CN111287752B - 多刀盘大断面竖井掘进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多刀盘大断面竖井掘进装置，包括盾体，盾体下方设置有开挖装置，所述盾体上设置有转动轨道，小圆周回转装置活动设置在转动轨道上，小圆周回转装置分别与大圆周回转驱动装置和开挖装置相连接，大圆周回转驱动装置与盾体固定连接；所述盾体内设置有主机出渣装置，主机出渣装置分别与开挖装置和小圆周回转装置相连接。本发明通过多刀盘的公转和自转对大断面进行开挖，并且利用主机出渣装置对大断面内产生的渣土收集，实现了全断面渣土收集，整体机械化作业，实现开挖和出渣的自动化和集成化平行施工作业，设备拆装方便，减少作业人员数量，降低人员劳动强度，大大提高竖井施工的安全性和施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及竖井开挖的技术领域，尤其涉及一种多刀盘大断面竖井掘进装置。
背景技术
目前竖井一般采用人工半机械化开挖的方法，或采用常规的钻井装备进行施工，两种方式在一定程度上满足了大部分竖井工程的施工需要，但随着国内外竖井工程往大断面、大深度方向的发展，人工半机械化的开挖方法在安全性和效率上的劣势愈发突出，严重影响工程的进度；而常规钻井装备主要适用于中等或小断面的竖井施工，无法直接用于大断面竖井工程，并且在大断面竖井开挖过程中产生的大量渣土，需要对开挖过程产生的渣土及时有效的清除，避免影响开挖效率，在专利申请号为“CN201810049244.7、专利名称为一种竖井用斗式提升机”中公开了一种高效除渣装置，但是并不能实现对大断面开挖过程中同步除渣的效果，因此必须进行新型竖井施工装备的研发。新型安全、高效的大断面竖井掘进装备将是未来大断面竖井机械化施工的方向。
发明内容
针对目前大断面竖井施工工法落后和设备短缺的技术问题，本发明提出一种多刀盘大断面竖井掘进装置。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多刀盘大断面竖井掘进装置，包括盾体，盾体下方设置有开挖装置，所述盾体上设置有转动轨道，小圆周回转装置活动设置在转动轨道上，小圆周回转装置分别与大圆周回转驱动装置和开挖装置相连接，大圆周回转驱动装置与盾体固定连接；所述盾体内设置有主机出渣装置，主机出渣装置分别与开挖装置和小圆周回转装置相连接，通过大圆周回转驱动装置、小圆周回转装置和开挖装置整体形成一传动机构，实现开挖装置的公转和自转，提高了大断面的开挖效率，并且利用主机出渣装置配合传动结构实现了出渣装置的自转、小公转和大公转，大大提高了渣土的出渣效率。
优选地，所述开挖装置包括若干个刀盘且若干个刀盘组合掘进区域覆盖整个竖井的端面，刀盘上设置有若干个刀具，刀盘上设置有运行通道，运行通道内设置有主机出渣装置且刀盘与主机出渣装置相连接。
优选地，所述盾体、刀盘、小圆周回转装置和大圆周回转驱动装置整体组成行星传动结构；所述盾体上设置有若干个撑靴装置，利用撑靴装置在掘进开挖过程中始终撑紧井壁用于抵抗刀盘绕盾体公转时产生的反扭矩。
优选地，所述主机出渣装置包括一级收渣装置、一级集渣筒、垂直提升装置和二级集渣筒，一级收渣装置和一级集渣筒均安装在刀盘上且一级收渣装置的出渣口与一级集渣筒相对应，一级集渣筒设置在运行通道下方，垂直提升装置设置在运行通道内且垂直提升装置和二级集渣筒均固定安装在小圆周回转装置上，垂直提升装置穿过小圆周回转装置与二级集渣筒相配合，利用垂直提升装置将一级集渣筒内的渣土运出至二级集渣筒内。
优选地，所述刀盘上对称设置有若干个一级收渣装置且若干个一级收渣装置组合的收渣区域运行轨迹覆盖刀盘的断面，利用刀盘上的一级收渣装置将竖井断面产生的渣土及时全面处理。
优选地，所述小圆周回转装置上设置有刀盘驱动装置，刀盘驱动装置上设置有刀盘驱动单元，刀盘驱动装置与刀盘相连接；所述小圆周回转装置上固定安装有大齿圈，大齿圈与大圆周回转驱动装置相啮合，利用大圆周回转驱动装置带动小圆周回转装置转动，进而带动开挖装置实现了公转。
优选地，所述撑靴装置包括伸缩装置、靴板和伸缩缸，伸缩装置的一端与靴板固定连接，伸缩装置的另一端与盾体固定连接，伸缩缸固定设置在伸缩装置内且伸缩缸与靴板相配合，利用伸缩缸将靴板伸出支撑开挖壁，为盾体提供一个支撑力。
