CN114737984A - 一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，包括刀盘，所述刀盘的一侧设有四个滑槽，全部所述滑槽内均滑动连接滑动座，所述滑动座的一侧设有水刀切割组件，所述滑动座的两侧均设有卡槽，所述滑槽的两侧均固定连接多个弹性橡胶套，所述滑槽的两侧均设有空腔，两个所述空腔的侧壁均设有多个气孔。本发明通过设置滑动座，移动滑动座，再通过水刀切割组件在坚硬石块以及桩柱上冲击切割缝，使桩柱表面留下螺旋状的切割缝，通过刀盘上的刀片对坚硬石块以及桩柱进行切割，使刀盘切割的更加顺利，有效减小刀盘刀片的磨损，有利于提高盾构机的工作效率。

Description

一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘

技术领域

本发明属于盾构机水刀切割领域，具体涉及一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘。

背景技术

盾构机，全名为盾构隧道掘进机或全断面隧道掘进机，是一种使用盾构法的隧道掘进机具。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时铺设隧道的支撑性管片。该机具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成。

在挖掘的过程中，通常会遇到桩柱以及坚硬的石块，使整个挖掘过程迟缓，拖慢工程进度，同时强硬挖掘桩柱以及石块，可能会导致盾构机上刀片的磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，包括刀盘，所述刀盘的一侧设有四个滑槽，全部所述滑槽内均滑动连接滑动座，所述滑动座的一侧设有水刀切割组件，所述滑动座的两侧均设有卡槽，所述滑槽的两侧均固定连接多个弹性橡胶套，所述滑槽的两侧均设有空腔，两个所述空腔的侧壁均设有多个气孔，所述空腔与弹性橡胶套相连通，两个所述空腔内均滑动连接橡胶块，所述橡胶块的内部设有金属块，所述滑动座的下表面固定连接磁铁，所述磁铁与金属块相配合。

优选的，所述刀盘的侧面转动连接控制环，所述控制环的内侧设有四个方形槽，全部所述方形槽内转动连接第一转动轴，所述第一转动轴的外圆固定连接弹性牵引绳，所述弹性牵引绳的另一端与滑动座固定连接，所述滑动座的下表面与滑槽侧壁之间固定连接第一弹簧。

优选的，所述金属块的一侧设有第一安装槽，所述第一安装槽贯穿金属块以及橡胶块，所述第一安装槽内转动连接单向转动板。

优选的，所述刀盘的内部设有环形槽，所述环形槽的侧壁固定连接竖板，所述竖板的一侧固定连接电机，所述电机的主轴贯穿竖板，所述电机的主轴的一端固定连接第一齿轮，所述控制环的内壁固定连接齿环，所述齿环与第一齿轮啮合。

优选的，所述滑动座的一侧设有第一方形通槽，所述水刀切割组件位于第一方形通槽内，所述水刀切割组件包括圆杆，所述圆杆位于第一方形通槽内且与第一方形通槽的侧壁固定连接，所述圆杆的外圆转动连接安装板，所述安装板与圆杆转动连接处设有扭簧，所述安装板的上表面固定连接连接板，所述连接板的一侧设有水刀喷头。

优选的，所述第一方形通槽的上底面设有第二安装槽，所述第二安装槽内转动连接第二转动轴，所述第二转动轴的外圆固定连接第一控制板，所述第一方形通槽的底面设有第三安装槽，所述第三安装槽的侧壁转动连接两个第三转动轴，两个所述第三转动轴的外圆固定连接第二控制板，所述滑动座的侧壁设有两个第二方形通槽，其中一个所述第二方形通槽内滑动连接拨动块，所述拨动块的两侧与两个第二控制板之间固定连接折叠橡胶套。

