CN108868803B - 一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法，包括设置于盾构机前端刀盘面上的若干刀盘刀座槽和一用于更换刀具的换刀刀座槽，所述刀盘刀座槽和所述换刀刀座槽内均嵌置多个刀座，所述刀座上安装刀具，所述换刀刀座槽内设置有驱动所述换刀刀座槽内位于前端的所述刀座前移至所述刀盘刀座槽内的第一驱动机构。本发明的优点是：当盾构机位于地层中进行刀具更换的时候，不需要对于土舱内渣土进行清空处理，能够通过机械装置直接完成换刀，并将安装有废旧刀具的刀座压入地层中，大大地提高了刀具的更换效率，并确保了刀具更换过程中的安全性。

Description

一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法

技术领域

本发明属于盾构隧道技术领域，具体涉及一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法。

背景技术

现有的盾构隧道施工中，采用盾构机刀盘上的刀具对土层进行切削，因此，刀具不可避免地要发生磨损，尤其在砂卵石地层、泥岩地层、岩层等硬质地层中时，刀具磨损速度更快。随着刀具磨损程度的增加，刀具切削地层的能力逐渐减弱，当刀具磨损到一定程度时，不得不进行刀具更换。

然而，当盾构机位于地层中进具刀具更换时，通常需要将土舱的渣土清空，为了保持开挖面平衡，土舱的水压力通常较高。换刀操作人员需要进入带有较高水压的土舱内，先将发生磨损的旧刀具松开取出，再将新刀具安装到位。盾构机刀具更换过程复杂，更换效率低，操作人员工作强度高，换刀风险大。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法，通过刀盘上的刀盘刀座槽和换刀刀座槽协调工作实现盾构机刀盘上的刀座更换，提高了盾构机换刀的效率。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种方便刀具更换的盾构机结构，其特征在于，包括设置于盾构机前端刀盘面上的若干刀盘刀座槽和一用于更换刀具的换刀刀座槽，所述刀盘刀座槽和所述换刀刀座槽内均嵌置多个刀座，所述刀座上安装刀具，所述换刀刀座槽内设置有驱动所述换刀刀座槽内位于前端的所述刀座前移至所述刀盘刀座槽内的第一驱动机构。

所述刀盘采用中间支承方式或外周支承方式，所述盾构机的土舱壁板中心位置设置有供所述换刀刀座槽进入的换刀刀座槽进口；所述换刀刀座槽进口处设有锥形盖板及换刀刀座槽密刷。

所述换刀刀座槽呈长条状结构，所述换刀刀座槽在土舱壁板外侧的底部还设置有用于驱动所述换刀刀座槽整体前后移动的第二驱动机构。

所述刀盘刀座槽呈长条状结构，所述刀盘刀座槽从所述刀盘面中心向边缘延伸。

所述刀座上安装有切削土体的刀具，所述刀座的左右两侧设置有侧边螺纹齿，所述刀座的上侧边设置有顶部螺纹齿。

所述第一驱动机构包括用于推动所述刀座向前移动的前推机构和两个用于推动前端的所述刀座向下移动至所述刀盘刀座槽的换刀机构，所述前推机构于所述换刀刀座槽的上侧通长设置，所述换刀机构设置于所述换刀刀座槽前端的左右两侧边。

所述前推机构包括往复转动的向前驱动螺纹，所述向前驱动螺纹与所述刀座的所述顶部螺纹齿相互配合，所述换刀机构包括往复转动的向下驱动螺纹，所述向下驱动螺纹与所述刀座的所述侧边螺纹齿相互配合。

所述刀座的两侧边设置有刀座卡扣，所述刀盘刀座槽的两侧边设置有多个锁止机构，所述刀座卡扣和所述锁止机构相互配合。

所述刀盘面的中心设置向前凸出的鱼尾刀。

一种涉及任一所述方便刀具更换的盾构机结构的刀具更换方法，其特征在于，所述刀具更换方法包括以下步骤：

步骤1：将盾构机刀盘中需要更换的刀座所在的刀盘刀座槽转到垂直向下的位置；

步骤2：将安装有新刀具的刀座放入换刀刀座槽中，再将所述换刀刀座槽放到第二驱动机构上，并将其前端与换刀刀座槽进口的锥形盖板连接，第二驱动机构驱动所述换刀刀座槽向前移动至前端抵达所述盾构机的刀盘面中心；

步骤3：前推机构推动用于更换的所述刀座向前移动至所述换刀刀座槽的前端；

步骤4：换刀机构推动用于更换的所述刀座向下移动至所述刀盘刀座槽内，顶出所述刀盘刀座槽内最外侧待更换的所述刀座；

重复所述步骤3和步骤4，至所有的待更换的所述刀座完成更换。

本发明的优点是：当盾构机位于地层中进行刀具更换的时候，不需要对于土舱内渣土进行清空处理，能够通过机械装置直接完成换刀，并将废旧刀具压入地层中，大大地提高了刀具的更换效率，并确保的刀具更换过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中刀盘面的结构示意图；