优选地，所述主机出渣装置为机械出渣装置或流体出渣装置，所述流体出渣装置采用泥水泵出渣或真空泵抽出渣，即可通过更换出渣装置类型实现不同地质的开挖，适用于多种开挖环境，当选用流体出渣装置时，仅需将主机出渣装置中机械出渣装置替换为泥水泵或真空泵即可。
本发明的有益效果：本发明通过多刀盘的绕盾体公转和刀盘在刀盘驱动装置的作用下自转对大断面进行开挖，并且利用主机出渣装置中一级收渣装置的自转、小公转和大公转对开挖断面全区域内产生的渣土带入到一级集渣筒内，随后利用垂直提升装置将一级集渣筒内的渣土带入到二级集渣筒内，便于后续除渣装置将渣土带出竖井，实现了全断面渣土收集，整体机械化作业，实现开挖和出渣的自动化和集成化平行施工作业，设备拆装方便，减少作业人员数量，降低人员劳动强度，施工人员远离开挖面，大大提高竖井施工的安全性和施工效率；并且全机械开挖，一次直接成井，井壁成型质量好，减少了爆破作业对井壁的震动破坏。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的掘进装置整机主视图。
图2为图1中的俯视图。
图3为图1中开挖装置的仰视图。
图4为图1中撑靴装置的局部方法图。
图5为图1中大圆周回转装置局部放大图。
图中，1为盾体，101为盾体分块单元，102为撑靴装置，102-1为靴板，102-2为伸缩装置，102-3为伸缩缸，103为转动轨道，2为开挖装置，201为刀盘，202为刀具，3为小圆周回转装置，301为刀盘驱动装置，302为驱动单元，303为,运输通道，4为大圆周回转驱动装置，401为驱动体，402为大齿圈，403为小齿轮，5为主机出渣装置，501为一级收渣装置，502为一级集渣筒，503为垂直提升装置，503-1为垂直提升装置装渣端，503-2为垂直提升装置落渣端，504为二级集渣筒。
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付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。
实施例1：如图1所示，一种多刀盘大断面竖井掘进装置，包括盾体1，盾体1由若干个盾体分块单元101固定连接组成，盾体1下方设置有开挖装置，所述盾体1上设置有转动轨道103，小圆周回转装置3活动设置在转动轨道103上，小圆周回转装置3分别与大圆周回转驱动装置4和开挖装置相连接，大圆周回转驱动装置4与盾体1固定连接；所述盾体1内设置有主机出渣装置5，主机出渣装置5为机械出渣装置，主机出渣装置5分别与开挖装置和小圆周回转装置3相连接。
如图3所示，所述开挖装置包括若干个刀盘201且若干个刀盘201组合成的掘进区域覆盖整个竖井的端面，利用若干个刀盘在刀盘驱动装置的带动下完成自回转，并且在大圆周驱动装置的带动下，刀盘完成沿盾体的圆周公转运行，通过多组刀盘的公转和自转，大大提高了刀盘对竖井断面的开挖能力，保证了对大断面开挖区域的全覆盖，并且在开挖过程全机械开挖，一次直接成井，井壁成型质量好，减少了爆破作业对井壁的震动破坏；刀盘201上设置有若干个刀具202，刀盘201上设置有运行通道，运行通道内设置有主机出渣装置5且刀盘201与主机出渣装置5相连接。
所述盾体1、刀盘201、小圆周回转装置3和大圆周回转驱动装置4整体组成行星传动结构，整体组成的行星传动结构便于大大提高设备的开挖能力，并且整体结构设计紧凑，机械损耗程度低，采用全机械开挖，减少了作业人数，降低了人员劳动强度，同时改善了人员作业环境；如图4所示，所述盾体1上设置有若干个撑靴装置102，盾体1中的撑靴装置102在掘进过程中始终撑紧井壁用于抵抗刀盘201绕盾体1圆周回转的反扭矩，所述撑靴装置102包括伸缩装置102-2、靴板102-1和伸缩缸102-3，伸缩装置102-2的一端与靴板102-1固定连接，伸缩装置102-2的另一端与盾体1固定连接，伸缩缸102-3固定设置在伸缩装置102-2内且伸缩缸102-3与靴板102-1相配合；伸缩装置包括伸缩外滑箱和伸缩内滑箱，伸缩内滑箱滑动设置在伸缩外滑箱内，伸缩外滑箱与盾体固定连接，伸缩内滑箱与靴板固定连接，伸缩缸固定在伸缩外滑箱内且伸缩缸的伸缩端与伸缩内滑箱相连接，利用伸缩缸带动伸缩内滑箱在伸缩外滑箱内滑动，进而带动靴板动作。
