CN108561145B - 一种可变直径的盾构机刀盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘、翻转刀体，其特征在于：还包括刀具冲刷系统和刀具磨损报警系统，所述主刀盘背面设置一个环形支撑座，所述主刀盘边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体，所述每个翻转刀体与支撑座上相应的液压杆连接，所述主刀盘和所述翻转刀体设置有刀槽和交叉分布的导流槽，所述刀槽用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统包括一根注水管和埋设于刀槽侧面的高压喷水头，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽侧面的超声波测厚探头和主控报警装置。本发明结构简单，运行高效，在一定直径范围内，能够配合各种直径的盾构机盾体进行工作。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机设备领域，尤其涉及一种可变直径的盾构机刀盘。
背景技术
盾构机具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响地面交通等特点，目前广泛应用于地下隧道的挖掘，而现有的盾构机由于刀盘直径固定，大多数只支持同一种规格隧道的开挖，使得许多盾构机刀盘无法重新利用，而现有技术中，也有可扩展直径的盾构机刀盘，如中国专利号为“ZL201420848279.4”公开了“一种直径可变的盾构机”，其申请日为2014年12月29日，公开日为2015年6月24日，该盾构机依次包括刀盘、前盾以及中盾，其特征在于所述刀盘外弧面上焊接有圆钢环，所述前盾外弧面以及所述中盾外弧面上分别焊接有圆钢筒。本发明的优点是，只需对刀盘、前盾、中盾的外壳体进行割除或焊接，无需重新制作刀盘、中盾、前盾，只需新制作盾体，而且盾构机内的动力系统及其内部其他部位不需进行改造即可满足两种类型的管片的掘进要求，盾构机改造工作量小，费用低，周期短，改造后性能可靠。
又如中国专利号为“ZL201721410500.8”公开了“一种盾构机刀盘”，其申请日为2017年10月27日，公开日为2018年5月11日，该盾构机刀盘包括主刀盘机构，扩张刀盘机构和连接体；所述连接体上设置有用于连接刀盘驱动机构的连接体安装孔；所述主刀盘机构包括主刀盘，第一除渣刀，第一滚刀组和第一水刀组；扩张刀盘机构包括若干副刀盘机构；副刀盘机构包括副刀盘，副刀盘安装架，伸缩机构；副刀盘的切削端上设置第二滚刀组，第二水刀组和第二除渣刀。本发明刀盘水刀组能够水流切割隧道岩石，水流切割后隧道岩石变得更松散，然后滚刀组滚压碾碎更松散的隧道岩石，有效减小了掘进应力，保护了滚刀；副刀盘连接的伸缩机构能够改变刀盘的切削直径，适用于多种直径隧道的需求。
但是在现有的盾构机刀盘使用过程中，仍然存在如下问题：一、现有的多数盾构机刀盘的直径不可变，使得在挖掘不同规格的隧道时需要更换整个盾构机；二、现有的盾构机刀盘在使用过程中若遇到的土体黏度较大，施工环境较差时，容易在盾构机刀盘上形成积土，使得盾构机刀具无法发挥最大作用，减慢施工速度；三、现有的盾构机刀盘在使用过程中，若施工过程中积土或碎石将刀槽堵塞，容易造成进一步的积土和刀具磨损，并不易被察觉。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可变直径的盾构机刀盘，该刀盘采用翻转式结构使得翻转刀盘不易在与主刀盘同步旋转过程中发生位移，并很好的防止刀盘积土。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘、翻转刀体，其特征在于：还包括刀具冲刷系统和刀具磨损报警系统，所述主刀盘背面设置一个环形支撑座，所述主刀盘边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体，所述每个翻转刀体与支撑座上相应的液压杆连接，所述主刀盘和所述翻转刀体设置有刀槽和交叉分布的导流槽，所述刀槽用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统包括一根注水管和埋设于刀槽侧面的高压喷水头，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽侧面的超声波测厚探头和主控报警装置。
所述主刀盘中心设置有鱼尾刀，所述主刀盘上设置有滚刀组和切削刀组，所述滚刀组和所述切削刀组分别为“十”字形间隔排列于主刀盘上，所述翻转刀体沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组和切削刀组。
所述导流槽设置在所述主刀盘前表面和所述翻转刀体外表面上，所述主刀盘前表面上的导流槽为环形和辐射状，所述导流槽位于刀具组间隔处。
所述注水管设置于所述主刀盘背面中心位置，所述注水管通过旋转接头与供水管连接。
所述若干翻转刀体不可单独翻转，所述翻转刀体可整体翻转至与所述主刀盘呈不同角度并固定，所述翻转刀体最大翻转角度为90度。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
