CN107100638A - 自动土层掘进装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动土层掘进装置，包括有掘土组件、推进组件和运输组件；掘土组件包括转盘、切割部及通孔；推进组件包括有推力机构和筒体，推力机构包括第一推缸；运输组件包括设置在转盘上的托板以及设置在托板下方的传送机构。通过转盘带动切割部转动切割土层，切割后的松土通过通孔穿过转盘然后经过随转盘转动的托板承托并倾倒到传送机构运出；通过筒体的推进配合弹性体的膨胀挤压固定在土层管道内来实现步进式推进；使得本发明的自动土层掘进装置能够高效持续松土、快速持续运出且不会出现堵塞情况，且掘土组件和运输组件可以使用相同动力源驱动，节省能源，简化结构。

Description

自动土层掘进装置及方法

技术领域

本发明涉及一种掘土设备，尤其涉及一种自动土层掘进装置及方法。

背景技术

专利号为CN03119663.2、专利名称为一种掘进机及其施工方法的发明创造中公开了一种通过控制两层速度不同的切削刀盘完成松土、通过填充螺旋运输装置的方式运出松土、需要多个动力源来完成土层的切割和松土的运输的设备。该设备在运行时，驱动切削刀盘运出的动力会有间隔性的中断，影响掘土效率；通过多个动力分别控制切削刀盘切割土层和松土的运出，耗能较大；通过填充方式运出的过程中容易结块堵死螺旋输送的设备，且该方案在松土过程还可能会喷出切削液体，使得松土结块情况更严重，不利于设备的持续运行；仅通过切削刀盘上的凸起式的刀头来松土，效率较低。因此，有必要设计一种高效持续松土、快速持续运出且不会出现堵塞情况的自动土层掘进装置。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种高效持续松土、快速持续运出的自动土层掘进装置及方法。

本发明的一个目的是通过以下的技术方案实现的：

自动土层掘进装置，包括有掘土组件、推进组件和运输组件；掘土组件包括有转盘、设置在转盘上的切割部及通孔；转盘上设置有引导切割部切割的松土进入通孔的导向部；推进组件包括有推力机构和至少两个筒体，推力机构包括有设置在相邻的两个筒体之间的第一推缸，至少有两个筒体上设置有弹性体，至少有一个筒体连接转盘；运输组件包括设置在转盘上的托板以及设置在托板下方的传送机构。

优选的，切割部凸设在转盘上，导向部包括设置在切割部和转盘之间的导向通道，导向通道连通通孔。

优选的，切割部包括有一侧端部相对转盘上翘的块体，块体上翘一侧的端部包括有刃口，块体的另一侧端部连接转盘。

优选的，导向部包括有从通孔沿转盘的径向向外延伸的导向凸筋。

优选的，转盘上围绕转盘圆心地设置有齿状凸起。

优选的，推力机构包括有设置转盘和筒体之间的第二推缸。

优选的，弹性体包括有充气内腔和外囊，筒体上设置有容置外囊嵌入的凹槽。

优选的，转盘上设置有环形圈，托板从环形圈上向心延伸，托板沿环形圈的径向延伸的长度小于环形圈的半径。

优选的，传送机构包括有设置在托板下方的螺旋输送装置以及在后方连接螺旋输送装置的传送带输送装置。

本发明的另一个目的是通过以下的技术方案实现的：

一种自动土层掘进方法，包括有运输方法，在转盘转动的过程中通过切割部切割土层形成松土，松土在导向部的引导下经过通孔转移到转盘的另一侧堆积，托板在随转盘旋转的过程中承托松土并运输，在转盘旋转到托板向下的角度，托板所承托的松土向下倾倒通过传送机构运出；推进方法，后一筒体上的弹性体膨胀挤压土层内壁固定，第一推缸使得前一筒体前进，前进完成前一筒体上的弹性体膨胀固定，后一筒体上的弹性体收缩在第一推缸的驱动下前进。

有益效果是：与现有技术相比，本发明的自动土层掘进装置通过转盘带动切割部转动切割土层，切割后的松土通过通孔穿过转盘然后经过随转盘转动的托板承托并倾倒到传送机构运出；通过筒体的推进配合弹性体的膨胀挤压固定在土层管道内来实现步进式推进；使得自动土层掘进装置能够高效持续松土、快速持续运出且不会出现堵塞情况，且掘土组件和运输组件可以使用相同动力源驱动，节省能源，简化结构。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1 为掘进装置在立体视角下的结构示意图；