优选的，所述拨动块的一侧固定连接第一齿条，另一个所述第二方形通槽内滑动连接滑动连接滑块，所述滑块的一侧固定连接第二齿条，所述第二转动轴贯穿滑动座，所述第二转动轴的外圆固定连接第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿条啮合，所述第二齿轮与第二齿条啮合。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明通过设置弹性橡胶套，推动滑动座移动一段距离，移动时，滑动座上的磁铁带动金属块滑动，金属块移动推动空腔内部的气体，气体通过气孔进入弹性橡胶套，使弹性橡胶套鼓起，弹性橡胶套进入卡槽固定滑动座，停止后滑动座上的水刀切割组件再次冲击坚硬石块，再次在坚硬石块或者桩柱上留下冲击切割缝，重复移动滑动座，再通过鼓起的弹性橡胶套卡住滑动座，伴随着刀盘的转动，使桩柱表面留下螺旋状的切割缝，之后，通过刀盘上的刀片对坚硬石块以及桩柱进行切割，使刀盘切割的更加顺利，有效减小刀盘刀片的磨损，有利于提高盾构机的工作效率。

2、本发明通过设置弹性牵引绳，控制环通过弹性牵引绳拉动滑动座移动，第一弹簧蓄力，同时金属块移动推动空腔内部的气体，使弹性橡胶套鼓起卡住滑动座，之后随着滑动座移动距离越来越大，金属块移动距离越来越大，使空腔内的气体进一步被压缩，当金属块越过其中部分弹性橡胶套后，使剩下的弹性橡胶套鼓起程度更大，此时滑动座在第一弹簧的拉扯以及弹性牵引绳的拉扯，进一步鼓起的弹性橡胶套更容易卡住滑动座，使滑动座更加稳定，稳定后，滑动座上的水刀切割组件可以对桩柱或者坚硬石块的某一处进行冲击，使冲击出的切割缝更深，节省切割时间的同时，最大限度破坏石块的整体性。

3、本发明通过设置拨动块，当滑动座移动到靠近控制环时，第二齿条的上端抵住控制环，随着滑动座继续滑动，使第二齿条与滑动座之间发生相对滑动，第二齿条带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第一齿条滑动，第一齿条带动拨动块滑动，拨动块带动两个第二控制板转动，拨动块拨动安装板，使安装板倾斜，拨动块抵住安装板，第二齿轮带动第一控制板转动，第一控制板拨动连接板，通过拨动块与第一控制板拨动并固定安装板，使水刀喷头由水平转为倾斜状态，对桩柱或者石块进行倾斜冲击，可有效减小水刀喷头工作时的后坐力，使倾斜冲击时更加稳固。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中E处放大的结构示意图。

图3为图2中F处放大的结构示意图。

图4为图2中A-A处的剖面结构示意图。

图5为图4中D处放大的结构示意图。

图6为图4中G处的剖面结构示意图。

图7为本发明的使用状态示意图。

图8为图7中C处的剖面结构示意图。

图9为螺旋状切割缝的石块或桩柱的示意图。

具体实施方式

下面将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。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。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。

本发明提供了如图1-9所示的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，包括刀盘1，刀盘1的一侧设有四个滑槽，全部滑槽内均滑动连接滑动座11，滑动座11的一侧设有水刀切割组件3，滑动座11的两侧均设有卡槽12，滑槽的两侧均固定连接多个弹性橡胶套13，滑槽的两侧均设有空腔14，两个空腔14的侧壁均设有多个气孔，空腔14与弹性橡胶套13相连通，两个空腔14内均滑动连接橡胶块15，橡胶块15的内部设有金属块16，滑动座11的下表面固定连接磁铁17，磁铁17与金属块16相配合，金属块16的一侧设有第一安装槽，第一安装槽贯穿金属块16以及橡胶块15，第一安装槽内转动连接单向转动板24。

