專利名稱：用于清潔水下表面的方法及清潔裝置的制作方法
用于清潔水下表面的方法及清潔裝置本發(fā)明涉及分別在后面的權(quán)利要求1和7的前序部分描述的、用于清潔水下表面、 使污損材料松脫并將其吸出的方法和清理工具。此外，本發(fā)明涉及這種清理工具的應(yīng)用。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種結(jié)構(gòu)來實施對水下表面上的污染材料的清潔和抽吸。此 外，其旨在能夠吸取在噴射作用下從表面上松脫的污損材料，使得它不被釋放到自由水體 中。在本文中，“表面”指的是船身、平臺、混凝土結(jié)構(gòu)、箱罐、海港建筑及其它水下結(jié)構(gòu) 等上的水下表面。特別地，本發(fā)明旨在處理船身的水下表面。此外，本發(fā)明可被用于通過在淺海區(qū)、運(yùn)河、海峽等中的海港設(shè)施中從海底收集和 移除受污染的污泥進(jìn)行清潔。已知一些解決方案，其中在具有指向表面的噴嘴的裝置的幫助下，通過噴射(例 如借助高壓沖洗裝置)流體(諸如海水)使污損材料松脫來清潔水下表面。這類污損材料 可以是始終附著在水下表面(諸如船身)上的生長體、海藻、貝殼等。污損材料也可以是希 望從水下船身部分上除去的底漆、松脫的顏料碎片等。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，參見下列專利公開文本US4，168，562、CH679. 131、US4, 926，775、 US6,896，742 和 US5, 628，271。這些公開文本中只有一個是描述在水下使用的結(jié)構(gòu)的，即US4，926，775，其因此是 本發(fā)明的最接近的現(xiàn)有技術(shù)。其它專利文獻(xiàn)描述了不同的包括旋轉(zhuǎn)的和非旋轉(zhuǎn)的噴出清潔 流體的元件的清潔機(jī)，并且它們不被用于清潔水下表面。根據(jù)上述的US4，926，775，具有噴嘴的杯狀件朝向待清潔表面，噴嘴被緊固在可旋 轉(zhuǎn)的圓盤上，并且提供清潔流體，使得它們開始旋轉(zhuǎn)，并且在高壓下將液體噴射在表面上以 使污損材料松脫。然而，不清楚松脫的污損材料是如何被處理的。似乎它被引入周圍的水 體中，并且以污染物的形式散布。因此，污損材料和水未在可控的系統(tǒng)中以正確的方式得到 正確地收集、處理和清潔，而這正是本發(fā)明的出發(fā)點。先前已知的解決方案的缺點是污損材料未以正確的方式收集和沉積，而是被釋放 到周圍水體中，這種做法例如-在部分封閉的港口區(qū)域內(nèi)造成生物污染；-并且導(dǎo)致海洋微生物散播，這些微生物是生長體的一部分，如果被釋放到水中， 則可能對這一區(qū)域的海洋環(huán)境造成破壞(例如，掠食性微生物)；-可能含有化學(xué)品的松脫的底漆對海洋環(huán)境是非常不利的。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種新型的具有兩種不同版本的用于將污損材料從上述那 種水下表面上松脫和移除的結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明，人們還旨在提供一種解決方案，其中用UV輻射處理所吸取的流體， 從而將微生物殺滅，并且能夠讓水流回到海中。一種根據(jù)本發(fā)明的方法，其特征在于采用了一種清理工具，其中各個清理裝置為 杯狀件形式，所述杯狀件集成有通道以用于將流體提供給圍繞杯狀件邊緣一體形成的流體噴嘴，并且在杯狀件頂部設(shè)有中央出口以用于吸出流體和污損材料，清潔過程按照下列步 驟進(jìn)行將這種結(jié)構(gòu)帶至該表面，其中杯狀件/杯狀件邊緣與表面相隔一定距離；在杯狀件出口中形成吸力(流體動態(tài)負(fù)壓)，所述吸力用于在杯狀件邊緣下方從 外部環(huán)境中提取水，使其進(jìn)入杯狀件內(nèi)部，并且向上通過出口；-流體通過噴嘴噴出，其使得杯狀件旋轉(zhuǎn)，并且使污損材料從表面上松脫，污損材 料和水的混合體流入已形成的水流中，流向中心并且向上流向杯狀件的內(nèi)部的頂部，所形 成的吸力在該內(nèi)部處達(dá)到最強(qiáng)；以及-將污損材料和水的混合體導(dǎo)出，用于所述進(jìn)一步處理。杯狀件噴嘴優(yōu)選結(jié)束于杯狀件的下部邊緣處，并且被設(shè)置成以一定角度朝向中 心。根據(jù)第二優(yōu)選實施例，流體的射流被噴出，每個射流與杯狀件邊緣的切線形成約10-90 度的投影角，并且還與邊緣外周平面的垂直線形成約10-80度的角。根據(jù)又一優(yōu)選實施例，杯狀件結(jié)構(gòu)被設(shè)置成抵靠待清潔表面，并且形成流體 動態(tài)負(fù)壓(吸力)，使得通過噴嘴噴出的流體的體積與從環(huán)境吸入的水的體積之比在 1 10-5 10的范圍內(nèi)。杯狀件可以發(fā)生旋轉(zhuǎn)，同時杯狀件邊緣圓周與船身表面始終相隔一定距離(A)，其 中所述距離借助安裝在框架結(jié)構(gòu)上的長度可調(diào)的間隔物來控制，其中各個間隔物為其自由 端包括設(shè)置成抵靠并且在船身表面上移動的護(hù)舷墊或輪子的桿。