图2 为掘进装置在另一立体视角下的结构示意图；

图3 为掘进装置中包括有运输组件的部分结构示意图；

图4 为掘进装置背向立体视角的部分结构示意图；

图5 为掘进装置中包括有掘土组件的部分结构示意图；

图6为托板的一种延伸方式的结构示意图；

图7为掘进装置的局部剖结构示意图；

图8为掘进装置的分解结构示意图。

具体实施方式

自动土层掘进装置的整体结构，包括有掘土组件1、推进组件2和运输组件3；掘土组件1包括有可自转的转盘11、随转盘11的转动切割土层的切割部12、使切割部12切割下的松土能够穿过转盘11的通孔13；推进组件2包括有推力机构22和至少两个筒体21，推力机构22可以包括有设置在两个筒体21之间的第一推缸221和设置在筒体21和转盘11之间的第二推缸222，第一推缸221用于控制两个筒体21之间的朝向和背向的运动，第二推缸222用于控制转盘11相对于筒体21之间的朝向和背向的运动；至少有两个筒体21上设置有通过膨胀方式挤压土层的弹性体23，至少有一个筒体21连接转盘11；运输组件3包括有用于承托穿过通孔13的松土且能够随转盘11转动的托板31、用于把托板31转动过程中掉落的松土运出的传送机构。

转盘11可以通过电机驱动旋转，电机带动切割部12旋转从而把土层上的硬质土切碎为松土，松土是被切割后的蓬松的、分散的土，松土在转盘11的旋转过程中能够穿过通孔13运动到转盘11的另一侧，托板31随转盘11旋转的过程中能够在承托松土到倾倒松土之间切换，这是由于托板31旋转会改变角度，之前可以承托住松土的角度在旋转到若干转角后可以转换为倾倒角度，传送机构可以设置在托板31处于倾倒角度的正下方便于接收托板31上所掉落松土并运出。其中传送机构的动力可以和转盘11通过同一电机驱动，可通过变速器来改变传动比，则用同一动力即可解决土层切割和松土运出的问题，高效节能。

如图1和图5所示，掘土组件1包括有转盘11、设置在转盘11上的切割部12及通孔13；转盘11上设置有引导切割部12切割的松土进入通孔13的导向部。切割部12随转盘11旋转的过程中把土层上的土切割为松土，切割下的松土能够在导向部的引导下经过通过运输到转盘11的后方。

如图1和图5所示，切割部12可以凸设在转盘11上，导向部可以包括设置在切割部12和转盘11之间的导向通道，导向通道连通通孔13。导向通道给予了松土穿过通孔13的导向。切割部12可以是通过冲压成型，通过冲压的方式能够在切割部12成型后快速形成导向通道和通孔13。

如图1和图5所示，切割部12可以包括有一侧端部相对转盘11上翘的块体121，块体121上翘一侧的端部可以包括有刃口122，块体121的另一侧端部连接转盘11。刃口122优选的设置在朝向松土的位置，便于切割松土。上翘的块体121形成能够阻挡住松土的挡部，被阻挡的松土通过导向通道运输至转盘11的背部。上翘的块体121便于冲压加工成型。

如图1和图5所示，通孔13可以设置于转盘11上对应块体121的位置。具体可以是块体121和通孔13在转盘11的轴向上相对应。这样设置是为了便于切割部12的刃口122切割下的松土能够尽快的通过通孔13运出。

如图1和图5所示，导向部可以包括有从通孔13沿转盘11的径向向外延伸的导向凸筋14。通过切割部12切割下的松土一部分通过导向通道和通孔13运输至转盘11另一侧，还会有一部分在转盘11的离心旋转下运动到转盘11的边缘，这部分松土可以通过导向凸筋14的引导进入通孔13，然后通过通孔13运动到转盘11的另一侧。导向凸筋14可以延伸到转盘11的外圆。

转盘11上优选的按径向和圆周方向均布有若干切割部12，目的是为了加大切割力度，使得转盘11受力均匀。

转盘11上可以围绕转盘11圆心地设置有齿状凸起15。齿状凸起15的设置一方面是为了配合切割部12切割土层，另一方面可以把滞留在转盘11和土层之间的松土挡住，便于配合导向凸筋14的导向从通孔13中流出。

