CN110678611B - 带有裙部的刀头 - Google Patents

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Abstract

一种布置成绕旋转轴线旋转以从水床上移除材料的刀头(30)包括基环(32)，该基环相对于旋转轴线定位；毂部(34)，该毂部相对于旋转轴线定位；多个臂(38)，这些臂在基环与毂部之间延伸，这些臂包括多个切割工具(40)；以及多个裙部(42)，每个裙部从多个臂中的一个延伸至毂部，以在臂与毂部之间形成从刀头的远端朝向基环的封闭表面，并终止于构造成平行于背板(36)的侧面，在裙部与背板之间留出开口通道(48)。

Description

带有裙部的刀头
背景技术
绞吸式疏浚船(“CSD”)是可以用于切割至少部分在水下的物料并使材料松散的船舶。然后可以将这种被切割开的材料抽吸到抽吸管中。CSD通常用于切割诸如岩石之类的表面坚硬的材料，不过它们还可用于挖掘砾石或沙子。
CSD典型地使用在抽吸入口处带有刀头的抽吸管。刀头可通过毂部连接于疏浚船，该毂部安装在带有驱动器的轴线上以使刀头旋转。旋转轴线称为刀头的轴向方向。刀头和抽吸入口可相对于被疏浚的水床运动。为了将材料抽吸到抽吸管中，可设置耐磨的泵、例如离心泵。然后，可例如通过排泥浮管将由刀头切割的、已被抽吸到吸管中的材料从CSD运输至倾卸位置。
图1示出了现有技术的刀头。刀头10包括基环12和毂部14，该毂部14具有包括抽吸开口(未示出)的背板16。毂部14和基环12通过沿轴向方向延伸的多个臂18连接。臂18可沿切线和径向方向弯曲，使得臂朝向彼此成螺旋。在其它刀头中，臂可仅沿径向方向弯曲，同时沿轴向方向对准或相对于轴向方向成小角度。每个臂18必须连接于基环12和毂部14，典型的是通过焊接。刀头10可附加地设有不同的挖掘工具20、例如凿形或其它形状的齿，以辅助挖掘。这些切割工具20可以附连于臂18。背板固定于诸如梯子之类的非运动部件，并且不与刀头10一起旋转，而是形成表面以在刀头10旋转时将抽吸嘴暴露于由刀头10切割的材料。
在绞吸式疏浚船的挖掘过程期间，并非所有由刀头切割的材料都将会被抽吸嘴直接吸起。该过程称为溢出。溢出的结果是，由于吸入额外的水和较少的切割材料，刀头抽吸嘴所设定的混合物密度将降低，从而降低了生产率。溢出还增加了给定挖掘深度所需的时间，因为溢出的材料需要通过附加的扫除来进行移除。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种布置成绕旋转轴线旋转以从水床上移除材料的刀头包括：基环，该基环相对于旋转轴线定位；毂部，该毂部相对于旋转轴线定位；多个臂，这些臂在基环与毂部之间延伸，这些臂包括多个切割工具；以及多个裙部，每个裙部从多个臂中的一个延伸至毂部，以在臂与毂部之间形成从刀头的远端朝向基环的封闭表面，并终止于构造成平行于背板的侧面，从而在裙部与背板之间留出开口通道。
具有多个裙部的这种刀头会导致更高效的疏浚操作，同时减少溢出。裙部形成从刀头的远端朝向将要抽吸切割材料的地方的封闭通道，从而有助于保持更多的切割材料并将切割材料递送至抽吸开口。此外，这有助于防止附加的水与切割材料一起流入，从而导致了生产率的提高。
根据一实施例，每个裙部成形为具有桨距角。可选地，每个裙部是螺旋桨形的。裙部的此类构造可以有助于使切割材料朝向背板运动，切割材料在该背板处将被抽吸，从而有助于在挖泥过程中使溢出最小化。
根据一种实施例，裙部在多个臂中的每一个与毂部之间延伸，以在每个臂与毂部之间形成封闭表面。通过使裙部在每个臂与毂部之间延伸，在每个臂和与之间形成封闭通道。这种构造还可以增加抗溢出性。
根据一种实施例，裙部从远端朝向基环在每个臂长的20-100％上延伸。裙部的延伸范围可以有助于抵抗在大量刀头上的溢出。
根据一种实施例，臂从基环旋转地延伸至毂部。这种构造可以有助于提高刀头的切割能力。
