CN105899735A - 刀头 - Google Patents

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Abstract

一种形成具有旋转轴线的刀头(12)的方法包括：形成榖(16)；形成具有一体式刀体臂部段(22)的至少一个环(20)，该刀体臂部段从至少一个环(20)延伸；以及将榖(16)连接至刀体臂部段(22)，使得榖(16)和至少一个环(20)围绕旋转轴线连接。

Description

刀头
背景技术
绞吸式挖泥船(“CSD”)是这样一种船舶，其可以用于切割和松开至少部分在水下的材料。然后，该切割材料可被吸入到吸管中。虽然CSD也可用于挖掘砾石或沙子，但其通常用于切割硬表面材料，诸如，岩石。
CSD通常使用在吸入口具有刀头的吸管。刀头可以连接至具有毂的挖泥船，该榖在轴线上安装有驱动器以用于使刀头旋转。旋转轴线被称为刀头的轴向方向。刀头和吸入口相对于正在挖掘的水床可移动。为了将材料吸入到吸管中，可以设置防磨损泵，例如，离心泵。然后，吸入到吸管中的刀头所切割的材料可以例如通过排泥浮管从CSD运输到倾倒位置。
典型的刀头包括围绕吸入口的基部环和榖。榖和基部环通过在轴向方向上延伸的多个臂部连接。臂部可以在切向和径向方向上弯曲，这样使得臂部朝着彼此盘旋。在其他刀头中，臂部可以仅仅在径向方向上弯曲，同时轴向地对准或者相对于轴向方向成一小角度。每个臂部通常通过焊接而必须连接至基部环和榖。
刀头可以另外设置有不同的挖掘工具，例如，具有凿刀形状或其他形状的齿状物，以帮助进行挖掘。齿状物可以附接至臂部。
WO2011003869公开了一种用于挖掘水下地面的刀头的示例。该刀头适于围绕中轴线可旋转地连接至绞吸式挖泥船，并且可以在横向扫动运动中与其一起移动通过地面。刀头由在基部环与距基部环某一距离的榖之间螺旋延伸的支撑臂构成。支撑臂连接至基部环和榖。
发明内容
本发明涉及一种形成具有旋转轴线的刀头的方法，其中，至少一个环具有从至少一个环延伸的一体式刀体臂部段。所述方法可以包括：形成榖；以及将所述榖连接至所述刀体臂部段，使得所述榖和所述至少一个环围绕所述旋转轴线连接。
由于在刀体臂部段与榖之间的连接位置，所以该方法可以产生更容易形成的刀头。
根据一个实施方式，形成具有一体式刀体臂部段的至少一个环的步骤包括形成具有一体式刀体臂部段的基部环。
根据一个实施方式，形成榖的步骤包括形成具有榖臂部段的榖。可选地，所述榖臂部段可与所述榖一体地形成。可选地，该实施方式可以包括将榖臂部段连接至榖和/或刀体臂部段。
根据一个实施方式，形成具有一体式刀体臂部段的至少一个环的步骤包括形成具有一体式刀体臂部段的补充环。可选地，将榖连接至刀体臂部段的步骤包括：将榖连接至从所述补充环延伸的刀体臂部段；以及将补充环连接至基部环，使得补充环连接在基部环与榖之间。可选地，从补充环延伸的刀体臂部段的至少一部分连接至榖和基部环两者。可选地，这些可以通过与榖和/或基部环连接和/或一体形成的臂部段连接。
根据一个实施方式，榖、榖臂部段、和/或至少一个环通过焊接与刀体臂部段连接。由于更容易接近连接的位置，所以焊接更容易并且可以导致使用比以前的系统更少的材料。
根据一个实施方式，榖、榖臂部段、刀体臂部段和/或至少一个环连接至松动的臂部段。
根据一个实施方式，一种具有旋转轴线的刀头包括：至少一个环；榖，该榖定位成旋转地对称并且从至少一个环轴向地移位；以及多个臂部，多个臂部在至少一个环与榖之间延伸。每个臂部均包括从至少一个环延伸且与至少一个环一体形成的第一臂部段。可选地，每个臂部还可包括第二臂部段，该第二臂部段从榖延伸，其中，第一臂部段连接至第二臂部段，以将至少一个环连接至榖。可选地，第二臂部段可与榖一体形成。可选地，多个臂部中的每个臂部还包括第三臂部段。
根据一个实施方式，至少一个环包括基部环和/或补充环。
根据一个实施方式，第三臂部段从补充环延伸并且与补充环一体形成，并且补充环通过第三臂部段连接至第一臂部段和/或第二臂部段。可选地，第三臂部段从补充环周向地向内延伸和/或第三臂部段从补充环周向地向外延伸。
根据一个实施方式，第一臂部段、第二臂部段和/或第三臂部段通过焊接连接，并且多个臂部中的每个臂部均包括至少一个焊接区域。
根据一个实施方式，第二臂部段和榖一体形成。
根据一个实施方式，第一臂部段、第二臂部段和/或第三臂部段、榖和/或至少一个环连接至松动的臂部段。
根据另一方面，提供了一种船舶，其包括根据前述实施方式中任一项所述的刀头。