（1）本发明，一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘、翻转刀体，还包括刀具冲刷系统和刀具磨损报警系统，所述主刀盘背面设置一个环形支撑座，所述主刀盘边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体，所述每个翻转刀体与支撑座上相应的液压杆连接，使用时，翻转刀体在液压杆的作用下能够与主刀盘形成不同角度，从而扩大盾构机推进面的面积，达到挖掘不同规格的隧道的目的。
（2）本发明，所述主刀盘和所述翻转刀体设置有刀槽和交叉分布的导流槽，所述刀槽用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统包括一根注水管和埋设于刀槽侧面的高压喷水头，使用时，刀盘上的导流槽和设置于刀槽侧面的高压喷水头能够防止刀盘形成积土。
（3）本发明，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽侧面的超声波测厚探头和主控报警装置，使用时，超声波测厚探头能监测刀盘上的刀具磨损情况，同时能够在刀槽内堵塞有碎石时发出报警，让操作人员及时清理，保护刀具。
（4）本发明，所述主刀盘中心设置有鱼尾刀，所述主刀盘上设置有滚刀组和切削刀组，所述滚刀组和所述切削刀组分别为“十”字形间隔排列于主刀盘上，所述翻转刀体沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组和切削刀组，使用时，盾构机刀盘上的滚刀组能够较好的适应硬度较大的断面，滚刀组将岩石破碎后由切削刀将碎石剥离，使盾构机能够更高效推进。
（5）本发明，所述导流槽设置在所述主刀盘前表面和所述翻转刀体外表面上，所述主刀盘前表面上的导流槽为环形和辐射状，所述导流槽位于刀具组间隔处，将导流槽设置于刀槽间隔处，使得刀盘面上的刀具能够相对更突出，形成更有利的盾构面，同时能够防止形成积土。
（6）本发明，所述注水管设置于所述主刀盘背面中心位置，所述注水管通过旋转接头与供水管连接，注水管与供水管通过旋转接头连接，能够使得注水管跟随主刀盘旋转的同时向高压喷水头注水。
（7）本发明，所述若干翻转刀体不可单独翻转，所述翻转刀体可整体翻转至与所述主刀盘呈不同角度并固定，所述翻转刀体最大翻转角度为90度，使用时，由于翻转刀体只能整体翻转，使得各翻转刀体在盾构时能够受力均匀，并且90度的最大翻转角度能够使得翻转刀体翻转起来后刀面始终与土体接触，而在收下时也能切削隧道壁的碎土渣。
附图说明
图1为本发明正面结构示意图；
图2为本发明侧面剖视图；
其中，1、主刀盘，2、翻转刀体，3、刀具冲刷系统，301、注水管，302、高压喷水头，4、刀具磨损报警系统，401、超声波测厚探头，402、主控报警装置，5、支撑座，6、液压杆，7、刀槽，8、导流槽，9、鱼尾刀，10、滚刀组，11、切削刀组。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
参见图1，一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘1、翻转刀体2，还包括刀具冲刷系统3和刀具磨损报警系统4，所述主刀盘1背面设置一个环形支撑座5，所述主刀盘1边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体2，所述每个翻转刀体2与支撑座5上相应的液压杆6连接，所述主刀盘1和所述翻转刀体2设置有刀槽7和交叉分布的导流槽8，所述刀槽7用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统3包括一根注水管301和埋设于刀槽7侧面的高压喷水头302，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽7侧面的超声波测厚探头401和主控报警装置402。
本实施例为最基本的实施方式，结构简单，在主刀盘边缘铰接若干矩形翻转刀体，通过主刀盘背面支撑座上的液压杆控制翻转刀体的翻转角度，从而实现不同直径的盾构面，使得本刀盘能够与多种直径的盾构机盾体连接，节约成本，刀具冲刷系统和刀具磨损报警系统能够同时满足保持刀具周边无积土和刀具磨损报警的功能。
实施例2
参见图1，一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘1、翻转刀体2，还包括刀具冲刷系统3和刀具磨损报警系统4，所述主刀盘1背面设置一个环形支撑座5，所述主刀盘1边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体2，所述每个翻转刀体2与支撑座5上相应的液压杆6连接，所述主刀盘1和所述翻转刀体2设置有刀槽7和交叉分布的导流槽8，所述刀槽7用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统3包括一根注水管301和埋设于刀槽7侧面的高压喷水头302，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽7侧面的超声波测厚探头401和主控报警装置402。
所述主刀盘1中心设置有鱼尾刀9，所述主刀盘1上设置有滚刀组10和切削刀组11，所述滚刀组10和所述切削刀组11分别为“十”字形间隔排列于主刀盘1上，所述翻转刀体2沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组10和切削刀组11。
本实施例为一较佳实施方式，主刀盘上中心的鱼尾刀由于超前于其他刀具，能在断面上盾构一个小面积断面，从而刀盘上的其他刀具在后续盾构时慢慢扩大断面，而滚刀组能够较好的适应硬度较大的断面，滚刀组将岩石破碎后由切削刀将碎石剥离，而翻转刀体与主刀盘不在一个平面上，并且盾构面积较小，能够使盾构机更高效地推进。
