CN1025356C - 掩护式隧道钻巷机 - Google Patents

Abstract

一种掩护式隧道钻巷机包括：一个圆柱形掩护体，一个设置于掩护体的前端并带有一块面板的旋转切割头，面板上设有许多沿径向方向延伸的槽口，一个中间支承件用于在各槽口中支承许多截齿，各截齿分别具有前载齿部分和后截齿部分，用于支承中间支承件使其可绕沿径向方向延伸的轴线摆动的装置，一个用于在掩护体的轴线方向上可移动的引导支承装置的零件，用于在掩护体的轴线方向上移动支承装置，最终使截齿相对于面板的前面前后移动的装置，面板和导向件承受截齿的采掘反作用力。

Description

本发明涉及一种掩护式隧道钻巷机，尤其是涉及一种带旋转切割头的掩护式隧道钻巷机。

在具有设置在圆筒形掩护体前端的旋转切割头的隧道钻巷机中，旋转切割头上设有一块面板，面板上设有一条或许多条沿面板径向方向延伸的槽口，在保证截齿的相应部分从槽口中凸出的条件下，在各槽口中装有许多截齿。当旋转切割头旋转而掩护体前移时，用这些截齿采掘本生岩。

各截齿从面板的前面凸出的长度根据所需采掘的本生岩而变化。当本生岩软时，最好使各截齿的凸出长度长一些，以改善采掘性。相反，当本生岩硬时，则应使其较短，以在预定的功率下保证采掘。就此，已有一种隧道钻巷机被推荐，其中截齿设置成可相对于面板的前面前后移动（见日本特开昭（KOKOKU）62-24597）。

另外，考虑到一个截齿分别设有前截齿部分和后截齿部分，其中后截齿部分在向前旋转中稍有磨损，而前截齿部分在向后旋转中亦有磨损，因而推荐采用一种旋转切割头，在这种旋转切割头上，将截齿设置在面板上，且使其可绕在面板径向方向延伸的轴线摆动（见日本特开昭（KOKOKU）62-317）。

假如本生岩是由非常硬的粘土层或泥岩层构成，当切割头仅与本生岩简单接触旋转，即不仅用于采掘的截齿部分没有插入本生岩，而且不用于采掘的截齿部分地设有插入本生岩时，即使将截齿压在如上所述的硬的自支撑的本生岩上，并对切割头施加一个旋转力时，也不能用这种可前后移动的切割头采掘这种本生岩。因为，如欲采掘这种本生岩，则用于采掘的截齿部分须插入本生岩，同时不用于采掘的截齿部分亦需插入本生岩。若将这些截齿部分强力压入这种本生岩，则需要非常大的推力，并且各截齿的强度必须增加。

当采掘具有可摆动截齿的旋转切割头时，只有用于采掘的截齿部分能够插入本生岩，因而可以采掘上述坚硬的本生岩。

但是，由于上述日本特开昭（KOKOKU）62-317中所描述的各截齿是固定在截齿座上，且这种截齿座可绕支承在面板上的枢轴销摆动，所以这种截齿不能相对于面板的前面前后移动。从面板的前面凸出的各截齿的长度是固定的，这将导致用固定长度的截齿去开采不是硬就是软的本生岩。如果各截齿的凸出长度是参考硬的本生岩确定的，同时又考虑安全的必要性，那么，在开采软的本生岩时，采掘效率受到限制。相反，如果各截齿的凸出长度是参考软的本生岩确定的，同时又考虑采掘效率的重要性，则对于硬的本生岩又无法开采。

另外，对于上述的可摆动型截齿，作用于截齿的采掘反作用力由枢轴销、截齿座、及截齿座与面板的接触面承受。这样，当开采特别硬的本生岩 时，会有一个大的弯矩作用在枢轴销上，它将使枢轴销弯曲甚至于剪断，由此而防碍截齿的摆动。

本发明的目的在于提供一种带可摆动的截齿的掩护式隧道钻巷机，这种截齿能够插入硬的本生岩并对其进行采掘，且既可根据相应的驱动力完成对本生岩的开采，又能以高采掘效率完成对软本生岩的开采。