根据一个实施方式，一种用于具有榖、基部环和旋转轴线的刀头的补充环包括：具有一体式刀体臂部段的环部分；以及位于每个刀体臂部段上的连接表面以用于连接至臂部段、榖和/或基部环。当刀体臂部段连接至臂部段、榖和/或基部环时，榖、补充环和基部环围绕旋转轴线定位，且补充环定位在基部环与榖之间。
根据一个实施方式，刀体臂部段从补充环周向地向内延伸，以连接至臂部段和/或榖，和/或刀体臂部段从补充环周向地向外延伸，以连接至臂部段和/或基部环。
根据一个实施方式，一种用于具有榖和旋转轴线的刀头的基部环包括：具有一体形成的刀体臂部段的基部环；以及位于每个刀体臂部段上的连接表面，用于连接至额外臂部段、补充环和/或榖。当刀体臂部段连接至额外臂部段、补充环和/或榖时，基部环连接至榖并且围绕旋转轴线从榖向后轴向地定位。
由于更容易接近连接点，所以通过为具有一体式臂部段的刀具形成至少一个环，更容易形成刀具。在焊接用于连接时，由于形成具有一体式臂部段的至少一个环，所以需要更少的材料。
附图说明
图1示意性地示出了具有刀头的示例性船舶；
图2A示出了刀头的第一实施方式的示意性立体图；
图2B示出了图2A中的刀头的顶视图；
图3C示出了图2A的截面图；
图2D示出了图2A中的刀头的分解图；
图3A示出了刀头的第二实施方式的示意性立体图；
图3B示出了图3A中的刀头的侧视图；
图3C示出了图3A的顶视图；
图3D示出了图3A至图3C中的刀头的具有榖臂的榖的立体图；
图3E示出了图3A至图3C中的刀头的补充环的立体图；
图3F示出了图3E中的补充环的顶视图；
图3G示出了图3A至图3C中的刀头的基部环的立体图；
图3H示出了图3A至图3C中的刀头的刀体臂部的立体图。
具体实施方式
图1示意性地示出了示例性的船舶10，该船舶包括具有旋转轴线RA的刀头12以及吸管14。例如，船舶10可以是绞吸式挖泥船。
如在背景技术中所述，刀头12连接至吸管14并且用于切割硬表面材料，例如，岩石。刀头12具有榖16(参考图2)，该榖可以连接至驱动轴(未示出)并且由该驱动轴驱动，以使刀头12围绕旋转轴RA旋转。然后，切割材料被吸入到吸管14中并且从刀头12中被运走。
图2A示出了刀头12的第一实施方式的示意性立体图，图2B示出了刀头12的顶视图，图2C示出了刀头12的截面图，以及图2D示出了刀头12的分解图。刀头12包括具有榖直径DH的榖16、榖臂部段18、具有基部环直径DB的基部环20、刀体臂部段22、焊接区域24以及旋转轴线RA。仅用于查看的目的，在图2A至图2D中，刀头12被示出为具有仅两个刀体臂部段22和两个榖臂部段18。典型的刀头12包括将榖16与基部环20结合的多个额外臂部段。
刀体臂部段22与基部环20一体地形成，并且可以通过铸造或其他方式形成。榖臂部段18可以与榖分开形成为松动的臂部段，并且然后可连接至榖16。在其他实施方式中，榖臂部段18可与榖16一体地形成。榖16具有的榖直径DH通常小于基部环直径DB。臂部段22和18通常在从基部环20到榖16的方向上朝向旋转轴线RA会聚。
在示出的实施方式中，榖臂部段18从榖16向外径向和轴向延伸，并且其长度比刀体臂部段22短。在榖臂部段18连接至榖16时，该榖臂部段通常围绕旋转轴线RA对称地延伸。刀体臂部段22从基部环20向内轴向和径向延伸。在一些实施方式中，榖臂部段18和/或刀体臂部段22可以仅在轴向或径向方向上延伸和/或具有不同的形状、方向和长度。
榖臂部段18连接至刀体臂部段22，以在焊接区域24处将榖16与基部环20连接，从而形成刀头12。在榖臂部段18连接至刀体臂部段22时，榖16围绕旋转轴线RA轴向对称并且在正向上从基部环20中轴向移动。
在示出的实施方式中，榖臂部段18和刀体臂部段22在焊接区域24处通过焊接连接。在其他实施方式中，榖臂部段18和刀体臂部段22可以通过粘合剂或其他耦接方式连接。
通过形成具有榖16的刀头12、榖臂部段18以及具有一体式刀体臂部段18的基部环20，容易到达刀头12的焊接区域24，使刀头12比以前的刀头更容易形成。通常，通过首先形成榖、基部环以及多个臂部，来形成以前的刀头，以围绕旋转轴线将榖连接至基部环。臂部单独焊接至榖和基部环。这种结构需要很多完全或半完全熔透焊缝，这是非常劳动密集的并且导致必须使用大量材料来焊接。此外，焊接的位置使其难以进行。通过形成具有一体式臂部段18、22的基部环20和/或榖16，用于连接臂部段18、22的焊接区域24处于更容易接近的位置，导致更容易的和不太劳动密集的焊接。由于放置并与基部环20一体形成刀体臂部22，所以用于形成刀头12的焊接还使用更少的材料。
