CN113685194A - 一种能进行大小管道替换的盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能进行大小管道替换的盾构机，包括：壳体、刀盘及刀盘驱动件，刀盘设置于壳体前端，刀盘驱动件设置于壳体内，并与刀盘驱动连接，其特征在于，刀盘包括刀盘本体、中心轴、第一辐条、内圈和外圈；中心轴设置在刀盘本体的前端，且对应刀盘本体的中心位置，第一辐条包括若干个，中心轴的外围设有内圈和外圈，内圈位于中心轴与外圈之间，每一第一辐条均连接中心轴、内圈和外圈，每一第一辐条的前端面均沿径向方向阵列有若干个先行刀，每一第一辐条的两侧均阵列设置有若干个刮刀，先行刀的高度高于刮刀的高度。该盾构机能够满足将小直径的雨水管道替换成大直径雨水管道的需求。

Description

一种能进行大小管道替换的盾构机

技术领域

本发明涉及盾构技术领域，具体涉及一种能进行大小管道替换的盾构机。

背景技术

随着城市的不断发展，对于雨水管道的调蓄能力的要求不断提高。因此，一些小直径的雨水管道需要替换成大直径的雨水管道。而传统的盾构机仅仅能够铺设新的雨水管道，尚不具备将小直径的雨水管道替换成大直径雨水管道的功能。而如果直接对路面进行开挖来完成替换，又会对路面交通、周边环境造成较大影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种能够将小直径的雨水管道替换成大直径雨水管道的能进行大小管道替换的盾构机。

具体技术方案如下：

一种能进行大小管道替换的盾构机，主要包括：壳体、刀盘及刀盘驱动件，所述刀盘设置于所述壳体前端，所述刀盘驱动件设置于所述壳体内，并与所述刀盘驱动连接，其特征在于，所述刀盘包括刀盘本体、中心轴、第一辐条、内圈和外圈；

所述中心轴设置在所述刀盘本体的前端，且对应所述刀盘本体的中心位置，所述第一辐条包括若干个，所述中心轴的外围设有所述内圈和所述外圈，所述内圈位于所述中心轴与所述外圈之间，每一所述第一辐条均连接所述中心轴、所述内圈和所述外圈，每一所述第一辐条的前端面均沿径向方向阵列有若干个先行刀，每一所述第一辐条的两侧均阵列设置有若干个刮刀，所述先行刀的高度高于所述刮刀的高度。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，每一所述第一辐条上的所有的所述先行刀的切削面在轴向方向上倾斜设置，每一所述第一辐条上靠近所述中心轴的一端的所述先行刀的高度高于靠近所述外圈的一端的所述先行刀的高度。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，每一所述第一辐条的前端面倾斜设置，其中所述第一辐条的前端面靠近所述中心轴的一端的高度高于靠近所述外圈的一端的高度。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，每一所述第一辐条的两侧的所述刮刀沿所述第一辐条的中心线对称设置，所述刮刀的刀口均朝向所述第一辐条的外侧。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，所述外圈上设置有周边刀，所述周边刀的刀口朝向所述外圈的外侧。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，所述第一辐条位于所述内圈与所述外圈之间的部分为第一段，所述刮刀设置在所述第一段。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，所述刀盘上还设置有轴向喷射孔，所述轴向喷射孔设置在所述第一辐条上靠近所述外圈的一端，所述轴向喷射孔位于其中两个所述先行刀之间。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，所述刀盘上还设置有径向喷射孔，所述径向喷射孔设置在所述中心轴的前端面上。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，所述壳体包括前盾、第一中盾、第二中盾和后盾，所述前盾与所述第一中盾固定连接，所述第一中盾和所述第二中盾通过铰接油缸连接，所述第二中盾与所述后盾固定连接，其中，所述刀盘设置在所述前盾背离所述第一中盾的一侧。

上述的一种能进行大小管道替换的盾构机中，还具有这样的特征，还包括设置于壳体内的土压舱、螺旋机、推进油缸和拼装机；

所述土压舱设置在所述刀盘本体与所述壳体的内壁之间，所述螺旋机的一端与所述土压舱底部连接，另一端延伸至所述壳体后端；所述推进油缸设置在所述壳体内周壁，且设置在所述刀盘驱动件后方，所述拼装机设置在所述推进油缸后方。

上述技术方案的积极效果是：

本发明提供的一种能进行大小管道替换的盾构机，刀盘对旧管道进行磨削，通过设置于盾构机最前端的刀盘，对旧管道进行磨削，同时使用拼装机，将新管道分块拼装成整环。满足了在不影响路面交通、不破坏周边环境的情况下，将小直径的雨水管道替换成大直径雨水管道的需求。

