CN105114088B - 盾构机前端土体切削分割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机前端土体切削分割装置及切削罩，前者包括刀盘和围绕刀盘圆周设置的切削罩，刀盘包括沿刀盘直径设置的多条辐条，在每条辐条上设有多个刀具，在刀盘的中心设有钻头；在切削罩的环形区域内设有若干个用于将土体分割成块的切割刀和若干个用于打碎块状土体的破碎刀；本发明的有益效果是：切削罩内圈和外圈的工作面为锯齿状，方便了切削罩插入土体，在环形区域内通过利用切割刀将土体切割分块，并利用尖锐型破碎刀打碎搅拌土体以增加土体的流动性，减少了泥饼的形成，对刀盘上的刀具起到了一个保护作用，同时提高了切割效率；刀盘中心钻头可增加刀盘切削土体部分的流动性，并保证盾构机正常稳定的土压平衡，避免超挖现象。

Description

盾构机前端土体切削分割装置

技术领域

本发明涉及盾构机掘进切削领域，具体是涉及盾构机刀盘前端土体切削分割装置及切削罩。

背景技术

盾构机是一种用于隧道掘进的工程机械设备，盾构机刀盘是盾构机的关键组成部分，主要用于切削开挖土体。现有的盾构机械大都采用刀盘整体向前推进进行土体开挖，开挖过程中存在刀盘转动掘进时扭矩较大、刀盘开挖中心区域土体扰动较大、盾构掘进轴向阻力较大等问题，若刀盘轴向推力较大易造成开挖区域上方的土面隆起而引起土压平衡失稳及超挖现象，而土体的流动不畅和整体固粘性，易在开挖过程中形成泥饼，造成刀具磨损而降低开挖效率。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能方便插入土体的，能增加土体流动性，能减少泥饼形成的盾构机前端土体切削分割装置及有效保护刀盘的盾构机前端土体切削分割装置的切削罩。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一个方案是：盾构机前端土体切削分割装置，包括刀盘和围绕刀盘圆周设置的呈环形的切削罩，刀盘包括沿刀盘直径设置的多条辐条，在每条辐条上设有多个刀具，在刀盘的中心设有钻头；在切削罩的环形区域内设有若干个用于将土体分割成块的切割刀和若干个用于打碎块状土体的破碎刀；在盾构机进行隧道掘进时，切削罩先插入待开挖土体，进行分割土体，在刀盘中心设置的钻头是用以在土体中旋转以增加刀盘开挖区域土体的流动性。

进一步地，钻头与所述刀盘垂直，钻头可保证盾构机正常稳定的土压平衡，避免超挖现象。

进一步地，切削罩前端面(先与土体接触的面)的两圆周均呈锯齿状，锯齿状的前端面方便了切削罩插入土体。

进一步地，切割刀与所述的破碎刀交替周向设置在所述切削罩的环形区域内，实现了通过切割刀分割土体成块，破碎刀搅拌土体增加土体的流动性，减少了泥饼的形成。

进一步地，切割刀包括两个一端相交的刀头，两个刀头的另一端分别与所述切削罩环形区域的外边缘相交，这样切割刀就形成了一个空心的三角结构，或者，切割刀是楔形的，这样能实现对土体的切割。

进一步地，破碎刀头部尖锐，呈弯曲的长条状，长条状的破碎刀方便将成块的土体打碎。

进一步地，所述切削罩包括两层同心设置的内圈和外圈，在内圈上沿内圈周向方向开有若干个排土孔，土体被打碎后通过排土孔进入刀盘切削土体部分，避免了刀盘前土体堵塞。

第二个方案：盾构机前端土体切削分割装置的切削罩，切削罩围绕刀盘圆周设置，，切削罩包括两层同心设置的内圈和外圈，内圈和外圈之间形成环形区域，在切削罩的环形区域内设有若干个用于将土体分割成块的切割刀和若干个用于打碎块状土体的破碎刀。

进一步地，所述切割刀和所述破碎刀交替周向设置在所述切削罩的环形区域内，通过锯齿状圆周方便了切削罩插入土体，两个圆周之间的切割刀和破碎刀分工协作，为后续刀盘的工作提供了方便，一定程度上延长了刀盘上刀具的使用寿命。

进一步地，切削罩固定在盾构机盾体上，在所述内圈上沿内圈周向方向开有若干个排土孔。

本发明的工作原理是：盾构机进行隧道掘进时，环形切削罩首先插入待开挖土体，利用切削罩内圈和外圈密集型锯齿将土体分割成环形，在插入的同时，环形切削罩上的切割刀将环形区域内土体分割成块，而破碎刀将块状土体打碎搅拌，部分土渣通过排土孔进入刀盘开挖区域，刀盘旋转带动刀具进行中间区域土体开挖，中心钻头在土体中旋转以增加刀盘开挖区域土体流动性，提高了整体切削效率。

本发明的有益效果是：

1)切削罩内圈和外圈的工作面为锯齿状，方便了切削罩插入土体，在环形区域内利用切割刀将土体切割分块，并利用尖锐型破碎刀打碎搅拌土体以增加土体的流动性，减少了泥饼的形成，对刀盘上的刀具起到了一个保护作用，延长了刀盘上刀具的使用寿命，同时提高了切割效率。

