CN113006810B - 一种破岩刀盘及掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种破岩刀盘及掘进机，涉及工程隧道装备技术领域，该所述刀盘本体具有一回转轴线，刀盘本体绕回转轴线转动，刀盘本体的一端具有一沿回转轴线向内凹设的布刀槽，多个滚刀能转动地安装在布刀槽内。本发明提出的破岩刀盘及掘进机有利于提高滚刀破岩效率。

Description

一种破岩刀盘及掘进机

技术领域

本发明涉及工程隧道装备技术领域，特别涉及一种破岩刀盘及掘进机。

背景技术

掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备，被广泛应用于水电、铁路、地铁隧道工程。刀盘是掘进机进行掘进的关键部件，常见的刀盘破岩方式为滚刀正向挤压破岩。刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形滚刀压入岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀在岩面上连续滚压。刀盘施加给刀圈推力和滚动力(转矩)，推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。通过滚刀对岩体的挤压和剪切使刀体发生破碎，在岩面上切出一系列的同心圆。现有的正锥形刀盘，具有朝向岩面凸出的锥形面，多个滚刀安装在锥形面上且垂直该锥形面布置，滚刀与轴向方向(刀盘中心轴)有比较大的夹角，滚刀正压破岩的有效力较小，破岩效率低。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复实验设计出一种破岩刀盘及掘进机，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种破岩刀盘及掘进机，能够提高滚刀破岩效率。

为达到上述发明目的，本发明提出一种破岩刀盘，包括刀盘本体和多个滚刀，其中，所述刀盘本体具有一回转轴线，所述刀盘本体绕所述回转轴线转动，所述刀盘本体的一端具有一沿所述回转轴线向内凹设的布刀槽，多个所述滚刀能转动地安装在所述布刀槽内。

如上所述的破岩刀盘，其中，所述布刀槽的底面为平面，所述布刀槽的侧壁面为朝向所述底面逐渐缩径的锥形面，所述底面和所述侧壁面上均安装有多个所述滚刀。

如上所述的破岩刀盘，其中，所述布刀槽与所述回转轴线同轴设置，所述底面垂直于所述回转轴线，且所述回转轴线贯穿所述底面的圆心，各所述滚刀平行于所述回转轴线设置。

如上所述的破岩刀盘，其中，各所述滚刀具有转动轴，各所述转动轴沿所述布刀槽的径向设置。

如上所述的破岩刀盘，其中，所述布刀槽的侧壁面设置至少一条有用于安装所述滚刀的第一导轨，所述布刀槽的底面设置有用于安装所述滚刀的第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均沿所述布刀槽的径向设置，所述第一导轨内和所述第二导轨内分别设置有多个所述滚刀，多个所述滚刀沿所述布刀槽的径向顺序间隔排列。

如上所述的破岩刀盘，其中，各所述滚刀分别通过刀座能转动地安装在所述第一导轨内或所述第二导轨内。

如上所述的破岩刀盘，其中，所述布刀槽的侧壁面上设置有多条所述第一导轨，多条所述第一导轨沿所述布刀槽的周向均布。

如上所述的破岩刀盘，其中，相邻的两条所述第一导轨之间设置有溜渣槽，所述溜渣槽沿所述布刀槽的径向设置，且所述溜渣槽贯穿所述布刀槽的侧壁面。

如上所述的破岩刀盘，其中，所述溜渣槽具有两个固定连接在所述侧壁面上的刮渣板，两个所述刮渣板平行间隔设置，两个所述刮渣板之间便围合形成用于泥渣流出的溜渣通道。

本发明还提出一种掘进机，其中，所述掘进机安装有如上所述的所述破岩刀盘。

本发明提出的破岩刀盘及掘进机具有如下特点和优点：

本发明提出的破岩刀盘其内凹设置的布刀槽能够与被切削的岩石相互配合，岩石的正面和侧面均受到破岩刀盘的压力，极大的提高了破岩效率；另外，本发明提出的破岩刀盘相比平面刀盘可以降低刀盘震动，能够实现了较平稳的掘进，减小了因刀盘震动带来刀盘上刀具的异常损坏，提高了破岩效率。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明提出的破岩刀盘的结构示意图；

