CN111622772A - 一种隧道全断面施工用掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明属于掘进机技术领域，公开了一种隧道全断面施工用掘进机。本发明包括刀盘本体，刀盘本体的前端设置有多个刀组，相邻的两个刀组之间均设置有径向输送通道，刀盘本体前端均设置有渣滓入口；刀盘本体的内部设置有渣滓汇聚口，渣滓汇聚口连通径向输送通道，刀盘本体后端活动连接有轴向输送通道，轴向输送通道的一端设置有出口管道；刀盘本体的后端还设置有辅助齿轮、与辅助齿轮相啮合的主动齿轮以及驱动装置，辅助齿轮与刀盘本体同轴连接，辅助齿轮与轴向输送通道活动连接。本发明可以有效的实现稳定掘进，实现排渣工作，从而保证提成排渣效率，保证掘进机快速稳定的切削岩体或土体，保证高效的挖掘速度。

Description

一种隧道全断面施工用掘进机

技术领域

本发明属于掘进机技术领域，具体涉及一种隧道全断面施工用掘进机。

背景技术

在我国太空登月、7000m深海探测及1500m海洋钻井等极限目标陆续实现并继续推进的背景下，向地球深处进军是我国必须解决的战略科技问题，也是我国今后相当长一段时间内将面临的重大科学难题与技术挑战。地下隧道作为一种进入地球深处空间的主要通道，因此，地下隧道的是上述重大工程建设的首要问题，对于保障能源与国防安全、推动基础科学发展意义重大。

掘进机是当今地下隧道掘进工程中主要的使用工具。刀盘作为掘进机的关键部件之一，其主要作用是对隧洞掌子面进行开挖。刀盘上设有刀具。

现有用于挖掘竖井的全断面掘进机通常包括用于排泄渣土的排渣装置。一般地，现有的排渣装置包括用于将泥浆压入泥水仓的泥浆泵和用于供泥浆流通的泥浆循环管路，从而通过泥浆循环的方式排出渣土。然而，随着地下隧道开挖深度的增加，泥浆循环管路的高度差随之增大，导致泥浆泵的输送能力受高度差的限制，严重影响排渣效率。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种隧道全断面施工用掘进机。

本发明所采用的技术方案为：

一种隧道全断面施工用掘进机，包括刀盘本体，所述刀盘本体的前端设置有多个沿径向排布的刀组，且相邻的两个刀组之间均设置有位于刀盘本体内部的径向输送通道，每个径向输送通道所对应的刀盘本体前端均设置有渣滓入口；所述刀盘本体的内部还设置有位于其中部的渣滓汇聚口，渣滓汇聚口连通各个径向输送通道的出口，渣滓汇聚口所对应的刀盘本体后端活动连接有轴向输送通道，且轴向输送通道远离刀盘本体的一端设置有出口管道；所述刀盘本体的后端还设置有辅助齿轮、与辅助齿轮相啮合的主动齿轮以及驱动主动齿轮转动的驱动装置，辅助齿轮与刀盘本体同轴连接，且辅助齿轮与轴向输送通道活动连接。

进一步优选的是，每个径向输送通道远离渣滓汇聚口的一端均设置有第一输送电机，每个第一输送电机的电机轴上均连接有将泥浆输送至渣滓汇聚口的第一螺旋叶片。准确的说，每个第一输送电机的电机轴上均连接有连接轴，每个连接轴上均固定有第一螺旋叶片，工作时，第一输送电机带动连接轴转动，连接轴带动第一螺旋叶片转动，从而利用第一螺旋叶片将落入径向输送通道内的渣滓输送至渣滓汇聚口。需要进一步说明的是，第一螺旋叶片与径向输送通道的内壁之间设置间隙，避免第一螺旋叶片与径向输送通道接触，影响第一螺旋叶片的转动。

更进一步优选的是，每个径向输送通道所对应的刀盘本体前端均设置有至少两个渣滓入口。尽量的利用空间，使得切削破碎后的岩体或土体可以快速的沿着渣滓入口进入轴向输送通道，尽量避免切削破碎后的岩体或土体在刀盘本体的前端汇聚，影响掘进机的前进。

更进一步优选的是，所述刀盘本体的后端设置有连接架，连接架通过第一轴承与轴向输送通道活动连接，辅助齿轮的内壁与第一轴承的外圈固定连接，且辅助齿轮与连接架固定连接；所述主动齿轮与连接架之间设置有间隙。连接架地设置方便调整辅助齿轮的位置，进而使得辅助齿轮的可选择性更高，并且使得驱动装置的位置可选择性更多，便于根据实际情况进行调整，实用性更好。

