CN111485885B - 一种竖井掘进机及其刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井掘进机及其刀盘，刀盘包括：中间刀盘体；若干个可折叠地设于中间刀盘体上、用以安装刀具的折叠幅臂；其中，任一折叠幅臂连接有可拆卸地连接于中间刀盘体上的连接组件；中间刀盘体上固接有若干个与折叠幅臂一一对应设置的基座，任一基座和与之对应的折叠幅臂铰接；任一折叠幅臂设有支撑凸台，基座设有与支撑凸台嵌合以供折叠幅臂定位的凹形定位块。上述刀盘通过连接组件和中间刀盘体连接以及凹形定位块和支撑凸台的嵌合连接可以保证整个刀盘刚性连接，进而保证掘进的稳定性；同时，可以在竖井经过支护或者管片拼装后内径减少时，保证刀盘顺利回收，进而可以缩短拆机工期以提高工作效率，并且可以提高经济性和人员安全性。

Description

一种竖井掘进机及其刀盘

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，特别涉及一种刀盘。本发明还涉及一种具有该刀盘的竖井掘进机。

背景技术

竖井掘进机因其安全、高效的特点在竖井建设工程中得到广泛应用，竖井刀盘是用于对竖井底面进行全断面开挖的关键设备。在使用竖井掘进机进行竖井建设时，随着井筒开挖的不断深入，需要对井壁进行支护，由于井壁支护后的内径比刀盘直径小，导致在竖井井筒开挖完成后，竖井刀盘不能整体从井筒吊至地面。现有的方法是将刀盘设计成多边块结构，通过螺栓将各个边块栓接组装成一个整体刀盘；拆机时，工作人员进入井底将刀盘拆分，然后分块吊出。然而，竖井掘进机进行竖井开挖时，多数会采用泥浆输送型式出渣，井筒掘进完成后拆机期间，井底会聚集大量的泥渣且会逐渐固结，此时还未来得及拆卸的大部分刀盘会被泥渣覆盖，当刀盘需要拆卸分块连接处的螺栓时，需要耗费大量时间去清理泥渣，这样会极大地增加刀盘拆卸难度和拆机工期；同时，在上述操作过程中，施工人员直接进入井底的刀盘土仓中作业，人员的安全性难以保证。

因此，如何避免由于传统拆分刀盘后吊出而导致影响工作效率和工作人员的安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀盘，该刀盘可以在井筒掘进完成后实现顺利回收，从而可以缩短拆机工期并提高施工人员的安全性。本发明的另一目的是提供一种包括上述刀盘的竖井掘进机。

为实现上述目的，本发明提供一种刀盘，包括中间刀盘体和若干个可折叠地设于所述中间刀盘体上、用以安装刀具的折叠幅臂，任一所述折叠幅臂连接有可拆卸地连接于所述中间刀盘体上的连接组件，所述中间刀盘体上固接有若干个与所述折叠幅臂一一对应设置的基座，任一所述基座和与之对应的所述折叠幅臂铰接；

