Verder omvat de snijkopzuiger 1 op bekende wijze pompen, leidingen en dergelijke voor het opwek-25 ken van een stroming door de zuigbuis 4, alsmede aandrijfmiddelen voor het in rotatie-richting aandrijven van de snijkop 3. Deze installaties zijn op zich bekend, en zullen daarom verder niet worden beschreven.

De snijkopzuiger bevindt zich in een waterlichaam 6, waarvan de bodem 20 wordt behandeld door de snijkop 3 in verband met het lossnijden en verwijderen van 30 bodemmateriaal. Deze werkzaamheden zijn eveneens op zich bekend, en kunnen voor velerlei verschillende doeleinden worden uitgevoerd. Het kan daarbij bijvoorbeeld gaan om het verdiepen van een waterweg, het winnen van grondstoffen, het verwijderen van vervuild materiaal en dergelijke.

6

Het door de snij kop 3 losgesneden bodemmateriaal moet zoveel mogelijk worden verwijderd via de zuigbuis 4, zonder dat veel mors optreedt. Mors betekent immers dat de bodem 20 bij een zelfde inspanning een minder grote diepte zal verkrijgen, hetgeen afbreuk doet aan het rendement van de werkzaamheden. In dat verband stelt de uitvin-5 ding een snijkop 3 voor, die een betere opbrengst met betrekking tot het verwijderde bodemmateriaal kan garanderen.

In de figuren 2-4 is deze snijkop 3 op grotere schaal en gedetailleerder weergegeven. Deze snijkop 3 bezit op bekende wijze een ringvormige basisring 7, alsmede een in langsrichting op afstand daarvan zich bevindende, open of gesloten naaf 8 waartus-10 sen zich regelmatig in omtreksrichting van de basisring 7 verspreid armen 9 uitstrekken. Deze armen 9 verlopen schroeflijnvormig, en zijn vanwege het diameterverschil tussen de basisring 7 en de naaf 8 naar buiten toe bol gekromd. Zoals te zien is in figuur 3, zijn de armen 9 onder een scherpe hoek bevestigd aan de basisring 7, en lopen zij aldaar niet tangentiaal ten opzichte van de basisring 7 doch enigszins schuin naar buiten 15 gericht. De naaf 8 is voorzien van inwendige schroefdraad 22 in verband met bevestiging van de snijkop aan de aandrijfas 21.

Aan de radiaal buitenste, bol gekromde rand 11 van de armen 9 is telkens een reeks adapters 12 aangebracht, die een snijdende werking op het bodemmateriaal kunnen uitoefenen voor het lossnijden daarvan. De tanden (niet getoond) zijn gewoonlijk 20 op de adapters 12 verwijderbaar bevestigd aan de snijkop 3, zodanig dat zij, nadat een bepaalde mate van slijtage is opgetreden, kunnen worden vervangen. Tussen de armen 9 bevinden zich langwerpige sleuven of openingen 10, via welke het losgesneden bodemmateriaal in het inwendige van de snijkop 3 kan toetreden. Dit wordt bevorderd door de schroeflijnvorm van de armen 9, alsmede door de enigszins schuine, dat wil 25 zeggen niet-tangentiale, oriëntatie ten opzichte van de basisring 7.

En dergelijke snijkop 3 is op zich bekend, en kan het probleem vertonen dat het in het inwendige van de snijkop 3 toegetreden bodemmateriaal in bepaalde gevallen naar buiten treedt. Dat kan het gevolg zijn van de hoekoriëntatie van de snijkop, maar ook van de middelpuntvliedende krachten die optreden bij rotatie van de snijkop 3. Dit 30 naar buiten treden van in het inwendige van de snijkop 3 opgenomen losgesneden bodemmateriaal kan verhinderd worden door de terugslagkleppen of terugslagflappen 13. Deze terugslagkleppen 13 zijn enerzijds bevestigd aan een arm 9, in het bijzonder de platen 16 daarvan, ter plaatste van een bevestigingsdeel 14, terwijl anderzijds hun vrije 7 eind 15 zoals weergegeven in het aanzicht van figuur 4, aan kan liggen tegen een nabijgelegen arm 9 resp. de plaat 16 daarvan.

