一种抽吸式挖掘装置、抽吸式挖掘车的制作方法

本实用新型主要涉及工程施工设备领域，尤其涉及一种抽吸式挖掘装置，还涉及一种抽吸式挖掘车。

背景技术：

在城市的基础建设和市政维修时，有些工况在使用常见的铲斗式挖掘机进行挖掘作业时存在许多弊端。比如说在埋有供水、供电、供气等管网设施的区域使用铲斗式挖掘机施工时容易挖断或破坏地下管线，造成不必要的损失。又比如在一些狭小空间内进行地下挖掘，铲斗式挖掘机的挖掘斗无法进入进行挖掘作业。这时需要一款新的挖掘工具，进行精准的挖掘施工。现有技术中，有一类抽吸式挖掘车，该类车可以通过抽吸方式来进行土壤等物料的挖掘、移除及运输，实现特殊工况下的精确挖掘施工。但该设备仍存在如下缺点：1、该类设备适用范围有限，由于该设备体积庞大且采用汽车底盘，对于许多路面条件不好的工况不适用。2、实际作业时能耗高，由于作业时车辆停靠点与待挖掘点总是存在一定的距离，抽吸作业时较长的管道会产生较大的压力损失，为保证抽吸挖掘有效作业，风机需提供很高的风压，从而导致作业时设备能耗较大，抽吸不彻底；3、该类设备除了负压抽吸所必备的风机、过滤单元、管道、物料储存仓等还具有的汽车底盘、动力装置、液压装置等，设备庞大且该成本高，不便于推广使用；4、该类设备过滤效果一般，抽吸的异物（包含土块、粉尘、泥土中含的塑料羽毛等杂质、泥水等）不易发生分离，不但容易造成二次污染，同时异物也会对抽风机造成磨损。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、集成度高、能耗低、抽吸过滤效果好、适应范围广的抽吸式挖掘装置，还提供一种基于抽吸式挖掘装置的抽吸式挖掘车。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种抽吸式挖掘装置，包括密封的外筒和连接组件，连接组件用于将外筒可拆卸的安装于外部机械设备上，所述外筒内套设有底部开口的内筒以在外筒和内筒之间形成分离仓，所述外筒内于内筒的下方设有第一收集仓，所述外筒上设有抽风机组件和用于挖掘作业的挖掘管组件，所述挖掘管组件与分离仓的上端部连通，所述抽风机组件通过风道与内筒的顶部连通，当抽风机组件抽风产生负压时所述挖掘管组件内的空气和异物被抽进分离仓内形成由上往下运动的气流后再由下往上进入内筒内、以使气流携带的异物在分离仓内分离并掉落至第一收集仓内。

作为本实用新型的进一步改进，所述挖掘管组件与外筒的内壁圆周面相切布置、用于使挖掘管组件内的空气和异物被抽进分离仓后形成螺旋向下运动的外旋气流以使异物在离心力作用下被甩向外筒内壁以分离掉落。

作为本实用新型的进一步改进，所述外筒内于分离仓的顶部处设有一块朝下倾斜的导流板，所述挖掘管组件与分离仓的连通口靠近导流板倾斜最高处的下方设置、以用于使导流板对抽进分离仓内的气流进行导向以快速形成螺旋向下运动的外旋气流。

作为本实用新型的进一步改进，所述外筒内于内筒的下方设有朝下凸出设置的锥形板、以用于使分离仓内由上往下运动的气流在接触到锥形板后形成螺旋向上运动的内旋气流以快速进入内筒内，所述锥形板朝下凸出的端部开设有沉降孔、以使分离仓内分离的异物经沉降孔掉落至第一收集仓内。

