CN110306985A - 一种掘进机及其竖井刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井刀盘，包括设置于刀盘中部的中间刀盘以及设置于中间刀盘外周部的边块刀盘，边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块；中间刀盘与边块刀盘卡接连接，以使卡接状态下，中间刀盘与边块刀盘同步转动，解除状态下，中间刀盘可相对于边块刀盘向上移动。竖井开挖完成之后，可以通过将中间刀盘与边块刀盘解除卡接的方式，将中间刀盘向上移动取出，并通过将边块之间连接解除的方式，将边块刀盘分解并取出，使竖井刀盘的取出过程方便快捷，避免切割刀盘对刀盘造成的破坏。本发明还公开了一种包括上述竖井刀盘的掘进机。

Description

一种掘进机及其竖井刀盘

技术领域

本发明涉及竖井作业的机械设备技术领域，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掘进机。

背景技术

竖井常见的开挖方法有全断面竖井开挖法和先导井后扩大的开挖法，在需要穿透含水量大且不稳定的地层、盲竖井施工以及需要快速打井的情况下，一般采用全断面竖井开挖法。

刀盘作为竖井掘进机的关键部件之一，其主要作用是对竖井底面进行全断面开挖。刀盘在地层软弱且含水量大或砂卵石等不稳定地层中开挖时，必须对井壁进行支护，但是无论采用何种井壁支护方式，都会造成井壁内径减少，造成刀盘不能直接通过竖井吊回地面。

现有技术中，当竖井开挖完成后，为了回收刀盘，一般通过打横向支洞对刀盘拆卸回收或者对刀盘整体切割拆除，分块吊回地面。

无论是打支洞还是对刀盘整体切割拆除都会增加施工成本，延长工期，而且对刀盘整体切割必然会对刀盘本体造成损伤，对刀盘的回收利用带来不利影响。

综上所述，如何提供一种可快速回收的竖井刀盘，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，可以实现刀盘的快速回收。

本发明的另一目的是提供一种包括上述竖井刀盘的掘进机。

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，包括设置于刀盘中部的中间刀盘以及设置于所述中间刀盘外周部的边块刀盘，所述边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块；

所述中间刀盘与所述边块刀盘卡接连接、以使卡接状态下，所述中间刀盘与所述边块刀盘同步转动，解除状态下，所述中间刀盘可相对于所述边块刀盘向上移动。

优选的，所述中间刀盘和所述边块刀盘两者中的一者设置有卡接部，另一者设置有与所述卡接部配合卡接或解除的卡槽。

优选的，所述中间刀盘包括用于隔离泥水的中心圆筒，所述中心圆筒的外周部设置有用于与所述卡槽配合卡接或解除的支腿板，所述支腿板沿所述中心圆筒的径向凸出设置；

所述卡槽设置于所述边块刀盘。

优选的，所述边块包括用于安装开挖用刀具的辐条，所述辐条的两侧设置有用于与相邻所述边块可拆卸连接的第一边块连接板和第二边块连接板，所述第一边块连接板和所述第二边块连接板均与所述辐条连接。

优选的，所述边块设置有用于连接所述第一边块连接板和所述第二边块连接板的中间支撑梁，所述中间支撑梁设置有与所述支腿板配合卡接或解除的卡槽。

优选的，还包括用于连接相邻所述边块的外周支撑梁，所述外周支撑梁设置于所述边块远离所述中间刀盘的一端，且所述外周支撑梁的两端分别与相邻的所述边块可拆卸连接。

优选的，所述中间刀盘包括用于将渣土排出的排浆管以及与所述排浆管连接的泥水泵，所述泥水泵的外周部设置有用于隔离泥水的中心圆筒，所述中心圆筒的底部设置有圆筒底板；

所述中心圆筒与所述圆筒底板连接，所述泥水泵设置于所述中心圆筒的内部。

优选的，至少一个所述边块为八字形结构，且所述八字形结构的大开口侧朝向所述中间刀盘。

优选的，所述边块的安装面与所述中间刀盘的中心轴线之间的夹角范围为0°至90°，以使所述刀盘为上部横截面尺寸大于下部横截面尺寸的锥形结构；

所述横截面为垂直于竖井深度方向的截面。

一种掘进机，包括竖井刀盘、用于控制所述竖井刀盘动作的控制系统以及将渣土输出的转运系统，所述竖井刀盘为上述任一项所述的竖井刀盘；

所述竖井刀盘与所述控制系统及所述转运系统均连接，所述转运系统与所述控制系统连接。

本发明提供的竖井刀盘，包括设置于刀盘中部的中间刀盘以及设置于中间刀盘外周部的边块刀盘，边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块；中间刀盘与边块刀盘卡接连接、以使卡接状态下，中间刀盘与边块刀盘同步转动，解除状态下，中间刀盘可相对于边块刀盘向上移动。