图3A示出了刀头12的第二实施方式的示意性立体图，图3B示出了刀头12的侧视图，并且图3C示出了刀头12的顶视图。图3D至图3H示出了刀头12的单独部件，包括榖16的立体图(图3D)、补充环26的立体图(图3E)、补充环26的顶视图(图3F)、基部环20的立体图(图3G)以及刀体臂部18的立体图(图3H)。相似的部件使用如在图2A-2C中相同的标号。
图3A至图3C的刀头12包括具有榖直径DH的榖16、榖臂部段18、具有基部环直径DB的基部环20、刀体臂部段22、焊接区域24、旋转轴线RA，以及具有补充环臂部28a、28b和补充环直径DS的补充环26。
榖16包括一体形成的榖臂部18。在图3A至图3C的实施方式中，刀体臂部22不与基部环20一体形成，并且榖16和基部环20通过具有补充臂部28a、28b的补充环26连接。
补充环26与从补充环26周向向内(28b)和周向向外(28a)延伸的补充臂部28a、28b一体形成。具有一体式补充臂部28a、28b的补充环26可以通过铸造或其他方式形成。在示出的实施方式中，所有补充臂部28a从补充环26中周向向外延伸，并且仅一些补充臂部28b从补充环26周向向内延伸。
刀体臂部22的一端连接至基部环20，而另一端连接至补充主体臂部28a。然后，补充主体臂部28b连接至榖臂部18，从而将基部环20连接至榖16。基部环20、补充环26以及榖16围绕旋转轴线轴向对称，其中，补充环26从基部环20轴向向前定位，并且榖16从补充环26轴向向前定位。例如，所有连接可以在焊接区域24通过焊接形成。
像图2A至图2C的刀头12一样，图3A-3H的刀头12由于在榖臂部18与补充臂部28b之间以及在补充臂部28a与刀体臂部22之间的焊接区域24而更容易形成。通过形成具有一体式补充臂部28a、28b的补充环26并且可选地形成具有一体式榖臂部18的榖16，更容易接近焊接区域24。与在对需要将每个臂部单独焊接至榖、基部环和可能补充环的以前的刀头进行焊接时相比，这使得刀体12更容易形成并且需要更少的焊接材料。
虽然补充环26被示出为具有五个周向向内的补充臂部28b以及10个周向向外的补充臂部28a，但这仅用于示例目的。其他示例实施方式可以包括但不限于仅具有周向向内的补充臂部28b的补充环26、仅具有周向向外的补充臂部28a的补充环26、仅具有周向向内和向外延伸的臂部的补充环，以及不同数量、定位和/或比率的周向向外的臂部28a和周向向内的臂部28b。此外，为了示例目的示出了臂部18、22、28a、28b的数量、方向和/或位置，并且可以根据刀头12的需要而变化。例如，臂部18、22和/或28a、28b可以在从基部环到榖的方向上朝着旋转轴线RA成角度，在径向和轴向为切割能力提供球形刀头。
虽然参考示例性实施方式描述了本发明，但本领域的技术人员要理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以进行各种变化并且等同物可以代替其部件。此外，在不背离本发明的基本范围的情况下，可以进行很多修改，以使特定情况或材料适于本发明的教导内容。因此，本发明旨在不限于所公开的特定实施方式，而是本发明包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (27)

1.一种形成具有旋转轴线的刀头的方法，所述方法包括：
形成榖；
形成具有一体式刀体臂部段的至少一个环，所述刀体臂部段从所述至少一个环延伸；以及
将所述榖连接至所述刀体臂部段，使得所述榖和所述至少一个环围绕所述旋转轴线连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成具有一体式刀体臂部段的至少一个环的步骤包括：
形成具有所述一体式刀体臂部段的基部环。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，形成榖的步骤包括：
形成具有榖臂部段的榖。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述榖臂部段与所述榖一体地形成。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中，将所述榖连接至所述刀体臂部段的步骤包括：
将所述榖臂部段连接至所述刀体臂部段。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，形成具有一体式刀体臂部段的至少一个环的步骤包括：
形成具有一体式刀体臂部段的补充环。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述榖连接至所述刀体臂部段的步骤包括：