所述距離(A)可被設(shè)在 0. I-IOcm的范圍中。在本方法的實施例中，包圍杯狀件的抽吸管中的一體的噴嘴按照一定角度設(shè)置， 使得污損材料和流體的混合體隨著已形成的來自吸口的流流向杯狀件中心。當(dāng)已形成的流 導(dǎo)致周邊的水被引入杯狀件，并且向上通過吸水單元時，噴嘴的角度及其噴射效果確保污 損材料松脫，跟隨已形成的水流向上通過杯狀件中心，并且進(jìn)一步接受后續(xù)處理。本發(fā)明的起點是在杯狀件的輸出管道中形成吸力，使得杯狀件外側(cè)的水在杯狀件 邊緣下方被吸入，并且從杯狀件的頂部向上通過排出管道(軟管)。在合適地形成初始吸力之后，為水(海水)形式的清潔流體開始從與杯狀件相連 的噴嘴噴出，且因此形成水流，其借助大的作用力(高壓)噴在正被清潔的表面上。高壓噴嘴中沿指 定方向的作用力還使杯狀件旋轉(zhuǎn)。此外，除了杯狀件內(nèi)部和外部附近的水體之外，已在噴射 作用下松脫的所有材料也被吸入已形成的吸水中，通過杯狀件的內(nèi)部中心頂部。此外，水和 污損材料通過軟管被導(dǎo)出杯狀件用于對污損材料的進(jìn)一步處理。一種根據(jù)本發(fā)明的用于將污損材料從表面上松脫和移除的清理工具，其特征在 于各個清理裝置為杯狀，所述杯狀件具有一體的通道以用于將液體提供給圍繞杯狀件邊 緣設(shè)置的一體的噴嘴，并且在杯狀件頂部具有中央出口以用于吸出流體和污損材料，具有一體的噴嘴的杯狀件被設(shè)置成隨著流體的噴出而旋轉(zhuǎn)；杯狀件的邊緣被設(shè)置成與表面間隔給定距離㈧；出口被設(shè)置在杯狀件的中心部分的頂部上，并且連接一主體，所述主體能夠?qū)⒘?體從杯狀件內(nèi)部吸出，使得流體能夠通過表面和邊緣之間的間隙(A)流入杯狀件內(nèi)部。該裝置的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求8-17中給出。
該清理工具的第二版本的特征在于，各清理裝置包括內(nèi)部設(shè)有帶噴嘴的旋轉(zhuǎn)臂的杯狀件，其中所述杯狀件被設(shè)置成其邊緣與表面相隔
一定距離㈧，用于向噴嘴提供清潔流體以噴射在表面上使污損材料松脫和使噴嘴在杯狀件內(nèi) 部旋轉(zhuǎn)的裝置，位于中心部分的頂部上的出口，其連接抽吸主體，所述主體能夠?qū)⑺畯谋瓲罴?nèi) 部吸出，使得水能夠通過表面和邊緣之間的間隙(A)流入杯狀件內(nèi)部。該版本的清理工具的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求19-26中給出。根據(jù)本發(fā)明，所述方法和(兩個版本中的)清理工具均用于清潔水下表面，諸如船 身、平臺、混凝土結(jié)構(gòu)、箱罐、碼頭結(jié)構(gòu)和其它水下結(jié)構(gòu)。它們也可以被用于在淺海區(qū)、運(yùn)河、海峽等中的港口設(shè)施中從海底收集和移除受 污染的污泥。根據(jù)本發(fā)明，清潔裝置包括安裝在桁架結(jié)構(gòu)框架上的多個杯狀結(jié)構(gòu)。此外，在該框 架中安裝有間隔物形式的主體，其在杯狀件邊緣和待清潔表面之間形成給定距離。該主體 可被調(diào)節(jié)，使得所述距離也可以根據(jù)將要執(zhí)行的清潔任務(wù)得到調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供了兩種典型的操作用于將污損材料從表面上松脫和移除的結(jié)構(gòu)的方 法。根據(jù)本發(fā)明的裝置操作模式優(yōu)選如下-形成吸力，所述吸力使得水流朝向杯狀件中心運(yùn)動，其對應(yīng)于為噴射過程開始時 通過高壓噴嘴提供給杯狀件的水量的好幾倍的水量。這在杯狀件內(nèi)部形成連續(xù)的負(fù)壓，其 影響了杯狀件的內(nèi)容物及杯狀件周圍的水的質(zhì)量。-由于高壓流體因此被噴向希望的表面，因此開始通過噴嘴高壓噴射水(海水)。 污損材料因此從表面上松脫，并且噴嘴的角度致使杯狀件開始旋轉(zhuǎn)。因此，由于它們在比固 定噴嘴更大的區(qū)域上旋轉(zhuǎn)，因此清理效果得到加強(qiáng)。這種旋轉(zhuǎn)和噴嘴角度還將所有的污損 材料始終在朝向杯狀件中心的方向上受到?jīng)_刷。-松脫的污損材料、來自高壓噴嘴的水以及杯狀件周圍的水的一部分流入杯狀件。 在流體動態(tài)負(fù)壓的作用下，它們將朝向位于杯狀件頂部上的吸口與所形成的水流合并。由 此處，所有物體都將被吸向杯狀件中心，并且在杯狀件中心處被抽吸通過輸出管道(輸出 軟管)用于進(jìn)一步處理。該裝置的任何實施例的操作都將采用這種分段啟動。根據(jù)本發(fā)明的杯狀件結(jié)構(gòu)(第一版本)的基本的新特征是發(fā)生旋轉(zhuǎn)的是杯狀件 本身，具有供應(yīng)管的噴嘴永久性地安裝(集成)在杯狀件自身中，或者流體通道形成在杯狀 件材料中并且延伸至結(jié)束于杯狀件邊緣處的接口。