CN114483074A - 一种掘进机及其可无级变径的掘进机刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机及其可无级变径的掘进机刀盘，可无级变径的掘进机刀盘包括刀盘体以及设置于所述刀盘体的若干组滚刀装置，所述滚刀装置具有若干活动刀箱组件，所述活动刀箱组件滑动装配于所述刀盘体且可滑动调节后锁定，所述活动刀箱组件的调节方向为所述刀盘体的径向。上述可无级变径的掘进机刀盘，可实现刀盘直径在不同直径之间的无损快速转换，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，提高了刀盘的适用范围，避免了浪费，降低了成本。

Description

一种掘进机及其可无级变径的掘进机刀盘

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种可无级变径的掘进机刀盘。还涉及一种掘进机。

背景技术

煤矿、水利工程等隧道施工领域需要不同程度的建设隧道，且不同工程领域对隧道的直径和长度都有着不同的要求，特别是在抽水蓄能电站引水隧道工程中，一个项目工程就有着不同直径隧道的需求。

目前采用TBM法或者盾构法开挖的隧道，基本上都是一种直径的刀盘匹配一种直径的隧道，刀盘上配备的超挖刀具也只能满足刀盘直径在小尺寸范围内的扩挖需求，往往一种刀盘开挖完一条隧道后由于找不到匹配的隧道工程会被搁置或进行不可逆改造后用于新项目工程。对于施工单位或者企业，无论是搁置旧刀盘，重新制作适合另一种直径需求的新刀盘还是对旧刀盘进行不可逆改造来适应新项目工程都是一种对现有资源的浪费，增加了运营成本。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的可无级变径的掘进机刀盘是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可无级变径的掘进机刀盘，可实现刀盘直径在不同直径之间的无损快速转换，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，提高了刀盘的适用范围，避免了浪费，降低了成本。本发明的另一目的是提供一种掘进机。

为实现上述目的，本发明提供一种可无级变径的掘进机刀盘，包括刀盘体以及设置于所述刀盘体的若干组滚刀装置，所述滚刀装置具有若干活动刀箱组件，所述活动刀箱组件滑动装配于所述刀盘体且可滑动调节后锁定，所述活动刀箱组件的调节方向为所述刀盘体的径向。

优选地，所述活动刀箱组件包括第一刀箱辐臂，所述第一刀箱辐臂设有可滑动调节的第一刀箱组件和铲斗格栅，所述铲斗格栅位于所述第一刀箱组件一侧。

优选地，所述活动刀箱组件包括第二刀箱辐臂，所述第二刀箱辐臂设有可滑动调节的第二刀箱组件和第二铲刀组件，所述第二铲刀组件位于所述第二刀箱组件一侧。

优选地，所述第二铲刀组件与所述第二刀箱组件可拆卸连接。

优选地，所述刀盘体包括刀盘面板，所述刀盘面板的背侧设置有用于连接主驱动的连接法兰，所述刀盘面板的正侧供所述滚刀装置装设。

优选地，所述刀盘面板开设有供所述第一刀箱组件和所述第二刀箱组件装配的滑槽。

优选地，所述第一刀箱组件和所述第二刀箱组件通过螺栓连接固定于所述刀盘面板。

优选地，还包括第三刀箱组件，所述第三刀箱组件用以设置于所述活动刀箱组件沿径向外移后的内侧位置。

优选地，所述滚刀装置还具有中心滚刀组件，所述中心滚刀组件位于所述刀盘体的中心位置，若干所述活动刀箱组件以所述中心滚刀组件为中心参照刀盘刀具布置规则均匀分布。

本发明还提供一种掘进机，包括上述可无级变径的掘进机刀盘。

相对于上述背景技术，本发明所提供的可无级变径的掘进机刀盘包括刀盘体和若干组滚刀装置，滚刀装置设置于刀盘体；其中，滚刀装置具有若干活动刀箱组件，活动刀箱组件滑动装配于刀盘体，活动刀箱组件可滑动调节且调节后可锁定，活动刀箱组件的调节方向为刀盘体的径向。

在该可无级变径的掘进机刀盘的转换过程中，活动刀箱组件默认处于变径前的初始位置，此时可适用于第一直径的掘进作业；当需要进行大于第一直径的第二直径的掘进作业时，进行刀盘直径的转换，通过活动刀箱组件沿径向的向外滑动，以此调大刀盘直径；类似的，当需要进行小于第一直径的第三直径的掘进作业时，只需向内滑动，调小刀盘直径即可。上述可无级变径的掘进机刀盘，实现了刀盘直径在不同直径之间的无损快速转换，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，提高了刀盘的适用范围，避免了浪费，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径前正视图；

