CN113417655B - 一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，它包括中间块，中间块上设有多个第一滚刀安装槽、第一安装槽和第二安装槽；每个第一滚刀安装槽内均设置有第一滚刀组件；每个第一安装槽上均安装有电子束发生装置和聚焦透镜；每个第二安装槽内均设置有第一高压水喷头和第一高压水管；中间块的下表面上设置有多个伸缩杆，所有伸缩杆之间均设置有多个边块和填充块，每个边块上均设置有第二滚刀组件、电子束发生装置、第二高压水喷头和第二高压水管；每个边块与中间块之间均设置有连接块，每个连接块上均设置有第三滚刀组件。本发明不仅能够降低使用成本，还具有使用寿命长、工作效率高、适用范围广、检修方便、使用稳定性高和结构强度高的优点。

Description

一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘

技术领域

本发明涉及一种隧道掘进机用刀盘，特别是一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘。

背景技术

在水利工程隧道建设的过程中，特别是抽水蓄能电站引水隧道工程建设的过程中，需要利用隧道掘进机进行隧道开挖工作，但因为引水隧道整个工程中根据不同的位置需要挖掘不同直径的隧道；目前用的隧道掘进机用的刀盘的直径是一定的，当对应刀盘直径的能够挖掘的隧道被挖掘完成后，很难在利用该刀盘进行其他直径的隧道的挖掘工作，导致旧刀盘被搁置，并且需要重新制作合适的刀盘，进而提高了整体工程的使用成本；而且现有的刀盘的刀具位置是技术人员根据经验布置的，但实际在挖掘隧道的过程中，岩层环境复杂，很容易出现刀具过载或者刀具与刀具之间出现偏磨的现象，进而影响了整体刀盘的使用寿命。因此，现有的隧道掘进机用刀盘在使用的过程中存在着使用成本较高和使用寿命较短的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘。本发明不仅能够降低使用成本，还具有使用寿命长的优点。

本发明的技术方案：一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，包括中间块，中间块的上表面设有多个环形均匀分布的第一滚刀安装槽；每个第一滚刀安装槽内均设置有第一滚刀组件，每个第一滚刀安装槽的两侧分别设有第一安装槽和第二安装槽；每个第一安装槽内均安装有电子束发生装置，每个第一安装槽的槽口处均设置有聚焦透镜；每个所述第二安装槽内均设置有第一高压水喷头，每个第一高压水喷头上均连接有第一高压水管；所述中间块的下表面上设置有多个环形均匀分布的伸缩杆，每相邻两个伸缩杆之间均设置有边块；每相邻两个边块之间均设置有填充块，每个边块上均设置有第二滚刀组件；每个第二滚刀组件一侧也设置有电子束发生装置，另一侧设置有第二高压水喷头，第二高压水喷头上连接有第二高压水管；每个所述边块与中间块之间均设置有连接块，每个连接块的顶面上均设置有第三滚刀组件。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述电子束发生装置包括外壳，外壳的内底面上设置有电子枪；电子枪的上方设置有安装在外壳内壁上的固定环框，固定环框内设置有三圆简单透镜；三圆简单透镜上远离固定环框的一侧设置有电子加速环；电子加速环上电性连接有位于外壳一侧的电源，电源与电子枪电性连接；所述外壳的侧面上安装有位于电子加速环与固定环框之间的连接管，连接管的一端部连接有抽真空机。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述第一滚刀组件包括第一转轴，第一转轴的端部安装有第一转动电机；第一转轴上设置有多个均匀分布的第一安装环，每个第一安装环的表面上均设置有滚刀；所述第一安装环的两侧面上均设置有两个对称设置的第一定位件，每个第一定位件上均设有固定孔；所述第一转轴上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第一安装环通过紧固件、第一定位件上的固定孔和第一转轴上的固定孔与第一转轴固定连接。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述第二滚刀组件包括第二转轴，第二转轴的端部安装有第二转动电机；第二转轴上设置有多个均匀分布的第二安装环，每个第二安装环的表面上也均设置有滚刀；所述第二安装环的两侧面上均设置有两个对称设置的第二定位件，每个第二定位件上也均设有固定孔；所述第二转轴上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第二安装环通过紧固件、第二定位件上的固定孔和第二转轴上的固定孔与第二转轴固定连接。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述中间块下表面的中部设置有高压总水管，高压总水管的一端部设置有分流器，高压总水管的另一端部安装有增压器；所述第一高压水管和第二高压水管均与分流器连通。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述中间块的外侧面上设有多个环形均匀分布的第一榫槽；所述连接块上面向中间块的侧面上设有与第一榫槽相互配合榫块，连接块上远离中间块的侧面上设置有多个第二榫槽；连接块的两个端面上分均设有第一凹槽，每个第一凹槽内均设置有第一磁铁；所述边块上面向连接块的侧面上也设有榫块，第一榫槽和第二榫槽均能够与榫块相互榫接；边块的两端面上均设有第二凹槽，每个第二凹槽内均设置有第二磁铁；所述填充块的两侧面上均贴合有铁片。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述第三滚刀组件包括第三转轴，第三转轴的端部安装有第三转动电机；第三转轴上也均设有多个均匀分布的滚刀。

