CN112610232A - 一种中软岩刀盘及其悬臂掘进机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中软岩刀盘及其悬臂掘进机，解决了现有技术中刀盘在中软岩地层掘进效率低的问题。本发明的技术方案是这样实现的：一种中软岩刀盘，包括锥台盘体，所述锥台盘体的前端面上设有盘形滚刀，锥台盘体的锥形面上设有楔齿刀，锥台盘体的后端部连接有截割臂。本发明在截割臂的作用下能进行摆动和轴向掘进。正推破岩时，主要是刀盘前面板上安装的盘形滚刀挤压切割掌子面的岩石并将岩石从掌子面上剥落下来。自由断面摆动破岩，主要是刀盘锥形面板上安装的楔齿刀悬切破岩，盘形滚刀的挤压破岩与楔齿刀的悬切破岩相配合，实现对中软岩层的灵活、高效破岩，提高掘进效率。

Description

一种中软岩刀盘及其悬臂掘进机
技术领域
本发明涉及掘进机技术领域，特别是指一种中软岩刀盘及其悬臂掘进机。
背景技术
随着国家水利水电地下工程、地铁隧道工程、城市综合管廊和地下停车场等地下空间开发工程的积极推进，可开挖自由断面的悬臂掘进机因其经济性好、施工成本低、市场接受度越来越高。
目前，悬臂掘进机截割头布置的是截齿类刀具，主要用于采煤、软土地层，TBM上破岩常用的盘形滚刀是一种破碎坚硬岩石的挖掘工具，安装于盾构、TBM、顶管等大型非开挖施工设备的刀盘上，挤压切割掌子面的岩石并将岩石从掌子面上剥落破岩，而对于采煤或中软地层掘进效率低，灵活性不佳。而申请号为CN201910837740.3的一种硬岩刀盘和包括该刀盘的悬臂掘进机，通过辐条式刀盘，也只适用于硬岩掘进，且由于辐条式设计，刀具和刀盘受压力较大，刀盘阻力增加，掘进效率低。
因此亟待设计一种安全可靠、经济高效的可开挖自由断面的悬臂掘进机所用中软岩刀盘。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种中软岩刀盘及其悬臂掘进机，解决了现有技术中刀盘在中软岩地层掘进效率低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种中软岩刀盘，包括锥台盘体，所述锥台盘体的前端面上设有盘形滚刀，锥台盘体的锥形面上设有沿环形逐层设置的楔齿刀，锥台盘体的后端部连接有截割臂。
所述锥台盘体包括依次连接的前面板、锥形侧板和后面板，盘形滚刀设置在前面板上，楔齿刀沿周向设置在锥形侧板，截割臂连接在后面板上，便于实现与掘进机的快速、高配合度连接。为提高刀盘的掘进效率，所述锥形侧板上设有若干个环形刀槽，楔齿刀固定设置在环形刀槽内。所述相邻两个环形刀槽内的楔齿刀交错设置。
为提高刀盘的掘进效率，也可在所述锥形侧板上设有螺旋刀槽，楔齿刀均匀设置在螺旋刀槽内。
所述楔齿刀包括一体成型的刀座部和刀头部，刀座部和刀头部均为与锥台盘体锥形面相配合的弧形件，刀座部与环形刀槽或螺旋刀槽相配合，且刀座部的外侧设有一体成型的连接部，连接部与环形刀槽或螺旋刀槽可拆卸连接。
所述刀头部的两端设有斜面边刃形成锥形刀头，连接部通过紧固螺栓与环形刀槽或螺旋刀槽的外槽壁相连接。
所述锥台盘体内固定设有连接套筒，连接套筒的中心轴线与锥台盘体的中心轴线重合，连接套筒内设有用于与截割臂连接的内花键套。所述锥台盘体的后端部设有固定截割臂的连接法兰，连接法兰的中心轴线与锥台盘体的中心轴线重合。
一种悬臂掘进机，包括所述的中软岩刀盘。