图2为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径前侧视图；

图3为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径后正视图；

图4为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径后侧视图；

图5为本发明实施例提供的刀盘体的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第一刀箱辐臂的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第二刀箱辐臂的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第一刀箱辐臂的安装示意图。

其中：

1-刀盘体、2-第一刀箱辐臂、3-第二刀箱辐臂、4-中心滚刀组件、101-连接法兰、102-刀盘面板、201-第一刀箱组件、202-铲斗格栅、301-第二刀箱组件、302-第二铲刀组件、501-第三刀箱组件。

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做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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，其中，图1为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径前正视图，图2为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径前侧视图，图3为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径后正视图，图4为本发明实施例提供的可无级变径的掘进机刀盘的变径后侧视图，图5为本发明实施例提供的刀盘体的结构示意图，图6为本发明实施例提供的第一刀箱辐臂的结构示意图，图7为本发明实施例提供的第二刀箱辐臂的结构示意图，图8为本发明实施例提供的第一刀箱辐臂的安装示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供了一种可无级变径的掘进机刀盘，包括刀盘体1和若干组滚刀装置，滚刀装置设置于刀盘体1，包括但不限于刀盘体1的任意位置；其中，滚刀装置可分为可活动部分和不可活动部分，而本实施例的改进点即在于利用滚刀装置的可活动进行掘进机刀盘的变径。

其中，滚刀装置具有若干活动刀箱组件，活动刀箱组件滑动装配于刀盘体1，活动刀箱组件在刀盘体1上可滑动，滑动后可锁定，利用活动刀箱组件的滑动调节活动刀箱组件在刀盘体1上的位置。

具体而言，活动刀箱组件的运动路径也即调节方向为刀盘体1的径向，此时能够调节活动刀箱组件在刀盘体1上的径向位置，相当于能够对掘进机刀盘的作业直径进行调节后转换。

在该可无级变径的掘进机刀盘的转换过程中，活动刀箱组件默认处于变径前的初始位置，此时可适用于第一直径的掘进作业；当需要进行大于第一直径的第二直径的掘进作业时，进行刀盘直径的转换，通过活动刀箱组件沿径向的向外滑动，以此调大刀盘直径；类似的，当需要进行小于第一直径的第三直径的掘进作业时，只需向内滑动，调小刀盘直径即可。

上述可无级变径的掘进机刀盘，实现了刀盘直径在不同直径之间的无损快速转换，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，提高了刀盘的适用范围，避免了浪费，降低了成本。

需要注意的是，本实施例仅是限定了活动刀箱组件这一可活动的滚刀装置，并没有限制其他滚刀装置，也就是说，上述可无级变径的掘进机刀盘上还可以根据实际需要设置其他不可活动的滚刀装置，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，在一种具体的实施方式中，滚刀装置还具有中心滚刀组件4，中心滚刀组件4位于刀盘体1的中心位置；其中，中心滚刀组件4由掘进机领域常规的中心滚刀、前装滚刀刀座、刀具锁紧件等构成。

在本实施例中，滚刀装置分为可活动的活动刀箱组件以及不可活动的中心滚刀组件4，在此基础上，还可设置其他形式的滚刀装置，同应属于本实施例的说明范围。

进一步的，在活动刀箱组件围绕中心滚刀组件4的实施例中，活动刀箱组件的数量为多个，多个活动刀箱组件以中心滚刀组件4为中心参照刀盘刀具布置规则均匀分布。

在一种具体的实施方式中，对于可活动的活动刀箱组件而言，根据具体所需实现的不同功能，具有不同结构，包括但不限于下述两种。

示例性的，活动刀箱组件包括第一刀箱辐臂2，第一刀箱辐臂2设有可滑动调节的第一刀箱组件201和铲斗格栅202，铲斗格栅202位于第一刀箱组件201一侧。

在本实施例中，第一刀箱辐臂2由第一刀箱组件201和铲斗格栅202以及辐条板组成。第一刀箱组件201由掘进机领域常规的轴式滚刀、前装滚刀刀座、刀具锁紧件等构成。铲斗格栅202安装在第一刀箱辐臂2的一侧，起到限制岩渣粒径的作用。