所述主机出渣装置5包括一级收渣装置501、一级集渣筒502、垂直提升装置503和二级集渣筒504，一级收渣装置501和一级集渣筒502均安装在刀盘201上，一级集渣筒位于刀盘的中心处，且一级收渣装置501的出渣口与一级集渣筒502相对应，即一级收渣装置501将开挖断面上产生的提升运输到一级集渣筒内，刀盘201上对称设置有若干个一级收渣装置501且若干个一级收渣装置501组合的收渣区域运行轨迹覆盖刀盘201的断面，一级收渣装置的运动为多个转动复合而成，并且一级收渣装置501自带有驱动，在自有驱动的作用下完成圆周自回转，随后一级收渣装置整体跟随刀盘201的自转围绕刀盘中心轴线完成圆周小公转，最后在刀盘201绕盾体圆周公转的作用下，一级收渣装置501随刀盘201完成沿盾体的圆周大公转，最后一级收渣装置501的运动区域覆盖整个竖井开挖断面，将刀盘开挖产生的岩渣及时清理，转运至刀盘中心设置的一级集渣筒内，刀盘开挖和渣土的转运同时作业，大大提高了施工效率，加快成井周期。
一级集渣筒502设置在运行通道下方，垂直提升装置503设置在运行通道内且垂直提升装置上部设置有垂直提升落渣端503-2，垂直提升装置下部设置有垂直提升装置装渣端503-1，垂直提升装置装渣端503-1与一级集渣筒相对应，便于垂直提升装置装渣端503-1将一级集渣筒内的渣土提升带出，且垂直提升装置503和二级集渣筒504均固定安装在小圆周回转装置3上，垂直提升装置503的设置数量与刀盘数量相同，且垂直提升装置503与刀盘一一对应，垂直提升装置503穿过小圆周回转装置503与二级集渣筒504相配合，即垂直提升装置落渣端503-2穿过小圆周回转装置与二级集渣筒相对应，便于垂直提升装置将从一级集渣筒内提升的渣土运输到二级集渣筒内；在工作时，一级收渣装置501不断将开挖面的岩渣送至一级集渣筒502内的同时，垂直提升装置503也连续不断将一级集渣筒502内的岩渣垂直提升转运至二级集渣筒504内，至此将岩渣及时转运到掘进主机上方，方便其他设备或装置进行下一步的岩渣转运出井作。
如图2所示，所述小圆周回转装置3上设置有刀盘驱动装置301，小圆周回转装置同样是由若干个小圆周分块单元固定组合连接，在刀盘驱动装置301的两侧且在小圆周回转装置上设置有多组人员和物料运输的运输通道303，所有施工人员远离开挖面，提高了施工安全性，刀盘驱动装置上设置若干个有刀盘驱动单元302，刀盘驱动装置301与刀盘201相连接，刀盘在刀盘驱动装置301的作用下完成自回转；所述小圆周回转装置3上固定安装有大齿圈402，大齿圈402与大圆周回转驱动装置4相啮合。
如图5所示，所述大圆周回转驱动装置4包括若干个驱动体401，若干个驱动体401均匀分布固定安装在盾体1上且驱动体401的输出端上设置有小齿轮403，小齿轮403与小圆周回转装置3上的大齿圈402相啮合，驱动体带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮带动小圆周回转装置转动，小圆周回转装置整体带动刀盘转动，即在大圆周回转驱动装置4的作用下小圆周回转装置3带动刀盘201围绕盾体1进行圆周公转，最终刀盘201在自回转和圆周公转的共同作用下，回转区域覆盖整个竖井断面，完成整个断面的开挖。
实施例2：多刀盘大断面竖井掘进装置，所述主机出渣装置5为流体出渣装置时，采用流体出渣方式中的泥水泵抽装置，将主机出渣装置5中的一级收渣装置501，一级集渣筒502，垂直提升装置503和二级集渣筒504拆除，安装泥水泵，连接泥水管路，刀盘在泥水中进行开挖作业，利用泥水泵抽的原理，泥浆携带渣土出井，通过泥水分离，完成渣土的分离和泥浆的循环。
其余结构与实施例1相同。
实施例3：多刀盘大断面竖井掘进装置，所述主机出渣装置5采用流体出渣装置时，采用流体出渣方式中的真空泵抽装置，将主机出渣装置5中的一级收渣装置501，一级集渣筒502，垂直提升装置503和二级集渣筒504拆除，安装真空泵，连接相关管路，采用真空泵抽的方式，利用真空负压原理，将刀盘开挖产生的渣土输送至井外，完成出渣作业。
