NO323879B1 - Undervanns grave- og sugeanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for graving og forflytning av fast materiale under vann. Mer konkret angår den en undervanns grave- og sugeanordning, med et sugehode montert på en manøvrerbar arm, utstyrt med midler for å desintegrere fast materiale.

Bakgrunn

Ved undervannsarbeider er det ofte behov for å flytte fast materiale, også betegnet "masse". Dette kan være for nivellering av terreng, graving av grøfter, nedgraving av rør og kabler eller fjerning av ballastgrus. Lignende behov kan også forekomme i forbindelse med arbeid ved eller i nærheten av kai-, havne- eller damanlegg.

I mange tilfeller består massene av kompakt silt, leire eller andre harde masser. Dette byr på flere utfordringer, først og fremst fordi massene er harde og dermed vanskelige å bryte opp.

Samtidig består massene av finpartikulært materiale som gir betydelig redusert sikt når de løses opp i vann. Videre kan det være et problem at leirig materiale brytes i blokker som store og dermed vanskelige å transportere bort. Samtidig er det ofte store krav til nøyaktighet i utførelse, blant annet for ikke å ødelegge sårbare installasjoner.

Kjent teknologi

Fra US patent nr. 4,479,741 (Berti, 1982) er det kjent en "trencher", det vil si en anordning for å fjerne sedimenter langs et rør eller en rørgate under vann. Patentet beskriver en beltedrevet anordning med fortrinnsvis separate ejektorer på hver side av røret/ rørgaten. Ejektorene er beregnet på å suge opp og blåse vekk sedimenter langs røret eller den aktuelle rørgaten. Ejektorene har et munnstykke som er teleskopisk bevegbart i vertikal retning og med et tverrsnittsareal som tilsvarer tverrsnittsarealet i røret eller slangen som sedimentene transporteres vekk gjennom.

Fra norsk patent nr. 311 639 (PCT/NO01/00143) er det kjent en anordning for transport av masse, inkludert forholdsvis store steiner, under vann. Anordningen omfatter en belte-eller hjulgående farkost med en ejektordrevet sugeslange, hvis sugehode er anordnet på en hydraulisk manøvrerbar arm. Det er et poeng ved nevnte anordning at tverrsnittsarealet skal være hovedsakelig konstant i hele rørets/ sugeslangens lengderetning, og at innløpsåpningen til sugehodet under ingen omstendighet må være større enn sugeslangens tverrsnitt, da dette ville medføre stor risiko for at store partikler som blir suget inn, setter seg fast røret/ sugeslangen. Det er angitt at sugehodet kan være utstyrt med dyser for å spyle vann inn i og derved løse opp kompakte masser/ sedimenter.

Fra norsk patentsøknad nr. 2001 6361 (PCT/NO02/00491) er det kjent et sugehode for mudring som er kjennetegnet ved at det omfatter to separate innløp, hvorav det ene er beregnet på å suge opp en blanding av fast materiale og vann, mens det andre er slik anordnet at det ikke vil komme i kontakt med faste materiale på bunnen, og derfor vil suge utelukkende vann. Konstruksjonen innebærer en automatisk regulering av sugekraften gjennom munnstykket i avhengighet av konsentrasjonen av fast materiale som til enhver tid befinner seg der, slik at risikoen for tetting av munnstykket blir minimalisert.

Fra GB 2,221,711 er det kjent en anordning omfattende en (teleskopisk) manøverarm med gitt bevegelsesfrihet. Anordningen er imidlertid laget for eller egnet til gravearbeider og omfatter ikke utstyr for transport av materiale gjennom rør eller oppsuging av sedimenter fra en sjøbunn.

US patent nr. 4,418,484 beskriver en anordning for å transportere masse fra en

sjøbunn ved hjelp av et sugehode. Sugehodet er vist i mange varianter, og flere av disse er forsynt med spyledyser nær inntaksåpningen på sugehodet. Disse spyledysene er imidlertid ikke plassert integrert med en vegg av sugehodet som omgir inntaksåpningen, og er ikke i stand til å virke som et skjærende verktøy i forlengelse av samme vegg/ kant. Sugehodet ifølge dette US patent er opphengt i en flytende konstruksjon som er leddet. Anvendbarheten til denne konstruksjonen er begrenset til steder hvor det er liten vanndybde.