附图说明

图1为本发明提供的能进行大小管道替换的盾构机的第一结构示意图；

图2为本发明提供的能进行大小管道替换的盾构机的第二结构示意图；

图3为本发明提供的刀盘的第一方向结构示意图；

图4为本发明提供的刀盘的第二方向结构示意图；

图5为图4的刀盘的局部结构示意图。

附图中：10、旧管道；20、新管道；201、新管道分块；1、刀盘；11、刀盘本体；12、中心轴；13、第一辐条；131、第一段；14、内圈；15、外圈；151、周边刀；1511、周边刀的刀口；16、先行刀；17、刮刀；171、刮刀的刀口；18、第二辐条；191、轴向喷射孔；192、径向喷射孔；2、壳体；21、前盾；22、第一中盾；23、第二中盾；24、后盾；3、刀盘驱动件；4、土压舱；5、螺旋机；6、推进油缸；7、拼装机；8、铰接油缸；91、皮带机；92、车架。

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，以下通过实施例，并结合附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，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”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图5，图1为本发明提供的能进行大小管道替换的盾构机的第一结构示意图；图2为本发明提供的能进行大小管道替换的盾构机的第二结构示意图；图3为本发明提供的刀盘的第一方向结构示意图；图4为本发明提供的刀盘的第二方向结构示意图；图5为图4的刀盘的局部结构示意图。

本发明公开了一种能进行大小管道替换的盾构机，该盾构机包括：壳体2、刀盘1、刀盘驱动件3，以及设置于壳体2内的土压舱4、螺旋机5、推进油缸6和拼装机7。

进一步地，壳体2包括前盾21、第一中盾22、第二中盾23和后盾24，前盾21与第一中盾22固定连接，第一中盾22和第二中盾23通过铰接油缸8连接，第二中盾23与后盾24固定连接。具体地，前盾21与第一中盾22通过螺栓进行固定连接，第二中盾23与后盾24焊接固定，在本实施例中，铰接油缸8包括多个，沿壳体2的内壁环向设置，每一个铰接油缸8的轴线沿壳体2的轴线方向设置，通过控制不同侧的铰接油缸8伸出的先后以及长度不一致，可以实现盾构机的转弯动作。

刀盘1设置于壳体2前端，刀盘驱动件3设置于壳体2内，并与刀盘1驱动连接。可选地，刀盘驱动件3设置于壳体2的前盾21内，与刀盘本体11同轴设置。其中，刀盘1设置在所述前盾21背离所述第一中盾22的一侧。

可选地，考虑到盾构机内部的空间有限，同时其输出扭矩较大，刀盘驱动件3采用液压马达作为动力源。

刀盘1包括刀盘本体11、中心轴12、第一辐条13、内圈14和外圈15；

中心轴12设置在刀盘本体11的前端，且对应刀盘本体11的中心位置，第一辐条13包括若干个，中心轴12的外围设置内圈14和外圈15，内圈14位于中心轴12与外圈15之间，每一第一辐条13均连接中心轴12、内圈14和外圈15。

可选地，在本实施例中，第一辐条13设置有六个，六个第一辐条13沿中心轴12的周向呈放射状间隔分布。第一辐条13的数量只是举例，不用于限制本发明。

每一第一辐条13的前端面均沿径向方向阵列有若干个先行刀16。其中，在本实施例中，径向为沿中心轴12的径向方向，轴向为沿中心轴12的轴线方向。

每一第一辐条13的两侧均阵列设置有若干个刮刀17。

可选地，在本实施例中，先行刀16和设置于第一辐条13一侧的刮刀17的数量均为三到四个。先行刀16和一侧的刮刀17的数量只是举例，不用于限制本发明。

每一第一辐条13的两侧的刮刀17沿第一辐条13的中心线对称设置，刮刀17的刀口171均朝向第一辐条13的外侧。实际上，在本实施例中，位于第一辐条13两侧的刮刀17的刀口171相互背对。