如图1、图7和图8所示，推力机构22可以包括有设置在相邻的两个筒体21之间的至少两个第一推缸221，通过至少两个第一推缸221的设置才能保证步进式的推进。弹性体23可以包括有充气内腔、通过充气内腔的气量变化来实现膨胀及收缩的外囊，筒体21上设置有容置外囊嵌入的凹槽。

运动的过程为在运动方向后方的筒体21上的外囊膨胀使得后方的筒体21能够固定在已经掘出的土层中的管道中，外囊挤压管道内壁；然后通过第一推缸221的推力使得前方的筒体21前进，前方筒体21上的外囊处于收缩状态，至少两个第一推缸221的设置是为了通过不同第一推缸221的推进量差异来实现前方筒体21相对于后方筒体21的转向推进，此时，第一推缸221和前方的筒体21可以是铰接连接；前方筒体21推进完成后，第一推缸221先关闭，前方筒体21上的外囊膨胀挤压管道的内壁使得前方筒体21能够固定在管道中，后方筒体21上的外囊收缩，然后第一推缸221开启反向运动使得后方筒体21能够朝向前方筒体21运动，运动完成后完成了一个运动循环。外囊的膨胀和收缩可以通过气泵来实现。

如图2、图4、图7和图8所示，推力机构22还可以包括有设置转盘11和筒体21之间的第二推缸222，第二推缸222用于使得转盘11朝向和背向筒体运动，设置第二推缸222的目的是减轻第一推缸221的负荷，使得转盘11的推动主要由第二推缸222来完成，两个筒体21之间的运动则主要通过第一推缸221来完成。在使用第二推缸222的情况下运动过程如下：前一筒体21上的弹性体23收缩，后一筒体21上的弹性体23膨胀，第一推缸221开启使两个筒体21分离，此时前一筒体21推进；推进完成前一筒体21上的弹性体23膨胀，后一筒体21上的弹性体23收缩，第一推缸221开启使两个筒体21靠近，第二推缸222开启使得转盘11和前一筒体21分离。第二推缸222和第一推缸221的运行方式相反。第一推缸221和第二推缸222均可以是液压缸。如图7所示，驱动转盘11转动的电机可以设置第二推缸222的输出端上，便于转盘11的推进，第二推缸222的输出端可以和筒体21内的基座滑槽连接，第二推缸222的输出端带动电机和转盘11一齐运动。

如图2、图3、图4、图7和图8所示，运输组件3还可以包括有能够随转盘11转动的环形圈，托板31从环形圈上朝向环形圈的圆心延伸，托板31沿环形圈的径向延伸的长度小于环形圈的半径。环形圈的设置是为了便于托板31的设置，环形圈可以和托板31一体成型，然后通过把环形圈固定在转盘11上即可完成托板31和转盘11的联动。当然，托板31也可以直接设置在转盘11上。环形圈的设置使得穿过通过运动到转盘11背部的松土在离心力作用下能够被环形圈阻挡住，然后进入到托板31能够承托的位置，托板31先承托，随着旋转改变角度后，承托转化为倾倒，把松土倾倒在运输组件3上运出。

如图3和图4所示，托板31可以包括有环绕环形圈圆心均布设置的若干个，相邻的托板31之间形成用于储存松土的隔舱32。隔舱32可以用于把环形圈阻挡下来的松土进行储存，隔舱32的开口朝向环形圈的圆心，在环形圈旋转到隔舱32开口朝下的位置，隔舱32内的松土会持续倾倒在运输组件3上，通过多个隔舱32的设置提升运输的效率，减少转盘11背部松土的储存量。

托板31可以是直线延伸，也可以是弧形延伸。其中，托板31优选为弧形延伸，如图6所示，延伸的弧线形成为逆时针涡轮的叶片形状。

传送机构可以包括有能够接收到托板31旋转过程中掉落的松土的螺旋输送装置33和/或传送带输送装置34。

如图3和图4所示，传送机构可以包括有能够接收到托板31旋转过程中掉落的松土的螺旋输送装置33以及设置在螺旋输送装置33的运输后方的传送带输送装置34；还可以包括有设置在传送带运输装置后方的下料槽37。螺旋输送装置33可以设置在托板31旋转到倾倒角度时的下方，倾倒角度是隔舱32朝向转盘11圆心的开口朝下的角度，该角度可以是一个范围值，因为隔舱32的开口斜向下松土也有可能从开口倾倒出隔舱32。螺旋输送装置33用于把从隔舱32的开口倾倒出的松土运出，由于螺旋输送装置33难以加长，因而优选的通过加长传送带输送装置34，在螺旋输送装置33和下料槽37之间优选地设置有若干段传送带输送装置34，传送带输送装置34的段数由推进组件2的推进距离而定。