在使用的过程中，当需要对竖井进行开挖时，可以使中间刀盘与边块刀盘配合卡接，使中间刀盘和边块刀盘一同转动，对竖井进行开挖；当开挖完成，需要将竖井刀盘取出时，可以将中间刀盘与边块刀盘解除卡接，使中间刀盘可相对于边块刀盘向上移动，将中间刀盘向上取出；由于边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块，中间刀盘取出之后，将边块之间的连接解除，便可将边块向中心移动或将边块倾斜，以使边块所占面积减小，方便从直径变小的竖井中取出。

本具体实施例提供的竖井刀盘，竖井开挖完成之后，可以通过将中间刀盘与边块刀盘解除卡接的方式，将中间刀盘取出，并通过将边块之间连接解除的方式，将边块刀盘分解并取出，使竖井刀盘的取出过程方便快捷，避免切割刀盘对刀盘造成的破坏。

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具体实施例一的正视图；

图2为图1中相邻边块连接示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图4为中间刀盘与边块刀盘卡接状态的剖视图；

图5为中间刀盘与边块刀盘解除卡接状态的剖视图；

图6为中间刀盘的剖视图；

图7为法兰支撑组件的结构示意图；

图8为边块的结构示意图；

图9为边块的正视图；

图10为外周支撑梁的结构示意图。

图1-10中：

1为中间刀盘、2为边块、3为外周支撑梁、4为刮渣板、5为回转接头、6为法兰支撑组件、7为焊接支腿、8为中心面板、9为排浆管、10为大法兰、11为中心圆筒、12为支腿板、13为中心齿刀、14为正面齿刀、15为中间支撑梁、16为斜支撑梁、17为辐条、18为边块连接板、19为卡槽、20为圆筒底板。

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，可以实现刀盘的快速回收。本发明的另一核心是提供一种包括上述竖井刀盘的掘进机。

请参考图1-10，图1为本发明所提供的竖井刀盘的具体实施例一的正视图；图2为图1中相邻边块连接示意图；图3为图2中A部分的局部放大图；图4为中间刀盘与边块刀盘卡接状态的剖视图；图5为中间刀盘与边块刀盘解除卡接状态的剖视图；图6为中间刀盘的剖视图；图7为法兰支撑组件的结构示意图；图8为边块的结构示意图；图9为边块的正视图；图10为外周支撑梁的结构示意图。

本具体实施例提供的竖井刀盘包括设置于刀盘中部的中间刀盘1以及设置于中间刀盘1外周部的边块刀盘，边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块2；中间刀盘1与边块刀盘卡接连接、以使卡接状态下，中间刀盘1与边块刀盘同步转动，解除状态下，中间刀盘1可相对于边块刀盘向上移动。

在使用的过程中，当需要对竖井进行开挖时，可以使中间刀盘1与边块刀盘配合卡接，使中间刀盘1与边块刀盘一同转动，且中间刀盘1与边块刀盘转动的过程中，二者相对固定，不会产生晃动，以对竖井进行开挖；当开挖完成，需要将竖井刀盘取出时，可以将中间刀盘1与边块刀盘解除卡接，使中间刀盘1可相对于边块刀盘向上移动，将中间刀盘1向上取出；由于边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块2，中间刀盘1取出之后，将边块2之间的连接解除，便可将边块2向中心移动或将边块2倾斜，以使边块2所占面积减小，避免边块2取出的过程中被直径变小的竖井壁卡住，方便从直径变小的竖井中取出。

需要进行说明的是，由于边块刀盘设置于中间刀盘1的外周部，因此中间刀盘1取出之后，中间刀盘1所占的空间被腾空，因此边块2可以向中心方向移动，以使边块2所占面积的半径减小，或者可以将边块2向上倾斜，使边块2在垂直于竖井深度方向平面所占面积的半径减小，以便边块2由半径减小的竖井中取出。