实施例3
参见图1和图2，一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘1、翻转刀体2，还包括刀具冲刷系统3和刀具磨损报警系统4，所述主刀盘1背面设置一个环形支撑座5，所述主刀盘1边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体2，所述每个翻转刀体2与支撑座5上相应的液压杆6连接，所述主刀盘1和所述翻转刀体2设置有刀槽7和交叉分布的导流槽8，所述刀槽7用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统3包括一根注水管301和埋设于刀槽7侧面的高压喷水头302，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽7侧面的超声波测厚探头401和主控报警装置402。
所述主刀盘1中心设置有鱼尾刀9，所述主刀盘1上设置有滚刀组10和切削刀组11，所述滚刀组10和所述切削刀组11分别为“十”字形间隔排列于主刀盘1上，所述翻转刀体2沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组10和切削刀组11。
所述导流槽8设置在所述主刀盘1前表面和所述翻转刀体2外表面上，所述主刀盘1前表面上的导流槽8为环形和辐射状，所述导流槽8位于刀具组间隔处。
所述注水管301设置于所述主刀盘1背面中心位置，所述注水管301通过旋转接头与供水管连接。
本实施例为又一较佳实施方式，在主刀盘和翻转刀体上设置的导流槽能够使得高压喷水口喷出的水带着切削的土体顺着流出刀盘，不形成积土，注水管通过旋转接头与供水管连接，使得高压喷水口能够在与刀盘同时旋转时正常工作。
实施例4
参见图1和图2，一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘1、翻转刀体2，还包括刀具冲刷系统3和刀具磨损报警系统4，所述主刀盘1背面设置一个环形支撑座5，所述主刀盘1边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体2，所述每个翻转刀体2与支撑座5上相应的液压杆6连接，所述主刀盘1和所述翻转刀体2设置有刀槽7和交叉分布的导流槽8，所述刀槽7用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统3包括一根注水管301和埋设于刀槽7侧面的高压喷水头302，所述刀具磨损系统包括埋设于所述刀槽7侧面的超声波测厚探头401和主控报警装置402。
所述主刀盘1中心设置有鱼尾刀9，所述主刀盘1上设置有滚刀组10和切削刀组11，所述滚刀组10和所述切削刀组11分别为“十”字形间隔排列于主刀盘1上，所述翻转刀体2沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组10和切削刀组11。
所述导流槽8设置在所述主刀盘1前表面和所述翻转刀体2外表面上，所述主刀盘1前表面上的导流槽8为环形和辐射状，所述导流槽8位于刀具组间隔处。
所述注水管301设置于所述主刀盘1背面中心位置，所述注水管301通过旋转接头与供水管连接。
所述若干翻转刀体2不可单独翻转，所述翻转刀体2可整体翻转至与所述主刀盘1呈不同角度并固定，所述翻转刀体2最大翻转角度为90度。
本实施例为最佳实施方式，所属翻转刀体在所述主刀盘上只能整体翻转，且最大翻转角度为90度，使得翻转刀体在使用时受力均匀，并且翻转刀体刀面都能与土体接触，达到最佳盾构效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种可变直径的盾构机刀盘，包括主刀盘（1）、翻转刀体（2），其特征在于：还包括刀具冲刷系统（3）和刀具磨损报警系统（4），所述主刀盘（1）背面设置一个环形的支撑座（5），所述主刀盘（1）边缘铰接有若干个矩形的翻转刀体（2），每个翻转刀体（2）与支撑座（5）上相应的液压杆（6）连接，所述主刀盘（1）和所述翻转刀体（2）设置有刀槽（7）和交叉分布的导流槽（8），所述刀槽（7）用于安装刀具组，所述刀具冲刷系统（3）包括一根注水管（301）和埋设于刀槽（7）侧面的高压喷水头（302），刀具磨损报警系统（4）包括埋设于所述刀槽（7）侧面的超声波测厚探头（401）和主控报警装置（402）；
所述主刀盘（1）中心设置有鱼尾刀（9），所述主刀盘（1）上设置有滚刀组（10）和切削刀组（11），所述滚刀组（10）和所述切削刀组（11）分别为“十”字形间隔排列于主刀盘（1）上，所述翻转刀体（2）沿长度方向上设置有间隔排列的滚刀组（10）和切削刀组（11）；
所述导流槽（8）设置在所述主刀盘（1）前表面和所述翻转刀体（2）外表面上，所述主刀盘（1）前表面上的导流槽（8）为环形和辐射状，所述导流槽（8）位于刀具组间隔处；
所述注水管（301）设置于所述主刀盘（1）背面中心位置，所述注水管（301）通过旋转接头与供水管连接；
若干翻转刀体（2）不可单独翻转，所述翻转刀体（2）可整体翻转至与所述主刀盘（1）呈不同角度并固定，所述翻转刀体（2）最大翻转角度为90度，90度的最大翻转角度能够使得翻转刀体翻转起来后刀面始终与土体接触，而在收下时也能切削隧道壁的碎土渣。
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