US patent nr. 4,479,741 omhandler en "trencher", det vil si et utstyr som er beregnet til

å flytte materiale vekk fra en hovedsakelig lineær grøft eller rørledning. Denne er ikke utstyrt med et grave- og sugehode med en fleksibilitet som gjør den egnet for andre formål enn det nevnte.

US patent nr. 4,795,217, viser et landbasert utstyr for graving. Dette har betydelig manøvrerbarhet, men er ikke forsynt med midler som gjør det egnet for bruk under vann.

Det er likeledes i litteraturen kjent ROV-baserte anordninger for transport eller forflytning av fast materiale/ sedimenter under vann. De tekniske løsninger knyttet til selve massetransporten for disse anordninger, følger stort sett ett av alternativene for transport av fast materiale beskrevet ovenfor. Det er for eksempel kjent anordninger hvor såkalte Zip-pumper setter opp sugekraften i en sugeslange som benyttes for nevnte formål.

Når det gjelder anordninger for å flytte på masse over vann, er det kjent gravemaskiner med diverse former for bevegelighet av skuff/ grabb, normalt ved hjelp av hydraulisk styrte manøverarmer. Vertikal rotasjon om en horisontal akse er den mest benyttede bevegelse for en typisk gravemaskinskuff, men det finnes også varianter som gir mulighet for sideveis rotasjon om en vertikal akse, samt at det finnes varianter (Menzimuck) hvor ett element av manøverarmen er teleskopisk, slik at skuffen kan beveges rettlinjet frem og tilbake langs den teleskopiske akse. Også for bruk under vann finnes det "enkle" gravemaskiner, som er beregnet på å flytte masse mekanisk med en skuff eller grabb, uten bruk av spyling eller sugeslanger/ ejektorer.

Typisk for alle kjente anordninger for transport av masse under vann, er at de er forholdsvis lite fleksible med hensyn til anvendelser for ulike formål og for fast materiale av varierende beskaffenhet. For oppgaver som omfatter å flytte på vesentlige mengder sedimenter eller annet fast materiale som ligger samlet i en haug, og som omfatter såvel løse steiner/ partikler av høyst varierende størrelse som kompakte leirmasser, er ingen av de kjente anordninger spesielt godt egnet.

Formål

Formålet med foreliggende oppfinnelsen er å frembringe en undervanns grave- og sugeanordning med et sugehode som har en forbedret evne til å bryte opp harde og seige materialer som for eksempel leire, og som kan transportere det løsnede eller utgravde materialet over en viss distanse, for eksempel til et deponisted.

Det er videre et formål at anordningen skal være fleksibel ved at den er i stand til å arbeide med masse av svært varierende beskaffenhet, og rask med hensyn til kapasitet/ volum av masse som den er i stand til å grave opp og transportere vekk pr. tidsenhet.

Det er videre et formål at selv når det graves i finkornige materialer så skal alle masser transporteres bort på slik måte at sikten i vannet forringes minst mulig.

Det er videre et formål at anordningen skal kan brukes til en nøyaktig utforming av terrenget, for eksempel planering før installasjon av en bunnstruktur, graving av grøfter etc.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen består i en anordning som angitt i patentkrav 1.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Oppfinnelsen gjør det mulig å "grave" raskt selv i svært hard leire og sedimenter/ masse med varierende beskaffenhet og partikkelstørrelse. For å oppnå dette omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen et sugehode montert på en hydraulisk manøvrerbar arm, idet sugehodet har en inntaksåpning med et tverrsnittsareal som er større enn tverrsnittsarealet av sugeslangen gjennom hvilken det faste materiale fjernes, samt at sugehodet er utstyrt med hydrauliske midler for å desintegrere massen.

For eksempel ved bruk i kompakt leire, vil man normalt benytte hydrauliske midler i form av spyledyser anordnet i hovedsak rundt hele periferien av inntaksåpningen, betegnet primære spyledyser. Disse primære spyledyser er gjerne parallelt rettet i en retning hovedsakelig rett frem fra inntaksåpningen, og er integrert i minst én av sugehodets vegger som omgir inntaksåpningen, idet væsken (vannet) fra disse primære spyledyser vil være i stand til å skjære seg gjennom leire og annet hardt materiale og sprenge løs biter av denne.

For å få maksimal nytte av vannkraften, bringes sugehodets inntaksåpning ved hjelp av manøverarmen ned til tett anlegg mot massen som skal fjernes, slik at dyseåpningene er trykket mot eller ned i massen. I denne sammenheng er det helt vesentlig at sugehodet er anordnet bevegelig i forhold til manøverarmen, gjerne eller fortrinnsvis med flere grader av bevegelsesfrihet i forhold til manøverarmen, og spesielt foretrukket ved at sugehodet kan bevirkes å rotere langs deler av en imaginær sirkelperiferi.

