CN101410574A - 刀头和绞吸式挖泥船 - Google Patents

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Abstract

一种用于绞吸式挖泥船(1)的刀头(3)，该刀头被用于相对于抽吸装置(4)绕刀头中心轴线可旋转地安装，所述抽吸装置抽吸由刀头从水体(6)底部切割松动的材料，所述刀头包括底座圈(7)、在中心轴线方向上与底座圈成一定距离定位的突出部(8)、以及从底座圈延伸到突出部并在周向上以等距间隔分布的多个臂(9)，所述臂各自具有在臂的径向最外部分(11)定位并相对于周向成一定角度指向外的一系列齿(12)，刀头的旋转方向以齿执行切割运动的方式得到设定，同时止回装置(13－15)在至少两个相邻臂之间延伸，从而防止被切下的材料从中心轴线移动到外部。

Description

刀头和绞吸式挖泥船
技术领域
本发明涉及一种绞吸式挖泥船的刀头，所述刀头被用于相对于抽吸装置绕刀头中心轴线可旋转地安装，所述抽吸装置用于吸取已经通过刀头从水体底部切割松动的材料，所述刀头包括底座圈、在中心轴线方向上与底座圈成一定距离定位的芯部、以及从底座圈延伸到芯部的多个臂，每个臂具有在臂的径向最外部分定位并相对周向成一定角度向外指向的一系列齿，刀头的旋转方向以齿执行切割运动的方式得到设定。
背景技术
这种类型的刀头是已知的，并且被用在从水体底部切割材料的那些场合。为此，刀头具有通过可更换夹持系统连接在刀头上的切割齿。根据所处理的地层材料，所述齿受到相当大的磨损。因而在一段时间之后，所述齿不再适于切割地层材料，从而必须更换它们。
切下的地层材料经由刀头的内部被吸入抽吸装置，尤其是被吸入其吸管内，此后所述地层材料最后落在绞吸式挖泥船的料箱中。就此而论，刀头的效率很重要。该效率与被切割松动的地层材料的数量与最终获得的地层材料的数量的比例有关。在这一过程中，尤其是因为由旋转刀头产生的离心力，不可避免地产生损失。这些离心力导致部分被切下的地层材料被向外抛，因此不会由抽吸装置吸取。
即使是已经处于刀头内的地层材料仍然会经由臂之间的开口流失。另外，根据刀头的位置，被切下的地层材料仅仅出于重力的原因而会滑落到最底层部分。美国专利4,702,024提出一种被期望防止这种泄漏的方案。为此，在刀头底座圈的侧面设置特定铲板(shovel panel)，被用于引导被切下的地层材料到达抽吸装置的吸嘴。然而，由于这些铲板仅延伸有限高度，因此仍然不可能在地层材料到达吸嘴之前防止其从刀头中漏出。
荷兰专利1,012,795也提出了一种防止在绞吸式挖泥船中出现泄漏的方案。根据该方案，吸嘴以减小发生地层材料漏出危险的方式尽可能靠近刀头的内部空间。在这方面，已经提出将驱动刀头的电动机绕吸管装配。然而，该方案不能防止地层材料从所述臂之间的开口漏出，尤其是出于在刀头旋转过程中发生的离心力的原因。
此外，已经提出通过增大抽吸装置的吸力来限制泄漏。这样可以通过减小被切下的地层材料泄漏的危险的方式在吸嘴位置形成更强烈的抽吸作用。但是，这种方案的缺点在于，在增加的吸力水平下抽吸装置的磨损迅速增国，特别是因为地层材料的很强的磨损作用而产生。
实践中已经发现，例如所有被切下的材料中的一半由于泄漏而保留在底部。这一点尤其体现在硬土型材料上。所获得的底部加工表面的深度则比相当大的一部分或全部地层材料都被抽吸的情形明显更小。因此需要刀头确保实际上比现今更大比例的切下的地层材料被运走并且可以通过抽吸装置堆积在绞吸式挖泥船的料箱中。
发明内容
通过在至少一对，优选每对相邻臂之间延伸的止回装置实现上述目的，该止回装置防止切下的材料从刀头中心轴线移动到外侧。在根据本发明的刀头中采用的止回装置一方面使切下的材料具有照例进入刀头内部的可行性。通过将臂设计成本身已知的螺旋形有助于所述移动，以在刀头旋转时促使切下的地层材料被运送到内部。