作为本实用新型的进一步改进，所述内筒内的顶部处设有可拆卸的第一过滤板组件、以用于对进入内筒内的气流进行过滤。

作为本实用新型的进一步改进，所述外筒外的一侧设有后围板组件、以在后围板组件和外筒之间合围形成空腔，所述空腔内设有竖向的后风道隔板、以在空腔内分隔成仅底部相连通的左风道和右风道，所述空腔内于左风道和右风道的底部下方形成第二收集仓，所述左风道的顶部用于与内筒顶部连通，所述右风道的顶部与抽风机组件对接、用于抽风时使进入内筒内的气流从上往下进入左风道后再逆向从下往上进入右风道以使气流内的异物分离而掉落至第二收集仓内。

作为本实用新型的进一步改进，所述左风道的顶部设有喷淋组件、用于对进入左风道内的气流进行喷淋以加快异物分离。

作为本实用新型的进一步改进，所述右风道内设有第二过滤板组件、用于对进入右风道内的气流进行过滤。

作为本实用新型的进一步改进，所述挖掘管组件包括吸管、旋转机构和底端带齿状的挖掘管，所述旋转机构包括连接管、回转支承、旋转马达和设于旋转马达旋转轴端上的主动齿轮，所述回转支承的外圆周上设有一圈齿圈，所述吸管的上端与分离仓的上端部连通、且下端与回转支承的内圈顶部固定连接，所述挖掘管通过连接管与回转支承的外圈底部连接，所述主动齿轮与齿圈啮合、用于在旋转马达驱动回转支承外圈旋转时使连接管带动挖掘管旋转以进行挖掘作业。

一种抽吸式挖掘车，包括车体和设于车体上的伸缩臂组件，所述伸缩臂组件上安装有如上任意一项所述的抽吸式挖掘装置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

一是本实用新型的抽吸式挖掘装置，结构简单紧凑，外筒、内筒、抽风机组件和挖掘管组件全部集成在一起，集成度高、体积小、适应性强，便于特殊、狭小区域的作业。同时通过连接组件可以快速灵活的安装在现有的外部机械设备上，不用出动专门的抽吸设备车，机动性强，不管地面条件怎么样只要附近有可以提供液压能或者电能的外部机械设备，就可以与该设备联接进行抽吸工作，成本大大降低，更容易推广使用。

二是本实用新型的抽吸式挖掘装置，抽风机组件和外筒集成在一起，可以尽量的靠近被抽吸物，使得抽吸的气流在装置内经过的距离最短，从而工作时设备的压力损失及漏气现象也极小，挖掘管组件挖掘的异物都能够及时被抽吸，抽吸效果极佳，便于进一步的挖掘作业。

三是本实用新型的抽吸式挖掘装置，外筒、内筒相互配合形成分离仓，风机组件和挖掘管组件的位置设计相互配合形成了先由上往下运动后、再下往上进入内筒内的特殊气流。在这个一下一上的逆向过程中，重力较轻的异物也会由于朝下运动的下沉惯性而产生和气流的分离，也在分离仓内分离并掉落至第一收集仓内。通过这种设置，使得质量重的、轻的异物都能够在分离仓内产生分离并掉落，分离效果极佳，不容易造成二次污染，同时也减少了异物对风机组件造成磨损。

四是本实用新型的抽吸式挖掘装置，设计了朝下凸出设置的锥形板，锥形板呈碗状，但是碗底部开设沉降孔。这使得由上往下运动的气流在接触到锥形板后，被内凹形的锥形板导向，而在外旋气流内又形成了螺旋由下向上运动的内旋气流以快速进入内筒内。这兼顾了外旋朝下和内旋朝上的技术要求，同时也兼顾了高速旋转分离和高速逆向运动的技术要求。抽吸力强、分离效果好。

五是本实用新型的抽吸式挖掘装置，通过设置后风道隔板、左风道和右风道，空腔内于左风道和右风道等，再次形成了一个一下一上的逆向分离气道。在这个一下一上的逆向过程中，即便仍有异物进入，也会由于朝下运动的下沉惯性而产生和气流的分离，也分离并掉落至第二收集仓内。尤其是当和喷淋组件配合时，使得进入左风道内的气流中包含的极小或极轻的尘埃在水雾的作用下增加重量，被水雾喷淋过的尘埃在重力作用下，在一下一上的逆向过程中沉降并掉落至第二收集仓内，进而使得干净的气体从经抽风机组件排出。