Det er dessuten for samme formål som nevnt over, sterkt foretrukket at sugehodet, og spesielt hele eller deler av kantene 61- 64 rundt sugehodets inntaksåpning er fremstilt i et materiale og med en godstykkelse som gjør at det kan benyttes som et verktøy for mekanisk å desintegrere masse som skal fjernes. Det er spesielt foretrukket at hele eller deler av kantene 61- 64 rundt inntaksåpningen er laget som en fremstikkende kant eller struktur, gjerne med kileformet profil, og at dysene eller dyseåpningene er innebygget i en slik kant.

Med de kjennetegn som anordningen ifølge oppfinnelsen har, kan man med et sugehode med en form som er spesielt tilpasset den enkelte oppgave og som har et tverrsnittsareal større enn hva det er hensiktsmessig å benytte for sugeslangen som massen fjernes gjennom, bearbeide massen hydraulisk og eventuelt mekanisk for å bryte løs for eksempel leire. Det at de primære spyledysene kan presses inn i materialet, gjør at selv svært hard leire kan brytes opp med et moderat spylevannstrykk. Denne evnen blir ytterligere forsterkes hvis de primære spyledyser inngår i eller utformet som "tenner" eller en brytende, kileformet kant som er i stand til å trenge godt inn i materialet.

At sugehodet har et tverrsnittsareal som er større enn, og gjerne vesentlig større enn, tverrsnittsarealet på sugeslangen som leder massen vekk, gjør at arbeidet/ massetransporten går spesielt raskt. En slik løsning forutsetter imidlertid at det oppnås en rask og effektiv desintegrering av sedimenter som trekkes inn i sugehodet, hvilket så langt oppfinnerne kjenner til ikke tidligere har vært mulig med kjent utstyr inntil nå.

Nærmere om oppfinnelsen

Figur 1 viser et sugehode til en grave- og sugeanordning ifølge oppfinnelsen sett forfra,

Figur 2 viser sugehodet fra figur 1 sett fra siden,

Figur 3 viser en alternativ utførelsesform av et sugehode til en grave- og sugeanordning ifølge oppfinnelsen sett forfra, Figur 4 viser nok en utførelsesform av et sugehode til en grave- og sugeanordning ifølge oppfinnelsen sett forfra, Figur 5 viser en fjerde utførelsesform av et sugehode til en grave- og sugeanordning ifølge oppfinnelsen sett forfra. Figur 6 viser forstørret to ulike varianter av dyser som inngår i anordningen ifølge oppfinnelsen, Figur 7 viser en femte utførelsesform av et sugehode for en grave- og sugeanordning ifølge foreliggende oppfinnelse, sett fra en side, Figur 8 viser en sammenstilling av en verktøybærer (et understell) og en grave- og sugeanordning ifølge oppfinnelsen sett fra siden,

Figur 9 viser skjematisk sett ovenfra sammenstillingen vist på figur 8.

Figur 1 viser skjematisk og sett forfra en foretrukket utførelsesform av et sugehode 1 som utgjør det sentrale element av grave- og sugeanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Ved sugehodets ytre, frie ende (nede på tegningen) er inntaksåpningen vist inndelt i 8 hovedsakelig like store inntaksseksjoner 3^ - 38 (en tilfeldig av hvilke betegnes 3|) ved hjelp av tre vertikale sprosser 4r 43 og en horisontal sprosse 5, sammen med sugehodets ytre vegger 6^ - 64. Rundt kantene av alle inntaksseksjoner 3j på sugehodet er det vist et antall primære spyledyser 7,. De primære spyledysene 7-, er således anordnet dels på ytterveggene 5j av sugehodet, dels på sprossene 4-, og 5.

I øvre del av figur 1 er det vist en tilførselsledning 8 for vann under trykk som via et ledd eller en svivel 9 går inn i sugehodet 1 og der blir fordelt til hver enkelt av de nevnte dyser 7i via et antall mindre trykkvannsrør. Videre er det vist en sugeslange 10 som via et ledd II er koblet til en åpning 12 i bakkant av sugehodet 1. Mellom sugeslangen 10 og tilførselsledningen 8 er det vist en manøverarm 13 som er leddet hengslet til sugehodet 1 ved 14. Illustrasjonen av dette på figur 1 er noe forenklet, idet hengslingen 14 normalt vil omfatte to separate aksler som mottar henholdsvis en bærearm og en manøverarm, slik at sugehodet kan dreies frem og tilbake ved hydraulisk å forlenge hhv. forkorte manøverarmen relativt til bæreearmen.