根据一种实施例，多个裙部包括与多个臂相同的材料。可选地，臂和裙部可以一体地形成。通过形成相同或相似材料的臂和裙部，它们将能够平等地承受切割操作产生的力，并且将通常需要类似的维护例程，从而使整个刀头的维护更加简单。
根据一种实施例，刀头是带有梯子的船舶的一部分。可选地，该船舶可以是绞吸式疏浚船。具有刀头的这种船舶将会具有更高效的疏浚操作，因为刀头将会导致更少的溢出，并且更高密度的混合物被清除并被抽吸至船舶。
根据一种实施例，该船舶还包括背板，该背板固定于梯子，并且在利用裙部形成开口通道的位置处在基环与毂部之间延伸。背板包括抽吸开口。这种布置在裙部与背板之间形成开口通道，这有助于使被切割出的混合物从防溢裙部之间的封闭通道漏入抽吸开口。可选地，背板与裙部之间的通道的高度在基环的直径的大约1％到20％之间，并且除其它因素外，通道的高度还可以主要取决于刀头的尺寸和所要切割的材料。
根据一种实施例，背板从基环朝向刀头的远端而成角度。在这样的实施例中，裙部的端部也将可能成一定角度，使得通道的高度保持相同。
根据本发明的另一方面，一种形成带有裙部的刀头的方法包括获得刀头，该刀头包括基环、毂部、在基环与毂部之间延伸的多个臂以及在多个臂上的多个切割工具；以及将多个裙部连接至刀头，以在多个臂中的至少一些与毂部之间形成从刀头的远端朝向基环的封闭通道，该封闭通道终止于构造成平行于背板的表面，并在背板与每个裙部之间留出开口通道。这种方法可以形成如下的刀头，该刀头使溢出最小化并提高了疏浚操作的效率。
根据一种实施例，连接多个裙部的步骤包括将多个裙部焊接至多个臂和毂部。在单独制造裙部后，焊接可以提供有效的连接裙部的方式。单独制造裙部可以是更简单的制造方法，尤其是当裙部具有复杂的形状和/或弯曲度时。
根据一种实施例，多个裙部与多个臂一体地形成，并且连接多个裙部的步骤包括将多个裙部连接至毂部，以在多个臂的至少一些与毂部之间形成封闭通道，该封闭通道从刀头的远端朝向基环，该封闭通道终止于构造成平行于背板的表面，并在背板与每个裙部之间留有开口通道。将多个臂与多个裙部一体地形成确保臂与裙部之间的牢固连接，以用于切割操作。
根据一种实施例，该方法还包括将多个切割工具连接至多个臂。将切割工具连接至该多个臂可以确保刀头能够有效地切割床身，尤其是当床身较硬时。
根据一种实施例，将多个裙部连接至刀头的步骤包括连接裙部以在多个臂中的每一个与毂部之间形成封闭通道。在使用刀头进行疏浚操作期间，将裙部连接至每个臂以在每个臂之间形成封闭通道可以确保很高的抗溢出性。
根据本发明的另一方面，一种用于刀头的裙部包括刚性主体，该刚性主体构造成连接在刀头的臂与毂部之间并且从远端朝向背板延伸。这种裙部可以连接于现有的刀头，以增加这种刀头的抗溢出性。
根据一种实施例，裙部成形为促成从远端朝向背板的流动。该形状可以例如具有桨距角、曲线、螺旋桨形状和/或渐缩的厚度。
附图说明
以下将参照附图更详细地讨论本发明，附图中
图1示出了现有技术的刀头的侧视图。
图2A示出了具有防溢裙部的刀头的侧视图。
图2B示出了具有图2A的裙部的刀头的后视图，其中移除了背板。
图2C示出了图2A的刀头的侧视图，其中移除了臂和基环。
图3示出了具有刀头的疏浚船的视图。
具体实施方式
图2A示出了刀头30的侧视图，该刀头30具有基环32、毂部34、具有抽吸开口37的背板36、臂38、切割工具40和防溢裙部42。图2B示出了刀头30的后视图，其中移除了背板36，并且图2C示出了刀头30的侧视图，其中移除了臂38和基环32。
臂38在基环32与毂部34之间延伸。切割工具40从臂38延伸并且可以一体地形成或可以附连于臂。切割工具40可以采取许多不同的形式。背板36连接至固定部件，例如梯子(参见图3)。
防溢裙部42均连接至毂部34和一个臂38，该防溢裙部42从远端45朝基环32延伸，以在臂38与毂部34之间形成封闭表面。这在相邻的臂38之间与防溢裙部42一起形成封闭通道。防溢裙部42终止于平行于背板36的侧面46，并在裙部42与背板36之间留出开口48。这些开口48在裙部42与背板36之间形成通道。开口可以基于基环32的直径，并且可以是基环32的直径的约1％-20％。
