用于从水底移除材料的刀头制造技术

本发明专利技术涉及一种用于从水底移除材料的刀头(1)。所述刀头(1)布置为绕旋转轴线(RA)旋转。所述刀头(1)包括基座圈(10)和毂(20)，所述基座圈(10)和所述毂20)设置成相对于所述旋转轴线(RA)是旋转对称的。所述刀头(1)包括在所述基座圈(10)与所述毂(20)之间延伸的多个臂(30)，所述臂(30)包括多个挖掘工具(40)。所述挖掘工具由具有旋转对称的钻头端部(41)的钻头(40)提供，其中所述臂(30)包括一组或多组的钻头(40)，每一组包括三个或更多个相邻的钻头(40)，这些钻头的钻头端部(41)限定直线段(LS)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从水底(water bed，河底)移除材料的刀头(cutter head)，该刀头布置成绕旋转轴线旋转，该刀头包括基座圈(base ring)和毂(hub)，基座圈和毂设置成相对于旋转轴线是旋转对称的，刀头包括在基座圈与毂之间延伸的多个臂，臂包括多个挖掘工具。本专利技术进一步涉及包括这种刀头的船。
技术介绍
绞吸式挖泥船(dredger)(CSD)是已知的。这种挖泥船使用吸管，该吸管在吸入口处具有刀头。刀头可利用毂连接至挖泥船，毂安装在具有使刀头旋转的驱动器的轴线上。旋转轴线被称为刀头的轴向方向。刀切下的材料被吸入吸管并从刀头输送走，例如通过浮动管线输送至倾倒位置(dumping location)。刀头切下水底材料并使其松动，以便使该材料被吸入吸管。刀头和吸入口可相对于水底移动。为了将水底材料吸入吸管，可设置耐磨的泵，例如离心泵。绞吸式挖泥船常用于切下硬表面材料(例如，岩石)，然而绞吸式挖泥船也可用于挖掘砂砾(gravel)或沙子。刀头可设置有多个挖掘工具(例如，形成为凿形的齿)来挖凿水底材料。挖掘工具也可由包括多个齿的切削刃形成。然而，挖掘工具易于磨损，尤其是当其切下硬表面材料时。因此，包括可更换齿或可更换切削刃的刀头是已知的。更换齿是一项费时因而费钱的操作，且导致了绞吸式挖泥船停工。已知的刀头设计包括设置在吸入开口周围的基座圈，多个臂连接至该基座圈。臂在轴向上远离吸入开口地延伸，并径向地朝向彼此会聚，从而在吸入开口的前面形成刀头。臂在切向和径向上可以是弯曲的，以便臂朝向彼此成螺旋形。臂也可仅在径向上是弯曲的，同时轴向对齐或相对于轴向成小的角度。例如，这种设计被称为Lancelot(由IHC Parts&Services公司制造)。会聚的臂可在吸入开口的前方一定距离处的中部彼此靠近，臂在此处连接至驱动刀头的毂。挖掘工具，例如，齿或切下刃，被附接至臂。挖掘工具使水底材料松动并切下水底材料，水底材料通过在臂之间的空间被吸入吸入开口。齿还起到铲子(scoop)的作用，其从水底铲起切下的和/或松动的材料，将该材料铲向吸入开口。已知的刀头具有许多缺点。例如，形成为凿形的齿易于磨损且需要经常更换，这增加了刀头的停机时间。在一些情况下，齿持续的时间不超过一小时。US-A-3885330和EP-A1-0376433示出的用于挖孔的设备和切削工具不适合与绞吸式挖泥船结合使用。这些文献示出了具有臂的工具，该臂包括设置在与工具的旋转轴线垂直的平面内的多个挖掘工具。因此，当设置成与水底成除了垂直外的一定角度时，这种工具不适合发挥功能。此外，这种切削工具不适合在与其旋转轴线垂直的方向上移动，这在绞吸式挖泥船中是很常见的，其中绞吸式挖泥船设置有定位桩系统(spud system)，其允许绞吸式挖泥船相对于定位桩做旋转运动，从而沿水底移动刀头。WO2011003896公开了这样一种用于疏浚水下的地面的刀头。该刀头适合于绕中心轴线可旋转地附接至绞吸式挖泥船的梯形件，并适合于随该挖泥船在横移运动中移动穿过地面。刀头包括基座圈、在中心轴线方向上位于距基座圈一距离处的毂，以及从基座圈延伸至毂的多个支撑臂，其中支撑臂之间设置有通道开口，且其中切削工具是轴对称的，至少在切削工具的自由外端是轴对称的。切削工具至少在其自由外端是轴对称的，且优选沿其整个长度是轴对称的，从而允许绕其纵向轴线自由旋转。切削工具可以是旋转对称的，且优选为锥形的。这种切削工具所占空间较少，这使得有可能为刀头提供大量的切削工具。切削工具可布置在槽内，以便切削工具可绕其旋转对称轴线自由地旋转或至少容易地旋转。允许切削工具在操作期间自由地或容易地旋转降低了破损的风险，并且还通过与土壤摩擦使切削工具的土壤接触末端自主地锐化。在优选的实施方式中，根据本专利技术的刀头包括至少50个切削工具，更优选包括至少100个切削工具，再更优选包括至少140个切削工具，最优选包括至少180个切削工具。此处，切削工具可规则地也可不规则地分布在刀头的回转表面上。每个支撑臂的切削工具的数量优选地包括至少10个切削工具，更优选包括至少15个切削工具，再更优选包括至少20个切削工具，最优选包括至少25个切削工具。然而，在现有技术中，对使用这种至少在其自由外端轴对称的切削工具存在偏见。