更进一步优选的是，所述轴向输送通道远离渣滓汇聚口的一端设置有第二输送电机，轴向输送通道内设置有第二螺旋叶片。准确的说，第二输送电机的电机轴上也连接有连接轴，此连接轴上固定有第二螺旋叶片，工作时，第二输送电机带动连接轴转动，连接轴带动第二螺旋叶片转动，从而利用第二螺旋叶片将落入轴向输送通道内的渣滓输送至出口管道。需要进一步说明的是，第二螺旋叶片与轴向输送通道的内壁之间设置间隙，避免第二螺旋叶片15与轴向输送通道接触，影响第二螺旋叶片的转动。

更进一步优选的是，所述轴向输送通道的进口设置有连接管径，渣滓汇聚口设置有出口管径，出口管径转动连接于连接管径内。设置专门的连接管径和出口管径，可以不影响刀盘本体1的结果，同时方便给予连接处更大的空间，便于多个轴向输送通道出口渣滓的汇聚，使得轴向输送通道与刀盘本体的连接更加灵活。

更进一步优选的是，所述出口管径和连接管径之间设置有第二轴承，第二轴承的内圈与出口管径的外壁相连，第二轴承的外圈与连接管径的内壁相连。通过第二轴承实现出口管径与连接管径之间的相对转动，结构简单，连接方便，同时，第二轴承的内圈也可以是出口管径本身，第二轴承的外圈是连接管径本身，此时至需要在出口管径和连接管径之间设置有滚珠即可，实现类似于滚珠轴承的效果，这样的稳定性更好。

更进一步优选的是，所述出口管径的内径从渣滓汇聚口一端向另一端逐渐变小。渐变的出口管径可以使得出口管径在与轴向输送通道的口径相适配的同时，使得渣滓进入出口管径的速度更快，避免渣滓在径向输送通道内聚集堵塞。

更进一步优选的是，每个径向输送通道的管径均小于轴向输送通道的管径。可以使得轴向输送通道的输出效率更高，避免多个径向输送通道同时向轴向输送通道输送渣滓时，渣滓在轴向输送通道内发生拥堵。

更进一步优选的是，渣滓汇聚口所对应的刀盘本体正面设置有中心刀具；每个刀组均包位于刀盘本体边缘的滚刀和位于滚刀和中心刀具之间的若干个切刀，多种刀具一起配合，使得刀盘本体的挖掘效果更好。

本发明的有益效果为：

本发明的轴向输送通道与刀盘本体和辅助齿轮均活动连接，使得刀盘本体的转动和辅助齿轮的转动均不会对轴向输送通道的稳定性产生影响，可以保证轴向输送通道的稳定性；利用刀盘本体前端设置的多个刀组，可以有效的实现稳定掘进，然后利用渣滓入口，将掘进过程中产生的渣滓送入径向输送通道，再利用径向输送通道将渣滓送入渣滓汇聚口，然后利用轴向输送通道将渣滓送入出口管道，实现排渣工作，从而保证提成排渣效率，保证掘进机快速稳定的切削岩体或土体，保证高效的挖掘速度。

附图说明

图1是本发明的部分结构剖面图；

图2是本发明刀盘本体的前端结构示意图。

图中：1-刀盘本体；2-径向输送通道；3-渣滓入口；4-渣滓汇聚口；5-轴向输送通道；6-出口管道；7-辅助齿轮；8-主动齿轮；9-驱动装置；10-第一输送电机；11-第一螺旋叶片；12-连接架；13-第一轴承；14-第二输送电机；15- 第二螺旋叶片；16-连接管径；17-出口管径；18-第二轴承；19-中心刀具；20- 滚刀；21-切刀。

