CN110206546A - 一种竖井刀盘、竖井掘进机及竖井钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竖井刀盘，包括刀盘体、用于将竖井掌子面非中心区域的渣土向中心区域聚拢的辐条螺旋机、用于将中心区域的渣土输出的中心螺旋机；中心螺旋机设置于刀盘体的中心位置，辐条螺旋机呈放射状设置于中心螺旋机的外周部；且中心螺旋机和辐条螺旋机均与刀盘体连接。由于本申请中通过中心螺旋机和辐条螺旋机对渣土进行运输，因此在运输的过程中，避免了渣土由刮板两侧漏出的问题，并且可以实现渣土的连续运输，使渣土的运输效率和清理质量提高，可以有效改善清渣效果。此外，本发明还公开了一种包括上述竖井刀盘的竖井掘进机以及一种包括上述竖井刀盘的竖井钻机。
Description
技术领域
本发明涉及全断面竖井掘进机技术领域，更具体地说，涉及一种竖井刀盘；此外，本发明还涉及一种包括上述竖井刀盘的竖井掘进机以及一种包括上述竖井刀盘的竖井钻机。
背景技术
目前，为了对地下矿产实施开采，通常需要在地表面建设竖井。传统的竖井开挖方法有注浆法、冻结法和爆破法等，相较于以上传统方法，竖井掘进机因为安全、高效的特点在竖井建设工程中得到越来越广泛的应用。刀盘是竖井掘进机的关键设备，主要功能为实现竖井掌子面的开挖，使竖井全断面一次成型。
由于竖井刀盘的掘进方向与重力方向一致，渣土无法自动聚拢，现有技术中通过传动机构带动刮板向中心区域移动，从而使渣土向中心区域聚拢，但是刮板在推土的过程中，渣土容易由刮板的两侧漏出，且刮板的移动过程需要耗费一定时间，导致现有的竖井刀盘清渣效果差、效率低，影响竖井的开挖效率。
综上所述，如何提高竖井开挖过程中的排查效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种竖井刀盘，可以提高渣土的排出效率。此外，本发明还提供了一种包括上述竖井刀盘的竖井掘进机以及一种包括上述竖井刀盘的竖井钻机。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种竖井刀盘，包括刀盘体、用于将竖井掌子面非中心区域的渣土向中心区域聚拢的辐条螺旋机、用于将所述中心区域的渣土输出的中心螺旋机；
所述中心螺旋机设置于所述刀盘体的中心位置，所述辐条螺旋机呈放射状设置于所述中心螺旋机的外周部；且所述中心螺旋机和所述辐条螺旋机均与所述刀盘体连接。
优选的，所述辐条螺旋机包括至少两个辐条螺旋机单元，所有所述辐条螺旋机单元的进渣口与所述刀盘体中心位置的距离不等。
优选的，所述刀盘体包括中心圆筒和用于安装所述辐条螺旋机单元的螺旋辐条，所述中心螺旋机穿过所述中心圆筒与所述竖井掌子面的中心区域连通；
所述中心圆筒与所述螺旋辐条连接，且所述螺旋辐条呈放射状设置于所述中心圆筒的外周部。
优选的，所述刀盘体包括用于安装刀具组件的刀具辐条，所述刀具辐条呈放射状设置于所述刀盘体的外周部，且所述刀具辐条与所述螺旋辐条间隔设置。
优选的，所述螺旋辐条在所述刀盘体的圆周方向均匀分布；和/或所述刀具辐条在所述刀盘体的圆周方向均匀分布。
优选的，所述刀具辐条设置有用于收集所述竖井掌子面的渣土的铲刀，且所述铲刀所在平面与所述刀具辐条中用于安装开挖刀具的平面之间的夹角为0°至90°之间。
优选的，所述铲刀的高度低于所述刀具辐条中所述开挖刀具的高度。
优选的，所述刀具辐条和/或所述螺旋辐条设置有用于向所述竖井掌子面注入泡沫或膨润土的泡沫喷嘴。
优选的，所述中心螺旋机的外周部设置有回转接头组件，以使所述刀盘体相对于所述中心螺旋机转动，所述回转接头组件与设置于所述刀盘体背部的支腿法兰连接，所述支腿法兰与所述刀盘体固定连接。
优选的，所述回转接头组件设置有用于使所述支腿法兰与所述中心螺旋机密封连接的回转密封件。
