CN107989627A - 盾构刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构刀具，安装于盾构刀盘的中心区域，所述盾构刀具包括：刀桶；围绕所述刀桶中心处并于所述刀桶的表面均匀布设的多个刀叶，所述刀叶固设于所述刀桶的表面，且所述刀叶为弧形片体状；以及驱动连接所述刀桶的动力结构，所述动力结构驱动所述刀桶进行旋转。本发明的盾构刀具上通过设置均匀布设的多个刀叶，且刀叶跟随着刀桶经动力结构的驱动而进行自转，刀叶的旋转能够将切割下来的泥土颗粒向刀盘中心区域的外部运输，从而防止了泥土颗粒在刀盘中心区域处的沉淀和结泥的效果，解决了现有的滚刀易产生中心区域泥饼固结的问题。

Description

盾构刀具

技术领域

本发明涉及盾构施工领域，特指一种盾构刀具。

背景技术

随着我国大城市人口日益增多和地面交通设施的负荷日益加重，地下空间的开发利用就成了广大城市规划设计人员关注的焦点，盾构工法也在城市轨道交通工程中被广泛采用。在长江流域、珠江流域等地区盾构施工中，泥质砂岩地层是常见的穿越地质之一。在该类地层盾构掘进施工中，由于盾构刀盘直径大、开口率小、中心区域线速度低等原因，刀盘切削下来的细小砂土颗粒、碎屑在刀盘舱内重新聚集而成的半固结或固结块状体常会覆盖包裹中心区域刀具，导致刀具结泥饼，增加刀盘和刀具的负荷，加速刀具的磨损，造成盾构掘进速度明显降低。切削扭矩增大，同时造成土仓内温度升高，影响主轴承密封的寿命，严重时会造成主轴承密封老化破坏。

目前，大直径、小开口泥水盾构刀盘中心区域刀具常采用滚刀，如图1至图3所示，该滚刀11包括刀桶111和两个半圆形刀片112，刀桶111的表面1111上垂直设置两个半圆形刀片112，两个半圆形刀片112之间留设有设定间距，且两者平行设置。滚刀11主要依靠垂直力及滚动力破岩。若刀盘中心区域结泥，现有解决措施是在刀盘正面增加固定式冲洗口，向中心区域刀具冲刷。通常情况下该措施能在一定程度上解决上述问题，但仍存在缺陷，即当冲洗口本身堵塞时，无法继续发挥功能。因此，该措施并不能妥善解决泥水盾构施工的相应问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构刀具，解决现有盾构刀盘上滚刀容易产生中心区域泥饼固结而影响泥水盾构施工的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构刀具，安装于盾构刀盘的中心区域，所述盾构刀具包括：

刀桶；

围绕所述刀桶中心处并于所述刀桶的表面均匀布设的多个刀叶，所述刀叶固设于所述刀桶的表面，且所述刀叶为弧形片体状；以及

驱动连接所述刀桶的动力结构，所述动力结构驱动所述刀桶进行旋转。

本发明的盾构刀具不仅具有切割和搅拌泥土的功能，还具有将中部泥土向外输运的功能，从而达到了防止泥土颗粒在刀盘中心处沉淀、结泥的效果。本发明的盾构刀具上通过设置均匀布设的多个刀叶，且刀叶跟随着刀桶经动力结构的驱动而进行自转，刀叶的旋转能够将切割下来的泥土颗粒向刀盘中心区域的外部运输，从而防止了泥土颗粒在刀盘中心区域处的沉淀和结泥的效果，解决了现有的滚刀易产生中心区域泥饼固结的问题。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀叶包括相对的弧形凹面和弧形凸面，相邻的两个刀叶中的一个刀叶上的弧形凹面面对另一个刀叶的弧形凸面设置。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀叶上设于所述刀桶中心处的端部具有一倾斜顶面，所述倾斜顶面呈外高内低的倾斜状设置。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀叶从靠近所述刀桶中心处的端部至远离所述刀桶中心处的端部的中间部分向侧向凸伸形成弧形状。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀桶的中心处固设有连接柱，所述连接柱的四周围设所述刀叶，且所述刀叶的端部与所述连接柱固定连接。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀叶呈倾斜状立设固定于所述刀桶的表面。