任一所述折叠幅臂设有支撑凸台，所述基座设有与所述支撑凸台嵌合以供所述折叠幅臂定位的凹形定位块。

可选地，任一所述折叠幅臂包括：

管状本体；

一组固接于所述管状本体上、用以与所述基座通过幅臂销铰接的第一吊耳；

两组固接于所述管状本体上、用以与所述连接组件通过连接销铰接的第二吊耳。

可选地，所述基座设有用以供所述连接组件与所述基座栓接的支撑块。

可选地，所述基座设置四个，且四个所述基座沿所述中间刀盘体的周向均匀分布。

可选地，所述中间刀盘体包括：

用以固定安装全部所述基座的法兰；

四个固接于所述法兰的端面上并沿所述法兰的周向均匀分布的支撑臂。

可选地，任一所述支撑臂和与之相邻的所述基座通过钢管支撑梁连接，且任一所述支撑臂和与之相邻的所述基座之间的距离相等。

可选地，任一所述支撑臂包括：

沿水平方向设置、用以安装中心刀的第一连接臂；

与所述第一连接臂以预设倾斜角度设置、用以安装正面刀的第二连接臂；

与所述第二连接臂相连并与所述法兰固接的第三连接臂。

本发明还提供一种竖井掘进机，包括上述任一项所述的刀盘。

相对于上述背景技术，本发明针对掘进机的不同要求，设计了一种刀盘，具体来说，上述刀盘包括中间刀盘体和若干个折叠幅臂，其中，任一折叠幅臂可折叠地设于中间刀盘体上，折叠幅臂用于安装刀具，以实现开挖操作，任一折叠幅臂连接有连接组件，连接组件可拆卸地连接于中间刀盘体上，连接组件的作用是保证对应折叠幅臂与中间刀盘体连接的稳定性；进一步的，中间刀盘体上设有若干个基座，基座与折叠幅臂一一对应设置，且任一基座与折叠幅臂铰接；任一折叠幅臂设有支撑凸台，基座设有与支撑凸台嵌合的凹形定位块，通过凹形定位块与支撑凸台的嵌合以供折叠幅臂定位。这样一来，通过折叠幅臂可折叠地设于中间刀盘体上可以实现折叠幅臂的可折叠功能，为了便于实现折叠幅臂的折叠功能，中间刀盘体上设有多个与折叠幅臂一一对应并铰接的基座，通过折叠幅臂与基座的转动连接以便于实现折叠幅臂的折叠功能；同时，连接组件可拆卸地连接于中间刀盘体；当刀盘正常掘进时，在连接组件的连接作用下，折叠幅臂与中间刀盘体紧密连接，同时，由于当连接组件与中间刀盘体连接时，凹形定位块与支撑凸台的嵌合，这样即可使刀盘整体结构稳定，以便于刀盘整体掘进；当刀盘掘进完成拆机时，解除连接组件与中间刀盘体的连接，然后直接起吊刀盘，在自重和上部盾体的作用下，折叠幅臂会自动向下折叠，从而可以便于刀盘的整体吊出。这样一来，一方面，相对于传统柔性连接，比如油缸连接支撑作用，上述连接组件和中间刀盘体连接以及凹形定位块和支撑凸台的嵌合连接可以保证整个刀盘刚性连接，从而可以防止工作过程的晃动等情况，进而保证掘进的稳定性；另一方面，折叠幅臂的可折叠设置可以在竖井经过支护或者管片拼装后内径减少时，保证刀盘顺利回收，进而可以缩短拆机工期以提高工作效率，并且可以提高经济性和人员安全性。

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为本发明实施例公开的一种刀盘的正视图；

图2为本发明实施例公开的一种刀盘的剖面结构示意图；

图3为图1中中间刀盘体的整体结构示意图；

图4为图1中中间刀盘体另一角度的结构示意图；

图5为图1中折叠幅臂的结构示意图；

图6为刀盘回收的状态示意图。

其中：

1-中间刀盘体、101-法兰、102-支撑臂、103-基座、10301-凹形定位块、10302-支撑块、104-钢管支撑梁、2-折叠幅臂、201-管状本体、202-第一吊耳、203-第二吊耳、204-支撑凸台、3-幅臂销、4-连接组件、5-连接销、601-中心刀、602-正面刀。

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刀盘，该刀盘可以在井筒掘进完成后实现顺利回收，从而可以缩短拆机工期并提高施工人员的安全性。本发明的另一核心是提供一种包括上述刀盘的竖井掘进机。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至图6，图1为本发明实施例公开的一种刀盘的正视图；图2为本发明实施例公开的一种刀盘的剖面结构示意图；图3为图1中中间刀盘体的整体结构示意图；图4为图1中中间刀盘体另一角度的结构示意图；图5为图1中折叠幅臂的结构示意图；图6为刀盘回收的状态示意图。

本发明实施例所提供的刀盘，包括中间刀盘体1和若干个折叠幅臂2，其中，任一折叠幅臂2可折叠地设于中间刀盘体1上，折叠幅臂2用于安装刀具，以实现开挖操作，任一折叠幅臂2连接有连接组件4，连接组件4可拆卸地连接于中间刀盘体1上，连接组件4的作用是保证对应折叠幅臂2与中间刀盘体1连接的稳定性。

当然，折叠幅臂2的数量可以根据实际掘进需要进行调整，一般设置为至少两个，本文优选设置为四个。

上述折叠幅臂2可以设置为与中间刀盘体1转动连接，比如折叠幅臂2可以通过预设的铰接座与中间刀盘体1铰接。当然，折叠幅臂2自动折叠的方式不局限于上述设置方式，只要能够实现折叠的功能均在本申请的保护范围之内，比如也可以采用电机、油缸等机电液机构提供外部动力，以实现折叠幅臂2的折叠。

当然，连接组件4具体可以设置为拉杆组件，拉杆组件包括至少两根拉杆，也就是说，任一折叠幅臂2通过至少两跟拉杆与中间刀盘体1连接，本文优选为通过两根拉杆连接任一折叠幅臂2和中间刀盘体1。连接组件4的一端可以通过铰接的方式与折叠幅臂2连接，另一端可以通过可拆卸连接件（比如螺栓或者螺钉）与中间刀盘体1连接。连接组件4也可以设置为其他具有同等连接作用的部件，比如油缸组件或者大型螺杆组件等。