一种竖井掘进机，包括用于开挖的竖井刀盘、用于运输开挖过程中的碎岩或渣土的装运机构、用于带动竖井掘进机移动的行走机构、用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统以及用于提供动力并控制电动机运转的电气系统，所述竖井刀盘为上述任一项所述的竖井刀盘。
一种竖井钻机，包括用于钻孔的钻孔设备、用于开挖的竖井刀盘以及用于运输开挖过程中的碎岩或渣土的运输机构以及用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统，所述竖井刀盘为上述任一项所述的竖井刀盘。
本发明提供的竖井刀盘，包括刀盘体、用于将竖井掌子面非中心区域的渣土向中心区域聚拢的辐条螺旋机、用于将中心区域的渣土输出的中心螺旋机；中心螺旋机设置于刀盘体的中心位置，辐条螺旋机呈放射状设置于中心螺旋机的外周部；且中心螺旋机和辐条螺旋机均与刀盘体连接。
在使用的过程中，刀盘体进行挖掘时，会在竖井掌子面产生渣土，辐条螺旋机可以将竖井掌子面非中心区域的渣土运输至中心区域，中心螺旋机可以将中心区域的渣土输出，然后通过其它设备将渣土进行转运。
由于本申请中通过中心螺旋机和辐条螺旋机对渣土进行运输，因此在运输的过程中，避免了渣土由刮板两侧漏出的问题，并且可以实现渣土的连续运输，使渣土的运输效率和清理质量提高，可以有效改善清渣效果。
另外，本发明还提供了一种包括竖井刀盘的竖井掘进机以及一种包括竖井刀盘的竖井钻机。
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为本发明所提供的竖井刀盘的正面结构的具体实施例一的结构示意图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为图2中B-B方向的剖视图。
图1-3中：
1为刀盘体、101为刀具辐条、102为螺旋辐条、103为支腿法兰、104为中心圆筒、105为大圆环、2为刀具组件、201为中心刀、202为正面刀、203为边缘刀、204为保径刀、205为铲刀、3为辐条螺旋机、4为中心螺旋机、5为回转接头组件、501为回转密封件、502为回转体、6为电液管路、7为泡沫喷嘴、8为竖井掌子面、9为渣土。
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竖井刀盘，可以有效提高渣土的清理质量和清理效率。本发明的另一核心是提供一种包括上述竖井刀盘的竖井掘进机以及一种包括上述竖井刀盘的竖井钻机。
请参考图1-3，图1为本发明所提供的竖井刀盘的正面结构的具体实施例一的结构示意图；图2为图1中A-A方向的剖视图；图3为图2中B-B方向的剖视图。
本具体实施例提供了一种竖井刀盘，包括刀盘体1、用于将竖井掌子面8非中心区域的渣土9向中心区域聚拢的辐条螺旋机3、用于将中心区域的渣土9输出的中心螺旋机4；中心螺旋机4设置于刀盘体1的中心位置，辐条螺旋机3呈放射状设置于中心螺旋机4的外周部；且中心螺旋机4和辐条螺旋机3均与刀盘体1连接。
在使用的过程中，刀盘体1进行挖掘的时，会在竖井掌子面8产生渣土9，辐条螺旋机3可以将竖井掌子面8非中心区域的渣土9运输至中心区域，中心螺旋机4可以将中心区域的渣土9输出，然后通过其它设备将渣土9进行转运。
由于本申请中通过中心螺旋机4和辐条螺旋机3对渣土9进行运输，因此在运输的过程中，避免了渣土9由刮板两侧漏出的问题，使进入中心螺旋机4和辐条螺旋机3中的渣土9被运送至中心区域的比例增加，并且可以使渣土9连续不断的进入中心螺旋机4或辐条螺旋机3，实现渣土9的连续运输，使渣土9的运输效率和清理质量提高，可以有效改善清渣效果。