本发明在截割臂的作用下能进行摆动和轴向掘进，正推破岩时，主要是刀盘前面板上安装的盘形滚刀挤压切割掌子面的岩石并将岩石从掌子面上剥落下来。自由断面摆动破岩，主要是刀盘锥形面板上安装的楔齿刀悬切破岩，盘形滚刀的挤压破岩与楔齿刀的悬切破岩相配合，实现对中软岩层的灵活、高效破岩，提高掘进效率。锥台盘体的锥形面上设有沿环形逐层设置的楔齿刀，楔齿刀呈花瓣状均布在锥台盘体的锥形面上，便于拆装和位置调节，且提高楔齿刀的切入强度和入岩效率，进而保证楔齿刀对掌子面的高效开挖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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为本发明整体结构示意图。
图2为实施例1中本发明内部结构示意图。
图3为实施例1中本发明外侧示意图。
图4为本发明正推破岩状态示意图。
图5为本发明摆动破岩状态示意图。
图6为楔齿刀结构示意图。
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。
如图1所示，实施例1，一种中软岩刀盘，包括锥台盘体100，所述锥台盘体100的前端面上设有盘形滚刀1，所述盘形滚刀1包括中心滚刀101和边滚刀102，中心滚刀101设置在锥台盘体100的中心部，边滚刀102位于中心滚刀101的外周。中心滚刀101成列设置形成中心滚刀列，中心滚刀列通过锥台盘体的直径线。边滚刀102设置在中心滚刀列的两侧，数量根据锥台盘体大小和需求设置。锥台盘体10的锥形面上设有楔齿刀2，即锥台盘体10的锥形面上设有沿环形逐层设置的楔齿刀2，呈花瓣状均布在锥台盘体10的锥形面上，对掌子面进行悬切开挖。锥台盘体10的后端部连接有截割臂9，截割臂与锥台盘体可拆卸连接，便于与悬臂掘进的快速稳定安装，同时提高刀盘的利用率。
进一步，所述锥台盘体100包括依次连接的前面板4、锥形侧板5和后面板6，前面板4、锥形侧板5和后面板6焊接成锥台盘体，前面板的直径小于后面板的直径，盘形滚刀1均布在前面板4上，楔齿刀2沿周向设置在锥形侧板5，截割臂9连接在后面板6上。
进一步，如图2所示，为提刀盘整体的开挖效率，所述锥形侧板5上设有若干个环形刀槽3，环形刀槽3组成若干个同心圆环槽，楔齿刀2固定设置在环形刀槽3内。楔齿刀2的刀刃所在平面与锥形侧板5垂直，保证其开挖效率。所述相邻两个环形刀槽3内的楔齿刀2交错设置，提高对隧洞的均匀高效开挖，同时对刀具进行保护。
进一步，如图6所示，所述楔齿刀2包括一体成型的刀座部201和刀头部202，刀座部201和刀头部202均为与锥台盘体10锥形面相配合的弧形件，提高与锥台盘体100的配合度、刀盘整体的强度和破岩效率。刀座部201与环形刀槽3相配合，刀盘部能正好卡设在环形刀槽内。刀座部201的外侧设有一体成型的连接部203，连接部203与环形刀槽3可拆卸连接，即连接部203通过紧固螺栓与环形刀槽3的外槽壁相连接。环形刀槽的外槽壁上设有定位螺纹孔，通过连接部与不同定位螺孔连接，实现楔齿刀位置的调节。优选地，所述刀头部202的两端设有斜面边刃204形成锥形刀头，提高楔齿刀的切入强度和入岩效率，进而保证楔齿刀对掌子面的高效开挖。
实施例2，如图3所示，一种中软岩刀盘，为提刀盘整体的开挖效率，也可在所述锥形侧板5上开设螺旋刀槽3a，楔齿刀2均匀设置在螺旋刀槽3a内。楔齿刀2的刀刃所在平面与锥形侧板5垂直，保证其开挖效率。刀座部201螺旋刀槽3a相配合，连接部203与螺旋刀槽3a可拆卸连接。连接部203通过紧固螺栓与环形刀槽3或螺旋刀槽3a的外槽壁相连接。同样螺旋刀槽3a的外槽壁上设有定位螺纹孔，通过连接部与不同定位螺孔连接，实现楔齿刀位置的调节。
进一步，所述锥台盘体100内固定设有连接套筒11，连接套筒11的中心轴线与锥台盘体100的中心轴线重合，连接套筒11内设有用于与截割臂9连接的内花键套8。为提高截割臂9的安装稳定性在所述锥台盘体10的后端部设有固定截割臂9的连接法兰7，连接法兰7的中心轴线与锥台盘体10的中心轴线重合。摆动旋切过程中，该刀盘不同于传统的盘形滚刀挤压破岩法，完全依靠新型楔齿合金刀具及无自转环形滚刀刀盘破岩，是一种完全创新性设计的破岩刀具及刀盘。