需要进一步进行解释的是，竖井刀盘主要用于竖井的开挖工作，因此竖井刀盘设置有若干用于开挖的刀具，刀具可以设置于中间刀盘1的下表面，也可以设置于边块2的刀具安装面，由于中间刀盘1设置于刀盘中部，因此可以在中间刀盘1设置用于对竖井掌子面的中间区域进行开挖的中心齿刀13，可以在边块2设置用于对竖井掌子面的非中间区域进行开挖的正面齿刀14。

优选的，中间刀盘1和边块刀盘两者中的一者设置有卡接部，另一者设置有与卡接部配合卡接或解除的卡槽19。

另外，卡接部与卡槽19的形式，可以是中间刀盘1设置有六角形孔，边块刀盘设置有与六角形孔配合的六角形凸起，在使用的过程中，六角形孔与六角形凸起配合，以使中间刀盘1与边块刀盘可以共同转动，对竖井掌子面进行开挖，当开挖结束之后，可以将中间刀盘1向上取出，使六角形凸起与六角形孔解除；当然，卡接部与卡槽19也可以是花键与花键孔的连接方式，或者是其它符合要求的连接方式，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

本具体实施例提供的竖井刀盘，竖井开挖完成之后，可以通过将中间刀盘1与边块刀盘解除卡接的方式，将中间刀盘1取出，并通过将边块2之间连接解除的方式，将边块刀盘分解并取出，使竖井刀盘的取出过程方便快捷，避免切割刀盘对刀盘造成的破坏。

另外，由于刀盘在工作的过程中需要绕中心轴线转动，因此竖井刀盘一般为圆形，用于安装开挖用刀具的表面可以是凸起的弧面，也可以是平面，具体根据实际情况确定。

在上述实施例的基础上，为了在竖井直径变小的情况下，边块2能够顺利取出，可以使至少一个边块2为八字形结构，且八字形结构的大开口侧朝向中间刀盘1。

在使用的过程中，卡接部与卡槽19之间的配合卡接解除之后，中间刀盘1可以通过向上移动取出，由于存在至少一个边块2为八字形结构，且八字形结构的大开口侧朝向中间刀盘1，各边块2之间的连接解除之后，可以将此边块2向中心移动，然后将八字形边块向上取出，八字形边块取出之后，可以使剩余边块2的可活动空间增加，剩余的边块2可以通过向中心移动或倾斜的方式取出。

如图1所示，位于0点位置的边块2即为八字形结构；八字形结构的具体尺寸需要根据实际情况确定，八字形结构是指边块2远离中间刀盘1的一端的尺寸小于边块2靠近中间刀盘1的一端的尺寸，整体上呈八字形，以使相邻边块2之间的连接解除之后，八字形结构的边块可以朝靠近中间刀盘1的方向移动，以使刀盘所占面积减小，然后将八字形结构的边块取出，八字形结构的边块取出之后，剩余的边块便可顺利取出。

在上述实施例的基础上，为了使竖井刀盘开挖的过程中，渣土可以收拢至竖井掌子面的中间区域，可以使边块2的安装面与中间刀盘1的中心轴线之间的夹角范围为0°至90°，以使刀盘为上部横截面尺寸大于下部横截面尺寸的锥形结构；横截面为垂直于竖井深度方向的截面。

如图2所示，竖井刀盘呈锥形设置，在竖井开挖的过程中，竖井掌子面为中间向下凹陷的凹面，有利于渣土向中心区域流动。

边块2安装面与中间刀盘1中心轴线之间的夹角可以是35°，也可以是满足要求的其它角度，具体根据实际情况确定。

边块2的数量可以是2个、3个或多个，具体根据实际情况确定。

在上述实施例的基础上，中间刀盘1包括用于将渣土排出的排浆管9以及与排浆管9连接的泥水泵，泥水泵的外周部设置有用于隔离泥水的中心圆筒11，中心圆筒11的底部设置有圆筒底板20；中心圆筒11与圆筒底板20连接，泥水泵设置于中心圆筒11的内部。