具体实施方式

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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供一种隧道全断面施工用掘进机，包括刀盘本体1，所述刀盘本体1的前端设置有多个沿径向排布的刀组，实现挖掘过程中可以全面的进行岩体或土体的切削，且相邻的两个刀组之间均设置有位于刀盘本体1内部的径向输送通道2，每个径向输送通道2所对应的刀盘本体1 前端均设置有渣滓入口3，刀组在切削岩体或土体的同时，岩体或土体向两侧翻滚，进入刀组两侧的渣滓入口3，然后通过各个渣滓入口3进入对应的径向输送通道2，实现刀盘本体1正面渣滓的全面排放；所述刀盘本体1的内部还设置有位于其中部的渣滓汇聚口4，渣滓汇聚口4连通各个径向输送通道2的出口，便于各个径向输送通道2内的渣滓进行汇聚，渣滓汇聚口4所对应的刀盘本体1后端活动连接有轴向输送通道5，使得刀盘本体1的转动对轴向输送通道5并不会产生什么影响，即可以保证轴向输送通道5的稳定排渣，渣滓汇聚口4连通轴向输送通道5的进口，从而使得渣滓汇聚口4汇聚的渣滓可以进入轴向输送通道5，且轴向输送通道5远离刀盘本体1的一端设置有出口管道6，通过出口管道6实现轴向输送通道5内的渣滓的排放；所述刀盘本体1的后端还设置有辅助齿轮7、与辅助齿轮7相啮合的主动齿轮8以及驱动主动齿轮8 转动的驱动装置9，辅助齿轮7与刀盘本体1同轴连接，且辅助齿轮7与轴向输送通道5活动连接，使得辅助齿轮7的转动不会对轴向输送通道5产生影响，不影响轴向输送通道5的稳定性。

本发明的轴向输送通道与刀盘本体和辅助齿轮均活动连接，使得刀盘本体的转动和辅助齿轮的转动均不会对轴向输送通道的稳定性产生影响，可以保证轴向输送通道的稳定性；利用刀盘本体1前端设置的多个刀组，可以有效的实现稳定掘进，然后利用渣滓入口3，将掘进过程中产生的渣滓送入径向输送通道2，再利用径向输送通道2将渣滓送入渣滓汇聚口4，然后利用轴向输送通道 5将渣滓送入出口管道6，实现排渣工作，从而保证提成排渣效率，保证掘进机快速稳定的切削岩体或土体，保证高效的挖掘速度。

实施例二：

本实施例是在实施例一基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，每个径向输送通道2远离渣滓汇聚口4 的一端均设置有第一输送电机10，每个第一输送电机10的电机轴上均连接有将泥浆输送至渣滓汇聚口4的第一螺旋叶片11。准确的说，每个第一输送电机 10的电机轴上均连接有连接轴，每个连接轴上均固定有第一螺旋叶片11，工作时，第一输送电机10带动连接轴转动，连接轴带动第一螺旋叶片11转动，从而利用第一螺旋叶片11将落入径向输送通道2内的渣滓输送至渣滓汇聚口4。需要进一步说明的是，第一螺旋叶片11与径向输送通道2的内壁之间设置间隙，避免第一螺旋叶片11与径向输送通道2接触，影响第一螺旋叶片11的转动。

实施例三：

本实施例是在实施例一或实施例二基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一或实施例二的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，每个径向输送通道2所对应的刀盘本体 1前端均设置有至少两个渣滓入口3。尽量的利用空间，使得切削破碎后的岩体或土体可以快速的沿着渣滓入口3进入轴向输送通道5，尽量避免切削破碎后的岩体或土体在刀盘本体1的前端汇聚，影响掘进机的前进。

实施例四：

本实施例是在实施例一至实施例三中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例三中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述刀盘本体1的后端设置有连接架12，连接架12通过第一轴承13与轴向输送通道5活动连接，辅助齿轮7的内壁与第一轴承13的外圈固定连接，且辅助齿轮7与连接架12固定连接；所述主动齿轮8与连接架12之间设置有间隙。连接架12地设置方便调整辅助齿轮7的位置，进而使得辅助齿轮7的可选择性更高，并且使得驱动装置的位置可选择性更多，便于根据实际情况进行调整，实用性更好。

实施例五：

本实施例是在实施例一至实施例四中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例四中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述轴向输送通道5远离渣滓汇聚口4 的一端设置有第二输送电机14，轴向输送通道5内设置有第二螺旋叶片15。准确的说，第二输送电机14的电机轴上也连接有连接轴，此连接轴上固定有第二螺旋叶片15，工作时，第二输送电机14带动连接轴转动，连接轴带动第二螺旋叶片15转动，从而利用第二螺旋叶片15将落入轴向输送通道5内的渣滓输送至出口管道6。需要进一步说明的是，第二螺旋叶片15与轴向输送通道5的内壁之间设置间隙，避免第二螺旋叶片15与轴向输送通道5接触，影响第二螺旋叶片15的转动。

实施例六：

本实施例是在实施例一至实施例五中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例五中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述轴向输送通道5的进口设置有连接管径16，渣滓汇聚口4设置有出口管径17，出口管径17转动连接于连接管径16内。设置专门的连接管径16和出口管径17，可以不影响刀盘本体1的结果，同时方便给予连接处更大的空间，便于多个轴向输送通道5出口渣滓的汇聚，使得轴向输送通道5与刀盘本体1的连接更加灵活。