另外，噴嘴是圍繞杯狀件邊緣以彼此間 隔開的方式安裝的，并且朝向一定的角度方向以便形成流體運(yùn)動，其與從外部流入并且流 至杯狀件出口的流體的體積相結(jié)合。此外，杯狀件以可旋轉(zhuǎn)的方式裝配在結(jié)構(gòu)部件上，流體輸入和輸出主體通過其得 到安裝。杯狀件的出口因此居中地設(shè)在杯狀件的頂部上，即其“拱頂”。此外，杯狀件通過多個連接在框架中的間隔元件與表面相隔給定距離，其中所述 間隔元件安裝有間隔桿，每個間隔桿具有輪子、或者護(hù)舷墊形式或刷子形式的緩沖物或不妨礙水從周圍水體經(jīng)邊緣下方流入并且進(jìn)入杯狀件的類似物。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)海水在旋轉(zhuǎn)的杯狀件中噴出時，該清理工具能夠最佳地起作用。與 此同時，通過杯狀件吸出的水流(在體積上)必須高于噴射水體幾倍，使得杯狀件能夠沿水 下表面移動，同時松脫的污損材料不會在杯狀件工作區(qū)域之外的水中擴(kuò)散，而是被吸入杯 狀件中心用于進(jìn)一步處理?，F(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的解釋，在附圖中

圖1示出了一種船只，其中船身側(cè)面正在用根據(jù)本發(fā)明的清理工具進(jìn)行清潔；圖2和3分別在平面圖和側(cè)視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的具有安裝在框架中的杯狀 件結(jié)構(gòu)的清理工具的可能結(jié)構(gòu)。在該實施例中，5個上述清潔杯狀件被連接在一起。實際 上，整個清理工具被安裝在所謂ROV (即遠(yuǎn)程控制水下微型潛水艇)上；圖4示出了杯狀件的系統(tǒng)制圖的橫截面(部分為簡要視圖)。它示出了水流如何 在不同階段從外部、從將顆粒噴射松脫中通過杯狀件，經(jīng)由收集用于進(jìn)一步處理，其中在所 述進(jìn)一步處理中，顆粒從水中被過濾。圖5示出了杯狀件底側(cè)的平面圖，用于說明從噴嘴噴出的水和從周圍水體流入中 心的水流的流動圖案。在該附圖中能夠看到邊緣41和出口 43。圖6示出了將杯狀件安裝于支撐件殼體的局部俯視圖，另外還示出了用于向杯狀 件提供液體的通道以及杯狀件的中心抽吸管。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的清洗工具中的杯狀件的替換實施例。首先參見圖1，船只12的水下部分10用根據(jù)本發(fā)明的裝置來清潔。例如，船只停 靠在碼頭邊上，或者停泊在海港區(qū)域或類似區(qū)域中。附圖示出了清理是如何進(jìn)行的。清理系統(tǒng)包括R0V，其為遠(yuǎn)程控制的、可潛入水中的微型潛水艇，并且包括受引導(dǎo) 通過船只12的船身側(cè)面10的、具有創(chuàng)造性的吸水高壓噴射清洗工具200。ROV借助所謂操 縱電纜受到支援船20遠(yuǎn)程控制，所述操縱電纜包括用于ROV的操作的功率和控制電纜以及 分別用于供應(yīng)清潔流體(參見圖4中的22a)和用于移除從船身側(cè)面10上沖下的污損材料 (參見圖4中的22b)的軟管。ROV包括駕駛、控制和精確操縱位于水下的ROV所必需和常 見的所有儀器，尤其是必要數(shù)量的攝相機(jī)等，使得支援船20上的操作人員能夠完全可視地 控制ROV的位置和運(yùn)動。高壓水(海水/淡水)被用作清潔流體，因為其中可被加入其它適于待清潔表面 和待清除的污損材料的清潔流體。還可以將水加熱或者向其提供固體顆粒，諸如研磨劑。支援船20上的容器30包括-用于操作ROV的控制室；_用于提供高壓清潔流體的泵；-以及用于吸取廢水的泵，其借助操縱電纜22b與清潔杯狀件連接。此外，還要對 廢水進(jìn)行過濾處理，其中過濾的廢物被引至收集箱。ROV與圖1中的實例所示的清理工具相連。圖2和3分別示出了從上方和側(cè)面看到的根據(jù)本發(fā)明的具有創(chuàng)造性的清理工具的 放大圖。該單元是在省略了關(guān)于R0V、泵、軟管或其它驅(qū)動單元的連接系統(tǒng)的情況下被示出 的。根據(jù)圖2中的非限制性實施例，清潔用的抽吸高壓清理工具包括5個旋轉(zhuǎn)杯狀件110，它們一起被安裝在桁架結(jié)構(gòu)框架42 (不作詳細(xì)描述)中。各個杯狀件110均為圓頂或 拱頂形，并且旋轉(zhuǎn)安裝在中空支撐件殼體97上，所述殼體97被緊固在框架112上。在所示實例中，具體參見圖2，框架112為V形，V形結(jié)構(gòu)的每個腿上分別安裝著這 5個杯狀件中的兩個(分別為IlOa-IlOb和110d、110e)，第5個杯狀件IlOc則裝配在V形 結(jié)構(gòu)的尖點區(qū)域上。中空殼體從各個杯狀件llOa-e的頂部形成排水管97，并且貫穿杯狀件頂部到達(dá) 其內(nèi)部。此外，框架200中的各個排水管97形成通道系統(tǒng)123，該系統(tǒng)伸入杯狀件材料，并 且被設(shè)置成將高壓流體引至杯狀件邊緣41上的噴嘴。具體參見圖4和6。軟管(122a-122e)從各個杯狀件頂部的出口 43延伸至共用的廢水軟管22b，其在 圖3中被示為從標(biāo)記成IlOc的杯狀件的頂部向上延伸。