在使用的过程中，中心圆筒11可以将泥水泵与外部的泥浆隔离，可以提高工作人员在维修工作时的可操作性和安全性。

在上述实施例的基础上，可以在中心圆筒11的外周部设置用于与卡槽19配合卡接或解除的支腿板12，支腿板12沿中心圆筒11的径向凸出设置。

如图4和图5所示，优选的，支腿板12沿中心圆筒11的圆周方向均匀分布，支腿板12的数量可以是1个、2个或多个，具体根据实际情况确定，支腿板12的形状可以是突出设置的楔形块，楔形块的下部为矩形结构，为了方便支腿板12与卡槽19的配合卡接，可以在支腿板12的下部设置方便支腿板12插入卡槽19的倒角。

如图4所示，中间刀盘1包括法兰支撑组件6，法兰支撑组件6包括中心圆筒11、设置于中心圆筒11下部的圆筒底板20以及设置于中心圆筒11上部的大法兰10，且大法兰10和圆筒底板20均与中心圆筒11连接；圆筒底板20的下部设置有中心面板8，且焊接支腿7的一端与圆筒底板20连接，另一端与中心面板8连接，优选的，焊接支腿7沿圆筒底板20的周向均匀分布；中心面板8设置有用于开挖的中心齿刀13；且排浆管9的一端与圆筒底板20连通，另一端与中心面板8连通，且排浆管9可以将竖井掌子面中心区域的泥浆或渣土排出，排浆管9位于中心圆筒11的一端设置有回转接头5，回转接头5与泥浆排出管路连接，以使泥浆顺利排出。

在上述实施例的基础上，为了使相邻边块2之间能够固定连接，可以使边块2包括用于安装开挖用刀具的辐条17，辐条17的两侧设置有用于与相邻边块2可拆卸连接的第一边块连接板和第二边块连接板，第一边块连接板和第二边块连接板均与辐条17连接。

如图6所示，辐条17设置有用于开挖的刀具，刀具可以是用于对竖井掌子面的非中心区域进行开挖的正面齿刀14，正面齿刀14的伸出高度及安装数量需要根据实际情况确定；优选的，正面齿刀14在辐条17上均匀分布。辐条17的两侧设置有用于与相邻边块2可拆卸连接的第一边块连接板和第二边块连接板，优选的，第一边块连接板和第二边块连接板均设置有螺栓孔，相邻边块连接板18之间通过螺栓连接，螺栓的具体数量需要根据实际情况确定；本申请文件中提到的边块连接板18包括第一边块连接板和第二边块连接板；优选的，第一边块连接板和第二边块连接板沿边块2的宽度方向对称设置，且辐条17的两侧设置有斜支撑梁16，且斜支撑梁16的一端与辐条17连接，另一端与边块连接板18连接，优选的，斜支撑梁16为分体式结构。

需要进行说明的是，中间刀盘1与边块刀盘配合卡接之后，辐条17呈放射状设置于中心圆筒11的外周部。

在上述实施例的基础上，可以在边块2设置用于连接第一边块连接板和第二边块连接板的中间支撑梁15，中间支撑梁15设置有与支腿板12配合卡接或解除的卡槽19。

如图6所示，卡槽19凹陷设置于中间支撑梁15的上表面，且卡槽19的形状尺寸与支腿板12的形状尺寸相配合。

在上述实施例的基础上，为了避免边块2远离中间刀盘1的一端在转动的过程中发生晃动，可以在边块2远离中间刀盘1的一端设置有用于连接相邻边块2的外周支撑梁3，外周支撑梁3的两端分别与相邻的边块2可拆卸连接。

优选的，外周支撑梁3的两端分别与相连的辐条17连接，且所有的外周支撑梁3形状尺寸均相同，辐条17沿轴向均匀设置。

如图10所示，外周支撑梁3为两端具有对称式折弯的杆状结构，且杆状结构长度方向的两端设置有用于与相邻边块2连接的螺栓孔，以使相邻边块2之间的连接更加稳固。

在上述实施例的基础上，为了使渣土能够顺利聚拢至竖井掌子面的中心区域，可以在相邻辐条17之间设置有用于收集渣土并将渣土向中间聚拢的刮渣结构，刮渣结构与辐条17连接。

需要进行说明的是，刮渣结构可以是刮渣板4，也可以是渣土收集器，或者符合要求的刮渣刀，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