防溢裙部42可以与臂38一体地形成，或者可以分开形成，并且例如通过焊接连接于臂38和毂部34。每个防溢裙部42成形为具有螺旋桨形状的桨距角以影响流动，不过在其它实施例中，裙部42可不同地成形。裙部42可以由与臂38相同的材料或不同的耐久材料(例如，铁)制成，并且可以在每个臂长度的20％至100％上延伸。
如图3所示，刀头30可以连接于例如疏浚船50的船舶，以用于挖掘。刀头30连接于梯子52，并用于切割诸如岩石之类的表面坚硬的材料。毂部34连接于驱动轴(未示出)并由驱动轴驱动，以使刀头30绕其旋转轴线RA旋转。然后将切割材料沿着防溢裙部42之间的封闭通道朝向背板36引导，在背板36处，切割材料将进入抽吸开口37并从刀头30运输离开。
如背景技术中所提到的，现有技术的刀头内部的开放空间导致切割材料在进入抽吸开口之前更容易从刀头逸出。通过用防溢裙部42封闭臂38之间的空间，刀头30在执行切割操作时有助于使这种溢出最小化。切割材料由防溢裙部42朝向防溢裙部42与背板36之间的开口通道被引导，从而确保当抽吸开口经过时，更多的切割材料通过抽吸开口37被抽吸。这减少了从周围环境中吸水，因此确保了疏浚混合物的密度更高，并且通过需求更少的扫除次数来移除期望量的材料，从而确保了整个疏浚过程更加高效。
防溢裙部42的形状、例如具有类似于螺旋桨形状的桨距角的防溢裙部42，可以有助于进一步减少溢出。该形状可以协助使切割材料远离远端45朝向抽吸开口37将要经过的区域加速。
在切割过程期间，通过使用防溢裙部42以使溢出刀头的切割材料最小化，刀头30有助于增加所抽吸的混合物的密度并确保整个疏浚过程更高效。
如关于图2A-2C所描述的，刀头30可以由现有技术的刀头通过添加防溢裙部42而形成。它们可以例如通过将防溢裙部42焊接至现有技术的刀头而进行结合。通过重新使用较旧的刀头，并使较旧的刀头在疏浚过程中更高效，这可以成为提高疏浚效率的经济的方式。
总而言之，增加多个防溢裙部42有助于保持切割材料，以供通过抽吸开口37抽吸。防溢裙部42有助于将材料保持在防溢裙部42与毂部34之间的封闭通道中，从而减少溢出。在刀头30旋转时，在防溢裙部42的下侧46与背板36之间形成的开口通道保持用于通过抽吸开口37抽吸的材料，从而通过使刀头30的溢出最小化来提高生产率。
虽然防溢裙部42被显示为连接在刀头30中的每个臂38与毂部34之间，但是在其它实施例中，刀头30可以具有更少的防溢裙部42，例如仅在每隔一个臂38之间形成通道，只要它围绕旋转轴线对称即可。使用少于每个臂38的防溢裙部可以有助于减少整个刀头30的重量，从而使运动和生产更加容易并且更便宜。
根据刀头30的需求，防溢裙部42的厚度可以从臂38的厚度变化到较小的厚度。
尽管已参照其示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可在不偏离本发明范围的条件下进行各种改变并且可以用等同构件来替换本发明的各构件。此外，可作各种改型以使得具体的情形或材料适应本发明的教导，而不偏离其主要范围。因此，本发明并不旨在限制于所公开的特定实施例，而是会包括落在所附权利要求内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种布置成绕旋转轴线(RA)旋转以从水床上移除材料的刀头(30)，所述刀头(30)包括：
基环(32)，所述基环围绕所述旋转轴线(RA)定位；以及
毂部(34)，所述毂部定位成使所述刀头(30)围绕所述旋转轴线(RA)旋转；
多个臂(38)，所述多个臂在所述基环(32)与所述毂部(34)之间延伸，所述多个臂(38)包括多个切割工具(40)；以及
多个裙部(42)，每个所述裙部(42)从所述多个臂(38)中的一个延伸至所述毂部(34)以在所述臂(38)与所述毂部(34)之间形成从所述刀头(30)的远端(45)朝向所述基环(32)的封闭表面，并终止于构造成平行于背板(36)的侧面(46)，所述背板从所述基环(32)朝向所述刀头(30)的远端(45)成角度，在所述裙部(42)与所述背板之间留出开口通道(48)。