該附圖只是示意性地示出軟管線路。在具體實施例中，從各個杯狀件頂部延伸至 形成負(fù)壓的抽吸泵的軟管的長度應(yīng)當(dāng)相同，使得杯狀件產(chǎn)生的吸水作用力相同。利用抽吸設(shè)備從各個杯狀件的頂部設(shè)置排水軟管122，用于將松脫在水中的污損 材料引入共用的軟管22b，其接著通向?qū)α黧w進(jìn)行處理的支援船20，如圖4所示。船只20 上的抽吸泵還被連接成幫助將液體吸過軟管22b。杯狀件110的邊緣41和船身表面10之間的距離(圖4中的Α)被控制在0. I-IOcm 的范圍中。由于保持杯狀件的框架112上裝有可調(diào)節(jié)的護(hù)舷墊111，例如安裝在設(shè)置于各個 杯狀件之間的桿211的末端上的橡膠輪，因此上述距離是可以調(diào)節(jié)的。各個桿211形成緊 固在框架上的支柱，并且斜對著地(參見圖2)伸向(參見圖4)位于表面10上的輪子111。 由于桿211分為兩部分，其中一部分是可以通過在固定于框架上的帶有內(nèi)螺紋的桿部上的 旋擰進(jìn)行調(diào)節(jié)的帶有螺紋的桿(其一端設(shè)有護(hù)舷墊)，因此桿211的長度是可調(diào)的。當(dāng)沿著水下表面行進(jìn)時，這些間隔物211/111將保持杯狀件邊緣41與船身表面間 隔所需要的距離A。由于對于所有的噴嘴而言，噴嘴到噴射表面的距離都是一樣的，因此任 何時刻流入各個杯狀件的水量都是一樣的。在圖4中示出了旋轉(zhuǎn)杯狀件110之一(即，在圖2和3中裝配在框架上的五個杯 狀件之一)的橫截面。各個杯狀件110保持其形狀且呈拱頂形，其下周緣41與被清理表面相隔一定距 離，水在該表面處從杯狀件外側(cè)被吸向杯狀件出口 43。在杯狀件拱頂?shù)捻敳浚瑢⑴潘?7 安裝在軟管122(其延伸至抽吸泵)的嘴部，所述抽吸泵形成直至杯狀件中心的穩(wěn)定水流。 在噴射作用下從被清潔表面上松脫的污損材料將隨著水流通過排水管，并且通過所連接的 管道22b (分別經(jīng)由各個子軟管122a_e)。高壓軟管22a從儲水罐230中導(dǎo)出凈化水，并且將水引至裝置的上固定部。水通 過在排水管壁中(沿軸向)開出的通道121被引入固定排水管97。此外，水流通過高壓運(yùn) 載旋轉(zhuǎn)支撐件，進(jìn)入集成在杯狀件壁中的水通道系統(tǒng)123，最終通過噴嘴60 (其圍繞杯狀件 圓周結(jié)束于杯狀件邊緣)離開。如圖4、5和6所示，噴嘴60的朝向與旋轉(zhuǎn)方向相反，以使杯狀件和支撐件外部旋 轉(zhuǎn)。此外，噴嘴被設(shè)置成與船身表面10成一定角度。從下方朝被清潔的船身表面看去，射 流66所形成的投影角相對于杯狀件在船身表面上的圓周的切線朝向內(nèi)側(cè)。此外，射流關(guān)于 垂直方向向內(nèi)形成一定角度。這意味著高壓噴嘴以近似朝向杯狀件中心的角度噴射射流67(圖5)。射流的方向可以是如同圖4和5所示那樣，這些附圖示出噴嘴相對于旋轉(zhuǎn)角的 切線以一定角度朝向中心。這使得液體和松脫的污損材料的混合體被噴向中心，跟隨已經(jīng) 形成的朝向杯狀件中心的水流68，向上彎轉(zhuǎn)流向排水管43。這使得液體和松脫的污損材料 的混合體將會向上流動并且通過排水管流出，以通過軟管22b(經(jīng)由軟管部分122)進(jìn)一步 傳輸。通過這種方式在杯狀件內(nèi)部形成流體動態(tài)負(fù)壓，這種負(fù)壓將所有污損材料引向排水 管。因此，不會有污損材料被釋放和污染自由水體。在圖6中詳細(xì)說明了如何在載水旋轉(zhuǎn)支撐件113的幫助下將旋轉(zhuǎn)杯狀件110裝配 在固定排水管97上。參見圖4和5來說明本發(fā)明是如何借助流體動態(tài)負(fù)壓的幫助提供朝向中心和朝上 的水流的。圖5示出了從下方看去的杯狀件110，并且示出了圍繞杯狀件噴嘴邊緣41的圓周 設(shè)置的噴嘴60 (在本例中總計為6個)。在中間部分示出了位于杯狀件頂部的吸口 43。噴射水流66示出了從噴嘴嘴部60流出的噴射液體，以及它是如何散開的。符號 β表示從噴嘴流出的射流66相對于在圖5中用線描繪的圓的切線的角度。這些射流趨于 聚集在中心，并且通過吸口 43被吸出。根據(jù)本發(fā)明，角度β可在10-90度的范圍內(nèi)。此外，該噴射可以關(guān)于邊緣41的外 周平面的垂直線形成約10-80度角。這意味著高壓噴嘴斜對著地朝向杯狀件中心噴射射流。噴射水流沿著相對一致的方向按照朝內(nèi)的角度(10-90度)噴射，以便形成旋轉(zhuǎn)， 并且杯狀件開始旋轉(zhuǎn)。此外，其結(jié)果是污垢和污損材料被沖向杯狀件中心。噴嘴被裝配在 旋轉(zhuǎn)杯狀件的下部，杯狀件被裝配在支撐件113上，并且圍繞位于中央的吸管97旋轉(zhuǎn)。支 援船20上的吸水泵(未示出)在設(shè)備中心43形成均勻吸力。這形成對被沖脫在與水的混 合物中的污損材料和顆粒的連續(xù)抽吸。在圖4中可以看到，引導(dǎo)水/污損材料通過顆粒過濾器220以將污損材料222的 固體顆粒分離出來。