示例性的，活动刀箱组件包括第二刀箱辐臂3，第二刀箱辐臂3设有可滑动调节的第二刀箱组件301和第二铲刀组件302，第二铲刀组件302位于第二刀箱组件301一侧。

在本实施例中，第二刀箱辐臂3由第二刀箱组件301和第二铲刀组件302以及辐条板组成。第二刀箱组件301的结构与上述第一刀箱组件201相似，同样由掘进机领域常规的轴式滚刀、前装滚刀刀座、刀具锁紧件等构成。第二铲刀组件302安装在第二刀箱辐臂3的一侧，起到收集岩渣的作用。

在此基础上，第二铲刀组件302与第二刀箱组件301可拆卸连接。

在本实施例中，第二铲刀组件302与第二刀箱组件301之间采用可拆卸连接的结构形式，便于维修和更换。

更进一步的，在上述多个活动刀箱组件以中心滚刀组件4为中心参照刀盘刀具布置规则均匀分布的实施例中，如图1所示，多个活动刀箱组件包括八个第一刀箱辐臂2和八个第二刀箱辐臂3，上述刀箱辐臂以中心滚刀组件4为中心参照刀盘刀具布置规则均匀分布，上述刀箱辐臂的中心轴线均通过刀盘面板102的中心；其中，第一刀箱辐臂2和第二刀箱辐臂3逐个交叉排列，即第一刀箱辐臂2的两边分别为第二刀箱辐臂3，而第二刀箱辐臂3的两边分别为第一刀箱辐臂2。

需要说明的是，活动刀箱组件的数量及布置包括但不限于上述；以数量为例，上述优选为八个，对于其他数量，同应属于本实施例的说明范围。

除此以外，刀盘体1包括刀盘面板102，刀盘面板102的背侧设置有用于连接主驱动的连接法兰101，刀盘面板102的正侧供滚刀装置装设。

在本实施例中，刀盘体1为圆盘焊接结构，主要由连接法兰101、刀盘面板102以及相关连接板等焊接组成。连接法兰101与主驱动相连，是传递刀盘掘进所需扭矩和推力的主要结构件；刀盘面板102是刀盘所有切削刀具组件的安装平台。

需要说明的是，上述第一刀箱辐臂2、第二刀箱辐臂3和中心滚刀组件4不仅限于安装在刀盘体1的刀盘面板102上，对于其他，同应属于本实施例的说明范围；上述刀箱辐臂的滑动方式有多种，包括但不限于刀盘体1内设置滑槽、导轨等形式，对于其他，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，刀盘面板102开设有供第一刀箱组件201和第二刀箱组件301装配的滑槽。

在一种具体的实施方式中，第一刀箱组件201和第二刀箱组件301通过螺栓连接固定于刀盘面板102。

在本实施例中，上述刀箱组件与刀盘面板102螺栓连接，具有成本低，可回收，连接牢靠，稳固可靠的特点；无论是变径前还是变径后，刀盘面板102对刀箱组件的支撑和固定效果均是相同的，并不会因径向调节这一变化对稳定性产生影响，充分保证掘进的质量和稳定的同时，有效延长刀盘及其刀具的使用寿命。

与此相似的，上述中心滚刀组件4也通过螺栓连接的方式固定在刀盘面板102上。

需要说明的是，上述第一刀箱辐臂2、第二刀箱辐臂3和中心滚刀组件4与刀盘体1的紧固不局限于螺栓紧固，其他实现相关功能需求的结构形式同应属于本实施例的说明范围。

在本实施例中，当刀盘直径需要变化时，可根据实际情况在刀盘体1的刀盘面板102上移动第一刀箱辐臂2及其第一刀箱组件201、以及第二刀箱辐臂3及其第二刀箱组件301即可实现刀盘开挖直径的变化。