本发明盾构刀具的进一步改进在于，所述刀叶为六片。

附图说明

图1为现有技术中滚刀的透视图。

图2为现有技术中滚刀的一方向的侧视图。

图3为现有技术中滚刀的另一方向的侧视图。

图4为本发明盾构刀具的透视图。

图5为本发明盾构刀具的正视图。

图6为本发明盾构刀具的俯视图。

图7为本发明盾构刀具安装于盾构刀盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图4，本发明提供了一种盾构刀具，用于解决现有技术中滚刀设置在刀盘的中心区域容易在中心区域产生泥饼固结现象而影响泥水盾构施工的问题。本发明的盾构刀具设置有多个刀叶，且刀叶在刀桶表面围绕刀桶中心处均匀布设，使得刀叶呈涡轮机的扇叶的形式设置，并通过动力结构驱动该刀叶进行旋转，在旋转的过程中刀叶产生旋转力，能够将切割下来的泥土颗粒通过旋转力沿着刀叶的曲线由内向外运输，进而将泥土颗粒从盾构刀盘的中心向外周运输，避免了盾构刀盘中心区域处的沉淀和结泥效果，避免了中心区域产生泥饼固结的问题。下面结合附图对本发明盾构刀具的结构进行说明。

如图4所示，本发明提供了一种盾构刀具30，结合图7所示，该盾构刀具30安装于盾构刀盘21的中心区域，该盾构刀具30包括刀桶31、刀叶32、以及动力结构，刀叶32为多个，且围绕刀桶31的中心处设置并于刀桶31的表面均匀布设，该刀叶32沿着刀桶31的中心处环绕设置，刀叶32固设在刀桶31的表面，且刀叶32为弧形片体状；动力结构驱动连接刀桶31，通过动力结构驱动刀桶31进行旋转，从而带动固设在刀桶31表面的刀叶32进行旋转。

如图7所示，盾构刀盘21的四周设置有呈辐射状的滚刀22，该滚刀22的表面垂直设置有一对半圆形刀片，该一对半圆形刀片间形成有一定的间隙，由于一对半圆形刀片呈平行设置，在该滚刀22随着盾构刀盘21进行旋转时，在两个半圆形刀片之间留留存有部分泥土颗粒难以排出。若采用滚刀22设置在盾构刀盘21的中心区域，在该中心区域就很容易形成泥饼固结。而本发明的盾构刀具30上弧形片体状的刀叶32立设固定在刀桶31的表面，在通过动力结构带动刀桶31和刀叶32一起旋转时，刀叶32形成了自转的效果，即该刀叶32不仅跟随着盾构刀盘21一起旋转，还会跟着刀桶31一起由动力结构驱动旋转，刀叶32的自转使得刀叶32切割下来的泥土颗粒会沿着刀叶32的弧形曲线由刀桶31的中心处向外部运输，进而将盾构刀盘21的中心区域处的泥土颗粒向外部运输，避免了泥土颗粒在中心区域固结现象的产生。本发明的盾构刀具不仅具有切割和搅拌泥土的功能，还具有将中部泥土向外输运的功能，从而达到了防止泥土颗粒在刀盘中心处沉淀、结泥的效果。

作为本发明的一较佳实施方式，如图5和图6所示，刀叶32包括相对的弧形凹面321和弧形凸面322，相邻的两个刀叶32中的一个刀叶32上的弧形凹面面对另一个刀叶32的弧形凸面设置。也即每一刀叶32的弧形凸面322的设置方向相一致，能够保证在动力结构驱动旋转时，每一刀叶32能够形成一致的向外旋送的旋转力，从而使得切割下的泥土颗粒能够被旋转送出至盾构刀盘21的中心区域的外部。