本发明的另一个目的在于提供一种掩护式隧道钻巷机，它能够减少作用在用于可摆动地支承截齿的枢轴上的采掘反作用力。

根据本发明的掩护式隧道钻巷机包括一个圆筒形掩护体，一个安装在掩护体前端的旋转切割头，切割头上设有一块面板，其上设有一条或许多条沿面板径向方向延伸的槽口，一个中间支承件用于在每个槽口中支承许多截齿，各截齿分别具有前截齿部分和后截齿部分，用于支承中间支承件使其可围绕沿径向方向延伸的轴线摆动的装置，一个用于在掩护体的轴线方向上可移动的引导支承装置的零件，以及一个在掩护体的轴线方向上移动支承装置从而使截齿相对于面板的前面前后移动的装置，面板和导向件承受截齿的采掘反作用力。

根据欲采掘的本生岩的软硬程度用移动支承装置的装置移动支承装置，并调整各截齿从面板前面凸出的长度。当旋转切割头旋转而掩护体前移时，截齿通过中间支承件摆动，用于采掘的截齿部分插入本生岩。为实现连续采掘操作，作用在截齿上的采掘反作用力由面板和用于可移动的引导支承装置的零件所支承。

由于支承大量截齿的中间支承件可摆动，所以截齿也可摆动，并且当切割头旋转时只要截齿压在本生岩上，用于采掘的截齿部分便插入本生岩。因此，即使是硬的本生岩亦可被采掘。

当用于支承中间支承件的支承装置由移动装置移动时，截齿便相对于面板的前面向前或向后移动。据此，如果欲采掘的本生岩是一种硬的本生岩，将根据相应的功率，以缩短各截齿从面板的前面凸出的长度的方式来采掘这种硬的本生岩。同样，如果欲采掘的是一种软的本生岩，则以增加各截齿的凸出长度以改进采掘效率的方式采掘这种软的本生岩。即，高效采掘在没有无效操作的情况下被完成。

由于面板和导向件承受在截齿上产生的采掘反作用力，所以作用在用于可摆动地支承中间支承件的枢轴上的采掘反作用力被大大地减少。因此避免了由于枢轴弯曲造成的摆动不畅的现象。

考虑到承担截齿的采掘反作用力，中间支承件最好制成靠在面板上。这样做，不仅可以防止由于截齿直接靠在面板上而引起的弯曲和变形，而且可以通过改善中间支承件的形状和大小对每个截齿给出一定的切割角度，而这个角度与槽的宽度和截齿的大小及其它类似的条件无关。因此，只要面板上设有许多尖端，且这些尖端在面板径向方向上间隔排列布置于槽口两侧边缘上以使其紧靠在中间支承件上，则利用这些尖端即可保证截齿的一定的切割角度，且可利用其提供抗磨损措施。

在将许多尖端设置在槽口两侧边缘上的情况下，当截齿移至其后极限位置时，槽口的形状最好是基本上可由中间支承件和尖端所封闭的形状。这样，当隧道钻巷机处于不工作状态时，可支撑住本生岩的地压或地下水的压力，从而防止本生岩塌落。

只要中间支承件和各尖端被制成分别具有可相互啮合的倾斜表面，则即使是每个截齿的切割高度（即各截齿从面板凸出的长度）是变化的，也可使各截齿的倾斜角度为一个常量，从而获得不变的采掘效果。同样，由于各尖端用一个平面承受采掘反作用力，所以避免了尖端上的应力集中，因此可以使用低强度的材质制造这种尖端。

在中间支承件和各尖端分别具有相互啮合的倾斜表面的情况下，支承装置设有一根枢轴，用于可摆动地支承中间支承件。当这根枢轴置于由导向件引导的支承装置的前部时，中间支承件可绕枢轴摆动，并在支承装置移动时保证中间支承件的倾斜面与各尖端的倾斜面相互接触。

在中间支承件和各尖端分别具有倾斜面，且支承件带枢轴的情况下，当中间支承件不摆动时，设置于槽口两侧边缘上的尖端最好相对于包含掩护体轴线和枢轴轴线的假想面对称，中间支承件最好也制成相对于上述假想平面对称的形状。这样做，可使得向前和向后旋转时取得同样的效果。

截齿的形状最好这样，即当其到达其运动的后极限位置时，可将其置于从面板的前面向后隔出的空间中。由于截齿不从面板向外凸出，所以切割头的旋转阻力较小。因而对现有的用于这种隧道钻巷 机的各种机构的调整均得以简化。

只要支承装置带有一个被引导的平面部分且这种导向件总是由以被引导部分的厚度为相间距离而设置的两块板构成，那么，结构便被简化，但由于导向件具有很大的与支承件被引导部分相接触的面积，以致于导向件容易受采掘反作用力作用的情况除外。