图2为本发明中布刀槽的结构示意图；

图3为本发明中布刀槽的俯视图；

图4为图3中A-A向的剖视图；

图5为图3中B-B向的剖视图。

附图标记说明：

100、破岩刀盘； 10、刀盘本体；

11、布刀槽； 111、底面；

112、侧壁面； 12、第一导轨；

13、第二导轨； 14、溜渣槽；

141、刮渣板； 142、溜渣通道；

20、滚刀； 22、刀座；

30、法兰盘； 200、岩石。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

请参考图1至图5，本发明提出的破岩刀盘100包括刀盘本体10和多个滚刀20，刀盘本体10具有一回转轴线O，刀盘本体10绕该回转轴线O转动，刀盘本体10的一端具有一沿回转轴线O向内凹设的布刀槽11，多个滚刀20能转动地安装在布刀槽11内。

本发明还提出一种掘进机(图中未示出)，该掘进机安装有破岩刀盘100。

本发明提出的破岩刀盘100，其内凹设置的布刀槽11能够与被切削的岩石200相互配合，使岩石200的正面和侧面均受到破岩刀盘100的压力，极大的提高了破岩效率；另外，本发明提出的破岩刀盘100相比平面刀盘可以降低刀盘震动，能够实现了较平稳的掘进，减小了因刀盘震动带来刀盘上刀具的异常损坏，提高了破岩效率。

在本发明中，掘进机(图中未示出)的其它部件可以采用现有技术，在此不进行赘述。

在本发明一个可选的实施方式中，布刀槽11的底面111为平面且呈圆形，布刀槽11的侧壁面112为向内(朝向底面)逐渐缩径的锥形面，底面111和侧壁面112上均安装有多个滚刀20。采用上述结构，底面111构成破岩刀盘100的中心区，安装在底面111上的滚刀20正向挤压破岩；侧壁面112构成破岩刀盘100的正面区，安装在侧壁面112上的滚刀通过侧向挤压方式破岩，相比现有的挤压破岩具有更高的破岩效率。

在该实施方式一个可选的例子中，布刀槽11与该回转轴线O同轴设置，该回转轴线O垂直于底面111设置且贯穿该底面111的圆心，各滚刀20分别平行于该回转轴线O设置。采用上述结构，根据刀盘本体10提供的轴向方向推力，能够全部有效作用到滚刀20正向破岩挤压上，提高了破岩效率；而现有的锥形刀盘结构(刀盘具有向外凸出的锥台体，滚刀安装在锥台体的斜面上)斜面上的滚刀是与斜面垂直布置，与轴向方向上有比较大的夹角，滚刀正压破岩的有效力较小，

在该实施方式一个可选的例子中，侧壁面112与回转轴线O的夹角(侧壁面112的倾斜角度)为30～45度。

在本发明中，布刀槽11的整体直径，底面111的直径，侧壁面112的倾斜角度均可以根据施工时的实际情况由本领域技术人员进行确定。

在该实施方式一个可选的例子中，各滚刀20具有转动轴，各转动轴沿布刀槽11的径向设置。

在该实施方式一个可选的例子中，布刀槽11的侧壁面112设置有用于安装滚刀20的至少第一导轨12，布刀槽11的底面111设置有用于安装滚刀20的第二导轨13，第一导轨12和第二导轨13均沿布刀槽11的径向设置，第一导轨12内或第二导轨13内分别设置有多个滚刀20，多个滚刀20并沿布刀槽11的径向顺序间隔排列。采用上述结构，第一导轨12上的多个滚刀20形成阶梯式结构，相邻的两个滚刀20之间具有高度差距，能够在岩石的掌子面上切削形成多个同心圆。

进一步的，第一导轨12具有固设在侧壁面112上的两个立板，两条立板平行间隔设置，滚刀20安装在两个立板之间。第二导轨13的结构与第一导轨基本相同，第二导轨13具有固设在底面111上的两个立板，两个立板平行间隔设置，滚刀20安装在两个立板之间。

优选的，滚刀20通过刀座22能转动地安装在第一导轨12内或第二导轨13内。刀座22的底端与侧壁面112(或底面111)固定连接，刀座22的两侧边分别和两立板固定连接。刀座22可以采用两点支撑结构或悬臂固定结构，关于刀座22的尺寸及相邻的两个刀座22的高度差值，需要保证在随着刀盘本体10整体前进而进行侧向挤压破岩时，刀座22不能碰到岩壁。