然而，在地层材料出于任何情形例如出于重力或因刀头旋转产生的上述离心力的原因而试图移动到外部时，止回装置变为可操作。在这些情况下，止回装置闭塞刀头臂之间的开口，由此防止被切下的地层材料从刀头内部移动回到外部。当这种移动已经得到抵消时，止回装置可以再次打开并且使新的被切下的地层材料进入。
还可以通过抽吸装置的辅助抽吸作用有助于止回装置的所述动作。抽吸装置导致从外部向内部的流动，由此迫使止回装置到达打开位置。
通过多种不同的方式设计适于在根据本发明的刀头中采用的止回装置。根据第一选择，臂在远离每个臂的齿的一侧具有板，止回装置则连接在这些板上。利用这种实施方式，止回装置在闭合位置上接靠相对臂的板。由于离心力或试图产生向外部的流动的其它力，这些止回装置在闭合位置上紧紧压靠相应的相对板。因而，可以可靠防止在刀头内部的已经被切下的地层材料排出外部。
特别地，止回装置可以连接在臂或板的表面上，该表面相对于中心轴线沿径向向外翻转，并且止回装置可以在其中它们与相邻臂或板的表面相互作用的位置以及其中它们不与相邻臂或板的表面相互作用的位置之间移动，所述表面相对于中心轴线沿径向向内翻转。
顺便说，止回装置不必提供完全密封。例如，可以使止回装置仅处于被切下的地层材料潜在损失最大的那些位置。这主要发生在距离刀头旋转中心轴线相对较大距离处，也就是说底座圈附近，在那里刀头的直径最大。在这方面，可以设置成止回装置仅仅定位在每个臂靠近底座圈的部分上。
止回装置的设计本身还可以具有许多不同形式。根据第一选择，止回装置可以包括例如由橡胶制成的柔性元件。然而，根据第二选择，止回装置还可以包括通过铰链连接在相关臂或板上的刚性阀。底座圈可以是通常形式的环形，同时芯部可以包括向底座圈翻转的空间。此外，止回装置可以包括在阀盒中的球形阀。
根据本发明的刀头的重要优点是其不仅可以通过在刀头的制造过程中装配止回装置被制成，而且可以通过之后装配止回装置被制成。这意味着可以通过将止回装置装配在刀头上而以相对简单的方式改进现有的刀头。
本发明还涉及一种绞吸式挖泥船，其包括具有吸管的抽吸装置，所述吸管指向下成一定角度地定位在水体中，以及如上所述设置在吸管自由端的刀头，该刀头包括底座圈、在中心轴线方向上与底座圈成一定距离定位的芯部、以及从底座圈延伸到芯部的多个臂，所述臂各自具有在底座圈与芯部之间以等距间隔分布的一系列齿，这些齿定位在臂的径向最外部分上并相对于周向成一定角度指向外，刀头的旋转方向以齿执行切割运动的方式得到设定。
根据本发明，设置成止回装置在至少两个相邻臂之间延伸，该止回装置有效防止被切下的材料从中心轴线移动到外部。
本发明还涉及一种用于通过绞吸式挖泥船从水体的底部移去材料的方法，包括以下步骤：
-提供具有抽吸装置的绞吸式挖泥船，其具有如上所述的刀头，
-通过旋转刀头切割松动或松动地层材料，
-在抽吸装置中产生抽吸作用以从刀头内部并经由刀头的臂之间的开口形成水和切下的地层材料的流动，
-当发生反方向流动时通过止回装置至少部分地闭合刀头的臂之间的开口。
附图说明
现在将参照附图中所示的示例性实施方式对本发明进行说明。
图1表示绞吸式挖泥船处于操作中。
图2表示刀头的放大细节。
图3表示刀头的透视图。
图4表示刀头内部的透视图。
图5表示沿图1中的线V-V截取的刀头的纵向剖视图。
具体实施方式
图1中所示的绞吸式挖泥船包括与梯子2相连的船只1，在梯子的自由端旋转安装有刀头3。由虚线表示的吸管4以及驱动轴21延伸穿过梯子2，所述吸管4与排出管路5相连。此外，绞吸式挖泥船1以已知方式包括泵、管等以产生穿过吸管4的流动、以及用于在旋转方向上驱动刀头3的驱动装置。这些装置本身是已知的，并且因此不再详细描述。