实施例七：

本实施例是在实施例六基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例六的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述出口管径17和连接管径16之间设置有第二轴承18，第二轴承18的内圈与出口管径17的外壁相连，第二轴承18 的外圈与连接管径16的内壁相连。通过第二轴承18实现出口管径17与连接管径16之间的相对转动，结构简单，连接方便，同时，第二轴承18的内圈也可以是出口管径17本身，第二轴承18的外圈是连接管径16本身，此时至需要在出口管径17和连接管径16之间设置有滚珠即可，实现类似于滚珠轴承的效果，这样的稳定性更好。

实施例八：

本实施例是在实施例六或实施例七基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例六或实施例七的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述出口管径17的内径从渣滓汇聚口4 一端向另一端逐渐变小。渐变的出口管径17可以使得出口管径17在与轴向输送通道5的口径相适配的同时，使得渣滓进入出口管径17的速度更快，避免渣滓在径向输送通道2内聚集堵塞。

实施例九：

本实施例是在实施例一至实施例八中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例八中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，每个径向输送通道2的管径均小于轴向输送通道5的管径。可以使得轴向输送通道5的输出效率更高，避免多个径向输送通道2同时向轴向输送通道5输送渣滓时，渣滓在轴向输送通道5内发生拥堵。

实施例十：

本实施例是在实施例一至实施例九中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例九中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，渣滓汇聚口4所对应的刀盘本体1正面设置有中心刀具19；每个刀组均包位于刀盘本体1边缘的滚刀20和位于滚刀20和中心刀具19之间的若干个切刀21，多种刀具一起配合，使得刀盘本体1 的挖掘效果更好。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道全断面施工用掘进机，包括刀盘本体(1)，其特征在于：所述刀盘本体(1)的前端设置有多个沿径向排布的刀组，且相邻的两个刀组之间均设置有位于刀盘本体(1)内部的径向输送通道(2)，每个径向输送通道(2)所对应的刀盘本体(1)前端均设置有渣滓入口(3)；所述刀盘本体(1)的内部还设置有位于其中部的渣滓汇聚口(4)，渣滓汇聚口(4)连通各个径向输送通道(2)的出口，渣滓汇聚口(4)所对应的刀盘本体(1)后端活动连接有轴向输送通道(5)，且轴向输送通道(5)远离刀盘本体(1)的一端设置有出口管道(6)；所述刀盘本体(1)的后端还设置有辅助齿轮(7)、与辅助齿轮(7)相啮合的主动齿轮(8)以及驱动主动齿轮(8)转动的驱动装置(9)，辅助齿轮(7)与刀盘本体(1)同轴连接，且辅助齿轮(7)与轴向输送通道(5)活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：每个径向输送通道(2)远离渣滓汇聚口(4)的一端均设置有第一输送电机(10)，每个第一输送电机(10)的电机轴上均连接有将泥浆输送至渣滓汇聚口(4)的第一螺旋叶片(11)。

3.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：每个径向输送通道(2)所对应的刀盘本体(1)前端均设置有至少两个渣滓入口(3)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：所述刀盘本体(1)的后端设置有连接架(12)，连接架(12)通过第一轴承(13)与轴向输送通道(5)活动连接，辅助齿轮(7)的内壁与第一轴承(13)的外圈固定连接，且辅助齿轮(7)与连接架(12)固定连接；所述主动齿轮(8)与连接架(12)之间设置有间隙。

5.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：所述轴向输送通道(5)远离渣滓汇聚口(4)的一端设置有第二输送电机(14)，轴向输送通道(5)内设置有第二螺旋叶片(15)。

6.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：所述轴向输送通道(5)的进口设置有连接管径(16)，渣滓汇聚口(4)设置有出口管径(17)，出口管径(17)转动连接于连接管径(16)内。

7.根据权利要求6所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：所述出口管径(17)和连接管径(16)之间设置有第二轴承(18)，第二轴承(18)的内圈与出口管径(17)的外壁相连，第二轴承(18)的外圈与连接管径(16)的内壁相连。

8.根据权利要求6或7所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：所述出口管径(17)的内径从渣滓汇聚口(4)一端向另一端逐渐变小。

9.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：每个径向输送通道(2)的管径均小于轴向输送通道(5)的管径。

10.根据权利要求1所述的一种隧道全断面施工用掘进机，其特征在于：渣滓汇聚口(4)所对应的刀盘本体(1)正面设置有中心刀具(19)；每个刀组均包位于刀盘本体(1)边缘的滚刀(20)和位于滚刀(20)和中心刀具(19)之间的若干个切刀(21)。

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