通过下面参照附图对本发明最佳实施例的描述，本发明的上述的以及其它的目的和本发明的特征将得更明显，其中

图1是根据本发明的一种掩护式隧道钻巷机的剖视图;

图2是旋转切割头的正视图;

图3是沿图2中3-3线剖开放大剖视图，并表示一个向前凸出的截齿;

图4是沿图2中4-4线剖开的放大视图，并表示一个位于其运动的后极限位置的截齿。

如图1所示，掩护式隧道钻巷机包含一个圆筒形的掩护体10和一个旋转切割头12。

在图示实施例中，掩护体10包括一个前筒体14和一个后筒体16的凸缘之间设有许多方向修正千斤顶18（图中表示其中之一）。当方向修正千斤顶18伸缩时，前筒体14便相对于后筒体16摆动，以此修正掩护体的前进方向。

如图2和3所详细表示的那样，旋转切割头12安置在掩护体10的前端，旋转切割头12带有一块面板20，一个中间支承件22，支承装置24及一个导向件26。

呈圆平板形的面板20上设有一条或许多条沿面板径向方向延伸的槽口28（图示实施例中表示两道槽口）。如图所示的分别呈直角平面形的两道槽口28沿面板20的直径方向延伸。由掩护体10可旋转地支承着并沿掩护体10轴线方向沿伸的旋转轴30穿过面板20的中心部分向前延伸，并从面板20向前凸出。旋转轴30的凸出端用帽32封盖。帽32上有一个中心齿34，在面板20的周边上，沿圆周方向相间设置许多初截齿36。

中间支承件22支承着许多截齿38，从而使截齿38分别装设在相应的槽口28中。在图示实施例中，中间支承件22上设有两个倾斜面23a、23b，一个前平面23c，中间支承件22的长度基本上等于槽口28的径向长度。在长度方向上，即在面板20的径向方向上，以均匀的间隔在支承件22的前平面23c上设有5个截齿38，于其后面设有许多凸合23d。每一个截齿38均由前截齿部分39a和后截齿部分39b组成。

截齿38的采掘反作用力作用于面板20和导向件26上，如稍后对此描述的那样，中间支承件22最好是直接靠在面板20上或通过尖端40靠于其上。

在图示实施例中，在面板径向方向上以均匀的间隔在槽口28的两侧边缘上分别设置许多尖端40，用焊接或压嵌的方法，以尖端40和截齿38相间的方式将尖端40安装在面板20的称做槽口28的边缘上。每个尖端40在正对着中间支承件22的部位上设有一个斜面41。在图3中，在左侧和右侧尖端40上的斜面41可分别靠在中间支承件22的斜面23a和23b上。

支承装置24支承着中间支承件22，并使其可绕沿面板20的径向方向沿伸的轴线摆动。在图示实施例中，支承装置24上设有一块被引导的板状件42和一根销轴43。被引导的件42上设有许多凸台42a，这些凸台42a设置成中间支承件22的凸台23d相间布置（见图1）。中间支承件22的凸台23d和被引导件42的凸台42a布置在一条直线上。销轴43穿过这些凸台并用销子44将其锁定以防脱落，由此使得中间支承件22被可摆动地支承住。

在图示实施例中，槽口28两侧边缘上的尖端40相对于一个包含掩护体10和销轴43的轴线的假想平面p是呈对称布置（见图3）。中间支承件22被制成在其如图4所示处于非工作状态中，亦相对于上述假想平面P对称。也就是说，安置在槽口28左侧的各尖端40的斜面41相对于右侧的各尖端40的斜面41布置成平面对称的形式且中间支承件22的两个斜面23a、23b相互间亦为平面对称形。

导向件26在掩护体10的轴线方向上可移动的引导支承装置24。在图示实施例中，导向件26由两块平板27a、27b组成。两块平板27a、27b以支承装置24上被引导的平板件42的厚度为间隔相间布置，并将其焊在面板20上。导向件26设置在各槽口28中，并将其设置于销轴43之后。

由各截齿38所施加的采掘反作用力作用于面板20和导向件26之上。因此，如果导向件26如图所示为板材时，除非在各槽口28中设置大量的导向件26，否则该导向件26不能正常工作。然而，在各槽口28中仍设置导向件26的原因是由于相对于各槽口而设置的支承装置24的被引导件42被焊在一个圆筒形滑动件50上，圆筒形滑动件50将在下面予以描述。