图2为本发明实施例中盾构机中未设置换刀刀座槽的结构示意图；

图3为本发明实施例中换刀刀座槽前端处于土舱中时盾构机的结构示意图；

图4为本发明实施例中换刀刀座槽前端抵在刀盘面时盾构机的结构示意图；

图5为本发明实施例中新旧刀座替换时盾构机的结构示意图；

图6为本发明实施例中换刀刀座槽的结构示意图；

图7为本发明实施例中刀座的结构示意图；

图8为本发明实施例中换刀刀座槽的前端的结构示意图；

图9为本发明实施例中换刀刀座槽的前端驱动刀座时的结构示意图；

图10为本发明实施例中刀座固定在刀盘刀座槽中的结构示意图；

图11为本发明实施例中刀盘刀座槽松开所述刀座的结构示意图；

图12为本发明实施例中刀座脱离刀盘刀座槽时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-12，图中标记1-12分别为：刀盘刀座槽1、换刀刀座槽2、前推机构21、换刀机构22、向前驱动螺纹23、向下驱动螺纹24、刀座3、侧边螺纹齿32、顶部螺纹齿33、刀座卡扣34、刀盘面4、第二驱动机构5、土舱壁板6、换刀刀座槽密刷7、鱼尾刀8、锥形盖板9、换刀刀座槽进口10、螺旋输送机11、刀盘驱动12、锁止机构13。

实施例：如图1-12所示，本实施例具体涉及一种方便刀具更换的盾构机结构及刀具更换方法，该刀具更换方法通过刀盘面4上的刀盘刀座槽1和换刀刀座槽2共同作用实现刀具更换，提高了盾构机换刀的效率及安全性，进而提高了盾构机的掘进效率。

如图1-5所示，本实施例中的盾构机刀盘结构，包括若干设置于盾构机前端刀盘面4上的刀盘刀座槽1和一用于更换刀座3的换刀刀座槽2，刀盘刀座槽1和换刀刀座槽2内均嵌置多个刀座3，刀座3上具有刀具，换刀刀座槽2内刀座3是新的用于进行更换的刀具，刀盘刀座槽1内的刀座3则是正在进行切削作业中的刀座3。刀盘面4的中心设置向前凸出的鱼尾刀8。刀盘刀座槽1呈长条状结构，刀盘刀座槽1从刀盘面4中心向边缘延伸。需要说明的是，在土舱底部连接有螺旋输送机11，同时在土舱壁板6的中心位置设置有供换刀刀座槽2安装进入的换刀刀座槽进口10，在换刀刀座槽进口10处位于土舱壁板6的另一侧，设置有换刀刀座槽密刷6和锥形盖板9，在未装入换刀刀座槽2时，锥形盖板9可确保土舱封闭，防止土体从换刀刀座槽进口10处外溢。

如图2-5所示，换刀刀座槽2内设置有驱动换刀刀座槽2内位于前端的刀座3转移至刀盘刀座槽1内的第一驱动机构。换刀刀座槽2呈长条状结构且沿纵向设置于盾构机中，换刀刀座槽2的侧边还设置有用于驱动换刀刀座槽2整体前后移动的第二驱动机构5。第二驱动机构5固定设置于土舱壁板6的后侧，土舱壁板6的前侧中心设置刀座槽密刷7，通过刀座槽密刷7将土舱与外界密封隔离，换刀刀座槽2的前后移动的范围为土舱壁板6中心至刀盘面4中心。本实施例中的盾构机采用中间支承方式或外周支承方式，及刀盘的刀盘驱动12中不设置中心驱动轴的结构。盾构机在中心的轴向位置上可直接设置可伸缩的换刀刀座槽2。

如图6-9所示，刀座3上安装有刀具，刀具设置于刀座3的前端，刀座3的左右两侧设置有侧边螺纹齿32，刀座3的上侧边设置有顶部螺纹齿33。第一驱动机构包括用于推动刀座3向前移动的前推机构21和两个用于推动前端的刀座3向下移动至刀盘刀座槽1的换刀机构22，前推机构21于换刀刀座槽2的上侧通长设置，换刀机构22设置于换刀刀座槽2前端的左右两侧边。前推机构21包括往复转动的向前驱动螺纹23，向前驱动螺纹23与顶部螺纹齿33相互配合，换刀机构22包括往复转动的向下驱动螺纹24，向下驱动螺纹24与侧边螺纹齿32相互配合。第一驱动机构通过相互配合的螺纹及螺纹齿实现将刀座3前后和上下移动，换刀刀座槽2前端的下部为开口结构，刀座3在第一驱动机的作用下通过开口进入刀盘刀座槽1中。向前驱动螺纹23和向下驱动螺纹24采用类似传送带的往复结构，进而带动刀座3移动，实现换刀的效果。第一驱动机构还可以采用电磁驱动、液压驱动、机械手驱动的方式实现控制刀座3的移动的效果。