如图2所示，筒体21可以包括有容置螺旋输送装置33和传送带输送装置34穿过的内腔，筒体21内设置有用于固定螺旋输送装置33和传送带输送装置34的支架，驱动转盘11转动的电机也可以固定在支架上，螺旋输送装置33和传送带输送装置34的动力输出均可以由驱动转盘11转动的电机一齐提供，之间通过变速器按需求改变转速。最接近螺旋输送装置33的传送带输送装置34可以随螺旋输送装置33前进，随着推进组件2的运行，后续需要延长的传送带输送装置34可以串联在最接近螺旋输送装置33的传送带输送装置34上。螺旋输送装置33可以是通用的螺旋输送机，传送带输送装置34可以是通用的传送带输送机。

螺旋输送装置33可以包括有半圆形截面的第一运料槽35，传送带输送装置34可以包括有两侧上翻的第二运料槽36。第一运料槽35和第二运料槽36的设置是为了兜住松土，防止松土在运输过程中从螺旋输送装置33和传送带输送装置34上洒落。

由于弹性体23在充气之后由于自身重量，弹性体23的重心相对于筒体21会有向下的偏移，因此，可以把筒体21上的凹槽设置为上宽下窄的形状，目的是为了使得弹性体23上部膨胀量大，下部膨胀量小，减小弹性体23在充气之后的重心的偏移量，使得弹性体23能够和土层中已经掘出的管道内壁充分贴合，使得筒体在弹性体23膨胀之后能够在管道中稳定固定。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.自动土层掘进装置，其特征在于，包括有掘土组件（1）、推进组件（2）和运输组件（3）；掘土组件（1）包括有转盘（11）、设置在转盘（11）上的切割部（12）及通孔（13）；转盘（11）上设置有引导切割部（12）切割的松土进入通孔（13）的导向部；推进组件（2）包括有推力机构（22）和至少两个筒体（21），推力机构（22）包括有设置在相邻的两个筒体（21）之间的第一推缸（221），至少有两个筒体（21）上设置有弹性体（23），至少有一个筒体（21）连接转盘（11）；运输组件（3）包括设置在转盘（11）上的托板（31）以及设置在托板（31）下方的传送机构。

2.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述切割部（12）凸设在转盘（11）上，导向部包括设置在切割部（12）和转盘（11）之间的导向通道，导向通道连通通孔（13）。

3.根据权利要求2所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述切割部（12）包括有一侧端部相对转盘（11）上翘的块体（121），块体（121）上翘一侧的端部包括有刃口（122），块体（121）的另一侧端部连接转盘（11）。

4.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述导向部包括有从通孔（13）沿转盘（11）的径向向外延伸的导向凸筋（14）。

5.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述转盘（11）上围绕转盘（11）圆心地设置有齿状凸起（15）。

6.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述推力机构（22）包括有设置转盘（11）和筒体（21）之间的第二推缸（222）。

7.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述弹性体（23）包括有充气内腔和外囊，筒体（21）上设置有容置外囊嵌入的凹槽。

8.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述转盘（11）上设置有环形圈，托板（31）从环形圈上向心延伸，托板（31）沿环形圈的径向延伸的长度小于环形圈的半径。

9.根据权利要求1所述的自动土层掘进装置，其特征在于，所述传送机构包括有设置在托板（31）下方的螺旋输送装置（33）以及在后方连接螺旋输送装置（33）的传送带输送装置（34）。

10.一种自动土层掘进方法，其特征在于，包括有运输方法，在转盘（11）转动的过程中通过切割部（12）切割土层形成松土，松土在导向部的引导下经过通孔（13）转移到转盘（11）的另一侧堆积，托板（31）在随转盘（11）旋转的过程中承托松土并运输，在转盘（11）旋转到托板（31）向下的角度，托板（31）所承托的松土向下倾倒通过传送机构运出；推进方法，后一筒体（21）上的弹性体（23）膨胀挤压土层内壁固定，第一推缸（221）使得前一筒体（21）前进，前进完成前一筒体（21）上的弹性体（23）膨胀固定，后一筒体（21）上的弹性体（23）收缩在第一推缸（221）的驱动下前进。