先行刀16的高度高于刮刀17的高度。

本实施例中的高度是沿中心轴12的轴线方向的长度，例如先行刀16的切削面上的点到某一个垂直于中心轴12的轴线的基准平面上的距离。

刀盘1切削时先行刀16是最先与旧管道10及土体接触的刀具。在本实施例中，先行刀16的切削范围覆盖旧管道10端面及旧管道10外周。刀盘1运转时布置于旧管道10端面的先行刀16负责先将旧管道10进行初步的破碎，布置于旧管道10外周的先行刀16负责先将土体搅松。刮刀17的高度低于先行刀16，刮刀17负责磨削管节及切削土体，在本实施例中，刮刀17的切削范围覆盖旧管道10端面及旧管道10外周。考虑到旧管道10内周是空心的，则在旧管道10内周不布置刮刀17。可选地，在一个实施方式中，第一辐条13位于内圈14与外圈15之间的部分为第一段131，刮刀17设置在第一段131，可选地，先行刀16也设置在第一段131。优选地，在本实施例中，内圈14内径依据旧管道10的内径进行设计，可以等于旧管道10的内径。

如果旧管道10内周也有土体需要切削，或者盾构机需要在土体中前进一段距离才能切削到旧管道10，则旧管道10内周也需安装刮刀17。

进一步地，每一第一辐条13上的所有的先行刀16的切削面在轴向方向上倾斜设置，每一所述第一辐条13上靠近中心轴12的一端的先行刀16的高度高于靠近外圈15的一端的先行刀16的高度。可选地，在一种实施方式中，每一第一辐条13的前端面倾斜设置，其中第一辐条13的前端面靠近中心轴12的一端的高度高于靠近外圈15的一端的高度。在此实施例中，先行刀16可以设置为等高结构，安装在倾斜的第一辐条13上，形成倾斜的切削面。

可选地，在一种实施方式中，每一第一辐条13的前端面在同一平面内等高，而先行刀16设置成不等高的结构形成倾斜结构，靠近中心轴12的一端的先行刀16的高度高于靠近外圈15的一端的先行刀16的高度。

可选地，在一种实施方式中，第一辐条13的前端面和先行刀16均设置成倾斜的不等高结构，同样可以实现每一第一辐条13上的所有的先行刀16的切削面的高度倾斜设置的效果。

其中，本实施例中的倾斜设置可以为直线倾斜，也可以为阶梯式倾斜，甚至可以为弧形倾斜。

在盾构机推进时，位于靠近中心轴12一端的最高的先行刀16最先与旧管道10接触，然后是中间一点次高的先行刀16，最后是最外侧最低的先行刀16。因此，旧管道10的磨削面为一斜面，从而确保旧管道10外周的土体不会渗漏至旧管道10内部，避免了由此会产生的上方土体坍塌及地面下沉的不良情况。

进一步地，刀盘1还包括第二辐条18，第二辐条18包括若干个，连接内圈14和外圈15，设置在两个第一辐条13之间，也是沿中心轴12的周向呈放射状间隔分布。在每一个第二辐条18的两侧还设置有刮刀17。

进一步地，刀盘1上还设置有轴向喷射孔191，轴向喷射孔191设置在第一辐条13上靠近外圈15的一端，轴向喷射孔191位于其中两个先行刀16之间，轴向喷射孔191的喷射方向沿轴向方向，径向喷射孔192的喷射方向沿径向方向。可通过轴向喷射孔191向前喷射膨润土、泡沫等添加剂，设置在第一辐条13上靠近外圈15的两个先行刀16之间的轴向喷射孔191对应旧管道10的外周，可通过添加剂对旧管道10外周的土体进行改良，提高土体的塑流性，便于螺旋机5出土。

进一步地，刀盘1上还设置有径向喷射孔192，径向喷射孔192设置在中心轴12的前端面上，径向喷射孔192可沿径向方向对旧管道10的内周进行喷射，可起到降温，加速混凝土碎块脱落的作用。

进一步地，外圈15上设置有周边刀151，周边刀151的刀口1511朝向外圈15的外侧。周边刀151用于切削刀盘1边缘土体、减小边缘土体对外环板的磨损。

土压舱4设置在刀盘本体11与所述壳体2的内壁之间。刀盘本体11的外边缘，螺旋机5一端与土压舱4底部连接，另一端延伸至壳体2后端的后盾24内；具体地，螺旋机5将土压舱4内刀盘1磨削下来的旧管道10碎块及切削下来的渣土从土压舱4运出。

推进油缸6设置在壳体2内周壁，且设置在刀盘驱动件3后方，拼装机7设置在推进油缸6后方，用于将新管道分块201拼装成整环的装置。拼装机7具有回转、平移、提升等三个自由度，可将新管道分块201运送到相应拼接位置，然后使用螺栓与其他分块拼接，拼装机7设置在后盾24内，拼装机7的具体结构可参照现有技术，此处不予赘述。