六是本实用新型的抽吸式挖掘装置，挖掘管组件的旋转破碎式的挖掘方式不但紧凑简单紧凑，集成度高、体积小，便于特殊、狭小区域的作业，而且减小了对泥土内预埋的管道、线路破坏的可能性，安全性极高，并且这种方式便于挖掘管内的泥土异物被及时的抽吸走，兼顾了挖掘和抽吸两个作业功能。

七是本实用新型的抽吸式挖掘车，集成度高、能耗低、抽吸过滤效果好、适应范围广。

附图说明

图1是本实用新型的抽吸式挖掘装置的外观结构原理示意图。

图2是本实用新型的抽吸式挖掘装置的内部结构原理示意图1。

图3是本实用新型的抽吸式挖掘装置的内部结构原理示意图2。

图4是本实用新型的抽吸式挖掘装置的内部结构原理示意图3。

图5是本实用新型的抽吸式挖掘装置的俯视结构原理示意图。

图6是图5中a-a剖视结构原理示意图。

图7是本实用新型的挖掘管组件的立体结构原理示意图。

图8是本实用新型的锥形板的立体结构原理示意图。

图9是本实用新型的抽吸式挖掘车的立体结构原理示意图。

图中各标号表示：

1、外筒；11、连接组件；12、分离仓；13、第一收集仓；14、导流板；2、内筒；21、第一过滤板组件；3、锥形板；31、沉降孔；4、抽风机组件；5、挖掘管组件；51、吸管；52、旋转机构；521、连接管；522、回转支承；523、旋转马达；524、主动齿轮；53、挖掘管；6、后围板组件；61、后风道隔板；62、左风道；63、右风道；64、第二收集仓；65、喷淋组件；66、第二过滤板组件；7、车体；8、伸缩臂组件。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1至图9所示，本实用新型提供一种抽吸式挖掘装置，包括密封的外筒1和连接组件11，连接组件11设于外筒1上用于将外筒1可拆卸的安装于外部机械设备上（外部机械设备例如现有技术中的铲斗式挖掘机），外筒1的高度为0.3米至3米之间。外筒1内套设有底部开口的内筒2以在外筒1和内筒2之间形成分离仓12，外筒1内于内筒2的下方设有第一收集仓13，外筒1上设有抽风机组件4和用于挖掘作业的挖掘管组件5，挖掘管组件5与分离仓12的上端部连通，抽风机组件4通过风道与内筒2的顶部连通，当抽风机组件4抽风产生负压时挖掘管组件5内的空气和异物被抽进分离仓12内形成由上往下运动的气流后再由下往上进入内筒2内、以使气流携带的异物在分离仓12内分离并掉落至第一收集仓13内。具体实施原理如下：

本实施例中的外部机械设备以现有技术中的铲斗式挖掘机为例。作业时，当某个特殊作业地域不能使用铲斗式挖掘机进行挖掘时（该特殊作业地域可能是埋有气路管道、可能是该待挖掘区域空间较小，不适合铲斗进行移动挖掘），可以拆下铲斗式挖掘机的铲斗，然后通过连接组件11将本装置灵活的安装在铲斗式挖掘机的伸缩臂上（如图9所示的状态）。然后伸缩臂将本装置移动至作业区域，抽风机组件4和挖掘管组件5同时开始作业。当抽风机组件4抽风产生负压时，挖掘管组件5内的空气和被挖掘松动的异物（此处的异物包括被挖掘的泥土碎块、尘埃、泥水、泥土中本身存在的羽毛塑料袋等轻飘物等）被抽进分离仓12内，重力大的异物自然会在重力作用下朝下掉落。同时，由于内筒2底部开口，而挖掘管组件5与分离仓12的上端部连通，所以进入分离仓12内的气流只能形成由上往下运动后，再下往上进入内筒2内。在这个一下一上的逆向过程中，重力较轻的异物也会由于朝下运动的惯性而产生和气流的分离，也在分离仓12内分离并掉落至第一收集仓13内。通过这种设置，使得质量重的、轻的异物都能够在分离仓12内产生分离并掉落。在本实施例中，外筒1的底部设有可开合的卸料门（如图1中所示的b为卸料门，它通过驱动气缸c安装在外筒1上，在需要卸料时驱动气缸c可以驱动卸料门b朝下打开进行卸料），同时在外筒1的顶部设有检修门（如图中所示的h为检修门），可以打开对外筒1内、内筒2内进行维护检修。在本实施例中，挖掘管组件5为旋转式作业，施工空间要求小，具体在下文详述，在此不做赘述。当施工结束后，又可以灵活的拆下本装置，再将铲斗式挖掘机的铲斗重新装上。通过以上特殊的科学设计，具有如下技术优点：