上述刀盘可以应用于竖井掘进机中，用于对竖井底面进行全断面开挖。通过折叠幅臂2与中间刀盘体1的转动连接可以实现折叠幅臂2的可折叠功能，同时，连接组件4可拆卸地连接于中间刀盘体1。这样一来，当刀盘正常掘进时，在连接组件4的连接作用下，折叠幅臂2与中间刀盘体1紧密连接，其结构稳定，以便于刀盘整体向下掘进；当刀盘掘进完成拆机时，解除连接组件4与中间刀盘体1的连接，然后直接向上起吊刀盘，在自重和上部盾体的作用下，折叠幅臂2会自动向下旋转一定的角度，从而可以达到减小刀盘外径并顺利吊出井外的目的。

这样即可在竖井经过支护或者管片拼装后内径减少时，保证刀盘顺利回收，进而可以缩短拆机工期以提高工作效率，并且可以提高经济性和人员安全性。

此外，刀盘的分体式结构不仅方便起吊、运输、组装，还极大降低了工厂内的制造难度，同时还可实现井内的快速拆装。

当然，根据实际需要，上述中间刀盘体1可以设置为中部镂空的焊接结构，中间刀盘体1具体可以设置为包括位于其背部的法兰101和多个与法兰101焊接的支撑臂102。其中，法兰101用于与刀盘外部的主驱动连接，法兰101用于传递主驱动的推力和扭矩；多个支撑臂102与法兰101焊接在一起，以组成中间刀盘体1的整体框架结构。

具体地，上述支撑臂102具体可以为类C形结构的支撑臂102，该支撑臂102包括第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂，其中第一连接臂沿水平方向设置，第一连接臂用于固定安装中心刀601；第二连接臂与第一连接臂以预设倾斜角度（可以设置为35°）设置，第二连接臂上安装有正面刀602；第三连接臂的上端与第二连接臂相连，下端与法兰101端面焊接。

此外，上述支撑臂102的数量可以设置为四个，且四个支撑臂102可以沿法兰101的周向均匀设置，所谓均匀设置是指任意两个相邻支撑臂102的间距设置为相同。作为优选的，在中间刀盘体1的圆周方向上每隔90°设置一个支撑臂102，即，在中间刀盘体1的圆周方向上0°、90°、180°和270°四个位置上分别设置一条C形支撑臂，全部支撑臂102与法兰101焊接成中间刀盘体1的整体框架结构。当然，支撑臂102的数量和结构可以根据掘进机的实际掘进需要进行调整，本文对此并不做具体限制。

进一步的，为了便于折叠幅臂2与中间刀盘体1的转动连接，中间刀盘体1上还可以设置多个与折叠幅臂2一一对应设置的基座103，且任一基座103和与之对应的折叠幅臂2铰接。

具体地说，基座103也可以对应设置四个，且四个基座103沿中间刀盘体1的周向均匀分布，基座103可以焊接于法兰101端面上，基座103的设置能够便于折叠幅臂2实现折叠功能。作为优选的，可以在中间刀盘体1的圆周方向上45°、135°、225°和315°四个位置上分别设置一个基座103，这样一来，任一支撑臂102和与之相邻的基座103之间的距离相等，且任一支撑臂102和与之相邻的基座103之间可以通过钢管支撑梁104连接。上述设置方式可以保证刀盘的受力均匀，有利于提高刀盘的使用寿命。

更加具体地说，上述折叠幅臂2具体可以包括管状本体201、第一吊耳202和第二吊耳203；其中，管状本体201可以通过圆形的无缝钢管制成，一组第一吊耳202（一组的数量设置为两个）固接于管状本体201的外侧壁上，两个第一吊耳202相对设置，对应的，基座103上设置有与第一吊耳202配合的连接耳，当折叠幅臂2与基座103铰接时，折叠幅臂2上的第一吊耳202对应插入至由基座103上若干个数量的连接耳形成的安装间隙内，再通过幅臂销3插入第一吊耳202和连接耳的销孔中。

这样一来，折叠幅臂2能够绕着幅臂销3的轴线进行一定角度范围内的旋转，以实现折叠幅臂2与基座103的铰接作用。

根据拉杆组件的拉杆数量，第二吊耳203可以设置两组（四个），四个第二吊耳203并排固接于管状本体201上，两个第二吊耳203用于与拉杆组件中的一根拉杆铰接，这样一来，两根拉杆可以分别通过连接销5与四个第二吊耳203铰接，该连接销5具体可以为拉杆销，任一拉杆的一端设置于任一组第二吊耳203形成的安装间隙内，拉杆销穿过拉杆和第二吊耳203的销孔中完成铰接。

