CN108843336B - 掘进机、掘进机刀盘以及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机刀盘，包括刀盘体，刀盘体上贯穿设有安装孔，安装孔中设有冷冻部，冷冻部连接有用于驱动冷冻部伸出或缩回刀盘体的驱动装置，冷冻部连接于用于向冷冻部内提供冷冻介质的冷冻管路。该掘进机刀盘中，由于设置了可伸缩的冷冻部，在更换刀具或维修作业中，冷冻部可以对掌子面前端土体进行插入点式冷冻来形成冷冻隔离层，以此来提高掌子面土体的强度和稳定性，为换刀作业提供安全、方便的操作环境；同时，由于冷冻部伸出刀盘体之外进行冷冻作业，能够减少对刀盘钢结构的冷冻，减少且降低破土舱冻土的无效作业。本发明还公开了一种包括上述掘进机刀盘的掘进机以及应用于上述掘进机刀盘的换刀方法。

Description

掘进机、掘进机刀盘以及换刀方法

技术领域

本发明涉及隧道掘进设备技术领域，特别涉及一种掘进机刀盘。此外，本发明还涉及一种包括上述掘进机刀盘的掘进机以及一种应用于上述掘进机刀盘的换刀方法。

背景技术

掘进机是当今地下隧道掘进工程中主要的使用工具。刀盘作为掘进机的关键部件之一，其主要作用是对隧洞掌子面进行开挖。刀盘上设有刀具。

目前，当刀具出现磨损或损坏时，需要工作人员进入土仓或泥水仓中作业。然而，由于土体未做加固，土体强度和稳定性不足，存在一定的塌方危险，同时，掘进机埋深较高的情况下，地下水的渗入对施工也会带来很大不便，尤其是在地质不稳定、极其恶劣的条件下，需对泥水仓加压以维持隧道掌子面的稳定，工作人员需要在加压环境下作业。可见，换刀操作时操作人员的人身安全难以保证。

因此，如何提高刀具更换的安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种掘进机刀盘，能够保证对刀具的安全更换。本发明的另一目的是提供一种包括上述掘进机刀盘的掘进机，其刀具能够安全地进行更换。本发明的另一目的是提供一种应用于上述掘进机刀盘的换刀方法，能够安全地进行刀具的更换。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种掘进机刀盘，包括刀盘体，所述刀盘体上贯穿设有安装孔，所述安装孔中设有冷冻部，所述冷冻部连接有用于驱动所述冷冻部伸出或缩回所述刀盘体的驱动装置，所述冷冻部连接于用于向所述冷冻部内提供冷冻介质的所述冷冻管路。

优选地，所述刀盘体中设有封闭腔，所述安装孔贯穿设于所述封闭腔的侧壁上，所述冷冻管路设于所述封闭腔中。

优选地，所有所述冷冻部分为若干组；在各组所述冷冻部中，所述冷冻部由所述冷冻管路依次连接形成冷冻回路。

优选地，各所述冷冻部分别对应设有一个所述驱动装置。

优选地，所述驱动装置为液压油缸，所述液压油缸连接有液压管路，所述液压管路设于所述封闭腔中。

优选地，所有所述液压油缸分为若干组；每组所述液压油缸中，各所述液压油缸的供油口连接于同一主供油管路且各所述液压油缸的回油口连接于同一主回油管路。

优选地，所述刀盘体的外周部设有环状的外周冷冻管路，所述外周冷冻管路的中心轴与所述刀盘体的中心轴平行或共线。

优选地，所述冷冻部具有套管式结构，且所述冷冻部为朝向所述封闭腔内部开口的半封闭结构，且所述冷冻部的开口端连接所述冷冻管路。

优选地，所述刀盘体包括中心圆筒和辐臂，所述辐臂包括主辐臂和次辐臂，所有所述主辐臂以所述中心圆筒为中心呈辐射状分布并连接于所述中心圆筒，相邻所述主辐臂之间通过环形梁连接所述次辐臂，所述中心圆筒与所述辐臂内均设有所述封闭腔。