一是本实用新型的抽吸式挖掘装置，结构简单紧凑，外筒1、内筒2、抽风机组件4和挖掘管组件5全部集成在一起，集成度高、体积小、适应性强，便于特殊、狭小区域的作业。同时通过连接组件11可以快速灵活的安装在现有的外部机械设备上，不用出动专门的抽吸设备车，机动性强，不管地面条件怎么样只要附近有可以提供液压能或者电能的外部机械设备，就可以与该设备联接进行抽吸工作，成本大大降低，更容易推广使用。

二是本实用新型的抽吸式挖掘装置，抽风机组件4和外筒1集成在一起，可以尽量的靠近被抽吸物，使得抽吸的气流在装置内经过的距离最短，从而工作时设备的压力损失及漏气现象也极小，挖掘管组件5挖掘的异物都能够及时被抽吸，抽吸效果极佳，便于进一步的挖掘作业。

三是本实用新型的抽吸式挖掘装置，外筒1、内筒2相互配合形成分离仓12，抽风机组件4和挖掘管组件5的位置设计相互配合形成了先由上往下运动后、再下往上进入内筒2内的特殊气流。在这个一下一上的逆向过程中，重力较轻的异物也会由于朝下运动的下沉惯性而产生和气流的分离，也在分离仓12内分离并掉落至第一收集仓13内。通过这种设置，使得质量重的、轻的异物都能够在分离仓12内产生分离并掉落，分离效果极佳，不容易造成二次污染，同时也减少了异物对抽风机组件4造成磨损。

如图1至图4所示，进一步，在较佳实施例中，挖掘管组件5与外筒1的内壁圆周面相切布置、用于使挖掘管组件5内的空气和异物被抽进分离仓12后形成螺旋向下运动的外旋气流以使异物在离心力作用下被甩向外筒1内壁以分离掉落。如图3所示，为专门单独展示的外旋气流。由于挖掘管组件5与外筒1的内壁圆周面的相切布置，这种特殊设计使得抽进来的气流在一接触到外筒1的内壁圆周面后，在其导向作用下气流由直线运动变为圆周运动，迅速形成螺旋运动的外旋气流。在这一过程中，螺旋外旋气流会产生离心力，使得气流中的重度大于气体的异物被甩向外筒1内壁，异物一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和重力沿壁面下落，同样进入第一收集仓13，分离和收集效果极佳。

如图1至图4所示，进一步，在较佳实施例中，外筒1内于分离仓12的顶部处设有一块朝下倾斜的导流板14，挖掘管组件5与分离仓12的连通口（如图3中所示的g为连通口）靠近导流板14倾斜最高处的下方设置、以用于使导流板14对抽进分离仓12内的气流进行导向以快速形成螺旋向下运动的外旋气流。这种特殊设计，使得抽进来的气流在接触到外筒1的内壁圆周面后，同时接触到倾斜的导流板14，在外筒1的内壁和导流板14的双重导向配合作用下，气流不但由直线运动变为圆周运动，而且迅速形成朝下运动的螺旋外旋气流。这不但使得气流快速朝下并进入内筒2内，同时形成的朝下快速运动的气流也会使得重力较轻的异物由于朝下运动的惯性而产生和气流的分离，也在分离仓12内分离并掉落至第一收集仓13内。同时，在本实施例中，通过设置导流板14，在分离仓12的上部形成了顶部气道（如图2中所示的f为顶部气道），该顶部气道和内筒2的顶部连通，并和下文所述的左风道62连通，使得进入内筒2内的气流经顶部气道进入左风道62内。当然，在其他实施例中，也可以不形成顶部气道，只要将内筒2的顶部通过管路直接和左风道62顶部对接即可。这种简单的变换都属于本实用新型的保护范围。