当然，根据实际需要，折叠幅臂2上的第一吊耳202和第二吊耳203的数量可以进行调整，前提是能够满足折叠幅臂2与基座103和连接组件4的连接的稳定性。

在上述基础上，拉杆的另一端可以与基座103通过栓接以实现拉杆与中间刀盘体1的可拆卸连接。比如可以在基座103上对应设置与拉杆栓接的支撑块10302，该支撑块10302设有螺纹连接孔，当然，拉杆的另一端也对应设置有同型号的螺纹连接孔，这样即可通过匹配螺纹连接孔型号的螺栓将拉杆组件安装于支撑块10302。

刀盘拆机时，即可通过松开螺栓，通过上提刀盘，折叠幅臂2在自身重力和盾体给与的反作用力下，自行绕幅臂销3的轴线向下旋转，这样即可减小刀盘开挖直径，以达到快速回收刀盘的目的。

为了优化上述实施例，基座103还可以设置为包括凹形定位块10301，凹形定位块10301用于当连接组件4与中间刀盘体1连接时限位折叠幅臂2。对应的，折叠幅臂2上相应设置有支撑凸台204，该支撑凸台204可以设置在全部第一吊耳202和全部第二吊耳203之间的预设位置，支撑凸台204沿管状本体201的径向往外凸起；当连接组件4与中间刀盘体1连接时，支撑凸台204与凹形定位块10301相互配合（比如支撑凸台204嵌入凹形定位块10301的预设尺寸的凹槽中），以实现对于折叠幅臂2的定位作用，从而可以保证折叠幅臂2与中间刀盘体1连接的稳定性。

需要说明的是，当连接组件4与中间刀盘体1连接时，折叠幅臂2的轴线与刀盘中心轴线的夹角可以设置为55°左右。

当然，根据实际需要，折叠幅臂2也可以有其他不同的设置方式，折叠幅臂2的倾斜角度可以进行调整，本文对此并不做具体限制。

在本发明实施例中，刀盘上设有预设数量的刀具组件，刀具组件分布于中间刀盘体1的正面、锥面和折叠幅臂2的正面，刀具组件包括中心刀601和正面刀602。每个支撑臂102的第一连接臂和第二连接臂上分别焊接有中心刀601和正面刀602，当然，每个折叠辐臂的正面位置也焊接有正面刀602，这样一来，中心刀601和正面刀602可以按一定规律布置以实现竖井全断面开的挖。刀具组件也可以设置为其他具有破岩能力的焊接或装配式的刀具，本文对此并不做具体限制。

本发明所提供的一种竖井掘进机，包括上述具体实施例所描述的刀盘；竖井掘进机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的竖井掘进机及其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 (5)

1.一种竖井掘进机刀盘，其特征在于，包括中间刀盘体（1）和若干个可折叠地设于所述中间刀盘体（1）上、用以安装刀具的折叠幅臂（2），任一所述折叠幅臂（2）连接有可拆卸地连接于所述中间刀盘体（1）上的连接组件（4），所述连接组件（4）具体为拉杆组件，所述拉杆组件包括至少两根拉杆，且所述拉杆组件与所述折叠幅臂（2）铰接；

所述中间刀盘体（1）上固接有若干个与所述折叠幅臂（2）一一对应设置的基座（103），任一所述基座（103）和与之对应的所述折叠幅臂（2）铰接；

任一所述折叠幅臂（2）设有支撑凸台（204），所述基座（103）设有与所述支撑凸台（204）嵌合以供所述折叠幅臂（2）定位的凹形定位块（10301）；

任一所述折叠幅臂（2）包括：

管状本体（201）；

一组固接于所述管状本体（201）上、用以与所述基座（103）通过幅臂销（3）铰接的第一吊耳（202）；

两组固接于所述管状本体（201）上、用以与所述连接组件（4）通过连接销（5）铰接的第二吊耳（203）；

所述基座（103）设有用以供所述连接组件（4）与所述基座（103）栓接的支撑块（10302）。

2.根据权利要求1所述的竖井掘进机刀盘，其特征在于，所述基座（103）设置四个，且四个所述基座（103）沿所述中间刀盘体（1）的周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的竖井掘进机刀盘，其特征在于，所述中间刀盘体（1）包括：

用以固定安装全部所述基座（103）的法兰（101）；

四个固接于所述法兰（101）的端面上并沿所述法兰（101）的周向均匀分布的支撑臂（102）。

4.根据权利要求3所述的竖井掘进机刀盘，其特征在于，任一所述支撑臂（102）和与之相邻的所述基座（103）通过钢管支撑梁（104）连接，且任一所述支撑臂（102）和与之相邻的所述基座（103）之间的距离相等。

5.根据权利要求4所述的竖井掘进机刀盘，其特征在于，任一所述支撑臂（102）包括：

沿水平方向设置、用以安装中心刀（601）的第一连接臂；

与所述第一连接臂以预设倾斜角度设置、用以安装正面刀（602）的第二连接臂；

与所述第二连接臂相连并与所述法兰（101）固接的第三连接臂。

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