将所述榖连接至从所述补充环延伸的所述刀体臂部段；以及
将所述补充环连接至所述基部环，使得所述补充环连接在所述基部环与所述榖之间。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，从所述补充环延伸的所述刀体臂部段的至少一部分连接至所述榖和所述基部环两者。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述刀体臂部段的连接至所述榖和所述基部环两者的所述部分通过榖臂部段连接至所述榖和/或通过从所述基部环延伸的刀体臂部段连接至所述基部环。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述榖、所述榖臂部段、所述刀体臂部段和/或所述至少一个环通过焊接连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述榖、所述榖臂部段、所述刀体臂部段和/或所述至少一个环连接至松动的臂部段。
12.一种具有旋转轴线的刀头，所述刀头包括：
至少一个环；
榖，所述榖定位成旋转地对称并且从所述至少一个环轴向地移位；以及
多个臂部，所述多个臂部在所述至少一个环与所述榖之间延伸，其中，所述多个臂部中的每个臂部均包括从所述至少一个环延伸且与所述至少一个环一体形成的第一臂部段。
13.根据权利要求12所述的刀头，其中，所述多个臂部中的每个臂部还包括：
第二臂部段，所述第二臂部段从所述榖延伸，其中，所述第一臂部段连接至所述第二臂部段以将所述至少一个环连接至所述榖。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的刀头，其中，所述至少一个环包括：
基部环。
15.根据权利要求12至13中任一项所述的刀头，其中，所述至少一个环包括补充环。
16.根据权利要求15所述的刀头，其中，所述多个臂部中的每个臂部还包括：
第三臂部段，所述第三臂部段从所述补充环延伸并且与所述补充环一体形成，其中，所述补充环通过所述第三臂部段连接至所述第一臂部段和/或所述第二臂部段。
17.根据权利要求16所述的刀头，其中，所述第三臂部段从所述补充环周向地向内延伸。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的刀头，其中，所述第三臂部段从所述补充环周向地向外延伸。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的刀头，其中，所述榖、所述至少一个环、所述第一臂部段、所述第二臂部段和/或所述第三臂部段通过焊接连接，并且所述多个臂部中的每个臂部均包括至少一个焊接区域。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的刀头，其中，所述第二臂部段和所述榖一体形成。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的刀头，其中，所述第二臂部段比所述第一臂部段短。
22.根据权利要求13至20中任一项所述的刀头，其中，所述第二臂部段和/或所述第三臂部段是松动的臂部段。
23.一种船舶，包括根据权利要求12至22中任一项所述的刀头。
24.一种用于具有榖、基部环和旋转轴线的刀头的补充环，所述补充环包括：
具有一体式刀体臂部段的环部分；以及
位于每个所述刀体臂部段上的连接表面以用于连接至臂部段、所述榖和/或所述基部环，其中，当所述刀体臂部段连接至所述臂部段、所述榖和/或所述基部环时，所述榖、所述补充环和所述基部环围绕所述旋转轴线定位，且所述补充环定位在所述基部环与所述榖之间。
25.根据权利要求24所述的补充环，其中，所述刀体臂部段从所述补充环周向地向内延伸，以连接至臂部段和/或所述榖。
26.根据权利要求24至25中任一项所述的补充环，其中，所述刀体臂部段从所述补充环周向地向外延伸，以连接至臂部段和/或所述基部环。
27.一种用于具有榖和旋转轴线的刀头的基部环，所述基部环包括：
具有一体形成的刀体臂部段的基部环；以及
位于每个所述刀体臂部段上的连接表面以用于连接至额外臂部段、补充环和/或所述榖，其中，当所述刀体臂部段连接至所述额外臂部段时，所述基部环连接至所述榖并且围绕所述旋转轴线从所述榖向后轴向地定位。
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