CN111335897B - 一种竖井掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井掘进机，包括：中心刀盘和外圈刀盘，外圈刀盘可移动的套设于中心刀盘的外圈；中心驱动机构和外圈驱动机构，分别用于连接中心刀盘和外圈刀盘，并驱动其转动；中心驱动机构通过可伸缩的中心驱动推进机构连接于盾体，外圈驱动机构连接于盾体。本发明可以通过伸缩推动中心驱动机构相对于盾体移动。本申请所提供的竖井掘进机通过实现步履式的掘进状态，从而提升竖井掘进机的工作效率。

Description

一种竖井掘进机

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，更具体地说，涉及一种竖井掘进机。

背景技术

现有的掘进机分为水平掘进机和竖井掘进机，水平掘进机通常包括以下情况。子母盾构是两个独立的盾构机，母盾构掘进完成后，子盾构在母盾构内始发掘进，子盾构机是相对母盾构机独立的设备，目前子母盾构机仅在水平掘进的盾构机上使用过。大直径双刀盘盾构机具备内外圈刀盘，大直径双刀盘盾构机主驱动结构与盾体为一整体，双刀盾构由推进油缸整体推进掘进，双刀盘盾构目前仅为水平掘进盾构机。

而以上结构不能够被利用于竖井掘进机上，竖井盾构机一般的组成包括提升机构、推进系统、刀盘、主驱动、管片拼装机构，竖井掘进通过提升机构将盾构机整体提拉，推进机构缓慢推进主驱动、刀盘掘进。

而且，由于现有竖井掘进机整体式刀盘，通常刀盘旋转直径大，刀盘转速一定时，刀盘中心位置线速度较低，远离刀盘中心位置的线速度相对较高，竖井盾构采用泥水环流出渣时，刀盘中心区域线速度较低，不利于土仓内搅动，容易造成出渣不畅，管路堵塞等。

现有竖井掘进机采用锥形刀盘，渣土在重力作用下，泥浆中固体颗粒向下沉降，造成渣土堆积在刀盘底部，泥浆环流系统无法将渣土携带出来。

综上所述，如何提供一种适用于竖井操作式的掘进效率高的竖井掘进机，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掘进机，该竖井掘进机的掘进效率高。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种竖井掘进机，包括：

中心刀盘和外圈刀盘，所述外圈刀盘可移动的套设于所述中心刀盘的外圈；

中心驱动机构和外圈驱动机构，分别用于连接所述中心刀盘和所述外圈刀盘，并驱动其转动；所述中心驱动机构通过可伸缩的中心驱动推进机构连接于盾体，所述外圈驱动机构连接于所述盾体。

优选的，还包括主推进机构，安装于所述盾体上、用于向管片施加推力，以使所述盾体移动。

优选的，还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述中心驱动推进机构伸长的同时控制所述中心驱动机构和所述外圈驱动机构中一者工作，以使得所述中心刀盘和所述外圈刀盘中一者进行掘进的同时，另一者进行支撑；

所述控制装置还用于控制所述中心驱动推进机构停止伸缩的同时控制所述主推进机构、所述中心驱动机构和所述外圈驱动机构工作。

优选的，所述盾体包括：前盾和中盾，所述外圈刀盘连接于所述前盾，所述中心驱动推进机的两端分别连接于所述中盾和所述中心驱动机构；

所述主推进机构安装于所述中盾，且其伸缩方向的一端连接于所述前盾，另一端顶推作用在所述管片上。

优选的，所述前盾上安装有连接所述外圈刀盘所在区域和所述中盾所在区域的外圈刀盘进浆管，用于向所述外圈刀盘的前部注入泥浆；

所述前盾上还安装有连接所述外圈刀盘所在区域和所述中盾所在区域的外圈刀盘排浆管，用于将所述外圈刀盘部分的泥浆排出。

优选的，所述中心驱动机构的侧部安装有连接所述中心刀盘所在区域和所述中盾所在区域的中心刀盘进浆管，用于向所述中心刀盘的前部注入泥浆；

所述中心驱动机构的侧部还安装有连接所述中心刀盘所在区域和所述中盾所在区域的中心刀盘排浆管，用于将所述中心刀盘部分的泥浆排出。

优选的，所述外圈刀盘进浆管、所述外圈刀盘排浆管、所述中心刀盘进浆管和所述中心刀盘排浆管中的至少一者设置有驱动泥浆流动的动力机构。

优选的，所述前盾上设置有至少两个用于驱动所述外圈刀盘工作的所述外圈驱动机构。

优选的，所述中盾设置有用于进行管片拼装的管片拼装机构和用于连接起吊设备的提升机构。

优选的，所述中心驱动机构和所述外圈驱动机构嵌套设置，且二者接触位置设有便于二者相对滑动的滑道。

本发明提供的竖井掘进机包括可移动的嵌套设置的中心刀盘和外圈刀盘，二者通过中心驱动机构和外圈驱动机构分别驱动，中心驱动机构通过中心驱动推进机构连接于盾体，中心驱动推进机构为伸缩推进机构，可以通过伸缩推动中心驱动机构相对于盾体移动，以使得中心刀盘和外圈刀盘中一者作为固定支撑结构，另一者进行挖掘，并交替进行，以实现步履式的掘进状态。

本申请所提供的竖井掘进机通过实现步履式的掘进状态，从而提升竖井掘进机的工作效率。

在进一步的优选方案中，还包括主推进机构，安装于盾体上、用于向管片施加推力以使所述盾体移动。当控制中心驱动推进机构停止伸缩时，可实现将中心驱动机构与安装在盾体上的外圈驱动机构相对固定，此时由主推进机构驱动盾体相对于管片移动，也就是驱动连接在盾体上的中心刀盘和外圈刀盘同时进行掘进，从而实现中心刀盘和外圈刀盘的同步掘进状态。

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为本发明所提供的一种竖井掘进机的中心刀盘和外圈刀盘并行时的剖视图；

图2为本发明所提供的一种竖井掘进机的步履式掘进状态的剖视图。

图1-2中：

1-中心刀盘，2-外圈刀盘，3-前盾，4-中心驱动机构，5-外圈驱动机构，6-主推进机构，7-外圈刀盘进浆管，8-中盾，9-管片，10-管片拼装机构；

11-提升机构，12-盾尾，13-中心驱动推进机构；

14-中心刀盘进浆管，15-中心刀盘排浆管，16-外圈刀盘排浆管。

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掘进机，该竖井掘进机的掘进效率高。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种竖井掘进机的同步掘进状态的剖视图；图2为本发明所提供的一种竖井掘进机的步履式掘进状态的剖视图。

本申请提供了一种竖井掘进机，包括中心刀盘1、外圈刀盘2、中心驱动机构4和外圈驱动机构5。

其中，外圈刀盘2可移动的套设于中心刀盘1的外圈；中心驱动机构4和外圈驱动机构5，分别用于连接中心刀盘1和外圈刀盘2，并驱动其转动；中心驱动机构4通过中心驱动推进机构1 3连接于盾体，外圈驱动机构5连接于盾体。

需要说明的是，中心刀盘1和外圈刀盘2为嵌套设置的两个刀盘，二者均为回转掘进型刀盘，二者工作时均绕轴线进行转动，外圈刀盘2嵌套在中心刀盘1的外部，二者具有间隙，且能够在轴向上相对移动，以使得二者能够相对地向掘进方向移动或退回。

中心刀盘1和外圈刀盘2分别通过不同的驱动机构控制工作。

外圈驱动机构5驱动外圈刀盘2转动，且外圈驱动机构5连接于盾体。中心驱动机构4驱动中心刀盘1转动，且中心驱动机构4通过可伸缩的中心驱动推进机构13连接于盾体，中心驱动推进机构13的伸缩能够控制中心驱动机构4与盾体之间的距离，以使的中心驱动机构4相对于外圈驱动机构13移动。

上述竖井掘进机中，刀盘用于直接向下对挖掘面进行挖掘，可以通过控制中心驱动推进机构13的伸缩，从而实现对中心刀盘1和外圈刀盘2的相对移动。在使用时，可以控制中心驱动机构4和外圈驱动机构5中的一者工作，以便于使得工作对应的中心刀盘1或外圈刀盘2进行旋转挖掘，而另一者并不工作，可以支撑在掌子面上，便于为工作的刀盘提供支撑反力。例如，控制外圈驱动机构5关闭或静止，以使得外圈刀盘2处于静置状态，并抵接于掌子面上，同时，控制中心驱动机构4工作，以使得中心刀盘1保持旋转状态，控制中心驱动推进机构13进行向外部伸出，带动中心刀盘1向掌子面移动，以便在中心刀盘1转动的同时向下部移动以进行挖掘。

本发明提供的竖井掘进机包括可移动的嵌套设置的中心刀盘和外圈刀盘，二者通过中心驱动机构和外圈驱动机构分别驱动，中心驱动机构通过中心驱动推进机构连接于盾体，中心驱动推进机构为伸缩推进机构，可以通过伸缩推动中心驱动机构相对于盾体移动，以使得中心刀盘和外圈刀盘中一者作为固定支撑结构，另一者进行挖掘，并交替进行，以实现步履式的掘进状态。

本申请所提供的竖井掘进机通过实现步履式的掘进状态，从而提升竖井掘进机的工作效率。

在上述实施例的基础之上，还包括主推进机构6，安装于盾体上、用于向管片9施加推力，以使盾体移动。

需要说明的是，主推进机构6安装在盾体结构上，主推进机构6包括油缸，油缸的伸缩移动方向上设有已安装完成的管片9结构，管片9安装在已挖掘完成的岩壁上，主推进机构6的伸长能够将盾体向远离管片9的位置推动，需要说明的是，通常情况下，在向下掘进的过程中，需要对方向进行调整，而采用向管片9施加作用力的操作能够使向下的掘进方向准确。

另外，由于设置推动盾体移动的主推进机构6，可以实现推动盾体整体移动，还可以同时控制中心驱动推进机构13停止伸缩并保持固定长度，以使得中心刀盘1和外圈刀盘2相对固定，能够实现通过主推进机构6将中心刀盘1、外圈刀盘2以及对应的中心驱动机构4和外圈驱动机构5同时向下部推进的操作。

在上述实施例的基础之上，还包括控制装置，控制装置用于控制中心驱动推进机构13伸长的同时控制中心驱动机构4和外圈驱动机构5中一者工作，以使得中心刀盘1和外圈刀盘2中一者进行掘进的同时，另一者进行支撑；

控制装置还用于控制中心驱动推进机构13停止伸缩的同时控制主推进机构6、中心驱动机构4和外圈驱动机构5工作。

需要说明的是，控制装置可以是竖井掘进机的中控装置，所有竖井掘进机的设备、部件均可以连接于控制装置，控制装置可以为芯片、控制器或者计算机等多种类型的控制装置。

控制装置用于控制上述结构实现步履式掘进和同步式掘进。

具体地，上述控制过程中，控制装置用于控制中心驱动推进机构13伸长的同时，控制中心驱动机构4和外圈驱动机构5中一者工作，即为步履式掘进。具体地，控制装置控制中心驱动推进机构13处于可伸缩状态，即非固定状态，同时，控制装置控制中心驱动机构4和外圈驱动机构5中一者工作，以控制中心外圈驱动机构5工作为例，中心驱动机构4相对静止，并使得中心刀盘1抵接于掌子面，控制装置控制中心驱动推进机构13缩短，从而带动外圈刀盘2和外图驱动机构5具有向下移动的趋势，由于外图驱动机构5工作，因此，在外圈刀盘2转动的同时能够向下移动。向下移动一定距离后，形成外圈部分被挖掘一定距离，然后可以控制中心驱动推进机构13停止收缩，同时，控制装置控制外圈驱动机构5停止工作，此时，外圈刀盘2接触掌子面，再控制中心驱动推进机构13伸长的同时，控制中心驱动机构4工作，从而实现中心驱动机构4转动的同时，使中心驱动机构4向下移动。上述两个状态进行反复操作即为步履式掘进。

而控制中心驱动推进机构13停止伸缩的同时控制主推进机构6、中心驱动机构4和外圈驱动机构5工作，即为同步式掘进。具体地，控制装置控制中心驱动推进机构13停止伸缩，即形成一个固定长度的结构，将中心刀盘1和外圈刀盘2的相对位置固定，同时也是将中心驱动机构4和外圈驱动机构5的相对位置固定。此时中心掘进和外圈掘进是一个整体，通过控制主推进机构6伸长，使得盾体向远离管片9的方向前进，即向下移动，从而，与盾体连接的中心驱动机构4和外圈驱动机构5、中心刀盘1和外圈刀盘2均向下移动，即形成了同步式掘进。