Zoals weergegeven in figuur 3 zijn de terugslagkleppen 13 bevestigd aan het radiaal naar buiten gekeerde oppervlak 17 van de armen 9, en komen zij, in gesloten toe-5 stand, aan tegen het radiaal naar binnen gekeerde oppervlak 18 van een naburige arm. In de weergegeven uitvoeringsvorm bevinden zich tussen elk tweetal naburige armen 9 terugslagkleppen 13, maar noodzakelijk is dat niet. Er kunnen ook paren naburige armen zonder kleppen aanwezig zijn.

In de gesloten positie van de terugslagkleppen 13 verhinderen deze dat eenmaal 10 in het inwendige van de snijkop 3 zich bevindend bodemmateriaal, niet of moeilijker terug naar buiten kan bewegen. Onder invloed van een dergelijke verplaatsing zullen de terugslagkleppen 13 immers worden dichtgedrukt, wat tot gevolg heeft dat dergelijk bodemmateriaal gedwongen wordt in het inwendige van de snijkop 3 te blijven, zodanig dat dit vervolgens kan worden afgezogen. Anderzijds kan onder invloed van het 15 toestromende bodemmateriaal en water, opgewekt door de zuiginrichting, elke klep 13 gemakkelijk worden opengedrukt gehouden, zodanig dat de normale werking van de snijkop 3 niet wordt verstoord.

Zoals weergegeven in de figuren 3 en 4 behoeven de kleppen 13 zich niet over de gehele lengte van de armen 9 uit te strekken, hoewel dat natuurlijk wel mogelijk is. In 20 de getoonde variant bevinden de kleppen 13 zich slechts bij dat gedeelte van de armen 9 dat grenst aan de basisring 7. Aldaar treden de grootste middelpuntvliedende krachten op, gezien de grote diameter van de snijkop 3 in dat gebied. De positionering van kleppen 13 in dat gebied heeft daardoor het grootste effect, zodat tevens een juiste balans kan worden getroffen tussen toestroming van water en losgesneden bodemmateriaal 25 enerzijds, en blokkering van naar buiten tredend bodemmateriaal anderzijds.

Hoewel in het voorgaande een snijkop is beschreven waarvan de armen of bladen een spoed bezitten, heeft de uitvinding tevens betrekking op een snijkop met armen of bladen die geen spoed bezitten.

In de langsdoorsnede van figuur 5 is de onderlinge positie van de snijkop 3, de 30 aandrijfas 21 en de zuigbuis 4 weergegeven. De aandrijfas 21 is geschroefd in de naaf 8, en ondersteund door het staaflager 24. Tevens is een schild 23 aanwezig, dat zich binnen de basis 7 bevindt en dat aansluit op de zuigbuis 4.

1 0 3 1 2 5 3

Claims (13)

1. Snijkop (3) voor een snijkopzuiger (1) bestemd om roteerbaar rond een snij-kophartlijn gemonteerd te worden ten opzichte van een zuiginrichting (4) voor het af- 5 zuigen van materiaal dat door de snijkop (3) is losgesneden van de bodem (7) van een waterlichaam (6), welke snijkop (3) een basisring (7) omvat, een zich in de richting van de hartlijn op afstand van de basisring (7) bevindende naaf (8), alsmede een veelvoud armen (9) die zich vanaf de basisring (7) naar de naaf (8) uitstrekken en die regelmatig in omtreksrichting zijn verdeeld, welke armen (9) elk een reeks zich aan de radiaal bui-10 tenste delen (11) van de arm (9) bevindende en schuin ten opzichte van de omtreksrichting naar buiten gerichte tanden (12) dragen, waarbij de rotatierichting van de snijkop (3) zodanig is bepaald dat de tanden (12) een snijdende beweging uitvoeren, met het kenmerk dat zich tussen tenminste twee naburige armen (9) terugslagmiddelen (13-15) uitstrekken die een beweging van losgesneden materiaal vanaf de hartlijn naar buiten 15 toe gericht tegengaan.