其余结构与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多刀盘大断面竖井掘进装置，包括盾体（1），盾体（1）下方设置有开挖装置，其特征在于，所述盾体（1）上设置有转动轨道（103），小圆周回转装置（3）活动设置在转动轨道（103）上，小圆周回转装置（3）分别与大圆周回转驱动装置（4）和开挖装置相连接，大圆周回转驱动装置（4）与盾体（1）固定连接；所述盾体（1）内设置有主机出渣装置（5），主机出渣装置（5）分别与开挖装置和小圆周回转装置（3）相连接；
所述主机出渣装置（5）包括一级收渣装置（501）、一级集渣筒（502）、垂直提升装置（503）和二级集渣筒（504），一级收渣装置（501）和一级集渣筒（502）均安装在刀盘（201）上且一级收渣装置（501）的出渣口与一级集渣筒（502）相对应，一级集渣筒（502）设置在运行通道下方，垂直提升装置（503）设置在运行通道内且垂直提升装置（503）和二级集渣筒（504）均固定安装在小圆周回转装置（3）上，垂直提升装置（503）穿过小圆周回转装置（3）与二级集渣筒（504）相配合。
2.根据权利要求1所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述开挖装置包括若干个刀盘（201）且若干个刀盘（201）组合成的掘进区域覆盖整个竖井的断面，刀盘（201）上设置有若干个刀具（202），刀盘（201）上设置有运行通道，运行通道内设置有主机出渣装置（5）且刀盘（201）与主机出渣装置（5）相连接。
3.根据权利要求2所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述盾体（1）、刀盘（201）、小圆周回转装置（3）和大圆周回转驱动装置（4）整体组成行星传动结构；所述盾体（1）上设置有若干个撑靴装置（102）。
4.根据权利要求1所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述刀盘（201）上对称设置有若干个一级收渣装置（501）且若干个一级收渣装置（501）组合的收渣区域运行轨迹覆盖刀盘（201）的断面。
5.根据权利要求2或3所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述小圆周回转装置（3）上设置有刀盘驱动装置（301），刀盘驱动装置上设置有刀盘驱动单元（302），刀盘驱动装置（301）与刀盘（201）相连接；所述小圆周回转装置（3）上固定安装有大齿圈（402），大齿圈（402）与大圆周回转驱动装置（4）相啮合。
6.根据权利要求5所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述大圆周回转驱动装置（4）包括驱动体（401），驱动体（401）固定安装在盾体（1）上且驱动体（401）的输出端上设置有小齿轮（403），小齿轮（403）与小圆周回转装置（3）上的大齿圈（402）相啮合。
7.根据权利要求3所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述撑靴装置（102）包括伸缩装置（102-2）、靴板（102-1）和伸缩缸（102-3），伸缩装置（102-2）的一端与靴板（102-1）固定连接，伸缩装置（102-2）的另一端与盾体（1）固定连接，伸缩缸（102-3）固定设置在伸缩装置（102-2）内且伸缩缸（102-3）与靴板（102-1）相配合。
8.根据权利要求1所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述主机出渣装置（5）为机械出渣装置。
9.根据权利要求2所述的多刀盘大断面竖井掘进装置，其特征在于，所述主机出渣装置（5）为流体出渣装置，流体出渣装置中采用泥水泵出渣或真空泵抽出渣。
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| CN111287752A (zh) | 2020-06-16 |
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