绞吸式挖泥船定位在水体6中，水体底部20由刀头3加工以切割松动并移去地层材料。这些操作同样本身是已知的并且为多种不同目的得到实施，例如加深水道、抽取原材料、去除污染物质等。
通过刀头3切割松动的地层材料必须尽可能在不发生过多泄漏的情况下通过吸管4移去。毕竟，泄漏意味着底部20在同样工作量下深度变得相对更小，从而导致操作效率的降低。在这方面，本发明提出一种刀头3，其可以确保在移去地层材料方面具有更高的产量。
在图2-4中，以放大和更详细的方式示出了刀头3。该刀头3以已知方式具有环形底座圈7、以及在纵向方向上远离底座圈7成一定距离定位的开放或闭合突出部8，臂9在底座圈7的周向上以等距间隔延伸分布在所述突出部8之间。这些臂9因底座圈7与突出部8之间的直径差异而螺旋形延伸并向外部凸出弯曲。在图3中可以看到，臂9以锐角连接在底座圈7上并且不是相对于底座圈7成切线延伸，而是以微小角度向外翻转。突出部8具有内螺纹22，用于将刀头连接在驱动轴21上。
在每种情形下一系列接头12布置在臂9径向最外凸出的弯曲边缘11上，所述接头能够对地层材料实施切割作用以将其切割松动。齿(未示出)通常以它们发生一定程度的磨损之后可以被更换的方式可拆除地装配在刀头3的接头12上。在臂9之间设置纵向槽或开口10，被切下的地层材料通过槽或开口10进入刀头3的内部。这一动作通过臂9的螺旋形以及通过相对于底座圈7略微倾斜也就是说非切线的定向来引导。
所述刀头3本身是已知的，并且会存在已经进入刀头3内部的地层材料在一些情况下从刀头中流出的问题。这是因为刀头的角定向，而且还可能出于在刀头3旋转过程中发生的离心力。可以通过止回阀或止回翼片13防止容纳在刀头3内部的被切下的地层材料流出。这些止回翼片13一方面在连接部分14的位置连接在臂9尤其是其板16上，另一方面它们的自由端15可以接靠其相邻臂9或板16，如图4所示。
如图3所示，止回阀13连接在臂9沿径向向外翻转的表面17上，并且在闭合位置与相邻臂沿径向向内翻转的表面18形成抵靠。在所示实施方式中，止回阀13定位在每对相邻臂9之间，但这不是必需的。还可以设置成成对的相邻臂不具有阀。
在止回阀13的闭合位置，该阀13使得在刀头3内部包含的地层材料不会流出或者使地层材料的流出更困难。由于这种移动，止回阀13仍然闭合，从而导致这种类型的地层材料以其随后被吸出的方式被迫保留在刀头3的内部。另一方面，由于流入的地层材料和水，因为抽吸装置，每个阀13以刀头3的正常操作不会受到影响的方式很容易地保持在推开位置。
如图3和4所示，阀13不必在臂9的整个长度上延伸，尽管如此，这当然是可行的。在所示的变形中，阀13仅仅在臂9靠近底座圈7的部分的附近。这是因刀头3在该区域的直径大而产生最大离心力的地方。因此将阀13定位在那一区域最有效，从而还可以一方面找到流入的水与切下的地层材料之间的适当平衡，另一方面闭塞流出的地层材料。
尽管上文描述了其臂或刃成一定角度的刀头，但本发明还涉及臂或刃不成角度的刀头。
图5中的纵向剖视图表示刀头3、驱动轴21和吸管4彼此相对的位置。驱动轴21被拧入突出部8内并由杆轴承24支承。另外，设置护罩23，其位于座圈7内并与吸管4相连。

Claims (13)

1.一种用于绞吸式挖泥船(1)的刀头(3)，该刀头(3)被用于相对于抽吸装置(4)绕刀头中心轴线可旋转地安装，所述抽吸装置(4)抽吸由刀头(3)从水体(6)底部(7)切割松动的材料，刀头(3)包括底座圈(7)、在中心轴线方向上与底座圈(7)成一定距离定位的突出部(8)、以及从底座圈(7)延伸到突出部(8)并在周向上以等距间隔分布的多个臂(9)，所述臂(9)各自具有在臂(9)的径向最外部分(11)上定位并相对于周向成一定角度指向外的一系列齿(12)，刀头(3)的旋转方向以齿(12)执行切割运动的方式得到设定，其特征在于，止回装置(13-15)在至少两个相邻臂(9)之间延伸，该止回装置(13-15)防止被切下的材料从中心轴线移动到外部。