2. Snijkop (3) volgens conclusie 1, waarbij de dwarsafinetingen van de naaf (8) kleiner zijn dan die van de basisring (7).

3. Snijkop (3) volgens conclusie 1 of 2, waarbij de langsas van het op de basis ring (7) aansluitende gedeelte van elke arm (9) een scherpe hoek maakt met de tangent van de basisring (7) en de bol gekromde zijde (11) van elke arm (9) is afgekeerd van de hartlijn.

4. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij aan de armen (9) platen (16) zijn voorzien die zich bevinden aan de van de tanden (12) afgekeerde zijde van elke arm (9), en de terugslagmiddelen (13-15) samenwerken met die platen (16).

5. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de terugslagmidde-30 len (13-15) zijn bevestigd aan een radiaal ten opzichte van de hartlijn naar buiten gekeerd oppervlak (17) van een arm (9), en verplaatsbaar zijn tussen een positie in samenwerking met, en buiten samenwerking met, een radiaal ten opzichte van de hartlijn naar binnen gekeerd oppervlak (18) van een naburige arm (9). 10 3 1 rs 3

6. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de teragslagmidde-len (13-15) zich bevinden aan het gedeelte van elke arm (9) dat grenst aan de basisring (7). 5

7. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de terugslagmidde-len (13-15) soepele elementen, bijvoorbeeld van rubber, omvatten.

8. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de terugslagmidde-10 len (13-15) kleppen omvatten die schamierbaar zijn bevestigd aan een bijbehorende arm (9).

9. Snijkop volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de terugslagmidde-len (13-15) kogelvormige kleppen omvatten, die verplaatsbaar tussen een open en een 15 gesloten stand zijn opgenomen in een kooi.

10. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de basisring (7) ringvormig is.

11. Snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de naaf (8) een naar de basisring gekeerde holle ruimte (19) omvat.

12. Snijkopzuiger (1), omvattende een zuiginrichting voorzien van een zuigbuis (4) die schuin naar beneden in het waterlichaam (6) gepositioneerd kan worden, alsme-25 de een aan het vrije eind van de zuigbuis (4) voorziene snijkop (3) volgens een der voorgaande conclusies die een basisring (7) omvat, een zich in de richting van de hartlijn op afstand van de basisring bevindende naaf (8), alsmede een veelvoud armen (9) die zich vanaf de basisring (7) naar de naaf (8) uitstrekken, welke armen (9) elk een reeks zich aan de radiaal buitenste delen (11) van de arm (9) bevindende en schuin ten 30 opzichte van de omtreksrichting naar buiten gerichte tanden (12) dragen, waarbij de rotatierichting van de snijkop (3) zodanig is bepaald dat de tanden (12) een snijdende beweging uitvoeren, met het kenmerk dat zich tussen tenminste twee naburige armen (9) terugslagmiddelen (13-15) uitstrekken die een beweging van losgesneden materiaal vanaf de hartlijn naar buiten toe gericht tegengaan.

13. Werkwijze voor het door middel van een snijkopzuiger (1) verwijderen van 5 materiaal van de bodem (20) van een waterlichaam (6), omvattende de stappen van: - het verschaffen van een snijkopzuiger (1) voorzien van een zuiginrichting met een snijkop (3) volgens een der conclusies 1-10, -het lossnijden of loswoelen van het bodemmateriaal door het roteren van de snijkop (3), 10 -het opwekken van een zuigwerking in de zuiginrichting voor het bewerkstelligen van een stroming uit water en losgesneden bodemmateriaal vanuit het inwendige van de snijkop (3) en via de openingen (10) tussen de armen (9) van de snijkop (3), - het bij optreden van een tegengestelde stroming tenminste gedeeltelijk afsluiten van de openingen (10) tussen de armen (9) van de snijkop (3) door de terugslagmidde- 15 len (13-15). 1031253