På figur 1 er de primære spyledyser 7-, vist med innbyrdes fast avstand. Dette kan være hensiktsmessig, men er absolutt ingen forutsetning. Ofte vil det være å foretrekke at de primære spyledyser 7-, langs nedre kant av sugehodet 63 er små dyser som står plassert svært tett slik at det oppnås en plan, glatt flate. Andre av de primære spyledysene kan være større og stå med noe større innbyrdes avstand. Generelt er det foretrukket at de primære spyledyser en anordnet med en innbyrdes avstand som ikke er større enn 5 cm, og mer foretrukket med en innbyrdes avstand som ikke er større enn 3 cm.

En spesielt "skjærende" virkning av de primære spyledysene 7\ ved nedre kant 63, oppnås hvis de skråstilles (ikke vist) på en gitt måte i forhold til den normale bevegelsesretningen for sugehodet 1 under arbeid, hvilken bevegelsesretning gjerne er vinkelrett eller tilnærmet vinkelrett på flaten avgrenset av kantene 61-64 rundt inntaksåpningen. Hvis de flater av sugehodet som ved sugehodets inntaksåpning ender i kant 62 hhv. 64, betegnes sugehodets sideflater, kan for eksempel de av spyledysene 7\ langs nedre kant 63 som ligger nærmere kant 62 enn kant 64, være vinklet noe vekk fra sideflaten som omfatter kant 62 og derved mot sideflaten som omfatter kant 64. Tilsvarende kan de av spyledysene 7\ langs nedre kant 63 som ligger nærmere kant 64 enn kant 62, være vinklet noe vekk fra sideflaten som omfatter kant 64 og derved mot sideflaten som omfatter kant 62. Hvis de samme primære spyledysene 7-, for øvrig ligger i ett felles plan, vil strålene fra de nevnte spyledyser 7-, langs kanten 63, beskrive en sammenhengende, "tett" flate når sugehodet føres tilnærmet lineært fremover. Det er åpenbart at også de primære spyledysene 7-, langs for eksempel øvre kant 6i, også kan være innbyrdes innrettet etter hverandre på tilsvarende måte.

En annen måte å oppnå en skjærende virkning på, er å la alle eller et antall av de primære spyledyser 7-, peke i en retning på skrått nedover i forhold til aksen normalt på inntaksåpningen, for eksempel med en vinkel på 10 grader eller større i forhold til nevnte akse.

Sugehodet 1 kan være utstyrt med mekaniske midler i form av skillevegg 25 eller lignende for å styre de fast partikler i retning av utløpsåpningen 12.

På figur 2 vises samme sugehode som på figur 1, men sett fra siden. På figur 2 vises det at dysene 7i er utformet som - eller i - fremstikkende tenner i forhold til kanten av sugehodet. Med "fremstikkende" menes her i en retning hovedsakelig vinkelrett på flaten som inntaksåpningen danner i sugehodet. Ikke alle primære spyledyser trenger å spyle i en og samme retning. For eksempel kan et flertall av dysene langs hver øvre og nedre kant være innrettet til å spyle parallelt med hverandre i en retning rett frem fra inntaksåpningen, mens hver fjerde eller hver femte spyledyse 7-, ved øvre kant 6^ kan være innrettet til å spyle på skrå nedover foran inntaksåpningen og hver fjerde eller femte spyledyse 7-, ved nedre kant 63 kan være innrettet til å spyle på skrå oppover foran inntaksåpningen.

Figur 3 viser en alternativ utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, hvilken utførelsesform er særpreget ved at sugehodet 31 er spesielt bredt. Til gjengjeld er høyden på inntaksåpningen redusert for at ikke det totale areal av inntaksåpningen skal bli for stort i forhold til tverrsnittet på sugeslangen, hvilket ville ha ført til lav hastighet gjennom inntaksåpningen og tilsvarende lav sugeevne. Som det fremgår av figur 3 er det her kun vertikale sprosser 4\ - 46, ingen horisontal sprosse.