优选的，可以设置相关的控制系统，用于控制中心螺旋机4和辐条螺旋机3的转速，以及刀盘体1的转速，刀盘体1可以由电机或液压设备带动转动，并且还可以通过控制中心螺旋机4和辐条螺旋机3的转速，控制渣土9的排出速度。
需要进行说明的是，渣土9由中心螺旋机4输出之后，后续的转运系统可以是传送带转运系统，将渣土9转运至竖井外部。
另外，辐条螺旋机3的数量可以是1个、2个或3个，也可以是多个，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
优选的，可以使中心螺旋机4的功率大于辐条螺旋机3的功率，以避免渣土9堆积于竖井掌子面8的中心区域。
需要进行说明的是，本申请文件中提到的中心区域为竖井掌子面8的中心位置，也可以说是竖井掌子面8上中心螺旋机4可以接触到渣土9的范围，非中心区域为竖井掌子面8中除去中心区域的位置。
需要进行说明的是，辐条螺旋机3内部设置有用于收集并转运渣土9的第一螺旋装置，随着第一螺旋装置的转动，可以将收集的渣土9转运至中心区域；中心螺旋机4内部设置有用于转运渣土9的第二螺旋装置，随着第二螺旋装置的转动，可以将中心区域的渣土9向上转运至竖井掘进机的装运机构。
在上述实施例的基础上，为了使竖井掌子面8各个位置的渣土9均可以被顺利输出，可以使辐条螺旋机3包括至少两个辐条螺旋机单元，辐条螺旋机单元的进渣口与刀盘体1的中心位置的距离不等。
需要进行说明的是，辐条螺旋机单元呈放射状设置于中心螺旋机4的外周部，刀盘在转动的过程中，辐条螺旋机单元会随之转动，使各个辐条螺旋机3的进渣口距离刀盘体1中心位置的距离不等，可以使不同的辐条螺旋机单元对不同半径位置的渣土9进行收集，优选的，各个辐条螺旋机单元进渣口可以覆盖整个刀盘体1的半径长度，以使竖井掌子面8各个位置的渣土9均可以被收集，以提高清渣效果；当然，各个辐条螺旋机单元的进渣口所覆盖的面积可以存在重合的部分，以增强清渣效果。
优选的，可以在各个辐条螺旋机单元远离中心区域的端部设置进渣口，且进渣口的开口方向朝向竖井掌子面8，且每个辐条螺旋机单元沿其长度方向设置有至少两个进渣口，使每个辐条螺旋机单元中进渣口的间距不同，以使进渣口能够覆盖竖井掌子面8中除中心区域外的其它面积。
在上述实施例的基础上，也可以进一步对刀盘体1的结构进行限定，使刀盘体1包括中心圆筒104和用于安装辐条螺旋机单元的螺旋辐条102，中心螺旋机4穿过中心圆筒104与竖井掌子面8的中心区域连通；中心圆筒104与螺旋辐条102连接，且螺旋辐条102呈放射状设置于中心圆筒104的外周部。
优选的，每个螺旋辐条102内设置有一个辐条螺旋机单元，刀盘体1的外周部设置有起固定作用的大圆环105，螺旋辐条102的一端与中心圆筒104连接，另一端与大圆环105连接，且螺旋辐条102在刀盘体1的周向均匀设置。
在上述实施例的基础上，可以对刀盘体1刀具组件2的安装方式进行限定，使刀盘体1包括用于安装刀具组件2的刀具辐条101，刀具辐条101呈放射状设置于刀盘体1的外周部，且刀具辐条101与螺旋辐条102间隔设置。
如图2所示，刀具辐条101的正面设置有用于对竖井掌子面8的非中心区域进行开挖的正面刀202，刀盘体1的中心位置设置有对竖井掌子面8的中心区域进行开挖的中心刀201，刀盘体1的边缘设置有用于保证开挖形状的边缘刀203，边缘刀203与正面刀202之间的夹角可以为0°至90°之间；为了保证开挖截面的直径，可以在刀盘体1大圆环105的外周部设置边缘刀203。
优选的，正面刀202、中心刀201、边缘刀203和保径刀204均与刀具辐条101可拆卸连接，以方便刀具组件2的更换。
优选的，螺旋辐条102在刀盘体1的圆周方向均匀分布；和/或刀具辐条101在刀盘体1的圆周方向均匀分布。
优选的，螺旋辐条102和刀具辐条101的数量均为4个，当然，螺旋辐条102和刀具辐条101的数量也可以是其它值，具体根据实际情况确定。