前述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘中，所述边块和连接块的底面上均设有多条用于卡接伸缩杆的卡槽，每个卡槽的槽口处均设置有多个均匀分布的弹性卡件。

与现有技术相比，本发明改进了现有的隧道掘进机用刀盘，通过设置中间块，中间块的底面上设置有多个均匀分布的伸缩杆，所有伸缩杆之间设置有多个环形均匀分布的边块、填充块和连接块，使得整个刀盘的直径能够进行调节，即当需要增加刀盘的直径时只要将伸缩杆伸展开，然后将边块、填充块和连接块组合在中间块的外围上，从而形成一个大直径的圆；而当需要减小刀盘的直径的时候，只要将连接块和填充块取下，然后再将边块与中间块组合在一起就能够形成小直径的刀盘，在实现改变刀盘直径的同时不会对中间块、边块、连接块和填充块的结构，进而使得刀盘不仅能够适用于不同的挖掘直径，而且刀盘能够进行重复使用，降低了使用成本；通过在中间块上设置有第一滚刀组件，第一滚刀组件的两侧分别设置有电子束发生装置和第一高压水喷头，在使用的时候首先利用电子束发生装置往岩石上发射高能量电子束，从而使得岩石内部升温，接着利用第一高压水喷头往岩石上进行喷水，对岩石表面进行降温工作，这时岩石在一热一冷的情况下会产生裂缝，方便了第一滚刀组件对岩石挖掘工作的进行；同样的边块上的第二滚刀组件、电子束发生装置和第二高压水喷头之间的配合也能够加快第二滚刀组件对岩石挖掘工作的进行，从而提高了整体刀盘掘进工作的效率；通过在第一安装槽的槽口处设置有聚焦透镜，利用聚焦透镜能够对电子束进行进一步聚焦，不仅保证了电子束的能量尽可能的照射到岩石上，还能够对电子束发生装置进行防护，避免第一高压水喷头喷出的水溅射到电子束发生装置上造成损坏，延长了使用寿命；同时，通过在连接块上设置有第三滚刀组件，利用第三滚刀组件能够增加整个刀盘的滚刀数量，从而进一步加快了工作效率。此外，本发明还通过在固定环框上设置有三圆简单透镜，同时配合电子加速换环件，利用三圆简单透镜能够对电子束进行聚焦工作，然后利用电子加速环件能够电子束进行加速工作，从而能够提高电子束的能量，从而进一步加快了整体工作效率；通过在第一转轴和第二转轴上分别设有多个第一安装环和第二安装环，第一安装环和第二安装环上分别设置有用于固定的第一定位件和第二定位件，再配合紧固件和设在第一转轴、第二转轴上的固定孔，从而使得滚刀与滚刀之间的距离能够进行调整，以适用于不同的掘进工作方式，进一步扩大了适用范围；而且滚刀与滚刀之间部相互影响，方便了对后续滚刀的替换工作的进行，方便了检修；通过设置高压总水管和分流器，利用高压总水管与分流器能够对第一高压水管和第二高压水管进行分流工作，使得在刀盘直径变换后，第一高压水管和第二高压水管还能够正常工作，保证了使用的稳定性；通过设置榫块、第一榫槽和第二榫槽，从而提高了中间块、连接块和边块之间连接的稳定性，提高了使用的稳定性；通过设置第一磁铁和第二磁铁能够进一步增加连接的稳定性；通过在边块和连接块的底面上设有卡槽，卡槽的槽口处设置有多个均匀分布的弹性卡件，利用弹性卡件能够对伸缩杆进行固定，从而提高了边块与伸缩杆之间连接的稳定性以及连接块与伸缩杆之间连接的稳定性，进一步提高了结构强度。因此，本发明不仅能够降低使用成本，还具有使用寿命长、工作效率高、适用范围广、检修方便、使用稳定性高和结构强度高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的后视图；

