CN113323047B - 一种铣削排渣一体化的开挖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铣削排渣一体化的开挖装置，包括连接单元，以及与所述连接单元相连的铣削单元和集料输送单元；所述铣削单元铣削岩石，并使得铣削下来的岩石渣跟随惯性抛向集料输送单元；所述集料输送单元将接收到的岩石渣处理后经出料口落下。本发明能够完成隧道排水沟槽的开挖与排渣，配合自卸车，一次施工成型，提高施工效率，降低施工成本。

Description

一种铣削排渣一体化的开挖装置

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体涉及一种铣削排渣一体化的开挖装置，适用于开挖隧道排水沟槽。

背景技术

在隧道建筑的施工与运营过程中，排水沟的作用至关重要，当隧道施工过程中出现涌水、渗水现象时，排水沟能有效排水，防止隧道被淹；以及在隧道运营过程中，同样担负着重要的排水功能，目前隧道内的排水沟槽开挖主要应用以下三种开挖方法：

(一)切割劈裂法

使用岩石锯切割沟槽边界，形成设计宽度的条状岩石区域，在条状岩石区域内，用钻机进行打眼，形成释压孔洞群，采用劈裂器或破碎锤对岩石进行强力破碎，最后采用鹰勾、挖斗对排水槽腔内进行修整成型。

(二)直接铣削成型

对于岩石较为软弱的隧道，可采用专业开沟设备直接铣削成型，该方法能够一次成型，无需反复修整、截齿消耗量低，常用的设备包括滚轮式挖沟机、链锯式挖沟机、锯齿式挖沟机。

(三)引孔铣削法

首先采用钻机对待开挖区域进行引孔释压，形成钻孔群，再采用岩石挖沟机、铣挖轮等设备进行直接铣削，最后再采用鹰勾或破碎锤对排水槽腔内进行修整成型。

上述的三种排水槽施工方法除直接铣削成型外，都包含多道工序，且应用多种工作设备，施工效率低下，但直接铣削成型需要采购专门的开沟机械，采购成本高，除开沟外无其他用途，并且对硬度较大的岩石无法施工，对隧道施工方来说造成资源浪费。另外，目前的三种隧道水沟槽开挖方式，只有针对软岩才能使用专门的开槽机械一次成型，成本投入大，且不能应用在较硬岩石隧道的开挖，其余两种方式都包含多道施工工序，施工效率低下。

申请号为201822146837.3的中国实用新型专利中，公开了一种用于排水沟槽快速开挖修坡的一体化施工装置，该装置主要对挖掘机的挖斗进行改造，包括挖斗主体、设置在挖斗主体前部的齿座、斗齿、齿销和侧刃斗角，利用挖掘机及加宽的挖斗挖掘公路侧面的边坡，具体参见图1(a)。

申请号为201420863299.9的专利提出一种后置圆盘式排水沟槽开沟机，通过后桥组合钢架与开沟车体铰接，通过液压升降油缸控制后桥组合钢架的上下角度调节，从而控制开沟圆盘的上升与下降，以满足不同沟槽的深度的开挖，具体参见图1(b)。

申请号为201410040816.7的中国发明专利申请中公开了一种双轮铣槽机的铣削装置及双轮铣槽机，包括铣轮轮毂、支撑板、固定铣齿和摆齿支撑座及摆齿，该装置属于双轮铣槽机，并不适用于隧道排水沟的挖掘，具体参见图1(c)。

申请号为201920850345.4的中国实用新型专利中公开了一种天然气输送管道铺设用沟槽开挖装置，该装置包括第一筒体和第二筒体，在开挖时，挖下的渣土不会堆积在沟槽两侧，而是存在筒体内部，当开挖结束后，再将筒体内部的渣土倒出，具体参见图1(d)。