进一步地，如图4至图6所示，在刀叶32上设于刀桶31中心处的端部具有一倾斜顶面323，该倾斜顶面323呈外高内低的倾斜状设置，其中的内低是指位于刀桶31中心处的一端高度较低，外高是指远离刀桶31中心处的一端高度较高，倾斜顶面323围绕刀桶31的中心设置，该倾斜顶面323作为切割泥土的刀刃面，倾斜顶面323上位于高处的端点均匀布设在一个圆周上，当该刀叶32通过动力结构进行自转时，倾斜顶面323旋转形成了向内凹陷的旋切圆锥槽，且切割泥土时，倾斜顶面323上位于高处的端点先触碰到泥土，切割的泥土颗粒会顺着倾斜顶面323向刀桶31的中心处滑落进而被旋转力甩到叶片32的弧形凹面321上进而沿着弧形凹面321而从刀桶31的边缘甩出，进一步地旋转力会将泥土颗粒旋转运输到盾构刀盘21的中心区域的外侧，从而避免了中心区域的泥土固结。较佳地，该倾斜顶面323也呈弧形状。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图4和图6所示，刀叶32从靠近刀桶31中心处的端部至远离刀桶31中心处的端部的中间部分324向侧向凸伸形成弧形状。该中间部分324向侧向凸伸后使得刀叶32具有了弧形凸面322和弧形凹面321，向侧向凸伸中的侧向是指垂直于刀叶32的片体的方向。刀叶32的中间部分324向侧向凸伸，且刀叶31的两端位于同一侧。

为便于刀叶32的布设，在刀桶31的中心处固设有连接柱33，该连接柱33立设在刀桶31的中心处，连接柱33的四周围设刀叶32，刀叶32的端部与连接柱33固定连接。较佳地，连接柱33的底部伸入到刀桶31的内部，并与动力结构驱动连接，该动力结构可以为伺服电机，通过伺服电机的驱动而使得连接柱33转动，进而带着刀桶31和刀桶31上的刀叶32一起进行旋转，形成了盾构刀具30的自转。

作为本发明的又一较佳实施方式，刀叶32呈倾斜状立设固定在刀桶31的表面，使得刀叶32上的弧形凹面321朝向刀桶31的表面设置，形成了向内罩扣的状态。刀叶32的顶面形成切割土体的刀刃面，这样的设置，使得通过刀叶32的顶面切割下来的泥土颗粒能够在落入到刀桶31上后，随着刀叶32自转形成的旋转力而被转动至弧形凹面321上，进而沿着弧形凹面321而由内向外运输，进而在盾构刀盘21的中心区域向外部运输。

进一步地，刀叶32为六片，环绕于刀桶31中心处的连接柱33的外周并间隔地均匀布设在刀桶31的表面，该六片刀叶32的设置方式类似于风扇的扇叶绕着转轴的设置方向，但不同的是，本发明的刀叶32立设在刀桶31上，其自身的曲线能够起到将泥土颗粒由内向外运输的作用，且在旋转时，能够加速泥土颗粒的运输效果。

如图7所示，本发明的盾构刀具30设于盾构刀盘31的中心区域，该盾构刀盘31的中心区域设置六个盾构刀具30，且该六个盾构刀具30呈非规则分布，两个盾构刀具30间留有一定的间距，且在使用时，让其中的任意三个盾构刀具30与另外三个盾构刀具30的自转方向不一致，即三个盾构刀具30顺时针转动，另外三个盾构刀具30逆时针转动。本发明的盾构刀具具有将中部泥土向外输运的功能，从而达到防止泥土颗粒在刀盘中心处沉淀、结泥的效果。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种盾构刀具，安装于盾构刀盘的中心区域，其特征在于，所述盾构刀具包括：

刀桶；

围绕所述刀桶中心处并于所述刀桶的表面均匀布设的多个刀叶，所述刀叶固设于所述刀桶的表面，且所述刀叶为弧形片体状；以及

驱动连接所述刀桶的动力结构，所述动力结构驱动所述刀桶进行旋转。

2.如权利要求1所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀叶包括相对的弧形凹面和弧形凸面，相邻的两个刀叶中的一个刀叶上的弧形凹面面对另一个刀叶的弧形凸面设置。

3.如权利要求1或2所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀叶上设于所述刀桶中心处的端部具有一倾斜顶面，所述倾斜顶面呈外高内低的倾斜状设置。

4.如权利要求3所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀叶从靠近所述刀桶中心处的端部至远离所述刀桶中心处的端部的中间部分向侧向凸伸形成弧形状。

5.如权利要求1所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀桶的中心处固设有连接柱，所述连接柱的四周围设所述刀叶，且所述刀叶的端部与所述连接柱固定连接。

6.如权利要求1所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀叶呈倾斜状立设固定于所述刀桶的表面。

7.如权利要求1所述的盾构刀具，其特征在于，所述刀叶为六片。