图3是连接块的侧视图；

图4是边块的侧视图；

图5是填充块的侧视图；

图6是图1中A处的局部放大图；

图7是图1中B处的局部放大图；

图8是图2中C处的局部放大图。

附图中的标记为：1-中间块，2-第一滚刀安装槽，3-第一安装槽，4-第二安装槽，5-聚焦透镜，6-第一高压水喷头，7-第一高压水管，8-伸缩杆，9-边块，10-填充块，11-第二高压水喷头，12-第二高压水管，13-连接块，14-外壳，15-电子枪，16-固定环框，17-三圆简单透镜，18-电子加速环，19-电源，20-连接管，21-抽真空机，22-第一转轴，23-第一转动电机，24-第一安装环，25-滚刀，26-第一定位件，27-第二转轴，28-第二转动电机，29-第二定位件，30-高压总水管，31-分流器，32-增压器，33-第一榫槽，34-榫块，35-第二榫槽，36-第一凹槽，37-第一磁铁，38-第二凹槽，39-第二磁铁，40-铁片，41-第三转轴，42-第三转动电机，43-卡槽，44-弹性卡件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，构成如图1至8所示，包括中间块1，中间块1的上表面设有多个环形均匀分布的第一滚刀安装槽2；每个第一滚刀安装槽2内均设置有第一滚刀组件，每个第一滚刀安装槽2的两侧分别设有第一安装槽3和第二安装槽4；每个第一安装槽3内均安装有电子束发生装置，每个第一安装槽3的槽口处均设置有聚焦透镜5；每个所述第二安装槽4内均设置有第一高压水喷头6，每个第一高压水喷头6上均连接有第一高压水管7；所述中间块1的下表面上设置有多个环形均匀分布的伸缩杆8，每相邻两个伸缩杆8之间均设置有边块9；每相邻两个边块9之间均设置有填充块10，每个边块9上均设置有第二滚刀组件；每个第二滚刀组件一侧也设置有电子束发生装置，另一侧设置有第二高压水喷头11，第二高压水喷头11上连接有第二高压水管12；每个所述边块9与中间块1之间均设置有连接块13，每个连接块13的顶面上均设置有第三滚刀组件。

所述电子束发生装置包括外壳14，外壳14的内底面上设置有电子枪15；电子枪15的上方设置有安装在外壳14内壁上的固定环框16，固定环框16内设置有三圆简单透镜17；三圆简单透镜17上远离固定环框16的一侧设置有电子加速环18；电子加速环18上电性连接有位于外壳14一侧的电源19，电源19与电子枪15电性连接；所述外壳14的侧面上安装有位于电子加速环18与固定环框16之间的连接管20，连接管20的一端部连接有抽真空机21；所述第一滚刀组件包括第一转轴22，第一转轴22的端部安装有第一转动电机23；第一转轴22上设置有多个均匀分布的第一安装环24，每个第一安装环24的表面上均设置有滚刀25；所述第一安装环24的两侧面上均设置有两个对称设置的第一定位件26，每个第一定位件26上均设有固定孔；所述第一转轴22上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第一安装环24通过紧固件、第一定位件26上的固定孔和第一转轴22上的固定孔与第一转轴22固定连接；所述第二滚刀组件包括第二转轴27，第二转轴27的端部安装有第二转动电机28；第二转轴27上设置有多个均匀分布的第二安装环，每个第二安装环的表面上也均设置有滚刀25；所述第二安装环的两侧面上均设置有两个对称设置的第二定位件29，每个第二定位件29上也均设有固定孔；所述第二转轴27上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第二安装环通过紧固件、第二定位件29上的固定孔和第二转轴27上的固定孔与第二转轴27固定连接；所述中间块1下表面的中部设置有高压总水管30，高压总水管30的一端部设置有分流器31，高压总水管30的另一端部安装有增压器32；所述第一高压水管7和第二高压水管12均与分流器31连通；所述中间块1的外侧面上设有多个环形均匀分布的第一榫槽33；所述连接块13上面向中间块1的侧面上设有与第一榫槽33相互配合榫块34，连接块13上远离中间块1的侧面上设置有多个第二榫槽35；连接块13的两个端面上分均设有第一凹槽36，每个第一凹槽36内均设置有第一磁铁37；所述边块9上面向连接块13的侧面上也设有榫块34，第一榫槽33和第二榫槽35均能够与榫块34相互榫接；边块9的两端面上均设有第二凹槽38，每个第二凹槽38内均设置有第二磁铁39；所述填充块10的两侧面上均贴合有铁片40；所述第三滚刀组件包括第三转轴41，第三转轴41的端部安装有第三转动电机42；第三转轴41上也均设有多个均匀分布的滚刀25；所述边块9和连接块13的底面上均设有多条用于卡接伸缩杆8的卡槽43，每个卡槽43的槽口处均设置有多个均匀分布的弹性卡件44。