其他结构与实施例1相同。
实施例3：如图4、5所示一种悬臂掘进机，包括实施例2所述的中软岩刀盘，悬臂掘进机上设有截割臂，截割臂与中软岩刀盘相连接。在截割臂的作用下，中软岩刀盘能进行摆动和轴向掘进。正推破岩时，主要是刀盘前面板上安装的盘形滚刀挤压切割掌子面的岩石并将岩石从掌子面上剥落下来。自由断面摆动破岩：主要是刀盘锥形面板上安装的楔齿刀悬切破岩，盘形滚刀的挤压破岩与楔齿刀的悬切破岩相配合，实现对中软岩层的灵活、高效破岩，提高掘进效率。
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 (10)

1.一种中软岩刀盘，包括锥台盘体（10），其特征在于：所述锥台盘体（10）的前端面上设有盘形滚刀（1），锥台盘体（10）的锥形面上设有沿环形逐层设置的楔齿刀（2），锥台盘体（10）的后端部连接有截割臂（9）。
2.根据权利要求1所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述锥台盘体（10）包括依次连接的前面板（4）、锥形侧板（5）和后面板（6），盘形滚刀（1）设置在前面板（4）上，楔齿刀（2）沿周向设置在锥形侧板（5），截割臂（9）连接在后面板（6）上。
3.根据权利要求2所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述锥形侧板（5）上设有若干个环形刀槽（3），楔齿刀（2）固定设置在环形刀槽（3）内；相邻两个环形刀槽（3）内的楔齿刀（2）交错设置。
4.根据权利要求2所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述锥形侧板（5）上设有螺旋刀槽（3a），楔齿刀（2）均匀设置在螺旋刀槽（3a）内。
5.根据权利要求4所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述楔齿刀（2）包括一体成型的刀座部（201）和刀头部（202），刀座部（201）和刀头部（202）均为与锥台盘体（10）锥形面相配合的弧形件，刀座部（201）与环形刀槽（3）或螺旋刀槽（3a）相配合，且刀座部（201）的外侧设有一体成型的连接部（203），连接部（203）与环形刀槽（3）或螺旋刀槽（3a）可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述刀头部（202）的两端设有斜面边刃（204）形成锥形刀头，连接部（203）通过紧固螺栓与环形刀槽（3）或螺旋刀槽（3a）的外槽壁相连接。
7.根据权利要求1~6任一项所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述锥台盘体（10）内固定设有连接套筒（11），连接套筒（11）的中心轴线与锥台盘体（10）的中心轴线重合，连接套筒（11）内设有用于与截割臂（9）连接的内花键套（8）。
8.根据权利要求7所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述锥台盘体（10）的后端部设有固定截割臂（9）的连接法兰（7），连接法兰（7）的中心轴线与锥台盘体（10）的中心轴线重合。
9.根据权利要求1~4、8任一项所述的中软岩刀盘，其特征在于：所述盘形滚刀（1）包括中心滚刀（101）和边滚刀（102），中心滚刀（101）设置在锥台盘体（10）的中心部，边滚刀（102）位于中心滚刀（101）的外周。
10.一种悬臂掘进机，其特征在于：包括如权利要求9所述的中软岩刀盘。
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