可见，上述三件专利中提到的水沟槽开挖装置，其挖掘对象都是软弱的渣土，对隧道复杂环境来说并不适用，而双轮铣槽机的设计开发及施工工艺都是针对连续墙的施工环境，也不能用来挖掘隧道排水槽。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种铣削排渣一体化的开挖装置，能够完成隧道排水沟槽的开挖与排渣，配合自卸车，一次施工成型，提高施工效率，降低施工成本。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种铣削排渣一体化的开挖装置，包括连接单元，以及与所述连接单元相连的铣削单元和集料输送单元；

所述铣削单元铣削岩石，并使得铣削下来的岩石渣跟随惯性抛向集料输送单元；

所述集料输送单元将接收到的岩石渣处理后经出料口落下。

可选地，所述铣削单元包括相连的第一驱动件和铣轮组件；

所述铣轮组件采用双轮铣结构，两个铣轮上均设有活动齿和固定齿，所述活动齿用来切削两个铣轮之间在开挖过程中形成的脊状土。

可选地，所述活动齿和固定齿为平齿或锥齿。

可选地，所述集料输送单元包括集料铲和螺旋输送机；所述螺旋输送机的进料口位于所述集料铲的内部，其出料口位于所述集料铲的外部。

可选地，所述集料铲包括：

铲料板；

相对设置的V型集料板，二者共同构成凹陷成V型的进料口，且均与所述铲料板相连；

相对设置的侧板，分别与对应的V型集料板相连，且均与所述铲料板相连；

连接板，分别与各V型集料板、侧板上远离铲料板的一端相连。

可选地，所述相对设置的V型集料板之间的角度为钝角。

可选地，各V型集料板与铲料平板之间倾斜角为钝角。

可选地，所述相对设置的V型集料板之间的角度为145°；各V型集料板与铲料平板之间倾斜角为108°。

可选地，所述螺旋输送机的进料口位于所述集料铲的底部，其包括外壳和第二驱动件，以及设于所述外壳内的螺旋轴和螺旋叶片；

所述螺旋输送机进料口处的螺旋叶片边缘为锯齿状，锯齿结构为大小锯齿交替排布，所述第二驱动件设置在螺旋输送机的出料口一侧。

可选地，所述集料输送单元还包括加强筋板，所述加强筋板设于连接板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出一种铣削排渣一体化的开挖装置，该装置能够替换挖掘机挖斗，利用挖掘机工作臂控制，实现隧道的排水沟槽开挖与排渣，通过该装置能够一次施工，同时完成开挖与排渣两道工序，避免其他施工工法的多工序循环与多种机具联用，提高施工效率，降低施工成本。

本发明提出的开挖装置不仅能够应用于隧道排水沟的开挖，还可以用来进行其他沟槽的开挖，如公路边坡的排水沟开挖，又如管道铺设用沟槽的开挖等。

将本发明提出的集料输送装置拆卸，留下铣削装置，能够用来处理隧道开挖过程中的欠挖区域，作为隧道开挖阶段的辅助施工设备，或单独作为用来铣削岩石的铣削装置。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1(a)为申请号为201822146837.3的中国实用新型专利中的结构示意图；

图1(b)为申请号为201420863299.9的中国实用新型专利中的结构示意图；

图1(c)为申请号为201410040816.7的中国发明专利中的结构示意图；

图1(d)为申请号为201920850345.4的中国实用新型专利中的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的铣削排渣一体化的开挖装置的整体结构示意图；

图3为本发明一种实施例的铣削单元的结构示意图；

图4为本发明一种实施例的集料输送单元的结构示意图；

图5(a)为本发明一种实施例的螺旋叶片的正视图；

图5(b)为本发明一种实施例的螺旋叶片的侧视图；

其中：

1.连接单元、2.铣削单元、3.集料输送单元、21.第一驱动件、22.铣轮、23.活动齿、24.固定齿、31.集料铲、32.进料口、33.螺旋输送机、34.第二驱动件、35.出料口、36.连接板、37.加强筋板、311.铲料板、312.V型集料板、313.V型集料板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图2-4所示，本发明中提供了一种铣削排渣一体化的开挖装置，包括连接单元1，以及与所述连接单元1相连的铣削单元2和集料输送单元3；