此外，可以對水進(jìn)行UV輻射以殺滅微生物。由于杯狀件在最高處被裝配在旋轉(zhuǎn)支撐件113的88處，因此該結(jié)構(gòu)獲得一種更為 穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。噴嘴的數(shù)量和確切的噴射角可根據(jù)條件和裝置總體大小來變化。輸出管97的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及與旋轉(zhuǎn)外部支撐件的連接參見圖4和6，其示出了包括堅固的排水管97和環(huán)形外部旋轉(zhuǎn)支撐件113的支撐 件結(jié)構(gòu)的垂直剖面。支撐件113被放在排水管下部上，并且在排水管97的外側(cè)緊靠環(huán)形鉤 部115。支撐件113的上緣所處位置使得它能夠在所形成的水層(其持續(xù)潤滑支撐件的滑 移表面)上抵靠排水管的環(huán)形鉤部滑移。支撐件的水潤滑確保它能夠在具有微小摩擦力和 均勻水潤滑的情況下朝向排水管97旋轉(zhuǎn)。環(huán)形板117通過螺栓118被擰緊在排水管的下 部，支撐件113通過環(huán)形板117相對于排水管43被保持在合適位置。借助上下兩組墊圈88，沿軸向向外朝向杯狀件110的內(nèi)表面進(jìn)一步穩(wěn)定載水高壓 支撐件113，其上安裝有不定數(shù)量的螺釘120以將杯狀件110與支撐件113的旋轉(zhuǎn)部保持在 一起。由于高壓軟管22a從外部貫穿杯狀件壁連接通道92，清潔表面被提供給系統(tǒng)。通 道92向下結(jié)束于杯狀件管道97中的同軸的、環(huán)形內(nèi)部通道121中。此外，該通道與從杯狀件管道97的外壁上切出的徑向環(huán)形凹部119相交。此后，它與沿徑向朝外的鉆孔122相交， 鉆孔122結(jié)束于支撐件的磨光的外側(cè)。這些鉆孔122圍繞整個圓周彼此間隔地貫穿支撐件 113形成，同時凹部119圍繞整個圓周連續(xù)地延伸。凹部119與支撐件113中的輸入孔122齊平。如圖所示，關(guān)于輸入通道122的直 徑挖出具有足夠空間的凹部119。正視排水管時可見，凹部在通道122的輸入?yún)^(qū)上、方延伸 一定距離，用于連續(xù)填充所有通過支撐件133到達(dá)杯狀件110中的水通道123并且通過噴 嘴60的鉆孔。內(nèi)部環(huán)形軸向通道121和徑向鉆孔的這種特殊結(jié)構(gòu)的目的是能夠圍繞整個圓周 以這種盡可能均勻的壓力P將清潔流體送至環(huán)形空間119和支撐件殼體113的通道122。 因此，清潔流體將盡可能穩(wěn)定和彼此均勻地通過噴嘴噴出。借助本發(fā)明的這一部分，能夠?qū)?現(xiàn)環(huán)形空間119中的流體壓力保持穩(wěn)定，并且圍繞整個管道圓周保持均勻。旋轉(zhuǎn)過程中的 操作因此非常穩(wěn)定。已進(jìn)行的大量測試清楚地表明杯狀件的旋轉(zhuǎn)令人驚訝地均勻，并且在 系統(tǒng)中不存在任何失去平衡的跡象。此外，這種結(jié)構(gòu)具有相同數(shù)量的向下鉆入堅固的杯狀件材料110中的軸向流體運(yùn) 載通道，其中在材料110上，這些通道穿過相同數(shù)量的傾斜的鉆孔通道123，通道123朝向杯 狀件外部邊緣41向外、向下傾斜，并且在外部邊緣41處伸入傾斜的噴嘴60中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可額外安裝給定數(shù)量的從杯狀件外側(cè)朝外的噴嘴。給 這些噴嘴提供與內(nèi)部噴嘴相同的流體壓力，并且這些噴嘴有助于維持和提高杯狀件的旋轉(zhuǎn) 速度。在上述ROV的幫助下，清理工具被放置成朝向表面，使得支撐支柱211抵靠表面。 當(dāng)所有支撐支柱均抵靠船身側(cè)面時，所有的杯狀件噴嘴邊緣41都將與表面10相距相同距 離A。吸入杯狀件的水全部在該間隙A中流過(圖4)。所形成的負(fù)壓有助于將杯狀件吸向 船身側(cè)面。抽吸系統(tǒng)被設(shè)置成在杯狀件和船身表面10之間形成相同的距離A，并且維持關(guān) 于表面10的距離A。由于抽吸系統(tǒng)被設(shè)置成在杯狀件和船身表面10之間形成相同的距離A，并且在所 有的杯狀件中形成相同的吸力，因此人們將獲得非常穩(wěn)定的清理工具，該工具將受到程度 非常小的振動。在圖7中以垂直剖面的形式示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的具有杯狀件結(jié)構(gòu)的替 換性清理工具。在這一版本中，采用固定在框架結(jié)構(gòu)上的固定杯狀件，該杯狀件包括裝配在 支撐件上的內(nèi)部噴嘴臂，其中支撐件能夠圍繞輸出管旋轉(zhuǎn)，使得臂圍繞該軸線轉(zhuǎn)動，從而使 得臂沿著杯狀件的彎曲內(nèi)壁滑移。該附圖示出了保持其形狀的杯狀件310和多個內(nèi)旋轉(zhuǎn)的弧形臂323，所述臂323是 中空的以向噴嘴60提供清潔流體。該附圖示出了四個這種臂323，該方案總計包括6個這 樣的臂。