只需要改变刀箱辐臂、活动刀箱组件的位置和数量就可以实现掘进机刀盘的多种开挖直径使用要求，不需要对原有刀盘体1做出任何改变，变径过程简单、快速、经济。

进一步的，上述可无级变径的掘进机刀盘还包括第三刀箱组件501，第三刀箱组件501用以设置于活动刀箱组件沿径向外移后的内侧位置。

在一种具体的变径动作说明中，刀盘实施变径过程如下：

刀盘变径前初始状态如图1所示，八个第一刀箱辐臂2、八个第二刀箱辐臂3和一个中心滚刀组件4按照一定的布置规律通过螺栓固定在刀盘体1上。当需要刀盘变径时，保持中心滚刀组件4不动，其余所有的第一刀箱辐臂2和第二刀箱辐臂3沿着各自的中心轴线往刀盘外周移动一定距离，同时刀盘中心区域由于第一刀箱辐臂2和第二刀箱辐臂3外移而出现的刀具轨迹空白部分安装上若干第三刀箱组件501，第三刀箱组件501可按需配置与上述第二铲刀组件302相似的第三铲刀组件，从而完成刀盘整体变径过程。

上述可无级变径的掘进机刀盘：

(1)在煤矿、水利工程等隧道施工领域，特别是抽水蓄能电站引水隧道工程中，开发一种可无级变径的掘进机刀盘，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，可实现刀盘直径在不同直径之间的无损快速转换，提高刀盘的适用范围。

(2)在扩径时，可根据扩径量的大小来调节刀盘体1上刀箱辐臂及其刀箱组件和铲刀组件的位置和数量即可实现，无需额外的焊接、切割、新增其他组件等措施。

(3)第二铲刀组件302和铲斗格栅202分别安装在第一刀箱辐臂2和第二刀箱辐臂3的一侧，变径时随刀箱辐臂一同往外移动，能够保证无论刀盘直径如何变化，铲刀组件和刀盘外周刀具的相对位置关系不变，有利于刀盘收渣。

(4)每一个刀箱辐臂的中心轴线均通过刀盘中心；变径时，刀箱辐臂沿中心轴线往外移动，可以确保刀盘上所有刀具的运动轨迹线与刀盘同心。

本发明还提供一种掘进机，包括上述可无级变径的掘进机刀盘应具有上述可无级变径的掘进机刀盘的全部有益效果，这里不再一一赘述。

需要强调的是，上述掘进机的适用领域包括但不限于下述；在煤矿、水利工程等隧道施工领域，特别是抽水蓄能电站引水隧道工程中，开发一种可无级变径的掘进机刀盘，能够适应一定范围内不同直径隧道的建设，可实现刀盘直径在不同直径之间的无损转换，提高刀盘的适用范围，具有重大实用价值。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的掘进机及其可无级变径的掘进机刀盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，包括刀盘体(1)以及设置于所述刀盘体(1)的若干组滚刀装置，所述滚刀装置具有若干活动刀箱组件，所述活动刀箱组件滑动装配于所述刀盘体(1)且可滑动调节后锁定，所述活动刀箱组件的调节方向为所述刀盘体(1)的径向。

2.根据权利要求1所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述活动刀箱组件包括第一刀箱辐臂(2)，所述第一刀箱辐臂(2)设有可滑动调节的第一刀箱组件(201)和铲斗格栅(202)，所述铲斗格栅(202)位于所述第一刀箱组件(201)一侧。

3.根据权利要求2所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述活动刀箱组件包括第二刀箱辐臂(3)，所述第二刀箱辐臂(3)设有可滑动调节的第二刀箱组件(301)和第二铲刀组件(302)，所述第二铲刀组件(302)位于所述第二刀箱组件(301)一侧。

4.根据权利要求3所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述第二铲刀组件(302)与所述第二刀箱组件(301)可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述刀盘体(1)包括刀盘面板(102)，所述刀盘面板(102)的背侧设置有用于连接主驱动的连接法兰(101)，所述刀盘面板(102)的正侧供所述滚刀装置装设。

6.根据权利要求5所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述刀盘面板(102)开设有供所述第一刀箱组件(201)和所述第二刀箱组件(301)装配的滑槽。

7.根据权利要求5所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述第一刀箱组件(201)和所述第二刀箱组件(301)通过螺栓连接固定于所述刀盘面板(102)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，还包括第三刀箱组件(501)，所述第三刀箱组件(501)用以设置于所述活动刀箱组件沿径向外移后的内侧位置。

9.根据权利要求1至7任一项所述的可无级变径的掘进机刀盘，其特征在于，所述滚刀装置还具有中心滚刀组件(4)，所述中心滚刀组件(4)位于所述刀盘体(1)的中心位置，若干所述活动刀箱组件以所述中心滚刀组件(4)为中心参照刀盘刀具布置规则均匀分布。

10.一种掘进机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的可无级变径的掘进机刀盘。

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