还参考了CEDA在鹿特丹举行的2009疏浚日，未来疏浚工具(www.dredging.org)的会议论文集中收录的Klaas Wijma所著的“WEAR RESISTANT DREDGE CUTTER TEETH A LOOK AT THE DEVELOPMENT OF THE TOOTH AND ITS IMPACT ON ECONOMICAL AND ENVIRONMENTAL ASPECTS OF THE DREDGER LOGISTICS AND FOUNDRY(耐磨挖掘切削齿——齿发展初探以及齿发展对于挖泥船后勤和铸造厂的经济方面和环境方面的影响)”。根据该文章，已对传统挖泥机刀头上的钻头(bit)进行了测试，但未成功。Wijma指出了不成功的多种原因。首先，圆锥形钻头中的硬金属杆的可用长度相对较短，导致寿命较短。其次，圆锥形钻头是针对较小的切削深度设计的，这导致切削效率低下。第三，钻头的强度相对较小，大约为150kN，而齿可承受1500-2000kN范围内的切削力或法向力。所有这些缺点导致钻头和适配器(用于支撑钻头)很快磨损、扭矩和穿透力更大，且破损增加。JP-U-50038142示出使用非旋转对称的钻头端部。根据该文献的装置具有以下缺点，在刀头的远端处将无法有效地切削材料，这是因为远端处没有挖掘工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种更有效的刀头。根据一个方面，提供了一种用于从水底移除材料的刀头，该刀头被布置成绕旋转轴线旋转，该刀头包括基座圈和毂，基座圈和毂被设置成相对于旋转轴线是旋转对称的，该刀头包括在基座圈与毂之间延伸的多个臂，该臂包括多个挖掘工具，其中挖掘工具由具有旋转对称的钻头端部的钻头提供，其中臂包括一组或多组钻头，每一组包括三个或更多个相邻的钻头，相邻的所述钻头的钻头端部限定笔直的线段。具体而言，臂包括两组或更多组钻头，每一组包括三个或更多个相邻的钻头，相邻的所述钻头的钻头端部限定笔直的线段。这样一组相邻的钻头形成耙(rake)，钻头安装至共用基座且钻头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从水底移除材料的刀头(1)，所述刀头(1)布置成绕旋转轴线(RA)旋转，所述刀头(1)包括基座圈(10)以及毂(20)，所述基座圈(10)和所述毂(20)设置成相对于所述旋转轴线(RA)是旋转对称的，所述刀头(1)包括在所述基座圈(10)与所述毂(20)之间延伸的多个臂(30)，所述臂(30)包括多个挖掘工具(40)，其中所述挖掘工具由钻头(40)提供，所述钻头具有旋转对称的钻头端部(41)，其中所述臂(30)包括一组或多组的钻头(40)，每组包括三个或更多个相邻的钻头(40)，相邻的所述钻头的所述钻头端部(41)限定笔直的线段(LS)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 NL 20091461.一种用于从水底移除材料的刀头(1)，所述刀头(1)布置成绕旋转
轴线(RA)旋转，所述刀头(1)包括基座圈(10)以及毂(20)，
所述基座圈(10)和所述毂(20)设置成相对于所述旋转轴线(RA)
是旋转对称的，所述刀头(1)包括在所述基座圈(10)与所述毂(20)
之间延伸的多个臂(30)，所述臂(30)包括多个挖掘工具(40)，
其中所述挖掘工具由钻头(40)提供，所述钻头具有旋转对称的钻
头端部(41)，其中所述臂(30)包括一组或多组的钻头(40)，每
组包括三个或更多个相邻的钻头(40)，相邻的所述钻头的所述钻头
端部(41)限定笔直的线段(LS)。
2.根据权利要求1所述的刀头，其中，所述基座圈(10)和所述毂(20)
沿所述旋转轴线(RA)相对于彼此轴向地移位，所述毂(20)设置
成相对于所述基座圈(10)距所述刀头(1)的远端更近，其中所述
臂(30)包括两组或更多组的钻头(40)，所述钻头的所述钻头端部
(41)限定笔直的所述线段(LS)，其中各个笔直的所述线段(LS)
与所述旋转轴线(RA)之间的角度朝所述刀头(1)的远端增大。
3.根据前述权利要求中任一项所述的刀头，其中，与一个臂(30)相
关联的一个或多个所述线段(LS)限定钻头平面(BP)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的刀头，其中，与一个臂(30)相
关联的一个或多个所述线段(LS)当投影在与所述旋转轴线(RA)
垂直的投影平面上时，共同形成笔直的钻头线(BL)。
5.根据权利要求4所述的刀头(1)，其中，所述钻头线(BL)相对于
所述旋转轴线(RA)偏移(d)。
6.根据权利要求5所述的刀头(1)，其中，所述钻头线(BL)与所述
旋转轴线(RA)交叉。
7.根据前述权利要求中任一项所述的刀头(1)，其中，所述基座圈(10
具有第一直径(D1)，所述毂(20)具有第二直径(D2)，所述第一
直径(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·亚历山大·范奥普斯塔尔，
申请(专利权)人：IHC荷兰IE有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL