CN111472767A - 一种微波预裂与截齿协同破岩系统 - Google Patents

一种微波预裂与截齿协同破岩系统 Download PDF

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张强
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Abstract

本发明公开了一种微波预裂与截齿协同破岩系统，包括履带底盘，所述履带底盘上安装有截齿驱动机构，用于带动截齿转动对岩石进行破碎；所述截齿驱动机构的上方设有喷水机构，用于对对岩石时进行喷水；所述截齿驱动机构的周围设置有微波预裂系统，用于产生微波能量并聚集在岩石表面，产生热点将使岩石变软至熔化。本发明的微波预裂与截齿协同破岩系统通过微波预裂与截齿协同工作能够快速对硬岩进行破碎，提高岩石破碎效率，降低隧道施工成本。

Description

一种微波预裂与截齿协同破岩系统
技术领域
本发明属于岩石破碎掘进的技术领域，尤其涉及一种微波预裂与截齿协同破岩系统。
背景技术
岩石隧道掘进施工开挖破岩有机械破岩和钻爆破岩两种方式，机械开挖破岩方式主要有滚刀碾压破岩、刮刀刮削破岩和截齿切割破岩三种方式，机械破岩主要有滚刀TBM、刮刀TBM和悬臂式纵轴掘进机、悬臂式横轴掘进机，岩石强度是钻孔和截割中最重要的岩石性质之一。在开采过程中，岩石强度的增加会导致破碎一定数量岩石所需的力增加。
现有的破岩系统只配置有一种破岩方式的破岩部件，破岩效率较低，破岩过程工作难度大，具有一定的缺陷性。因此，需研究一种微波预裂与截齿协同破岩系统以解决上述问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种微波预裂与截齿协同破岩系统，以解决现有破岩系统只配置有一种破岩方式的破岩部件，破岩效率较低、破岩过程工作难度大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种微波预裂与截齿协同破岩系统，包括履带底盘，所述履带底盘上安装有截齿驱动机构，用于带动截齿转动对岩石进行破碎；所述截齿驱动机构的上方设有喷水机构，用于对对岩石时进行喷水；所述截齿驱动机构的周围设置有微波预裂系统，用于产生微波能量并聚集在岩石表面，产生热点将使岩石变软至熔化。
可选的，所述微波预裂系统包括用于发出微波能量的微波发射器、位于所述微波发射器正前方的双曲面透镜，所述双曲面透镜设于电动变焦环上，用于对双曲面透镜的焦距进行调节，适应于不同微波频率。
进一步的，所述截齿驱动机构包括固定连接在所述履带底盘顶端的固定箱，所述固定箱的顶部两侧固定连接有平行设置的支撑板和安装板；所述支撑板和安装板之间转动连接有对称设置的第一承载杆与第二承载杆，所述第一承载杆与第二承载杆伸出所述安装板外且远离所述支撑板的端部安装有截齿；所述固定箱内设有用于驱动所述第一承载杆与第二承载杆同时转动的动力装置。
可选的，所述动力装置包括固定在所述固定箱内侧壁上的电机、与所述电机的输出端固定连接的转杆、固定套接在所述转杆上的第一单槽皮带轮；所述第一承载杆上固定套接有双槽皮带轮，所述第二承载杆上固定套接有第二单槽皮带轮；所述双槽皮带轮的其中一个槽内与所述第一单槽皮带轮之间通过第一皮带连接，所述双槽皮带轮的另一个槽内与所述第二单槽皮带轮之间通过第二皮带连接；电机启动带动转杆转动，安装在转杆上的第一单槽皮带轮转动利用第一皮带拉动双槽皮带轮转动，双槽皮带轮再次通过第二皮带带动第二单槽皮带轮转动，实现第一承载杆与第二承载杆在支撑板上转动使安装在其上的截齿同步对岩石进行破碎。
进一步的，所述喷水机构包括固定连接在所述安装板与支撑板的顶部之间的水箱，所述水箱的上方插接有水管，所述水管的一端贯穿所述安装板并连接有喷头。
可选的，所述水管上设有可控水量的电磁阀。
进一步的，所述安装板的四个角安装有防水盒，所述防水盒内放置有所述微波发射器和双曲面透镜。
由上，本发明通过履带底盘实现设备的移动，安装板前端防水盒内的微波发射器能够发出微波能量，微波能量集中于一个比微波的波长小的多的区域，微波能量聚集在岩石表面，产生一个小的热点，使岩石变软乃至熔化，安装电动变焦环上的双曲面透镜对焦距进行调节，适应于不同微波频率，微波通过双曲面透镜发射出去，达到聚焦的效果，提高微波发射器的功率密度，同步可控制固定箱内的电机启动，电机启动带动转杆转动，此时安装在转杆上的第一单槽皮带轮转动从而利用第一皮带拉动双槽皮带轮转动，双槽皮带轮再次通过第二皮带带动第二单槽皮带轮转动，从而实现第一承载杆与第二承载杆在支撑板上转动使安装在上的截齿同步对岩石进行破碎，在破碎过程中水管将水箱内的喷淋水通过喷头喷出，对破岩时进行喷水，本发明通过微波预裂与截齿协同工作能够快速对硬岩进行破碎，提高岩石破碎效率，降低隧道施工成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明优选实施例的微波预裂与截齿协同破岩系统的结构示意图；
图2为本发明的微波预裂与截齿协同破岩系统的安装板的侧视图；
图3为本发明的微波预裂与截齿协同破岩系统的截齿的俯视图。
其中：1-履带底盘，2-固定箱，3-电机，4-转杆，5-第一单槽皮带轮，6-支撑板，7-第一承载杆，8-第二承载杆，9-双槽皮带轮，10-第二单槽皮带轮，11-第一皮带，12-第二皮带，13-截齿，14-安装板，15-水箱，16-水管，17-喷头，18-防水盒，19-微波发射器，20-双曲面透镜，21-电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
参照图1至图3，本发明的微波预裂与截齿协同破岩系统包括履带底盘1，履带底盘1的顶端固定连接有固定箱2，固定箱2内侧壁上固定连接有动力装置的电机3，电机3为伺服电机，电机3的输出端固定连接有转杆4，转杆4的一端与固定箱2的内壁转动连接，转杆4上固定套接有第一单槽皮带轮5，固定箱2的一侧顶部固定连接有支撑板6，支撑板6的一侧转动连接有对称设置的第一承载杆7与第二承载杆8，第一承载杆7上固定套接有双槽皮带轮9，第二承载杆8上固定套接有第二单槽皮带轮10。双槽皮带轮9其中一个槽内与第一单槽皮带轮5之间通过第一皮带11连接，双槽皮带轮9的另一个槽内与第二单槽皮带轮10之间通过第二皮带12连接，第一承载杆7与第二承载杆8远离支撑板6的一端均固定连接有截齿13，支撑板6的一侧设有安装板14，安装板14与固定箱2固定连接，安装板14设有与截齿13对应的开口。
上述固定箱2、支撑板6、安装板14、动力装置、第一承载杆7与第二承载杆8构成本发明的截齿驱动机构。
另外，本发明的安装板14与支撑板6之间固定连接有喷水机构的水箱15，水箱15的上方插设有水管16，水管16上设有可控水量的电磁阀21，水管16的一端贯穿安装板14并连接有喷头17。
本发明的安装板14的一侧设有微波预裂系统，微波预裂系统包括四个防水盒18，防水盒18内设有微波发射器19。本发明中，防水盒18内设有双曲面透镜20，双曲面透镜20设于微波发射器19的正前方，双曲面透镜20设于电动变焦环上，四个防水盒18矩形固定在安装板14的四角。
下面，结合图1至图3并结合上述区别技术特征的描述，对本发明的微波预裂与截齿协同破岩系统的工作原理进行简单介绍：
首先履带底盘1实现设备的移动，安装在安装板14前端的防水盒18内的微波发射器19发出微波能量，微波能量集中于一个比微波的波长小的多的区域，微波能量聚集在岩石表面，产生一个小的热点，使岩石变软乃至熔化，安装电动变焦环上的双曲面透镜20对焦距进行调节，适应于不同微波频率，微波通过双曲面透镜20发射出去，达到聚焦的效果，提高微波发射器19的功率密度，同步可控制固定箱2内的电机3启动，电机3启动带动转杆4转动，此时安装在转杆4上的第一单槽皮带轮5转动从而利用第一皮带11拉动双槽皮带轮9转动，双槽皮带轮9再次通过第二皮带12带动第二单槽皮带轮10转动，从而实现第一承载杆7与第二承载杆8在支撑板6上转动使安装在上的截齿13同步对岩石进行破碎，在破碎过程中水管16将水箱15内的喷淋水通过喷头17喷出，对破岩时进行喷水。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微波预裂与截齿协同破岩系统，包括履带底盘(1)，其特征在于，所述履带底盘(1)上安装有截齿驱动机构，用于带动截齿(13)转动对岩石进行破碎；
所述截齿驱动机构的上方设有喷水机构，用于对对岩石时进行喷水；
所述截齿驱动机构的周围设置有微波预裂系统，用于产生微波能量并聚集在岩石表面，产生热点将使岩石变软至熔化。
2.如权利要求1所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述微波预裂系统包括用于发出微波能量的微波发射器(19)、位于所述微波发射器(19)正前方的双曲面透镜(20)，所述双曲面透镜(20)设于电动变焦环上，用于对双曲面透镜(20)的焦距进行调节，适应于不同微波频率。
3.如权利要求2所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述截齿驱动机构包括固定连接在所述履带底盘(1)顶端的固定箱(2)，所述固定箱(2)的顶部两侧固定连接有平行设置的支撑板(6)和安装板(14)；
所述支撑板(6)和安装板(14)之间转动连接有对称设置的第一承载杆(7)与第二承载杆(8)，所述第一承载杆(7)与第二承载杆(8)伸出所述安装板(14)外且远离所述支撑板(6)的端部安装有截齿(13)；
所述固定箱(2)内设有用于驱动所述第一承载杆(7)与第二承载杆(8)同时转动的动力装置。
4.如权利要求3所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述动力装置包括固定在所述固定箱(2)内侧壁上的电机(3)、与所述电机(3)的输出端固定连接的转杆(4)、固定套接在所述转杆(4)上的第一单槽皮带轮(5)；
所述第一承载杆(7)上固定套接有双槽皮带轮(9)，所述第二承载杆(8)上固定套接有第二单槽皮带轮(10)；所述双槽皮带轮(9)的其中一个槽内与所述第一单槽皮带轮(5)之间通过第一皮带(11)连接，所述双槽皮带轮(9)的另一个槽内与所述第二单槽皮带轮(10)之间通过第二皮带(12)连接；
电机(3)启动带动转杆(4)转动，安装在转杆(4)上的第一单槽皮带轮(5)转动利用第一皮带(11)拉动双槽皮带轮(9)转动，双槽皮带轮(9)再次通过第二皮带(12)带动第二单槽皮带轮(10)转动，实现第一承载杆(7)与第二承载杆(8)在支撑板(6)上转动使安装在其上的截齿(13)同步对岩石进行破碎。
5.如权利要求3所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述喷水机构包括固定连接在所述安装板(14)与支撑板(6)的顶部之间的水箱(15)，所述水箱(15)的上方插接有水管(16)，所述水管(16)的一端贯穿所述安装板(14)并连接有喷头(17)。
6.如权利要求5所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述水管(16)上设有可控水量的电磁阀(21)。
7.如权利要求3所述的微波预裂与截齿协同破岩系统，其特征在于，所述安装板(14)的四个角安装有防水盒(18)，所述防水盒(18)内放置有所述微波发射器(19)和双曲面透镜(20)。
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