在上述实施例的基础上，为了使竖井掌子面8的渣土9更容易进入辐条螺旋机3，可以在刀具辐条101设置用于收集竖井掌子面8渣土9的铲刀205，且铲刀205所在平面与刀具辐条101用于安装开挖刀具的平面之间的夹角为0°至90°之间。
如图2及图3所示，铲刀205设置于刀具辐条101正面的外侧，与刀具辐条101中刀具安装面之间的夹角范围为0°至90°，优选的，夹角为45°。在使用的过程中，铲刀205可以随着刀盘体1的转动而转动，以对渣土9进行收集，使渣土9的分布位置更加集中，有利于渣土9进入辐条螺旋机3。
为了避免铲刀205与未被开挖的地层接触，损坏铲刀205，可以使铲刀205伸出刀具辐条101正面的高度低于开挖刀具伸出刀具辐条101正面的高度。
需要进行说明的是，铲刀205与开挖刀具的高度差需要根据实际情况确定，在此不做赘述。
在上述实施例的基础上，为了使开挖的过程更加顺利，减小对刀具组件2的磨损，降低刀盘结泥饼的风险，可以在刀具辐条101和/或螺旋辐条102设置用于向竖井掌子面8注入泡沫或膨润土的泡沫喷嘴7。
需要进行说明的是，与泡沫喷嘴7连接的相关电液管路6，可以贴合刀盘体1进行设置，泡沫喷嘴7的具体数量需要根据实际情况确定，优选的，所有的泡沫喷嘴7在刀盘体1的正面均匀分布。
在上述实施例的基础上，为了使刀盘体1可以相对于中心螺旋机4转动，可以在中心螺旋机4的外周部设置回转接头组件5，以使刀盘体1相对于中心螺旋机4转动，回转接头组件5与设置于刀盘体1背部的支腿法兰103连接，支腿法兰103与刀盘体1固定连接。
如图2所示，支腿法兰103设置于刀盘体1的背面，用于使中心螺旋机4的安装更加稳固，优选的，可以使回转接头组件5包括与支腿法兰103连接的回转体502，用于与中心螺旋机4、辐条螺旋机3及泡沫喷头连接的电液管路6，可以设置于回转体502中，为辐条螺旋机3提供驱动所需的电液管路通道，以及为泡沫喷嘴7提供泡沫等介质注入通道。
优选的，可以在回转接头组件5设置用于使支腿法兰103与中心螺旋机4密封连接的回转密封件501。
回转密封件501设置于支腿法兰103与中心螺旋机4连接的缝隙处，以形成相对转动的润滑密封结构。
需要进一步进行说明的是，本申请文件中提到的竖井刀盘主要为辐条结构式的竖井刀盘、辐板结构式的竖井刀盘或辐条辐板组合式的竖井刀盘，当然也可以是其它结构形式的竖井刀盘，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。
除了上述竖井刀盘，本发明还提供了一种包括竖井刀盘的竖井掘进机，该竖井掘进机包括用于开挖的竖井刀盘、用于运输开挖过程中的碎岩或渣土9的装运机构、用于带动竖井掘进机移动的行走机构、用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统以及用于提供动力并控制电动机运转的电气系统，且竖井刀盘为上述任一项提到的竖井刀盘；该竖井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。
此外，本发明还提供了一种竖井钻机，包括用于钻孔的钻孔设备、用于开挖的竖井刀盘以及用于运输开挖过程中的碎岩或渣土9的运输机构以及用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统，所述竖井刀盘为上述任一项所述的竖井刀盘；该竖井钻机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
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。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