Figur 4 vise ri forhold til figur 3 den "motsatte" variant, det vil si et spesielt smalt sugehode 41, som til gjengjeld har større høyde. Bredden på sugehodet kan typisk være tilpasset et spesielt formål, som for eksempel bredden av en grøft for et rør som skal nedgraves i bunnen. Her er det kun horisontale sprosser 5i - 55, ingen vertikale sprosser. Arealet av inntaksåpningen relativt til arealet av sugeslangen er av samme størrelsesorden for alle de tre viste alternativer på figurene 1, 3 og 4.

Ved alle de tre ovenfor beskrevne utførelsesformer, tjener sprossene 4„ 5-, en dobbelt hensikt. For det første utgjør de et gitter som sikrer at ingen partikler med minste dimensjon i tverrsnitt større enn tverrsnittet på hver inntaksseksjon 3j, kan bli suget inn i sugehodet 1. De har således karakter av å utgjøre et filter. De har imidlertid også den mer aktive karakter at de inngår som elementer i et verktøy for å desintegrere massen som skal suges inn, enten a) hydraulisk, b) hydraulisk/ mekanisk eller c) rent mekanisk. Det første (a) er tilfelle når sprossen ikke er laget for mekanisk å legge trykk på massen av fast materiale som sugehodet bringes i kontakt med, og at det utelukkende er spyledysene som bidrar til å desintegrere massen i mindre partikler, evt. i kombinasjon med en mekanisk påvirkning fra en eller flere av de ytre kantene 6i som omgir inntaksåpningen. Det andre (b) er tilfelle når sprossene, i tillegg til å omfatte primære spyledyser 7,, er utformet med slik form og dimensjon og i et slikt materiale, at de bidrar til å desintegrere masse såvel gjennom vanntrykk fra spyledysene som ved mekanisk trykk mellom sprosser og den faste masse. Det tredje (c) er tilfelle kun for sprosser som evt. ikke er utstyrt med spyledyser, hvilket ikke utgjør en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

Avstanden mellom hver av sprossene 4-, henholdsvis 5j velges fortrinnsvis slik at tverrsnittsarealet av inntaksåpningene 3; er mindre enn, og idet minste ikke større enn, arealet av utløpsåpningen 12 fra sugehodet.

Figur 5 viser en utførelsesform av oppfinnelsen som skiller seg fra de ovenfor beskrevne utførelsesformer ved at sugehodet 51 ikke omfatter sprosser som deler inn sugehodet 51

i inntaksseksjoner. Denne varianten forutsetter at sugehodet 51 i tillegg til å omfatte primære spyledyser 7-, som desintegrerer masse i hovedsak utenfor sugehodet 51, inneholder sekundære spyledyser 15; som er anordnet for å spyle i hovedsak på tvers av bevegelsesretningen for vann og masse gjennom sugehodet, og således sørge for en ytterligere desintegrering av massen inne i sugehodet. For at de sekundære spyledyser

15| skal være i stand til å klare dette arbeidet, må avstanden mellom de motstående, ytre sidevegger av sugehodet som de sekundære spyledyser er festet på innsiden av, ikke være for stor. Normalt vil slike sekundære spyledyser 15j være anordnet i en eller flere rekker på tvers av bevegelsesretningen for massen som transporteres gjennom sugehodet, og fortrinnsvis med minst en slik rekke nær inntaksåpningen.

Det er selvsagt intet til hinder for å utstyre også sugehoder som omfatter sprosser 4-, eller/ og sprosser 5; med sekundære spyledyser 15; inne i sugehodet. Spesielt i nærheten av utløpsåpningen 12 kan det være hensiktsmessig med en eller flere sekundære spyledyser for å dele opp eventuelle lange og smale partikler som måtte ha passert gjennom en inntaksseksjon, men som på grunn av sin lengde ikke vil passere forbi leddet 11 ved sugeslangens feste.