所述铣削单元2铣削岩石，并使得铣削下来的岩石渣跟随惯性抛向集料输送单元3；

所述集料输送单元3将接收到的岩石渣处理后经出料口35落下。

在本发明的一种具体实施例中，如图3所示，所述铣削单元2包括相连的第一驱动件21和铣轮22组件；所述第一驱动件21可以选用液压马达；

所述铣轮22组件采用双轮铣结构，两个铣轮22上均设有活动齿23和固定齿24，所述活动齿23用来切削两个铣轮22之间在开挖过程中形成的脊状土。

在具体实施过程中，根据地层的岩性和强度可以调换铣轮22的铣齿，在实际应用中应配置适用于软土层的平齿，适用于中等稳定岩层的锥齿。

在本发明的一种具体实施例中，如图4所示，所述集料输送单元3包括集料铲31和螺旋输送机33；所述螺旋输送机33的进料口32位于所述集料铲31的内部，其出料口35位于所述集料铲31的外部。

所述集料铲31为向内的V型斗铲结构，向内指的是V型的尖角指向集料铲31内部，相当于集料铲长方体的内部，也是整个装置前进方向的反方向，包括：

铲料板311，设于集料铲31的底部；

相对设置的V型集料板(312、313)，二者共同构成凹陷成V型的进料口，且均与所述铲料板相连；

相对设置的侧板，分别与对应的V型集料板相连，且均与所述铲料板311相连；

连接板36，分别与各V型集料板(312、313)、侧板上远离铲料板311的一端相连；连接板36上设有用于连接铣削单元2和集料输送单元3的连接孔。

所述相对设置的V型集料板(312、313)之间的角度a为钝角。各V型集料板(312、313)与铲料平板311之间倾斜角b为钝角。在具体实施过程中，所述相对设置的V型集料板之间的角度为145°；各V型集料板与铲料平板之间倾斜角为108°。

所述螺旋输送机33的进料口32位于所述集料铲31的底部，其包括外壳和第二驱动件34，以及设于所述外壳内的螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋轴和螺旋叶片的连接关系和配合原理为现有技术，本发明中不做过多的赘述；所述第二驱动件34可以选用液压马达；

所述螺旋输送机33进料口32处的螺旋叶片边缘为锯齿状，锯齿结构为大小锯齿交替排布，所述第二驱动件34设置在螺旋输送机33的出料口35一侧，具体参见图5(a)和图5(b)。

在本发明的一种具体实施中，为了提高连接板36的强度，所述集料输送单元3还包括若干个加强筋板37，所述加强筋板37设于连接板36上。

下面结合一具体实施方式，对本发明中的开挖装置进行详细说明。

本发明提出的一种铣削排渣一体化的隧道排水沟槽开挖装置，可应用在岩石硬度在Ⅲ级围岩以及Ⅲ级围岩硬度以下的岩石隧道排水沟开挖，包括连接单元1、铣削单元2、集料输送单元3。在隧道排水沟槽开挖时，首先确定所挖排水沟槽地质的硬度，选择合适的铣齿并进行更换，准备好后将挖掘机的挖斗替换为该本发明中的开挖装置并连接好液压管线。利用挖掘机的工作臂调整该开挖装置到排水沟槽的开挖位置，启动铣削单元2与集料输送单元3，控制挖掘机使该开挖装置缓慢的向前铣削岩石，铣轮22铣削下来的岩石渣跟随惯性抛向集料输送单元3的集料铲31，集料铲31为V型结构，本例优选的两块V型集料板(312、313)之间的角度a为145°，两块V型集料板(312、313)与铲料平板311倾斜一定角度b，形成斗状，本例优选的倾斜角度b均为108°，集料铲31收集的岩石渣不断累积，进入螺旋输送机33的进料口32，进料口32处的螺旋叶片边缘为锯齿状，锯齿结构为大小锯齿交替排布，锯齿状的叶片能对铣削下来的岩石进行二次破碎，同时锯齿结构由于旋转作用能够提供沿着螺旋叶片边缘的切向力，在切向力的带动下，岩石渣更容易进入螺旋输送机33，从而有效防止岩石渣在进料口32堵塞，卡死螺旋输送机33。岩石渣通过螺旋输送机33向上输送，到达出料口35后落下，在出料口35的下方，安排一辆自卸车，装运开挖排水沟槽而铣削下来的岩石渣。通过该开挖装置能够一次施工就完成隧道排水沟槽的开挖与排渣，充分利用挖掘机工作端的可换性，减少施工投入，提高施工效率。