在上述实施例的基础之上，上述盾体包括：前盾3和中盾8，外圈刀盘2连接于前盾3，中心驱动推进机13的两端分别连接于中盾8和中心驱动机构；主推进机构6安装于中盾8，且其伸缩方向的一端连接于前盾3，另一端顶推作用在管片9上。

在上述实施例的基础之上，前盾3上安装有连接外圈刀盘2所在区域和中盾8所在区域的外圈刀盘进浆管7，用于向外圈刀盘2的前部注入泥浆；

前盾3上还安装有连接外图刀盘2所在区域和中盾8所在区域的外圈刀盘排浆管16，用于将外圈刀盘2部分的泥浆排出。

请参考图2，其中，外图刀盘进浆管7和外图刀盘排浆管16均连通的前盾3的前后空间，且分别用于实现泥浆由前盾3前方向前盾3后方的移动以及由前盾3后方向前盾3前方的移动。

在上述任意一个实施例的基础之上，中心驱动机构4的侧部安装有连接中心刀盘1所在区域和中盾8所在区域的中心刀盘进浆管14，用于向中心刀盘1的前部注入泥浆；

中心驱动机构4的侧部还安装有连接中心刀盘1所在区域和中盾8所在区域的中心刀盘排浆管15，用于将中心刀盘1部分的泥浆排出。

考虑到泥浆流动的顺畅性，可以考虑使用动力机构驱动泥浆进行流动的泵送，外圈刀盘进浆管7、外圈刀盘排浆管16、中心刀盘进浆管14和中心刀盘排浆管15中的至少一者设置有驱动泥浆流动的动力机构。

在上述实施例的基础之上，前盾3上设置有至少两个用于驱动外圈刀盘2工作的外圈驱动机构5。

请参考图1和图2，其中在环形的前盾3上设置有两个或两个以上的驱动外圈刀盘2。

优选地，上述驱动外圈刀盘2沿周向均匀设置。

优选地，中盾8设置有用于进行管片拼装的管片拼装机构10和用于连接起吊设备的提升机构11。

需要说明的是，上述盾体还包括盾尾12，请参考图1和图2，其中盾尾位于管片9侧部。

需要说明的是，本申请中所提供的“前方”和“后方”均是指掘进方向的前方和后方。

在上述任意一个实施例的基础之上，中心驱动机构4和外圈驱动机构5嵌套设置，且二者接触位置设有便于二者相对滑动的滑道。

请参考图1和图2，中心驱动机构4可以包括中心主体部、设置在中心主体部上的中心驱动件，中心驱动件与中心刀盘1连接，以驱动中心刀盘1转动。外圈驱动机构5可以包括外圈主体部、设置在外圈主体部的外圈驱动件，外圈驱动件与外圈刀盘2连接，以驱动外圈刀盘2转动。

中心主体部和外圈主体部嵌套设置，二者嵌套接触的接触面上设置有滑轨或滑道，以便中心主体部和外圈主体部之间进行轴向的相对移动。

可选的，中心主体部可以为圆盘形，外圈主体部可以为圆环形。

本发明专利旨在发明一种竖井掘进机，刀盘包括为内、外两个刀盘和内外两个驱动，位于内部的中心驱动机构4驱动内部的中心刀盘1，中心驱动机构4与外圈驱动机构5配合安装。

本发明盾构机如附图1、2所示。本发明的竖井盾构机可以实现内外图刀盘步履式掘进、内外刀盘同步掘进两种模式。

其中，步履式掘进主要包括以下步骤：

盾体、主推进机构6在竖井提升机构作用下保持静止，外图刀盘2直接作用在掌子面上；

中心刀盘1在中心驱动机构4的作用下旋转工作，在中心驱动推进系统13的作用下，中心驱动机构4向下移动实现整体的旋转掘进。

中心刀盘1向下掘进一段距离后，中心驱动推进机构13停止伸缩，外圈驱动机构5控制外圈刀盘2开始掘进，在外圈刀盘2掘进过程中，中心刀盘1状态可以有以下几种状态：中心刀盘1可以与掌子面保持相对静止，或者中心刀盘1不掘进，仅进行原地旋转。