以上对本发明所提供的竖井刀盘、竖井掘进机及竖井钻机进行了详细介绍。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 (12)
1.一种竖井刀盘，其特征在于，包括刀盘体(1)、用于将竖井掌子面(8)非中心区域的渣土(9)向中心区域聚拢的辐条螺旋机(3)、用于将所述中心区域的渣土(9)输出的中心螺旋机(4)；
所述中心螺旋机(4)设置于所述刀盘体(1)的中心位置，所述辐条螺旋机(3)呈放射状设置于所述中心螺旋机(4)的外周部；且所述中心螺旋机(4)和所述辐条螺旋机(3)均与所述刀盘体(1)连接。
2.根据权利要求1所述的竖井刀盘，其特征在于，所述辐条螺旋机(3)包括至少两个辐条螺旋机单元，所有所述辐条螺旋机单元的进渣口与所述刀盘体(1)中心位置的距离不等。
3.根据权利要求2所述的竖井刀盘，其特征在于，所述刀盘体(1)包括中心圆筒(104)和用于安装所述辐条螺旋机单元的螺旋辐条(102)，所述中心螺旋机(4)穿过所述中心圆筒(104)与所述竖井掌子面(8)的中心区域连通；
所述中心圆筒(104)与所述螺旋辐条(102)连接，且所述螺旋辐条(102)呈放射状设置于所述中心圆筒(104)的外周部。
4.根据权利要求3所述的竖井刀盘，其特征在于，所述刀盘体(1)包括用于安装刀具组件(2)的刀具辐条(101)，所述刀具辐条(101)呈放射状设置于所述刀盘体(1)的外周部，且所述刀具辐条(101)与所述螺旋辐条(102)间隔设置。
5.根据权利要求4所述的竖井刀盘，其特征在于，所述螺旋辐条(102)在所述刀盘体(1)的圆周方向均匀分布；和/或所述刀具辐条(101)在所述刀盘体(1)的圆周方向均匀分布。
6.根据权利要求5所述的竖井刀盘，其特征在于，所述刀具辐条(101)设置有用于收集所述竖井掌子面(8)的渣土(9)的铲刀(205)，且所述铲刀(205)所在平面与所述刀具辐条(101)中用于安装开挖刀具的平面之间的夹角为0°至90°之间。
7.根据权利要求6所述的竖井刀盘，其特征在于，所述铲刀(205)的高度低于所述刀具辐条(101)中所述开挖刀具的高度。
8.根据权利要求4所述的竖井刀盘，其特征在于，所述刀具辐条(101)和/或所述螺旋辐条(102)设置有用于向所述竖井掌子面(8)注入泡沫或膨润土的泡沫喷嘴(7)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的竖井刀盘，其特征在于，所述中心螺旋机(4)的外周部设置有回转接头组件(5)，以使所述刀盘体(1)相对于所述中心螺旋机(4)转动，所述回转接头组件(5)与设置于所述刀盘体(1)背部的支腿法兰(103)连接，所述支腿法兰(103)与所述刀盘体(1)固定连接。
10.根据权利要求9所述的竖井刀盘，其特征在于，所述回转接头组件(5)设置有用于使所述支腿法兰(103)与所述中心螺旋机(4)密封连接的回转密封件(501)。
11.一种竖井掘进机，其特征在于，包括用于开挖的竖井刀盘、用于运输开挖过程中的碎岩或渣土(9)的装运机构、用于带动竖井掘进机移动的行走机构、用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统以及用于提供动力并控制电动机运转的电气系统，所述竖井刀盘为权利要求1-10任一项所述的竖井刀盘。
12.一种竖井钻机，其特征在于，包括用于钻孔的钻孔设备、用于开挖的竖井刀盘以及用于运输开挖过程中的碎岩或渣土(9)的运输机构以及用于驱动液压马达或液压油缸运转的液压系统，所述竖井刀盘为权利要求1-10任一项所述的竖井刀盘。
Priority Applications (1)
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