优选的，刮渣板4的一端与辐条17连接，且刮渣板4呈类螺旋状设置，在边块刀盘转动的过程中，刮渣板4会作用于渣土周向的力和径向的力，以使渣土向竖井掌子面的中心区域聚拢。

除了上述竖井刀盘，本发明还提供一种包括上述实施例公开的竖井刀盘的掘进机，该掘进机包括竖井刀盘、用于控制竖井刀盘动作的控制系统以及将渣土或泥浆输出的转运系统，此处提到的竖井刀盘为上述任一项提到的竖井刀盘，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。

在使用的过程中，控制系统可以控制竖井刀盘的转速、中间刀盘1与边块刀盘的配合等，转运机构将开挖过程中的渣土运出竖井。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一边块连接板和第二边块连接板中的第一和第二只是安装位置的不同，并没有先后顺序之分。

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掘进机及其竖井刀盘进行了详细介绍。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 (10)

1.一种竖井刀盘，其特征在于，包括设置于刀盘中部的中间刀盘(1)以及设置于所述中间刀盘(1)外周部的边块刀盘，所述边块刀盘包括至少两个可拆卸连接的边块(2)；

所述中间刀盘(1)与所述边块刀盘卡接连接、以使卡接状态下，所述中间刀盘(1)与所述边块刀盘同步转动，解除状态下，所述中间刀盘(1)可相对于所述边块刀盘向上移动。

2.根据权利要求1所述的竖井刀盘，其特征在于，所述中间刀盘(1)和所述边块刀盘两者中的一者设置有卡接部，另一者设置有与所述卡接部配合卡接或解除的卡槽(19)。

3.根据权利要求2所述的竖井刀盘，其特征在于，所述中间刀盘(1)包括用于隔离泥水的中心圆筒(11)，所述中心圆筒(11)的外周部设置有用于与所述卡槽(19)配合卡接或解除的支腿板(12)，所述支腿板(12)沿所述中心圆筒(11)的径向凸出设置；

所述卡槽(19)设置于所述边块刀盘。

4.根据权利要求3所述的竖井刀盘，其特征在于，所述边块(2)包括用于安装开挖用刀具的辐条(17)，所述辐条(17)的两侧设置有用于与相邻所述边块(2)可拆卸连接的第一边块连接板和第二边块连接板，所述第一边块连接板和所述第二边块连接板均与所述辐条(17)连接。

5.根据权利要求4所述的竖井刀盘，其特征在于，所述边块(2)设置有用于连接所述第一边块连接板和所述第二边块连接板的中间支撑梁(15)，所述中间支撑梁(15)设置有与所述支腿板(12)配合卡接或解除的卡槽(19)。

6.根据权利要求5所述的竖井刀盘，其特征在于，还包括用于连接相邻所述边块(2)的外周支撑梁(3)，所述外周支撑梁(3)设置于所述边块(2)远离所述中间刀盘(1)的一端，且所述外周支撑梁(3)的两端分别与相邻的所述边块(2)可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的竖井刀盘，其特征在于，所述中间刀盘(1)包括用于将渣土排出的排浆管(9)以及与所述排浆管(9)连接的泥水泵，所述中心圆筒(11)设置于所述泥水泵的外周部，所述中心圆筒(11)的底部设置有圆筒底板(20)；

所述中心圆筒(11)与所述圆筒底板(20)连接，所述泥水泵设置于所述中心圆筒(11)的内部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的竖井刀盘，其特征在于，至少一个所述边块(2)为八字形结构，且所述八字形结构的大开口侧朝向所述中间刀盘(1)。

9.根据权利要求8所述的竖井刀盘，其特征在于，所述边块(2)的安装面与所述中间刀盘(1)的中心轴线之间的夹角范围为0°至90°，以使所述刀盘为上部横截面尺寸大于下部横截面尺寸的锥形结构；

所述横截面为垂直于竖井深度方向的截面。

10.一种掘进机，其特征在于，包括竖井刀盘、用于控制所述竖井刀盘动作的控制系统以及将渣土输出的转运系统，所述竖井刀盘为权利要求1-9任一项所述的竖井刀盘；

所述竖井刀盘与所述控制系统及所述转运系统均连接，所述转运系统与所述控制系统连接。