如图1至图4、图8所示，进一步，在较佳实施例中，外筒1内于内筒2的下方设有朝下凸出设置的锥形板3、以用于使分离仓12内由上往下运动的气流在接触到锥形板3后形成螺旋由下向上运动的内旋气流以快速进入内筒2内，锥形板3朝下凸出的端部开设有沉降孔31、以使分离仓12内分离的异物经沉降孔31掉落至第一收集仓13内。如图4所示，为专门单独展示的内旋气流。如图2所示，为展示的由上往下运动的外旋气流在接触到锥形板3后形成螺旋向上运动的内旋气流。形成由上往下运动的外旋气流虽然能够在分离仓12内形成极佳的分离效果，但是如何使快速的朝下的外旋气流形成反转并快速的被朝上抽走，这成为一个技术难题，否则会导致本装置需要很高的风压。为此，本实用新型进一步设计了朝下凸出设置的锥形板3，锥形板3呈碗状，但是碗底部开设沉降孔31。这使得由上往下运动的气流在接触到锥形板3后，被内凹形的锥形板3导向，而在外旋气流内又形成了螺旋由下向上运动的内旋气流以快速进入内筒2内。这兼顾了外旋朝下和内旋朝上的技术要求，同时也兼顾了高速旋转分离和高速逆向运动的技术要求。抽吸力强、分离效果好。

如图2至图4所示，进一步，在较佳实施例中，内筒2内的顶部处设有可拆卸的第一过滤板组件21、以用于对进入内筒2内的气流进行过滤。抽吸过程中，可能有部分很轻的异物例如羽毛、塑料片、尘粒等仍随气流一起被吸附进内筒2内。此时，通过顶部处设有可拆卸的第一过滤板组件21，能够对这些异物进行二次过滤降尘，使得后续的过滤效果极佳。通过顶部的检修门h，能够对第一过滤板组件21进行更换维护。

如图1至图6所示，进一步，在较佳实施例中，外筒1外的一侧设有后围板组件6、以在后围板组件6和外筒1之间合围形成空腔，如附图所示，后围板组件6包括多块板，例如背板、两块侧板、顶板、底板，正好和外筒1外壁一起合围形成狭小的空腔。空腔内设有竖向的后风道隔板61、以在空腔内分隔成仅底部相连通的左风道62和右风道63，空腔内于左风道62和右风道63的底部下方形成第二收集仓64，左风道62的顶部用于与内筒2顶部连通，右风道63的顶部与抽风机组件4对接、用于抽风时使进入内筒2内的气流从上往下进入左风道62后再逆向从下往上进入右风道63以使气流内的异物分离而掉落至第二收集仓64内。也即通过以上的特殊设置，再次形成了一个一下一上的逆向分离气道。被抽进内筒2内的气流从内筒2顶部进入左风道62的顶部，然后受到后风道隔板61的限制和导流，使得只能先由上往下运动后，从下方进入右风道63后再由下往上运动。在这个一下一上的逆向过程中，即便仍有异物进入，也会由于朝下运动的下沉惯性而产生和气流的分离，也分离并掉落至第二收集仓64内。尤其是当和喷淋组件65配合时，在另一较佳实施例中，左风道62的顶部设有喷淋组件65、用于对进入左风道62内的气流进行喷淋以加快异物分离。通过分离仓12的首次分离、第一过滤板组件21的过滤后，气流中可能只剩下较小的灰尘。为了避免最终抽风机组件4排气造成扬尘，同时为了避免灰尘对抽风机组件4造成污染，通过左风道62的顶部设置喷淋组件65，使得进入左风道62内的气流中包含的极小或极轻的尘埃在水雾的作用下增加重量，被水雾喷淋过的尘埃在重力作用下，在一下一上的逆向过程中沉降并掉落至第二收集仓64内，进而使得干净的气体从经抽风机组件4排出。在本实施例中，外筒1外设有水箱e，水箱e内存有水和输送管道、输送泵等，能够对喷淋组件65供水。也即本实用新型的多个技术特征和结构相互配合、相互支持，能够形成两个一下一上的逆向分离气道，形成多级分离；同时还配合设有第一过滤板组件21、喷淋组件65形成多级过滤降尘，最终不但保证了极佳的挖掘抽吸效果，也兼顾了极佳的环保排放效果。