2)刀盘中心钻头可增加刀盘切削土体部分的流动性，并保证盾构机正常稳定的土压平衡，避免超挖现象。

3)切割刀和破碎刀二者相配合交替设置，共同作用完成对土体的切割和破碎；在切削罩上设有的排土孔帮助土体被打碎后进入刀盘切削土体部分，避免了刀盘前土体堵塞。

附图说明

图1所示是本发明的盾构机刀盘前端土体切削分割装置主视图。

图2所示是本发明的盾构机刀盘前端土体切削分割装置的侧面剖视图。

图3所示是本发明图2底端的放大图。

图4为切削罩固定在盾构机盾体上的侧面剖视图。

图1中：1.切削罩，2.切割刀，3.破碎刀，4.刀盘，5.排土孔，6.钻头。

图2中：7.盾构机盾体，8.锯齿圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1是盾构机前端土体切削分割装置的主视图，该分割装置包括刀盘4和围绕刀盘4圆周设置的切削罩1，刀盘4包括沿刀盘4直径设置的多条辐条，在每条辐条上设有多个刀具，在刀盘4的中心设有钻头6，钻头6随着刀盘4一起旋转；切削罩1呈环形，切削罩1包括两层同心设置的圆圈，两个圆圈的前部即与土体先接触的部分均呈锯齿状，两个圆圈的后部在两个圆圈之间设有12个用于将土体分割成块的切割刀2和12个用于打碎块状土体的破碎刀3，切割刀2和破碎刀3周向焊接于环形切削罩1的外圈内部，在盾构机进行隧道掘进时，切削罩1先插入待开挖土体，进行分割土体，在刀盘4中心设置的钻头与所述刀盘4垂直，是用以在土体中旋转以增加刀盘4开挖区域土体的流动性。钻头6可保证盾构机正常稳定的土压平衡，避免超挖现象。

切割刀2和破碎刀3均设置在两圆周的锯齿圈8之间，两圈锯齿圈8通过锯齿这种不规则的形状方便了切削罩1插入土体，同时给土体一个力方便了后续切割刀2和破碎刀3的动作。

切割刀2包括两个一端相交的刀头，两个刀头的另一端分别与所述切削罩1的环形外圈相交，或者，切割刀2是楔形的，这样的形状更能实现土体的切割，破碎刀3头部尖锐，呈弯曲的长条状，长条状的破碎刀3方便将成块的土体打碎；切割刀2与破碎刀3交替周向设置在所述切削罩1的环形区域内，实现了通过切割刀2分割土体成块，破碎刀3搅拌土体增加土体的流动性，减少了泥饼的形成。

在所述切削罩1的内圈上开有若干个排土孔5，排土孔5均布在内圈上，土体被打碎后通过排土孔5进入刀盘4切削土体部分，避免了刀盘4前土体堵塞。

如图2为盾构机刀盘前端土体切削分割装置的侧面剖视图，从图中可以看出钻头6的长度短于切削罩1的长度，即切削罩1先对前端土体进行切削分割，再由钻头6及刀盘4上的刀具对前端土体进行切割。

如图4为盾构机前端土体切削分割装置的切削罩固定在盾构机盾体上的侧面剖视图，该切削罩1包括围绕刀盘4圆周设置的环形切削罩1，切削罩1包括同心设置的内圈和外圈，内圈和外圈之间形成环形区域，在切削罩1的环形区域内设有若干个用于将土体分割成块的切割刀2和若干个用于打碎块状土体的破碎刀3。

切割刀2和破碎刀3交替周向设置在所述切削罩1的前端，两个圆周之间的切割刀2和破碎刀3分工协作，为后续刀盘4的工作提供了方便，一定程度上延长了刀盘4上刀具的使用寿命。

切削罩1的内圈和外圈后部固定在盾构机盾体7上，在所述切削罩1的内圈上开有若干个排土孔5，排土孔5呈两圈均布在内圈上，如图3所示。

盾构机进行隧道掘进时，环形切削罩1首先插入待开挖土体，利用切削罩1内圈和外圈上密集型锯齿将土体分割成环形，在插入的同时，环形切削罩上的切割刀2将环形区域内土体分割成块，而破碎刀3将块状土体打碎搅拌，部分土渣通过排土孔5进入刀盘4开挖区域，刀盘4旋转带动刀具进行中间区域土体开挖，中心钻头6在土体中旋转以增加刀盘4开挖区域土体流动性，提高了整体的切削效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种盾构机前端土体切削分割装置，其特征在于，包括刀盘和围绕刀盘圆周设置的呈环形的切削罩，刀盘包括沿刀盘直径设置的多条辐条，在每条辐条上设有多个刀具，在刀盘的中心设有钻头,钻头的长度短于切削罩的长度；在切削罩的环形区域内设有若干个用于将土体分割成块的切割刀和若干个用于打碎块状土体的破碎刀；

所述切割刀与所述的破碎刀交替周向设置在所述切削罩的环形区域内；所述破碎刀头部尖锐，呈弯曲的长条状，切削罩内圈和外圈设置密集型锯齿；

所述切削罩包括两层同心设置的内圈和外圈，在内圈上沿内圈周向方向开有若干个排土孔。

2.如权利要求1所述的切削分割装置，其特征在于，所述钻头与所述刀盘垂直。

3.如权利要求1所述的切削分割装置，其特征在于，所述切削罩前端面的两圆周均呈锯齿状。

4.如权利要求1所述的切削分割装置，其特征在于，所述切割刀包括两个一端相交的刀头，两个刀头的另一端分别与所述切削罩环形区域的外边缘相交，或者，切割刀是楔形的。