一种掘进机，包括掘进机刀盘，所述掘进机刀盘为如上述任意一项所述的掘进机刀盘。

一种换刀方法，应用于如上述任意一项所述的掘进机刀盘，包括：

所述掘进机刀盘中的驱动装置驱动所述掘进机刀盘中的冷冻部伸出所述掘进机刀盘中的安装孔且伸入于刀盘前面的掌子面中一定深度；

向所述冷冻部提供冷冻介质，以将所述掌子面的土体冷冻形成冷冻隔离层。

本发明提供的掘进机刀盘，包括刀盘体，刀盘体上贯穿设有安装孔，安装孔中设有冷冻部，冷冻部连接有用于驱动冷冻部伸出或缩回刀盘体的驱动装置，冷冻部连接于用于向冷冻部内提供冷冻介质的冷冻管路。

掘进过程中，冷冻部相对于安装孔回缩，以避免冷冻部影响刀盘的正常施工，同时可以避免刀盘在旋转工作中对冷冻部的磨损破坏。当需要进行换刀作业时，尤其是需要在环境恶劣的条件下进行换刀作业时，驱动装置驱动冷冻部伸出安装孔且伸入于刀盘前面的掌子面中一定深度的土体或泥水中，向冷冻部输送冷冻介质，通过冷冻部中冷冻介质的冷冻作用，将掌子面的土体冷冻为强度与稳定性更高的冻土形成冷冻隔离层，同时可以有效防止地下水渗入刀盘中。

该掘进机刀盘中，由于设置了可伸缩的冷冻部，在更换刀具或维修作业中，冷冻部可以对掌子面前端土体进行插入点式冷冻来形成冷冻隔离层，以此来提高掌子面土体的强度和稳定性，为换刀作业提供安全、方便的操作环境；同时，由于冷冻部伸出刀盘体之外进行冷冻作业，能够减少对刀盘钢结构的冷冻，减少且降低破土舱冻土的无效作业。

本发明提供的包括上述掘进机刀盘的掘进机，其刀具能够安全地进行更换。

本发明提供的换刀方法，能够安全地进行刀具的更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供掘进机刀盘中冷冻管路的分布图；

图2为本发明所提供掘进机刀盘中液压管路的分布图；

图3为本发明所提供掘进机刀盘中冷冻部的分布图；

图4为本发明所提供掘进机刀盘中冷冻部的覆盖图。

图1至图4中，1-主辐臂，2-环形梁，3-次辐臂，4-中心圆筒，5-中心刀具，6-滚刀，7-撕裂刀，8-切刀，9-刮刀，10-封闭腔，11-冷冻部，12-冷冻管路，13-液压油缸，14-液压管路，15-外周冷冻管路。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种掘进机刀盘，能够保证对刀具的安全更换。本发明的另一核心是提供一种包括上述掘进机刀盘的掘进机，其刀具能够安全地进行更换。本发明的另一核心是提供一种应用于上述掘进机刀盘的换刀方法，能够安全地进行刀具的更换。

本发明所提供掘进机刀盘的一种具体实施例中，请参考图1至图4，包括刀盘体，刀盘体上贯穿设有安装孔，安装孔中设有冷冻部11，冷冻部11连接有用于驱动冷冻部11伸出或缩回刀盘体的驱动装置，冷冻部11连接于用于向冷冻部11内提供冷冻介质的冷冻管路12。其中，冷冻介质优选为冷水等冷冻液。

掘进过程中，冷冻部11相对于安装孔回缩，以避免冷冻部11影响刀盘的正常施工，同时可以避免刀盘在旋转工作中对冷冻部11的磨损破坏。当需要进行换刀作业时，尤其是需要在环境恶劣的条件下进行换刀作业时，驱动装置驱动冷冻部11伸出安装孔且伸入于刀盘前面的掌子面中一定深度的土体或泥水中，向冷冻部11输送冷冻介质，通过冷冻部11中冷冻介质的冷冻作用，将掌子面的土体冷冻为强度与稳定性更高的冻土形成冷冻隔离层，同时可以有效防止地下水渗入刀盘中。

需要说明的是，请参考图4，冷冻部11的数量可以根据实际需要进行设置，具体应使所有冷冻部11的冷冻范围覆盖整个刀盘掌子面。冷冻部11的伸缩方向优选为沿刀盘轴线掘进方向进行伸缩。当然，冷冻管路12的数量以及连接形式可以根据刀盘结构形式或者其他需要进行设置。