下部外周邊緣41包括多個輪子111或護(hù)舷墊緩沖物，其限定了邊緣41與將要清 潔的船身表面10之間的距離A。輪子111被設(shè)置在緊固于框架上的延伸的支柱上，如關(guān)于 圖2和3中的清理工具描述的那樣，距離A因此可以被調(diào)節(jié)。杯狀件被固定在鑄造成型的管道397上，管道397進(jìn)一步限定用于從杯狀件吸出 的污損材料的排水口 343，并且進(jìn)一步與排水管22相連。其上固定有噴嘴臂323的環(huán)形支撐件113關(guān)于輸出管397旋轉(zhuǎn)安裝。用于將壓力流體運(yùn)至噴嘴臂的通道沿軸向(在321 處)被引導(dǎo)通過固定管道部397，水平地貫穿支撐件113并且進(jìn)入中空的噴嘴臂323。在管 道397的裝配件的固定和旋轉(zhuǎn)部中的相同構(gòu)造的幫助下，流體被分配給這6個噴嘴臂。管道323呈弧形地沿杯狀件310的內(nèi)壁向下延伸，并且結(jié)束于可調(diào)節(jié)的傾斜噴嘴 60。流體的噴出為整個套環(huán)113提供驅(qū)動力，使得所有噴嘴管圍繞軸線351旋轉(zhuǎn)。此外，按照與在上文中給出的第一替換實施例相對應(yīng)的方式，將噴嘴設(shè)置成關(guān)于 船身表面10傾斜一定角度。從上方朝向正被清潔的船身側(cè)面看去，相對于杯狀件在船身表 面上的圓周的切線，射流形成的投影角為10-80度。此外，射流與垂直線51形成約10-90 度的偏離角。這意味著高壓噴嘴沿杯狀件中心方向斜對著地噴射射流。射流的方向可以被 設(shè)置成相對于旋轉(zhuǎn)圓的切線以一定角度朝向中心。這使得液體和已經(jīng)松脫的污損材料的混 合體與水68 —同流動，其中水68在杯狀件邊緣下方被吸入，并且從頂部被上拉向出口 43。 該混合體通過排水管397向上流出，以通過軟管22進(jìn)一步傳輸。根據(jù)測試結(jié)果(其不應(yīng)被視為是對本發(fā)明的限制)，杯狀件的中心內(nèi)部出口中的 流體動態(tài)負(fù)壓、以及通過噴嘴噴出的清潔流體的體積和從杯狀件周圍吸入的水的體積之比 約為 1 10-5 10。在實際實驗中，利用兩種版本的清理工具的原型進(jìn)行了兩個清潔測試。清理工具 所用杯狀件的尺寸范圍為lOcm-lm。測試是在停于港口中的船只的浸于水下的船身部分上 進(jìn)行的。在約300bar的水壓下，從各個杯狀件噴出的流體體積被設(shè)為約20升/分鐘，對外 部水的抽吸(其通過來自管道22的吸力來調(diào)節(jié))被控制成約100升/分鐘。稍后進(jìn)行的 船身表面檢查表明它完全擺脫了污損材料和生長物。通過收集和處理清潔單元220中的水 (圖4)，所有的微生物均被殺滅。在通過圖4中的出口 224回到大海中的水中不存在有生 命的微生物的痕跡。結(jié)論是根據(jù)本發(fā)明的清理工具在這一領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種利用清洗工具將污損材料從位于水下的表面上松脫和移除的方法，其中所述清 洗工具為具有多個清洗裝置的框架結(jié)構(gòu)的形式，所述清洗裝置靠近所述表面并且噴出含水 的清潔流體來使污損材料松脫和清潔表面，與此同時每個清潔工具均發(fā)生旋轉(zhuǎn)，流體和污 損材料的混合物被運(yùn)離以作進(jìn)一步處理，該方法的特征在于采用了一種清洗工具，其中各個清洗裝置為杯狀件形式，所述杯狀件集成有通道以用 于將流體提供給圍繞杯狀件的邊緣Gl) —體形成的流體噴嘴(60)，并且在杯狀件頂部設(shè) 有中央出口以用于吸出流體和污損材料，清潔過程按照下列步驟進(jìn)行將這種結(jié)構(gòu)帶至該表面，其中杯狀件邊緣與表面(10)相隔一定距離(A)； 從杯狀件的出口 G3)中形成吸力(流體動態(tài)負(fù)壓)，所述吸力用于在杯狀件邊緣Gl) 的下方從周邊環(huán)境中提取水(68)，使其進(jìn)入杯狀件內(nèi)部，并且向上通過出口 03)；-流體通過噴嘴(60)噴出，這使得杯狀件旋轉(zhuǎn)，并且使污損材料從表面上松脫，污損材 料和水的混合體流入已形成的水流中，流向中心并且向上流向杯狀件的內(nèi)部的頂部，所形 成的吸力在該內(nèi)部的頂部處達(dá)到最強(qiáng)；以及-將污損材料和水的混合體運(yùn)離以進(jìn)行所述進(jìn)一步處理(220)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于杯狀件的噴嘴(60)結(jié)束于杯狀件的下部邊緣Gl)處，并且被設(shè)置成以一定角度朝向 中心。
3.如權(quán)利要求1-2所述的方法，其特征在于流體的射流被噴出，每個射流與杯狀件的邊緣Gl)的切線形成約10-90度的投影角， 并且還與邊緣Gl)的外周平面的垂直線形成約10-80度的角。