工作原理：在整个刀盘进行岩层破碎的时候，首先将整个刀盘安装在隧道掘进机上，然后连接上安全市电；接着先控制电源19给电子枪15、电子加速环18和抽真空机21通电，使得电子枪15、电子加速环18和抽真空机21启动；其中电子枪15通电启动后会往外发射处一束具有高能量且往聚焦透镜5移动的电子束，电子束会先经过三圆简单透镜17，利用三圆简单透镜17的聚焦功能，能够对电子束进行聚焦工作；随着电子束通过三圆简单透镜17，电子束会进入到电子加速环18内，因为电子加速环18在通电后内部会产生一个电场，当具有一定速度的电子进入到该电场后会产生一个加速度，从而使得电子束进入到电子加速环18内后，其移动的速度就会增加，从而使得整个电子束不仅具有高能量，还能够高速通过聚焦透镜5照射在岩层上；这时岩层会在电子束的作用下，将电子束的能量转环成热量，从而使得岩层内部的温度升高；而在电子束移动的过程中，抽真空机21持续在工作中，而抽真空机21启动的过程中会通过连接管20将外壳14内部进行抽真空工作，进而能够保证电子束稳定移动。

当电子束发生装置启动一定的时间后，控制电子束发生装置停止工作，然后往高压总水管30内输入水流，并控制分流器31以及增压器32启动，从而使得高压总水管30内的水压能够高压状态下进入到第一高压水管7和第二高压水管12内，进入到第一高压水管7和第二高压水管12的高压水会分别通过第一高压水喷头6和第二高压水喷头11将水流快速的喷射在岩层上，这时岩层表面会出现突然降温的现象，而岩层会在一热一冷交替的情况下产生裂痕，以方便后续滚刀25对岩层的挖掘工作的进行；接着启动第一转动电机23、第二转动电机28和第三转动电机42，第一转动电机23启动后会带动第一转轴22转动，第一转轴22转动后会带动第一安装环24转动，第一安装环24转动后会带动滚刀25转动；同理，第二转动电机28转动后会带动第二转轴27转动，第二转轴27转动后会带动第二安装环转动，第二安装环转动后会带动设置在边块9上的滚刀25转动；而第三转动电机42启动后会带动第三转轴41转动，第三转轴41转动后会带动设置在连接块13上的滚刀25转动，从而使得转动的滚刀25配合隧道掘进机打动整个刀盘一边转动一边前进，以实现对隧道前端岩层的快速挖掘工作，提高了整体的工作效率。

当需要对刀盘的直径进行扩展的时候，首先将边块9上的榫块34与中间块1侧面上的第一榫槽33分离然后拉伸伸缩杆8的长度，使得伸缩杆8的端部往外移动一定的距离，接着先将连接块13底面上的卡槽43对准伸缩杆8，连接块13上的榫块34与中间块1上的第一榫槽33对准，然后按压连接块13，使得榫块34与第一榫槽33相互榫接在一起，同时伸缩杆8会通过弹性卡件44卡进连接块13上的卡槽43内，完成连接块13的安装；接着按照同样的步骤，将边块9底面上的卡槽43伸缩杆8，边块9上的榫块34对准连接块13上的第二榫槽35，推动边块9，使得边块通过榫块34和第二榫槽35与连接块13榫接在一起，同时，边块9也通过卡槽43固定安装在伸缩杆8上；最后将填充块10放置在每相邻两个边块9之间，并同第二磁铁39和铁片40之间的相互吸引力，使得填充块10能够稳定的安装在边块9之间。

Claims (7)