在一个可选的例子中，布刀槽11的侧壁面112上设置有多条第一导轨12，多条第一导轨12沿布刀槽11的周向均布。

进一步的，布刀槽11的侧壁面112上设置有四条第一导轨12，四条第一导轨12沿布刀槽11的周向均布。

优选的，底面111上设置有一条第二导轨13，第二导轨13的两端分别与两个相对设置的第一导轨12相连接。

进一步的，相邻的两个第一导轨12之间设置有溜渣槽14，溜渣槽14沿布刀槽11的径向设置，且溜渣槽14贯穿布刀槽11的侧壁面112。

优选的，溜渣槽14具有两个固定连接在侧壁面112上的刮渣板141，两个刮渣板141平行间隔设置，两个刮渣板141之间便围合形成用于泥渣流出的溜渣通道142。

在一个可选的例子中，刮渣板141栓接固定在侧壁面112上，磨损了可以更换，刮渣板141主要是把滚刀20其刀刃挤压破碎的岩渣进行铲入(刮入)溜渣通道142内，通过溜渣通道142再转入刀盘本体中心的接渣斗(图中未示出)中。两个刮渣板141左右对称布置，满足刀盘本体10正反转铲入(刮入)岩渣的作用需求。

在本发明一个可选的实施方式中，刀盘本体10背向布刀槽11的一端设置有法兰盘30，刀盘本体10通过该法兰盘30与掘进机的驱动机构相连接。掘进机的驱动机构可以采用现有技术，在此不进行赘述。

进一步的，法兰盘30与回转轴线O同轴设置，且法兰盘30通过连接结构设置在刀盘本体上。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种破岩刀盘，包括刀盘本体和多个滚刀，其特征在于，所述刀盘本体具有一回转轴线，所述刀盘本体绕所述回转轴线转动，所述刀盘本体的一端具有一沿所述回转轴线向内凹设的布刀槽，多个所述滚刀能转动地安装在所述布刀槽内；所述布刀槽内设有溜渣槽，所述溜渣槽沿所述布刀槽的径向设置，且所述溜渣槽贯穿所述布刀槽的侧壁面。

2.如权利要求1所述的破岩刀盘，其特征在于，所述布刀槽的底面为平面，所述布刀槽的侧壁面为朝向所述底面逐渐缩径的锥形面，所述底面和所述侧壁面上均安装有多个所述滚刀。

3.如权利要求2所述的破岩刀盘，其特征在于，所述布刀槽与所述回转轴线同轴设置，所述底面垂直于所述回转轴线，且所述回转轴线贯穿所述底面的圆心，各所述滚刀平行于所述回转轴线设置。

4.如权利要求3所述的破岩刀盘，其特征在于，各所述滚刀具有转动轴，各所述转动轴沿所述布刀槽的径向设置。

5.如权利要求3所述的破岩刀盘，其特征在于，所述布刀槽的侧壁面设置至少一条有用于安装所述滚刀的第一导轨，所述布刀槽的底面设置有用于安装所述滚刀的第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨均沿所述布刀槽的径向设置，所述第一导轨内和所述第二导轨内分别设置有多个所述滚刀，多个所述滚刀沿所述布刀槽的径向顺序间隔排列。

6.如权利要求5所述的破岩刀盘，其特征在于，各所述滚刀分别通过刀座能转动地安装在所述第一导轨内或所述第二导轨内。

7.如权利要求5所述的破岩刀盘，其特征在于，所述布刀槽的侧壁面上设置有多条所述第一导轨，多条所述第一导轨沿所述布刀槽的周向均布。

8.如权利要求7所述的破岩刀盘，其特征在于，相邻的两条所述第一导轨之间设置有所述溜渣槽。

9.如权利要求8所述的破岩刀盘，其特征在于，所述溜渣槽具有两个固定连接在所述侧壁面上的刮渣板，两个所述刮渣板平行间隔设置，两个所述刮渣板之间便围合形成用于泥渣流出的溜渣通道。

10.一种掘进机，其特征在于，所述掘进机安装有如权利要求1至9中任意一项所述的破岩刀盘。

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