4.如權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于杯狀件結(jié)構(gòu)被設(shè)置成朝向待清潔表面，并且形成流體動態(tài)負(fù)壓(吸力)，使得通過噴嘴 (60)噴出的流體的體積與從周邊環(huán)境吸入的水的體積之比在1 10-5 10的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于使杯狀件旋轉(zhuǎn)，同時杯狀件的的圓周邊緣Gl)與船身表面相隔不變的距離(A)，其中 所述距離借助安裝在框架結(jié)構(gòu)上的長度可調(diào)的間隔物011)來控制，其中各個間隔物為其 自由端包括設(shè)置成抵靠船身表面并且沿船身表面移動的護(hù)舷墊或輪子(111)的桿011)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于 所述距離(A)設(shè)在0. I-IOcm的范圍內(nèi)。
7.一種用于將污損材料從位于水下的表面(10)上松脫和移除的清洗工具，其包括具 有多個清洗裝置并且被設(shè)置成靠近所述表面的框架結(jié)構(gòu)、用于向清洗裝置提供含水的清潔 流體以供噴射從而使清洗裝置旋轉(zhuǎn)和使污損材料從所述表面上松脫的工具、以及用于攜帶 流體和污損材料的混合物以作進(jìn)一步處理的出口，其特征在于各個清洗裝置為杯狀件(110)的形式，所述杯狀件具有一體的通道以用于將流體提 供給圍繞杯狀件的邊緣Gl)設(shè)置的一體的噴嘴(60)，并且在杯狀件的頂部具有中央出口 (43)以用于吸出流體和污損材料，具有一體的噴嘴(60)的杯狀件被設(shè)置成由于流體的噴出而旋轉(zhuǎn)； 杯狀件的邊緣Gl)被設(shè)置成與表面(10)間隔給定距離㈧； 出口 ^幻被設(shè)置在杯狀件(110)的中心部分的頂部處，并且連接至一主體，所述主體能夠?qū)⒘黧w從杯狀件內(nèi)部吸出，使得流體能夠通過表面(10)和邊緣之間的間隙㈧ 流入杯狀件。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于杯狀件(110)具有拱頂形狀，其中出口 被設(shè)在杯狀件的頂部中。
9.如權(quán)利要求7-8所述的裝置，其特征在于杯狀件的噴嘴(60)結(jié)束于杯狀件的下部邊緣Gl)處，并且被設(shè)置成以一定角度朝向 中心。
10.如權(quán)利要求7-9所述的裝置，其特征在于噴嘴被設(shè)置成從上方看以一定角度朝向所述表面，使得各個射流與所述表面上的杯 狀件的圓周的切線形成約10-90度的投影角β，并且還與邊緣Gl)的外周平面的垂直線 (51)形成約10-80度的角。
11.如權(quán)利要求7-10所述的裝置，其特征在于杯狀件(110)被調(diào)整成抵靠表面(10)，并且抽吸泵在杯狀件的內(nèi)部中心出口 中形 成流體動態(tài)負(fù)壓，通過噴嘴(60)噴出的清潔流體的體積與從杯狀件(110)的周邊環(huán)境吸入 的水的體積之比約為1 10-5 10。
12.如權(quán)利要求7-11所述的裝置，其特征在于杯狀件被設(shè)置成邊緣Gl)與船身表面相隔不變的距離(A)，所述距離借助安裝在框架 結(jié)構(gòu)上的長度可調(diào)的間隔物011)來控制，因為每個間隔物的自由端包括設(shè)置成在清洗工 具移動時抵靠船身表面并且沿船身表面移動的護(hù)舷墊或輪子(111)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述距離(A)設(shè)在0. I-IOcm的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于杯狀件的頂部上的殼體(97)限定用于移除污損材料的連接至軟管(122)的中心出口 (43)，和用于清潔流體到達(dá)噴嘴的在外側(cè)同軸設(shè)置的入口，并且杯狀件(110)通過滑動連接以可旋轉(zhuǎn)的方式裝配在殼體(97)的外部。
15.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述入口限定將清潔流體運(yùn)至通道/噴嘴的通道系統(tǒng)，并且通道系統(tǒng)在殼體上包括沿 軸向設(shè)置的環(huán)形通道(119)，所述通道接著與通向噴嘴(60)的流體通道(12 形成流體連接。
16.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于框架結(jié)構(gòu)為桁架結(jié)構(gòu)框架000)，其包括在框架上彼此間隔設(shè)置的多個杯狀件(110)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于框架結(jié)構(gòu)具有合適的形狀，例如支撐5個杯狀件(110)的V形，其中沿V形的每個腿 上安裝著這5個杯狀件(110)中的兩個(分別為IlOa-IlOb和110d、IlOe)，第5個杯狀件 (IlOc)則與杯狀件的尖點區(qū)域相連。