1.一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：包括中间块(1)，中间块(1)的上表面设有多个环形均匀分布的第一滚刀安装槽(2)；每个第一滚刀安装槽(2)内均设置有第一滚刀组件，每个第一滚刀安装槽(2)的两侧分别设有第一安装槽(3)和第二安装槽(4)；每个第一安装槽(3)内均安装有电子束发生装置，每个第一安装槽(3)的槽口处均设置有聚焦透镜(5)；每个所述第二安装槽(4)内均设置有第一高压水喷头(6)，每个第一高压水喷头(6)上均连接有第一高压水管(7)；所述中间块(1)的下表面上设置有多个环形均匀分布的伸缩杆(8)，每相邻两个伸缩杆(8)之间均设置有边块(9)；每相邻两个边块(9)之间均设置有填充块(10)，每个边块(9)上均设置有第二滚刀组件；每个第二滚刀组件一侧也设置有电子束发生装置，另一侧设置有第二高压水喷头(11)，第二高压水喷头(11)上连接有第二高压水管(12)；每个所述边块(9)与中间块(1)之间均设置有连接块(13)，每个连接块(13)的顶面上均设置有第三滚刀组件；所述中间块(1)的外侧面上设有多个环形均匀分布的第一榫槽(33)；所述连接块(13)上面向中间块(1)的侧面上设有与第一榫槽(33)相互配合榫块(34)，连接块(13)上远离中间块(1)的侧面上设置有多个第二榫槽(35)；连接块(13)的两个端面上分均设有第一凹槽(36)，每个第一凹槽(36)内均设置有第一磁铁(37)；所述边块(9)上面向连接块(13)的侧面上也设有榫块(34)，第一榫槽(33)和第二榫槽(35)均能够与榫块(34)相互榫接；边块(9)的两端面上均设有第二凹槽(38)，每个第二凹槽(38)内均设置有第二磁铁(39)；所述填充块(10)的两侧面上均贴合有铁片(40)。

2.根据权利要求1所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述电子束发生装置包括外壳(14)，外壳(14)的内底面上设置有电子枪(15)；电子枪(15)的上方设置有安装在外壳(14)内壁上的固定环框(16)，固定环框(16)内设置有三圆简单透镜(17)；三圆简单透镜(17)上远离固定环框(16)的一侧设置有电子加速环(18)；电子加速环(18)上电性连接有位于外壳(14)一侧的电源(19)，电源(19)与电子枪(15)电性连接；所述外壳(14)的侧面上安装有位于电子加速环(18)与固定环框(16)之间的连接管(20)，连接管(20)的一端部连接有抽真空机(21)。

3.根据权利要求1所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述第一滚刀组件包括第一转轴(22)，第一转轴(22)的端部安装有第一转动电机(23)；第一转轴(22)上设置有多个均匀分布的第一安装环(24)，每个第一安装环(24)的表面上均设置有滚刀(25)；所述第一安装环(24)的两侧面上均设置有两个对称设置的第一定位件(26)，每个第一定位件(26)上均设有固定孔；所述第一转轴(22)上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第一安装环(24)通过紧固件、第一定位件(26)上的固定孔和第一转轴(22)上的固定孔与第一转轴(22)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述第二滚刀组件包括第二转轴(27)，第二转轴(27)的端部安装有第二转动电机(28)；第二转轴(27)上设置有多个均匀分布的第二安装环，每个第二安装环的表面上也均设置有滚刀(25)；所述第二安装环的两侧面上均设置有两个对称设置的第二定位件(29)，每个第二定位件(29)上也均设有固定孔；所述第二转轴(27)上也设有多个均匀分布的固定孔；所述第二安装环通过紧固件、第二定位件(29)上的固定孔和第二转轴(27)上的固定孔与第二转轴(27)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述中间块(1)下表面的中部设置有高压总水管(30)，高压总水管(30)的一端部设置有分流器(31)，高压总水管(30)的另一端部安装有增压器(32)；所述第一高压水管(7)和第二高压水管(12)均与分流器(31)连通。

6.根据权利要求3所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述第三滚刀组件包括第三转轴(41)，第三转轴(41)的端部安装有第三转动电机(42)；第三转轴(41)上也均设有多个均匀分布的滚刀(25)。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种破岩效率高的隧道掘进机用刀盘，其特征在于：所述边块(9)和连接块(13)的底面上均设有多条用于卡接伸缩杆(8)的卡槽(43)，每个卡槽(43)的槽口处均设置有多个均匀分布的弹性卡件(44)。

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