本实施例中，由于设置了可伸缩的冷冻部11，在更换刀具或维修作业中，冷冻部11可以对掌子面前端土体进行插入点式冷冻来形成冷冻隔离层，以此来提高掌子面土体的强度和稳定性，为换刀作业提供安全、方便的操作环境；同时，由于冷冻部11伸出刀盘体之外，能够减少对刀盘钢结构的冷冻，减少且降低破土舱冻土的无效作业。

进一步地，刀盘体中可以设有封闭腔10，安装孔贯穿设置在该封闭腔的侧壁上，冷冻管路12可以设置在封闭腔10中。在掘进过程中，由于冷冻管路12设置在封闭腔10中，可以有效避免冷冻管路12发生不必要的磨损。

进一步地，所有冷冻部11可以分为若干组。各组冷冻部11中，冷冻部11由冷冻管路12依次连接形成冷冻回路，则一组冷冻部11对应一个冷冻回路。本实施例中，冷冻回路的设置可以减少冷冻管路12的整体占用空间。其中，冷冻回路的数量可以根据实际情况进行设置，例如，所有冷冻部11可以通过冷冻管路12依次串联形成一个冷冻回路。另外，冷冻管路12的出入口可以设置在刀盘体的中心处。

在上述任一实施例的基础上，各冷冻部11可以分别对应设有一个驱动装置，以便根据实际需要对各冷冻部11的伸缩进行单独控制。

进一步地，驱动装置可以为液压油缸13，维护方便。液压油缸13可以连接有液压管路14，液压管路14设于封闭腔10中，以避免刀盘运动过程中损伤液压管路14。液压管路14的数量以及连接形式可以根据刀盘结构形式或者其他需要进行设置。

进一步地，所有液压油缸13可以分为若干组。在每组液压油缸13中，各液压油缸13的供油口连接于同一主供油管路且各液压油缸13的回油口连接于同一主回油管路。具体地，主供油管路可以通过分支供油液压管路14连接于液压油缸13的供油口，主回油管路通过分支回油液压管路14连接于液压油缸13的回油口。对于每组液压油缸13，液压油可以通过单输入交汇点发散至各液压油缸13的供油口，以及通过单输出交汇点收拢各液压油缸13的回油端，有利于减少液压管道的数量以及空间占用。

当然，驱动装置除了液压油缸13外，还可以设置为气缸或者其他驱动装置。

在上述任一实施例的基础上，刀盘体的外周部可以设有环状的外周冷冻管路15，外周冷冻管路15的中心轴与刀盘体的中心轴平行或共线。外周冷冻管路15的设置可以在冷冻土体后形成封闭的环状冷冻隔离环，能够进一步提高土体冷冻后的强度，且该环状冷冻隔离环能够与冷冻部11形成的冷冻区共同形成包裹住刀盘前端的半封闭式的冷冻隔离封闭区域，使被包裹在该区域内的刀盘及土舱可有效防止地下水的渗入，进一步为换刀作业提供安全、便利的操作环境。

在上述任一实施例的基础上，请参考图3，冷冻部11可以具有套管式结构，且冷冻部11为朝向封闭腔10内部开口的半封闭结构，且冷冻部11的开口端连接冷却管路，可以避免冷却介质从冷冻部11泄露。具体地，冷冻部11可以包括依次套设的若干个环形套，最内层的环形套一端封闭而另一端设有用于进入冷冻介质的开口，其他环形套两端均开口，每个环形套与其相邻外层环形套密封连接且每个环形套可以相对于其相邻外层环形套伸出或回缩，通过控制各层环形套伸出的长度可以控制冷冻部11伸入掌子面的深度，使用较灵活，且在不使用时可以呈回缩状态以减小空间占用。

在上述任一实施例的基础上，请参考图1和图2，刀盘体可以包括中心圆筒4和辐臂，辐臂可以包括主辐臂1和次辐臂3，所有主辐臂1以中心圆筒4为中心呈辐射状分布并连接于中心圆筒4，相邻主辐臂1之间通过环形梁2连接次辐臂3，主辐臂1与次辐臂3的连接强度较好。其中，中心圆筒4与辐臂内可以均设置封闭腔10，辐臂具体可以为箱型梁，从而可以在辐臂与中心圆筒4处均放置冷冻部11，可以保证冷冻的面积。其中，中心圆筒4处可以装有中心刀具5，主辐臂1、次辐臂3上可以装有若干可更换式的滚刀6、撕裂刀7、切刀8和刮刀9等刀具。