如图10-12所示，刀座3的两侧边设置有刀座卡扣34，刀盘刀座槽1的两侧边设置有多个锁止机构13，刀座卡扣34和锁止机构13相互配合。卡扣和锁止机构13卡住时能够在盾构机掘进时为刀座3提供足够的固定效果。锁止机构13采用但不限于电动机械装置和电磁吸盘装置。在卡扣被松开时，其中的刀座3在外力的作用下可脱离刀盘刀座槽1，通过第一驱动机构将新的刀具推进至刀盘刀座槽1的同时，刀盘刀座槽1最外侧的刀座3也就被推出刀盘刀座槽1，进入外侧的土层中。刀盘刀座槽1的两端均不设置限位装置只通过锁止机构13进行固定，以保证了换刀过程不受边缘限位装置的干扰。

如图1-12所示，盾构机结构的刀具更换方法，包括以下步骤：

步骤1：如图4所示，将盾构机刀盘中需要更换的刀座3所在的刀盘刀座槽1转到垂直向下的位置；第二驱动机构5驱动换刀刀座槽2向前移动至前端抵在刀盘面4中心；

步骤2：如图10和图11所示，刀盘刀座槽1的锁止机构13解除锁定松开内部待更换的刀座3；

步骤3：前推机构21推动用于更换的刀座3向前移动至换刀刀座槽2的前端；

步骤4：如图4、图5、图9、图12所示，换刀机构22推动用于更换的刀座3向下移动至刀盘刀座槽1的内侧，顶出刀盘刀座槽1内最外侧待更换的刀座3；重复步骤3和步骤4，至所有的待更换的刀座3完成更换；

步骤5：如图10所示，锁止机构13锁定刀座3的卡扣，将刀座3固定在刀盘刀座槽1内。上述过程中，预先将新的刀座3放入到换刀刀座槽中，再执行上述的步骤进行换刀。

本实施例具有如下优点：当盾构机位于地层中对刀座3进行更换的时候，不需要对于土舱内渣土进行清空处理，能够通过机械装置直接完成换刀，并将废旧刀座3压入地层中，大大地提高了刀座3的更换效率，并确保的刀座3更换过程中的安全性。

Claims (4)

1.一种方便刀具更换的盾构机结构，其特征在于，包括设置于盾构机前端刀盘面上的若干刀盘刀座槽和一用于更换刀具的换刀刀座槽，所述刀盘刀座槽和所述换刀刀座槽内均嵌置多个刀座，所述刀座上安装刀具，所述换刀刀座槽内设置有驱动所述换刀刀座槽内位于前端的所述刀座前移至所述刀盘刀座槽内的第一驱动机构；

所述刀盘采用中间支承方式或外周支承方式，所述盾构机的土舱壁板中心位置设置有供所述换刀刀座槽进入的换刀刀座槽进口；所述换刀刀座槽进口处设有锥形盖板及换刀刀座槽密刷；

所述换刀刀座槽呈长条状结构，所述换刀刀座槽在土舱壁板外侧的底部还设置有用于驱动所述换刀刀座槽整体前后移动的第二驱动机构；

所述刀盘刀座槽呈长条状结构，所述刀盘刀座槽从所述刀盘面中心向边缘延伸；

所述刀座上安装有切削土体的刀具，所述刀座的左右两侧设置有侧边螺纹齿，所述刀座的上侧边设置有顶部螺纹齿；

所述第一驱动机构包括用于推动所述刀座向前移动的前推机构和两个用于推动前端的所述刀座向下移动至所述刀盘刀座槽的换刀机构，所述前推机构于所述换刀刀座槽的上侧通长设置，所述换刀机构设置于所述换刀刀座槽前端的左右两侧边；

所述前推机构包括往复转动的向前驱动螺纹，所述向前驱动螺纹与所述刀座的所述顶部螺纹齿相互配合，所述换刀机构包括往复转动的向下驱动螺纹，所述向下驱动螺纹与所述刀座的所述侧边螺纹齿相互配合。

2.根据权利要求1所述的一种方便刀具更换的盾构机结构，其特征在于，所述刀座的两侧边设置有刀座卡扣，所述刀盘刀座槽的两侧边设置有多个锁止机构，所述刀座卡扣和所述锁止机构相互配合。

3.根据权利要求1所述的一种方便刀具更换的盾构机结构，其特征在于，所述刀盘面的中心设置向前凸出的鱼尾刀。

4.一种涉及权利要求1-3中任一所述方便刀具更换的盾构机结构的刀具更换方法，其特征在于，所述刀具更换方法包括以下步骤：

步骤1：将盾构机刀盘中需要更换的刀座所在的刀盘刀座槽转到垂直向下的位置；

步骤2：将安装有新刀具的刀座放入换刀刀座槽中，再将所述换刀刀座槽放到第二驱动机构上，并将其前端与换刀刀座槽进口的锥形盖板连接，第二驱动机构驱动所述换刀刀座槽向前移动至前端抵达所述盾构机的刀盘面中心；

步骤3：前推机构推动用于更换的所述刀座向前移动至所述换刀刀座槽的前端；

步骤4：换刀机构推动用于更换的所述刀座向下移动至所述刀盘刀座槽内，顶出所述刀盘刀座槽内最外侧待更换的所述刀座；

重复所述步骤3和步骤4，至所有的待更换的所述刀座完成更换。

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