2.如权利要求1所述的刀头(30)，其特征在于，每个所述裙部(42)成形为具有桨距角。
3.如权利要求2所述的刀头(30)，其特征在于，每个所述裙部(42)是螺旋桨形的。
4.如前述权利要求中任一项所述的刀头(30)，其特征在于，所述裙部(42)在所述多个臂(38)中的每一个与所述毂部(34)之间延伸，以在每个所述臂(38)与所述毂部(34)之间形成封闭表面。
5.如权利要求1所述的刀头(30)，其特征在于，所述裙部(42)从远端(45)朝向所述基环(32)在每个所述臂长的20-100％上延伸。
6.如权利要求1所述的刀头(30)，其特征在于，所述臂(38)从所述基环(32)旋转地延伸至所述毂部(34)。
7.如权利要求1所述的刀头(30)，其特征在于，所述多个裙部(42)包括与所述多个臂(38)相同的材料。
8.一种船舶(50)，所述船舶包括梯子(52)以及连接于所述梯子(52)的如前述权利要求中任一项所述的刀头(30)，其中，所述船舶(50)是绞吸式疏浚船。
9.如权利要求8所述的船舶(50)，其特征在于，还包括背板(36)，所述背板固定于所述梯子(52)并且在利用所述裙部(42)形成所述开口通道(48)的位置处，在所述基环(32)与所述毂部(34)之间延伸，其中，所述背板从所述基环(32)朝向所述刀头(30)的远端(45)成角度，其中，所述背板(36)包括抽吸开口。
10.如权利要求9所述的船舶(50)，其特征在于，所述开口通道(48)的高度为所述基环(32)的直径的1％-20％。
11.一种形成带有裙部(42)的刀头(30)的方法，所述方法包括
获得刀头(30)，所述刀头构造成围绕旋转轴线(RA)旋转，所述刀头(30)包括围绕所述旋转轴线(RA)定位的基环(32)、构造成使所述刀头(30)围绕所述旋转轴线(RA)旋转的毂部(34)、在所述基环(32)与所述毂部(34)之间延伸的多个臂(38)以及在所述多个臂(38)上的多个切割工具(40)；以及
将多个裙部(42)连接至所述刀头(30)，以在所述多个臂(38)中的至少一些与所述毂部(34)之间形成从所述刀头(30)的远端(45)朝向所述基环(32)的封闭通道，所述多个裙部(42)终止于构造成平行于背板(36)的表面，并在所述背板(36)与每个所述裙部(42)之间留出开口通道(48)，所述背板(36)从所述基环(32)朝向所述刀头(30)的远端(45)成角度。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，连接所述多个裙部(42)的步骤包括将所述多个裙部(42)焊接至所述多个臂(38)和所述毂部(34)。
13.如权利要求11-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个裙部(42)与所述多个臂(38)一体地形成，并且连接所述多个裙部(42)的步骤包括：
将所述多个裙部(42)连接至所述毂部(34)，以在所述多个臂(38)中的至少一些与所述毂部(34)之间形成从所述刀头(30)的远端(45)朝向所述基环(32)的封闭通道，所述多个裙部(42)终止于构造成平行于背板(36)的表面，并在所述背板(36)与每个所述裙部(42)之间留出开口通道，所述背板(36)从所述基环(32)朝向所述刀头(30)的远端(45)成角度。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述多个切割工具(40)连接至所述多个臂(38)。
15.一种用于如权利要求1-7中任一项所述的刀头(30)的裙部(42)，所述裙部包括：
刚性主体，所述刚性主体构造成连接在刀头(30)的所述多个臂(38)中的至少一个与所述毂部(34)之间，并从远端朝向背板延伸，其中，所述裙部成形为促成从所述远端朝向所述背板的流动。
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