综上可见，本发明提出一种铣削排渣一体化的开挖装置，该装置能够替换挖掘机挖斗，利用挖掘机工作臂控制，实现隧道的排水沟槽开挖与排渣，通过该装置能够一次施工，同时完成开挖与排渣两道工序，避免其他施工工法的多工序循环与多种机具联用，提高施工效率，降低施工成本。

本发明提出的开挖装置不仅能够应用于隧道排水沟的开挖，还可以用来进行其他沟槽的开挖，如公路边坡的排水沟开挖，又如管道铺设用沟槽的开挖等。

将本发明提出的集料输送装置拆卸，留下铣削装置，能够用来处理隧道开挖过程中的欠挖区域，作为隧道开挖阶段的辅助施工设备，或单独作为用来铣削岩石的铣削装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种铣削排渣一体化的开挖装置，其特征在于，包括连接单元，以及与所述连接单元相连的铣削单元和集料输送单元；

所述铣削单元铣削岩石，并使得铣削下来的岩石渣跟随惯性抛向集料输送单元；

所述集料输送单元将接收到的岩石渣处理后经出料口落下；

所述集料输送单元包括集料铲和螺旋输送机；所述螺旋输送机的进料口位于所述集料铲的内部，其出料口位于所述集料铲的外部；

所述集料铲包括：

铲料板；

相对设置的V型集料板，二者共同构成凹陷成V型的进料口，且均与所述铲料板相连；

相对设置的侧板，分别与对应的V型集料板相连，且均与所述铲料板相连；

连接板，分别与各V型集料板、侧板上远离铲料板的一端相连；

所述相对设置的V型集料板之间的角度为钝角；

各V型集料板与铲料平板之间倾斜角为钝角；

所述螺旋输送机的进料口位于所述集料铲的底部，其包括外壳和第二驱动件，以及设于所述外壳内的螺旋轴和螺旋叶片；

所述螺旋输送机进料口处的螺旋叶片边缘为锯齿状，锯齿结构为大小锯齿交替排布，所述第二驱动件设置在螺旋输送机的出料口一侧。

2.根据权利要求1所述的一种铣削排渣一体化的开挖装置，其特征在于：所述铣削单元包括相连的第一驱动件和铣轮组件；

所述铣轮组件采用双轮铣结构，两个铣轮上均设有活动齿和固定齿，所述活动齿用来切削两个铣轮之间在开挖过程中形成的脊状土。

3.根据权利要求2所述的一种铣削排渣一体化的开挖装置，其特征在于：所述活动齿和固定齿为平齿或锥齿。

4.根据权利要求1所述的一种铣削排渣一体化的开挖装置，其特征在于：所述相对设置的V型集料板之间的角度为145°；各V型集料板与铲料平板之间倾斜角为108°。

5.根据权利要求1所述的一种铣削排渣一体化的开挖装置，其特征在于：所述集料输送单元还包括加强筋板，所述加强筋板设于连接板上。

Images