Ved en hvilken som helst av de omtalte utførelsesformer kan det inne i sugehodet være anordnet dyser som er rettet i hovedsak fra inntaksåpning mot utløpsåpning, og som derved bidrar til å fremme transporten av faste partikler i den nevnte retning. Slike dyser kan betegnes tertiære dyser, idet deres formål i motsetning til de primære og sekundære spyledyser, ikke er å desintegrere partikler, men å fremme transport av de samme partikler gjennom sugehodet. Figur 6a-b viser to varianter av spyledyser, idet varianten vist på Fig. 6a omfatter en fremstikkende kileformet egg som kan være kontinuerlig eller diskontinuerlig i retningen normalt på papirplanet, mens varianten ifølge Fig. 6b utelukkende består av utboringer (en vist) gjennom veggen på et trykkvannsrør for spylevann som på figur 6 strekker seg hovedsakelig normalt på papirplanet. I de viste utførelsesformer er profilen på trykkvannsrøret eller rørene sirkulære. Det er imidlertid intet til hinder for at rørene kan utføres med for eksempel en oval profil, og dette kan sågar være foretrukket ut ifra hensynet til at røret skal oppta minst mulig plass i en bestemt retning inne i sugehodet, eller for å øke sugehodets stivhet mest mulig i en bestemt retning. Figur 7 viser en helt spesiell variant av et sugehode 71 ifølge oppfinnelsen, hvilket sugehode er skreddersydd til å grave frem rør 19 i en grøft 20, hvilken grøft er fylt med løs leire eller lignende, som er relativt lett å fjerne. Inntaksåpningen til sugehodet 71 omfatter felter på flere sider av hodet, og arealet av inntaksåpningen er betydelig større enn for mer vanlige utførelsesformer av sugehodet. Dessuten er sugeslangen 10' forlenget inn i sugehodet 71 for å suge opp masser fra nedre del av sugehodet. Figur 8 viser en sammenstilling hvor anordningen ifølge oppfinnelsen er montert på et beltegående understell 22 som i seg selv ikke utgjør en del av foreliggende oppfinnelse. Det er antydet at anordningen er montert på en roterbar plattform 23 for å øke anordningens rekkevidde og anvendbarhet. I nedstrøms ende av sugeslangen 10, som for øvrig har tilnærmet konstant tverrsnitt i hele sin lengde, sitter det en diffusorformet utløpsstuss 24 som bidrar til å gi redusert tap i sugeslangen. Dette utgjør et foretrukket trekk ved anordningen ifølge oppfinnelsen.

Figur 9 viser sammenstillingen fra figur 8 sett ovenfra. På figur 9 er det vist hvordan den diffusorformede utløpsstussen 24 kan dreies mellom to eller flere ulike posisjoner for å oppnå større fleksibilitet med hensyn til i hvilken retning materialet som suges opp, blir blåst ut. Det er åpenbart at trekket vist på figur 9 også kan benyttes om utløpsstussen ikke er diffusorformet.

Når det gjelder sprossene, kan disse være laget i mange ulike former og materialer. En spesiell form for sprosse består i at selve trykkvannsrøret fram til dysene er utformet i et materiale, en tykkelse og en profil egnet til alene å fungere som sprosser. Det skal her understrekes at det ikke er noen forutsetning at trykkvannsrørene er utformet med sirkulært tverrsnitt, de kan også ha ovalt tverrsnitt, rombeformet tverrsnitt eller ha andre former for tverrsnitt, som gjør at de for eksempel opptar mindre plass i en bestemt retning eller er spesielt stiv (bøyeresistent) i en bestemt retning. Generelt vil trykkvannsrørene som forsyner dysene være en integrert del av sugehodets konstruksjon og bidra betydelig til dets stivhet og styrke.

Innløpet til utløpsåpningen 12 vil typisk være avrundet slik at friksjonstapet er minst mulig.

Det er ønskelig for å kunne arbeide raskt at arealet av inntaksåpningen er større enn arealet av utløpsåpningen. Forholdet mellom disse arealer må imidlertid ikke bli for stort. Det er således foretrukket at forholdet mellom de nevnte arealer velges slik at den gjennomsnittlige vannhastigheten gjennom inntaksåpningen er minst 30 % av vannhastigheten gjennom utløpsåpningen, og mer foretrukket at den gjennomsnittlige vannhastigheten gjennom inntaksåpningen er minst 50 % av vannhastigheten gjennom utløpsåpningen.

For ytterligere å optimalisere grave- og sugeoperasjonen kan sugehodet være leddet også sideveis (tilt eller rotasjon) tilsvarende skuffer som brukes av for eksempel anleggsgartnere, og/ eller at manøverarmen omfatter et teleskopisk element, slik at det er lett føre sugehodet langs en rett linje.