其中，同步掘进主要包括以下步骤：

中心驱动推进机构13锁定，使得中心驱动机构4、中心刀盘1与盾体、外圈驱动机构5保持相对静止；

主推进机构6向管片9施加作用力，以实现将盾体向掘进方向推进，在此模式下，中心刀盘1、外圈刀盘2旋转方向可以相同，也可以不同，即可以通过同向旋转进行掘进，也可以以两个旋转方向进行掘进。

除了上述各个实施例中所提供的竖井掘进机的主要结构，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。

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竖井掘进机进行了详细介绍。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 (8)

1.一种竖井掘进机，其特征在于，包括：

中心刀盘(1)和外圈刀盘(2)，所述外圈刀盘(2)可移动的套设于所述中心刀盘(1)的外圈；

中心驱动机构(4)和外圈驱动机构(5)，分别用于连接所述中心刀盘(1)和所述外圈刀盘(2)，并驱动其转动；所述中心驱动机构(4)通过可伸缩的中心驱动推进机构(13)连接于盾体，所述外圈驱动机构(5)连接于所述盾体；

还包括主推进机构(6)，安装于所述盾体上、用于向管片(9)施加推力，以使所述盾体移动；

还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述中心驱动推进机构(13)伸长的同时控制所述中心驱动机构(4)和所述外圈驱动机构(5)中一者工作，以使得所述中心刀盘(1)和所述外圈刀盘(2)中一者进行掘进的同时，另一者进行支撑；

所述控制装置还用于控制所述中心驱动推进机构(13)停止伸缩的同时控制所述主推进机构(6)、所述中心驱动机构(4)和所述外圈驱动机构(5)工作。

2.根据权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述盾体包括：前盾(3)和中盾(8)，所述外圈刀盘(2)连接于所述前盾(3)，所述中心驱动推进机构(13)的两端分别连接于所述中盾(8)和所述中心驱动机构；

所述主推进机构(6)安装于所述中盾(8)，且其伸缩方向的一端连接于所述前盾(3)，另一端顶推作用在所述管片(9)上。

3.根据权利要求2所述的竖井掘进机，其特征在于，所述前盾(3)上安装有连接所述外圈刀盘(2)所在区域和所述中盾(8)所在区域的外圈刀盘进浆管(7)，用于向所述外圈刀盘(2)的前部注入泥浆；

所述前盾(3)上还安装有连接所述外圈刀盘(2)所在区域和所述中盾(8)所在区域的外圈刀盘排浆管(16)，用于将所述外圈刀盘(2)部分的泥浆排出。

4.根据权利要求3所述的竖井掘进机，其特征在于，所述中心驱动机构(4)的侧部安装有连接所述中心刀盘(1)所在区域和所述中盾(8)所在区域的中心刀盘进浆管(14)，用于向所述中心刀盘(1)的前部注入泥浆；

所述中心驱动机构(4)的侧部还安装有连接所述中心刀盘(1)所在区域和所述中盾(8)所在区域的中心刀盘排浆管(15)，用于将所述中心刀盘(1)部分的泥浆排出。

5.根据权利要求4所述的竖井掘进机，其特征在于，所述外圈刀盘进浆管(7)、所述外圈刀盘排浆管(16)、所述中心刀盘进浆管(14)和所述中心刀盘排浆管(15)中的至少一者设置有驱动泥浆流动的动力机构。

6.根据权利要求2所述的竖井掘进机，其特征在于，所述前盾(3)上设置有至少两个用于驱动所述外圈刀盘(2)工作的所述外圈驱动机构(5)。

7.根据权利要求2所述的竖井掘进机，其特征在于，所述中盾(8)设置有用于进行管片拼装的管片拼装机构(10)和用于连接起吊设备的提升机构(11)。

8.根据权利要求1所述的竖井掘进机，其特征在于，所述中心驱动机构(4)和所述外圈驱动机构(5)嵌套设置，且二者接触位置设有便于二者相对滑动的滑道。

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