2.如权利要求1所述的刀头(3)，其特征在于，突出部(8)的横向尺寸比底座圈(7)的横向尺寸更小。
3.如权利要求1或2所述的刀头(3)，其特征在于，每个臂(9)靠近底座圈(7)的部分的纵向轴线与底座圈(7)的切线成锐角并且每个臂(9)凸出的弯曲侧面(11)远离中心轴线翻转。
4.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，在臂(9)上设置板(16)，所述板(16)处于远离每个臂(9)的齿(12)的一侧，并且止回装置(13-15)与这些板(16)相互作用。
5.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，止回装置(13-15)连接在臂(9)的表面(17)上，该表面(17)相对于中心轴线沿径向向外翻转，并且止回装置(13-15)可以在其中它们与相邻臂(9)的表面(18)相互作用的位置以及其中它们不与相邻臂(9)的表面(18)相互作用的位置之间移动，所述表面(18)相对于中心轴线沿径向向内翻转。
6.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，止回装置(13-15)定位在每个臂(9)靠近底座圈(7)的部分上。
7.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，止回装置(13-15)包括例如由橡胶制成的柔性元件。
8.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，止回装置(13-15)包括铰接地连接在相关臂(9)上的阀。
9.如在前权利要求中任一项所述的刀头，其特征在于，止回装置(13-15)包括球形阀，所述阀容纳在阀盒内，从而可以在打开和闭合位置之间移动。
10.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，底座圈(7)是环形的。
11.如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，其特征在于，突出部(8)包括向底座圈翻转的空间(19)。
12.一种绞吸式挖泥船(1)，包括具有吸管(4)的抽吸装置，所述吸管(4)朝下成一定角度地定位在水体(6)中，以及如在前权利要求中任一项所述的刀头(3)，该刀头(3)设置在吸管(4)的自由端，并包括底座圈(7)、在中心轴线方向上与底座圈(7)成一定距离定位的突出部(8)、以及从底座圈(7)延伸到突出部(8)的多个臂(9)，所述臂(9)各自具有在臂(9)的径向最外部分(11)上定位并相对于周向成一定角度指向外的一系列齿(12)，刀头(3)的旋转方向以齿(12)执行切割运动的方式得到设定，其特征在于，止回装置(13-15)在至少两个相邻臂(9)之间延伸，该止回装置(13-15)有效防止被切下的材料从中心轴线移动到外部。
13.一种用于通过绞吸式挖泥船(1)从水体(6)的底部(20)移去材料的方法，包括以下步骤：
-提供具有抽吸装置的绞吸式挖泥船(1)，其具有如权利要求1-10中任一项所述的刀头(3)，
-通过旋转刀头(3)切割松动地层材料或松动地层材料，
-在抽吸装置中产生抽吸作用以从刀头(3)内部并经由刀头(3)的臂(9)之间的开口(10)形成水和切下的地层材料的流动，
-当发生反方向流动时通过止回装置(13-15)至少部分地闭合刀头(3)的臂(9)之间的开口(10)。
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