如图6所示，进一步，在较佳实施例中，右风道63内设有第二过滤板组件66、用于对进入右风道63内的气流进行过滤。第二过滤板组件66能够再次实现过滤降尘，进一步保证极佳的环保排放效果。当然，喷淋组件65和第二过滤板组件66既可以同时设置，也可以只选择其中一个进行设置，都能够对进入风道内的气流进行过滤降尘。

如图1至图4、图7所示，进一步，在较佳实施例中，挖掘管组件5包括吸管51、旋转机构52和底端带齿状的挖掘管53，旋转机构52包括连接管521、回转支承522、旋转马达523和设于旋转马达523旋转轴端上的主动齿轮524，回转支承522的外圆周上设有一圈齿圈，吸管51的上端与分离仓12的上端部连通、且下端与回转支承522的内圈顶部固定连接，挖掘管53通过连接管521与回转支承522的外圈底部连接，主动齿轮524与齿圈啮合、用于在旋转马达523驱动回转支承522外圈旋转时使连接管521带动挖掘管53旋转以进行挖掘作业。回转支承522为现有技术的常规件，其包括套设的内圈和外圈，内圈和外圈可相对旋转。在本实施中，回转支承522内圈上的法兰通过支架组件安装于外筒1上，使得内圈保持固定、而外圈可旋转，且旋转马达523也通过支架组件安装于外筒1上。吸管51的下端与回转支承522的内圈顶部通过法兰组件固定连接。而连接管521的上端与回转支承522的可旋转的外圈底部通过法兰组件固定连接、且连接管521的下端通过法兰组件与挖掘管53的上端固定连接。当需要作业时，旋转马达523旋转，由于主动齿轮524与齿圈啮合，通过主动齿轮524带动回转支承522的外圈旋转（此时回转支承522的内圈和吸管51均不会旋转），进而带动连接管521旋转。旋转的连接管521势必会带动下方固定连接的挖掘管53旋转，通过挖掘管53底端带齿状的挖掘部进行旋转破碎式的挖掘作业。这种旋转破碎式的挖掘方式不但紧凑简单紧凑，集成度高、体积小，便于特殊、狭小区域的作业，而且减小了对泥土内预埋的管道、线路破坏的可能性，安全性极高，并且这种方式便于挖掘管53内的泥土异物被及时的抽吸走，兼顾了挖掘和抽吸两个作业功能。当作业区域较深时，可以通过安装更长的连接管521使得挖掘管53深入更深的作业位置进行旋转挖掘。

如图9所示，本实用新型还提供一种抽吸式挖掘车，包括车体7和设于车体7上的伸缩臂组件8，伸缩臂组件8上安装有如上任意一项的抽吸式挖掘装置。车体7可以开至作业工地，再通过伸缩臂组件8通过伸缩带动抽吸式挖掘装置至需要作业的具体位置进行挖掘和抽吸作业。使得本抽吸式挖掘车集成度高、能耗低、抽吸过滤效果好、适应范围广。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

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