Sugehodet kan utformes på en rekke forskjellige måter alt avhengig av bruken. Ved planering kan en tenke seg et sugehode som er flere meter bredt, men som samtidig har en svært lav inntaksåpning, for eksempel en inntaksåpning lavere enn 20 cm. Motsatt kan en tenke seg at sugehodet kan lages svært smal, men desto høyere, dersom hensikten er å grave en grøft for en kabel eller et rør. Grøften, og dermed bredden på sugehodet, trenger da ikke være vesentlig bredere en kabelens / rørets diameter Sugeslangen og tilførselsrøret for trykkvann, er koblet til sugehodet på fleksibel eller leddet måte for å tillate den ønskede bevegelsesfrihet for sugehodet. Koblingen vil variere med ulike utforminger av sugehodets bevegelsesmønster. Med et sugehode som dreies rundt en akse vil det typisk brukes en svivel. En kan også bruke en fleksibel slange mellom sugehodet og et stivt utløpsrør. Dersom manøverarmen 13 omfatter et teleskopisk element, vil det være naturlig at også utløpsrøret 10 er teleskopisk i samme område.

Suget i sugeslangen settes fortrinnsvis opp av en ejektor hvor en eller flere dyser er anordnet helt utenfor rørtverrsnittet, slik at dette er konstant. Derved unngås det at steiner aller andre større gjenstander henger seg fast. Utløpet som fortrinnsvis er i bakkant av et understell eller en verktøybærer, kan være utstyrt med diffusor (gradvis utvidelse) for å spare energi. Videre er det en fordel om utløpet/ diffusoren er anordnet slik at det/ den kan dreies fra side til side. Dermed kan retningen på utløpet styres i forhold til strømretningen i vannet, slik at sikten i størst mulig grad opprettholdes. Typisk vil det benyttes avsug med diameter 200 - 350 mm koblet til sugehodet.

Når det ovenfor er beskrevet at en sugeslange 10 er tilkoblet utløpsåpningen av sugehodet 1, er det likevel innenfor oppfinnelsens ramme om denne sugeslangen er erstattet av en stiv, leddet struktur som eventuelt utgjør en integrert del av en ejektor som benyttes for å sette opp det ønskede sug i sugehodet.

Det er videre underforstått at når det omtales en kilde for trykkvann, kan denne kilden være et reservoar som i seg selv står under trykk, eller vann som gis trykk ved hjelp av en egnet pumpe på veg til dysene.

Claims (25)

1. Undervanns grave- og sugeanordning omfattende et sugehode(1) som har en inntaksåpning (3) ved en ytre, fri ende og en utløpsåpning (12) tilkoplet en sugeslange (10) anordnet i avstand fra inntaksåpningen (3), idet inntaksåpningens (3) tverrsnitt er større enn utløpsåpningens (12) tverrsnitt, hvilket sugehode (1) er montert på en hydraulisk manøverarm (13) og ved inntaksåpningen (3) for desintegrering av fast materiale er utstyrt med hydrauliske midler i form av spyledyser (7), heretter betegnet primære spyledyser, som står i forbindelse med en kilde for væske under trykk, karakterisert ved at de primære spyledyser (7) er integrert i minst én av sugehodets ytre vegger (6r 64) og at sugehodet (1) er bevegelig i forhold til den hydrauliske manøverarm (13).

2. Anordning som angitt i patentkrav 1, karakterisert ved at sugehodet (1) også omfatter mekaniske midler for desintegrering av fast materiale, omfattende i det minste en stiv struktur eller kant (6i) ved minst en side av inntaksåpningen (3).

3. Anordning som angitt i patentkrav 2, karakterisert ved at de mekaniske midler for desintegrering av sedimenter omfatter en stiv kant (6) langs hovedsakelig hele omkretsen av inntaksåpningen (3).

4. Anordning som angitt i patentkrav 1-3, karakterisert ved at et antall av de primære spyledyser (7) er innrettet til å spyle i en retning hovedsakelig rett frem fra inntaksåpningen (3), det vil si i en retning hovedsakelig motsatt til bevegelsesretningen for sedimenter som suges inn gjennom inntaksåpningen (3).

5. Anordning som angitt i patentkrav 1-4, karakterisert ved at et antall av nevnte primære spyledyser (7) er innrettet parallelle med hverandre og anordnet så tett at det ved bruk oppnås en hovedsakelig glatt snittflate i sedimentene.

6. Anordning som angitt i patentkrav 5, karakterisert ved at avstanden mellom de nevnte primære, parallelle spyledyser (7) er mindre enn 5 cm.

7. Anordning som angitt i patentkrav 6, karakterisert ved at avstanden mellom de nevnte primære, parallelle spyledyser (7) er mindre enn 3 cm.