其中，驱动装置的位置可以根据实际需要进行设置，例如，驱动装置可以设置在辐臂的后部，驱动装置的活塞杆伸入辐臂的封闭腔10中并与冷冻部11相连。

除了上述掘进机刀盘，本发明还提供了一种掘进机，该掘进机包括掘进机刀盘，且该掘进机刀盘可以为上述任一实施例公开的掘进机刀盘，相应地，该掘进机的有益效果请对应参考上述各实施例。该掘进机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

另外，本发明还提供的一种换刀方法，应用于以上任意一实施例中的掘进机刀盘，具体包括以下步骤：

掘进机刀盘中的驱动装置驱动掘进机刀盘中的冷冻部伸出掘进机刀盘中的安装孔且伸入于刀盘前面的掌子面中一定深度；

向冷冻部提供冷冻介质，以将掌子面的土体冷冻形成冷冻隔离层。

该换刀方法能够安全地进行刀具的更换。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的掘进机及其掘进机刀盘以及掘进机刀盘的换刀方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种换刀方法，应用于掘进机刀盘，其特征在于，所述掘进机刀盘包括刀盘体，所述刀盘体上贯穿设有安装孔，所述安装孔中设有可伸缩的冷冻部（11），所述冷冻部（11）连接有用于驱动所述冷冻部（11）伸出或缩回所述刀盘体的驱动装置，所述冷冻部（11）连接于用于向所述冷冻部（11）内提供冷冻介质的冷冻管路（12）；

其中，所述刀盘体中设有封闭腔（10），所述冷冻部（11）具有套管式结构，且所述冷冻部（11）为朝向所述封闭腔（10）内部开口的半封闭结构，且所述冷冻部（11）的开口端连接所述冷冻管路（12），所述冷冻部（11）包括依次套设的若干个环形套，最内层的所述环形套一端封闭而另一端设有用于进入冷冻介质的开口，其他所述环形套两端均开口，每个所述环形套与其相邻外层所述环形套密封连接且每个所述环形套可相对于其相邻外层所述环形套伸出或回缩，以通过控制各层所述环形套伸出的长度、控制所述冷冻部（11）伸入掌子面的深度；

所述换刀方法包括：

当需要进行换刀作业时，所述掘进机刀盘的驱动装置驱动所述掘进机刀盘的冷冻部（11）伸出所述掘进机刀盘的安装孔且伸入于刀盘前面的掌子面中一定深度；

向所述冷冻部（11）提供冷冻介质，以将所述掌子面的土体冷冻形成冷冻隔离层。

2.根据权利要求1所述的换刀方法，其特征在于，所述安装孔贯穿设于所述封闭腔（10）的侧壁上，所述冷冻管路（12）设于所述封闭腔（10）中。

3.根据权利要求2所述的换刀方法，其特征在于，所有所述冷冻部（11）分为若干组；在各组所述冷冻部（11）中，所述冷冻部（11）由所述冷冻管路（12）依次连接形成冷冻回路。

4.根据权利要求3所述的换刀方法，其特征在于，各所述冷冻部（11）分别对应设有一个所述驱动装置。

5.根据权利要求3所述的换刀方法，其特征在于，所述驱动装置为液压油缸（13），所述液压油缸（13）连接有液压管路（14），所述液压管路（14）设于所述封闭腔（10）中。

6.根据权利要求5所述的换刀方法，其特征在于，所有所述液压油缸（13）分为若干组；每组所述液压油缸（13）中，各所述液压油缸（13）的供油口连接于同一主供油管路且各所述液压油缸（13）的回油口连接于同一主回油管路。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的换刀方法，其特征在于，所述刀盘体的外周部设有环状的外周冷冻管路（15），所述外周冷冻管路（15）的中心轴与所述刀盘体的中心轴平行或共线。

8.根据权利要求7所述的换刀方法，其特征在于，所述刀盘体包括中心圆筒（4）和辐臂，所述辐臂包括主辐臂（1）和次辐臂（3），所有所述主辐臂（1）以所述中心圆筒（4）为中心呈辐射状分布并连接于所述中心圆筒（4），相邻所述主辐臂（1）之间通过环形梁（2）连接所述次辐臂（3），所述中心圆筒（4）与所述辐臂内均设有所述封闭腔（10）。

9.一种掘进机，其特征在于，采用权利要求1至8任意一项所述的换刀方法进行换刀。