装置48，用以在掩护体10的轴线方向上移动支承装置24，从而使截齿38相对于面板20的前面21前后移动。移动装置48由一个安装在旋转轴30上从而使其可在旋转轴30的轴线方向上移动的滑动件50，一个连接件52和一个液压缸驱动装置54组成，如图1所示。

两个被引导的件42焊接在滑动件50上，滑动件50通过连接杆56与连接件52相连接。连接件52与一根穿过旋转轴30向后延伸的操作杆58相连接。操作杆58相对于旋转轴30是轴向可移动的，且操作杆58的后端与液压缸驱动装置54的活塞60相连接。

在掩护体10中设置有隔板70，用以在旋转切割头12的后面隔留出空间，在隔板70的中心安装有一个支承72。减速齿轮箱74设置在支承72的后面，两台马达76与减速齿轮箱74相连接。旋转轴30穿过支承72延伸至减速齿轮箱74，两台马达76设置在减速齿轮箱74的两侧，圆筒形驱动装置54安装在减速齿轮箱74的中心。因此，从圆筒形驱动装置54伸出的操作杆58在减速齿轮箱74中插入旋转轴30。一台液压泵（未示出）与液压驱动装置54相连。

两根用于输送泥浆水的管子78（图中只示出一根）水平相间设置。这些泥浆水管插入由隔板70所隔出的开采空间中并焊在隔板70上。在隧道钻巷机的使用过程中，泥浆水从一根泥浆水管供入隔板70前面所形成的液体腔80中，而与采掘下的岩石和沙子相混合的泥浆水从另一根泥浆水管中抽出。

在隧道钻巷机的使用过程中，压力油供入用于驱动支承装置48的液压缸驱动装置54推出侧油腔，以根据欲采掘的本生岩的软硬程度驱动装置24，并调整截齿38从面板20的前面21凸出的长度。当旋转切割头12旋转而掩护体移动时，各截齿38随中间支承件22摆动，从而使得各截齿，如截齿部分39a，插入本生岩。

在采掘中，截齿38的一部分采掘反作用力由安装在面板20上的尖端40所承受，其余的采掘反作用力则由用于可移动地引导支承装置24从而实现连续采掘操作的件26所承受。虽然采掘反作用力也作用在销轴43上，但由于按照本发明，支承装置24与导向件26相啮合，所以作用于销轴43上的采掘反作用力很小。

在采掘完成后，当压力油供入移动装置48的液压缸驱动装置54的缩回侧，以向后移动截齿38从而限制其运动时，槽口28也基本上由截齿38，中间支承件22和尖端40所封闭，如图4所示。各截齿38的尺寸最好这样选定，即使其可置于由从面板20的前面到其后面所划定的空间中。

Claims (4)

1、一种掩护式隧道钻巷机包括：

一个圆筒形掩护体(10)；

一个设置在上述掩护体前端的旋转切割头(12)，切割头上设有一块面板(20)，该面板上具有多条沿掩护体径向延伸的槽口(28)；

一支承多个截齿(38)的中间支承件(22)，每一截齿都具有前截齿部和后截齿部，而第一截齿位于一个槽口内，其特征在于上述旋转切割头上还设有支承所述中间支承件(22)的支承装置(24)，该支承装置具有一板状件(42)和一沿径向穿过该板状件和上述中间支承件的销轴(43)，以及一沿上述掩护体轴向可活动地引导上述板状件的导向件，所述导向件包括以相应于所述板状件厚度的间隔相间设置的两平板(27a，27b)，上述掩护式隧道钻巷机还设有沿轴向移动上述支承装置(24)以驱动上述截齿相对于所述面板的前面前后运动的移动装置，该装置具有一安装在由掩护体转动地支承的转轴(30)上并可沿轴向运动的滑动件(50)，上述板状件装到上述滑动件上，上述面板和导向件承受作用到截齿上的采掘作用力。

2、如权利要求1的掩护式隧道钻巷机，其特征在于上述面板上设有许多尖端，上述中间支承件靠在所述尖端上，而该尖端沿径向以一定间隔位于上述槽口的两侧。

3、如权利要求2的掩护式隧道钻巷机，其特征在于上述中间支承件和尖端在相互接触的部位上，分别具有用于相互啮合的倾斜面。

4、如权利要求1的掩护式隧道钻巷机，其特征在于上述销轴位于上述支承装置的板状件的前面。

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