8. Anordning som angitt i patentkrav 1-7, karakterisert ved at det for ytterligere desintegrering av sedimenter er anordnet et antall sekundære spyledyser (15) inne i sugehodet (1), hvilke sekundære spyledyser (15) står i væskeforbindelse med en kilde for væske under trykk og er innrettet til å spyle i en retning hovedsakelig på tvers av bevegelsesretningen for sedimenter som suges inn gjennom inntaksåpningen (3).

9. Anordning som angitt i patentkrav 1-8, karakterisert ved at i det minste enkelte av de primære (7) og/ eller sekundære spyledyser (15) består av hull som er boret på linje i deler av tilførselsrør for væske fra nevnte kilde for væske under trykk.

10. Anordning som angitt i patentkrav 1-9, karakterisert ved at i det minste enkelte av de primære spyledyser (7) er anordnet i fortrinnsvis kileformede tenner som rager frem i forhold til sugehodet (1)s inntaksåpning.

11. Anordning som angitt i patentkrav 1-19, karakterisert ved at i det minste enkelte av de primære spyledyser (7) er anordnet i en fortrinnsvis kileformet kant som rager frem i forhold til sugehodets (1) inntaksåpning (3).

12. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at inntaksåpning er utstyrt med sprosser (4, 5) som deler inn inntaksåpningen (3) i inntaksseksjoner (3i).

13. Anordning som angitt i patentkrav 12, karakterisert ved at i det minste noen av sprossene (4, 5) er laget av et materiale og med en dimensjon og form som gjør dem egnet som midler for mekanisk å desintegrere fast materiale.

14. Anordning som angitt i patentkrav 12 eller 13, karakterisert ved at i det minste noen av sprossene (4, 5) er utstyrt med spyledyser som står i væskeforbindelse med en kilde for væske under trykk, og som funksjonelt sett utgjør en del av de nevnte primære spyledyser (7).

15. Anordning som angitt i patentkrav 12-14, karakterisert ved at tverrsnittet av hver av nevnte inntaksseksjoner (3i)er hovedsakelig like store, og ikke større enn tverrsnittet av utløpsåpningen.

16. Anordning som angitt i patentkrav 12-15, karakterisert ved at nevnte sprosser (4) deler inn sugehodets inntaksåpning i seksjoner (3j) i et rutemønster i én retning.

17. Anordning som angitt i patentkrav 12-15, karakterisert ved at nevnte sprosser (4, 5) deler inn sugehodets inntaksåpning i seksjoner (3i) i et rutemønster i to retninger.

18. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at det inne i sugehodet (1), nær utløpsåpningen(12), er anordnet ytterligere sekundære spyledyser (15) for spyling i hovedsak på tvers av bevegelsesretningen av det faste materiale som passerer gjennom sugehodet (1).

19. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at det nær sugehodets (1) utløpsåpning (12) er anordnet en dyse for tilbakespyling slik at vannstrømmen gjennom sugeslangen for en begrenset periode kan reverseres.

20. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at det på sugeslangen (10) er anordnet en sideveis åpning eller ventil som åpner ved et på forhånd definert undertrykk, slik at sugekraften og dermed risikoen for tilstopping begrenses.

21. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at inntaksåpningen (3) til sugehodet (1) har et tverrsnittsareal som er valgt slik at den gjennomsnittlige vannhastigheten gjennom inntaksåpningen (3) er minst 30 % av vannhastigheten gjennom utløpsåpningen (12).

22. Anordning som angitt i patentkrav 1-21, karakterisert ved at inntaksåpningen (3) til sugehodet (1) har et tverrsnittsareal som er valgt slik at den gjennomsnittlige vannhastigheten gjennom inntaksåpningen (3) er minst 50 % av vannhastigheten gjennom utløpsåpningen (12).

23. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at den hydraulisk manøvrerbare armen (13) har en fremre stikke som er teleskopisk for rettlinjet fremføring av sugehodet (1).

24. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at den hydraulisk manøvrerbare armen (13) har en bevegelighet som tillater at sugehodet (1) også kan tiltes sideveis eller roteres.

25. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående patentkrav, karakterisert ved at undertrykket i sugeslangen (10) settes opp ved hjelp av en ejektor tilkoblet sugeslangen (10), med minst én ejektordyse tilkoblet sugeslangen (10) utenfor tverrsnittet av denne.