18.一種用于將污損材料從位于水下的表面(10)上松脫和移除的清洗工具，其包括具 有多個清洗裝置并且被設(shè)置成靠近所述表面的框架結(jié)構(gòu)、用于向清洗裝置提供含水的清潔 流體以供噴射從而使污損材料從所述表面上松脫的工具、以及用于攜帶流體和污損材料的 混合物以作進(jìn)一步處理的出口，其特征在于，各清洗裝置包括內(nèi)部設(shè)有帶噴嘴(60)的旋轉(zhuǎn)臂(323)的杯狀件(310)，其中所述杯狀件被設(shè)置成其邊 緣(41)與表面(10)相隔一距離(A)，用于向噴嘴(60)提供清潔流體以噴射在表面(10)從而使污損材料松脫和使噴嘴在杯 狀件內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的裝置，位于杯狀件的中心部分的頂部處的出口(43)，其連接至抽吸主體，所述主體能夠?qū)⑺?從杯狀件內(nèi)部吸出，使得水能夠通過表面(10)和邊緣Gl)之間的間隙(A)流入杯狀件。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于杯狀件具有拱頂形狀，其中出口 ^幻形成于拱頂?shù)捻敳刻帯?br> 20.如權(quán)利要求18-19所述的裝置，其特征在于噴嘴臂(323)沿杯狀件的內(nèi)表面旋轉(zhuǎn)，并且臂(323)被錨固在旋轉(zhuǎn)地裝配于形成出口 (43)的管道(397)上的套環(huán)(113)中。
21.如權(quán)利要求18-20所述的裝置，其特征在于噴嘴(60)被設(shè)置成以一定角度朝向表面(10)，使得污損材料和流體的混合物跟隨在 杯狀件的中心形成的水流。
22.如權(quán)利要求18-21所述的裝置，其特征在于噴嘴臂(323)形成向噴嘴(60)提供清潔流體的通道。
23.如權(quán)利要求18-22所述的裝置，其特征在于杯狀件的頂部處的殼體(97)限定中心吸出口(43)，和用于流體供應(yīng)的在外側(cè)、同軸設(shè) 置的形成環(huán)形空間的腔室，旋轉(zhuǎn)臂(323)被安裝成它能夠通過所述套環(huán)(113)旋轉(zhuǎn)至殼體 外側(cè)，并且通過滑動連接與形成環(huán)形空間的流體供應(yīng)管道形成流體連接。
24.如權(quán)利要求18-23所述的裝置，其特征在于它包括旋轉(zhuǎn)殼體，其中噴嘴筆直地沿輸出吸口并排延伸，并且被設(shè)置成在中間像推進(jìn) 器那樣旋轉(zhuǎn)，將污損材料推向后面并推入出口。
25.如上述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于杯狀件被設(shè)置成其邊緣Gl)與所述表面相隔不變的距離(A)，所述距離借助安裝在框 架結(jié)構(gòu)上的長度可調(diào)的間隔物011)來控制，其中各個間隔物為其自由端包括設(shè)置成當(dāng)清 洗工具沿所述表面移動時抵靠船身表面并且沿船身表面移動的護(hù)舷墊或輪子(111)的桿 (211)。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于所述距離(A)設(shè)在0. I-IOcm的范圍中。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的方法和清洗工具在清潔水下表面上的應(yīng)用，所述水下表 面諸如是船身、平臺、混凝土結(jié)構(gòu)、箱罐、碼頭結(jié)構(gòu)和其它水下結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法和清洗工具在從淺海區(qū)、運(yùn)河、海峽等中的港口 區(qū)域底部收集和移除受污染的污泥的應(yīng)用。
全文摘要
描述了一種利用清洗工具將污損材料從位于水下的表面上松脫和移除的方法，其中所述清理工具為具有多個清理裝置的框架結(jié)構(gòu)的形式，所述清理裝置靠近所述表面并且噴出含水的清潔流體來使污損材料松脫和清潔表面，與此同時每個清潔工具均發(fā)生旋轉(zhuǎn)，流體和污損材料的混合物被運(yùn)離以作進(jìn)一步處理，該方法的特征在于采用了一種清理工具，其中各個清理裝置為杯狀件形式，所述杯狀件集成有通道以用于將流體提供給圍繞杯狀件邊緣(41)一體形成的流體噴嘴(60)，并且在杯狀件頂部設(shè)有中央出口以用于移除流體和污損材料，清潔過程按照下列步驟進(jìn)行將這種結(jié)構(gòu)帶至該表面，其中杯狀件邊緣與表面(10)相隔一定距離(A)；在杯狀件出口(43)中形成吸力(流體動態(tài)負(fù)壓)，所述吸力用于在杯狀件邊緣(41)下方從杯狀件外部提取水(68)，使其進(jìn)入杯狀件，并且向上通過出口(43)；流體通過噴嘴(60)噴出，其使得杯狀件旋轉(zhuǎn)，并且使污損材料從表面上松脫，污損材料和水的混合體流入已形成的水流中，流向杯狀件中心并且向上流向杯狀件的頂部，所形成的吸力在該頂部處達(dá)到最強(qiáng)。
文檔編號B63B59/00GK102076433SQ200980124783
公開日2011年5月25日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者托爾·米卡爾·厄斯特沃爾, 斯滕·泰耶·厄斯特沃爾 申請人:托爾·米卡爾·厄斯特沃爾, 斯滕·泰耶·厄斯特沃爾