具体地，推进油缸6包括多个，沿壳体2的内壁环向设置，每一个推进油缸6的轴线沿壳体2的轴线方向设置，推进油缸6顶在新管道20的前端，通过推进油缸6向前顶伸，使得盾构机往前推进。

具体地，推进油缸6设置在第一中盾22和第二中盾23之间。

进一步地，盾构机还包括皮带机91和车架92。

可选地，皮带机91和车架92位于铺好的新管道20内。

皮带机91一端位于螺旋机5出土口的下端，另一端位于车架92的最后一节。

车架92随盾构机向前推进而前进，由于盾构机内的设备需要用液压系统驱动、需要注入油脂用于润滑、密封，需要往土仓内注入添加剂用于土体改良等。车架92主要用于液压系统、集中润滑系统、油润滑系统、盾尾油脂系统、同步注浆系统、添加剂系统、工业气系统、工业水系统相关设备的放置。相关布置与传统的盾构机相似，因此在此不做展开介绍。皮带机91和车架92的具体结构可以参照现有技术，此处不予赘述。

皮带机91将螺旋机5输出的旧管道10碎块及渣土运输至车架92的尾端，再通过土箱小车运行至车架92的尾端，将皮带机91运输过来的碎块及渣土运出隧道。

本发明中的盾构机通过设置于盾构机最前端的刀盘1，对旧管道10进行磨削，同时使用拼装机7，将新管道的分块拼装成整环，满足了在不影响路面交通、不破坏周边环境的情况下，将小直径的雨水管道替换成大直径雨水管道的需求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种能进行大小管道替换的盾构机，包括：壳体、刀盘及刀盘驱动件，所述刀盘设置于所述壳体前端，所述刀盘驱动件设置于所述壳体内，并与所述刀盘驱动连接，其特征在于，所述刀盘包括刀盘本体、中心轴、第一辐条、内圈和外圈；

所述中心轴设置在所述刀盘本体的前端，且对应所述刀盘本体的中心位置，所述第一辐条包括若干个，所述中心轴的外围设有所述内圈和所述外圈，所述内圈位于所述中心轴与所述外圈之间，每一所述第一辐条均连接所述中心轴、所述内圈和所述外圈，每一所述第一辐条的前端面均沿径向方向阵列有若干个先行刀，每一所述第一辐条的两侧均阵列设置有若干个刮刀，所述先行刀的高度高于所述刮刀的高度。

2.根据权利要求1所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，每一所述第一辐条上的所有的所述先行刀的切削面在轴向方向上倾斜设置，每一所述第一辐条上靠近所述中心轴的一端的所述先行刀的高度高于靠近所述外圈的一端的所述先行刀的高度。

3.根据权利要求2所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，每一所述第一辐条的前端面倾斜设置，其中所述第一辐条的前端面靠近所述中心轴的一端的高度高于靠近所述外圈的一端的高度。

4.根据权利要求1所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，每一所述第一辐条的两侧的所述刮刀沿所述第一辐条的中心线对称设置，所述刮刀的刀口均朝向所述第一辐条的外侧。

5.根据权利要求1所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，所述外圈上设置有周边刀，所述周边刀的刀口朝向所述外圈的外侧。

6.根据权利要求1所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，所述第一辐条位于所述内圈与所述外圈之间的部分为第一段，所述刮刀设置在所述第一段。

7.根据权利要求1所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，所述刀盘上还设置有轴向喷射孔，所述轴向喷射孔设置在所述第一辐条上靠近所述外圈的一端，所述轴向喷射孔位于其中两个所述先行刀之间。

8.根据权利要求7所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，所述刀盘上还设置有径向喷射孔，所述径向喷射孔设置在所述中心轴的前端面上。

9.根据权利要求1至8任一项所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，所述壳体包括前盾、第一中盾、第二中盾和后盾，所述前盾与所述第一中盾固定连接，所述第一中盾和所述第二中盾通过铰接油缸连接，所述第二中盾与所述后盾固定连接，其中，所述刀盘设置在所述前盾背离所述第一中盾的一侧。

10.根据权利要求9所述的能进行大小管道替换的盾构机，其特征在于，还包括设置于壳体内的土压舱、螺旋机、推进油缸和拼装机；

所述土压舱设置在所述刀盘本体与所述壳体的内壁之间，所述螺旋机的一端与所述土压舱底部连接，另一端延伸至所述壳体后端；所述推进油缸设置在所述壳体内周壁，且设置在所述刀盘驱动件后方，所述拼装机设置在所述推进油缸后方。

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