当盾构机工作时，通过盾构机刀盘12上的刀片旋转前进，当遇到类似桩柱的水泥块或者坚硬石块时，滑动座11上的四个水刀切割组件3射出高压水流，高压水流冲击坚硬石块，将石块冲击出切割缝，之后，推动滑动座11移动一段距离，移动时，滑动座11上的磁铁17带动金属块16滑动，金属块16移动推动空腔14内部的气体，气体通过气孔进入弹性橡胶套13，使弹性橡胶套13鼓起，弹性橡胶套13进入卡槽12固定滑动座11，停止后滑动座11上的水刀切割组件3再次冲击坚硬石块，再次在坚硬石块或者桩柱上留下冲击切割缝，重复移动滑动座11，再通过鼓起的弹性橡胶套13卡住滑动座11，伴随着刀盘1的转动，使桩柱表面留下螺旋状的切割缝100，之后，通过刀盘1上的刀片对坚硬石块以及桩柱进行切割，使刀盘1切割的更加顺利，有效减小刀盘1刀片的磨损，有利于提高盾构机的工作效率。

刀盘1的侧面转动连接控制环2，控制环2的内侧设有四个方形槽，全部方形槽内转动连接第一转动轴21，第一转动轴21的外圆固定连接弹性牵引绳22，弹性牵引绳22的另一端与滑动座11固定连接，滑动座11的下表面与滑槽侧壁之间固定连接第一弹簧23，刀盘1的内部设有环形槽25，环形槽25的侧壁固定连接竖板26，竖板26的一侧固定连接电机27，电机27的主轴贯穿竖板26，电机27的主轴的一端固定连接第一齿轮28，控制环2的内壁固定连接齿环29，齿环29与第一齿轮28啮合。

需要移动滑动座11时，电机27通过第一齿轮28以及齿环29带动控制环2转动，控制环2通过弹性牵引绳22拉动滑动座11移动，第一弹簧23蓄力，同时金属块16移动推动空腔14内部的气体，使弹性橡胶套13鼓起卡住滑动座11，之后随着滑动座11移动距离越来越大，金属块16移动距离越来越大，使空腔14内的气体进一步被压缩，当金属块16越过其中部分弹性橡胶套13后，使剩下的弹性橡胶套13鼓起程度更大，此时滑动座11在第一弹簧23的拉扯以及弹性牵引绳22的拉扯，进一步鼓起的弹性橡胶套13更容易卡住滑动座11，使滑动座11更加稳定，稳定后，滑动座11上的水刀切割组件3可以对桩柱或者坚硬石块的某一处进行冲击，使冲击出的切割缝更深。

滑动座11的一侧设有第一方形通槽，水刀切割组件3位于第一方形通槽内，水刀切割组件3包括圆杆31，圆杆31位于第一方形通槽内且与第一方形通槽的侧壁固定连接，圆杆31的外圆转动连接安装板32，安装板32与圆杆31转动连接处设有扭簧，安装板32的上表面固定连接连接板33，连接板33的一侧设有水刀喷头34。

当滑动座11移动到靠近控制环2，转动安装板32，使水刀喷头34由水平转为倾斜状态，对桩柱或者石块进行倾斜冲击，此时盾构机缓慢旋转，进行转动冲击，使桩柱或者石块更加松散，同时倾斜状态的水刀喷头34通过高压水柱可将部分石块切下，如图8，有利于提高盾构机切削石块的速度。

第一方形通槽的上底面设有第二安装槽，第二安装槽内转动连接第二转动轴35，第二转动轴35的外圆固定连接第一控制板36，第一方形通槽的底面设有第三安装槽，第三安装槽的侧壁转动连接两个第三转动轴37，两个第三转动轴37的外圆固定连接第二控制板38，滑动座11的侧壁设有两个第二方形通槽，其中一个第二方形通槽内滑动连接拨动块41，拨动块41的两侧与两个第二控制板38之间固定连接折叠橡胶套42，拨动块41的一侧固定连接第一齿条43，另一个第二方形通槽内滑动连接滑动连接滑块44，滑块44的一侧固定连接第二齿条45，第二转动轴35贯穿滑动座11，第二转动轴35的外圆固定连接第二齿轮46，第二齿轮46与第一齿条43啮合，第二齿轮46与第二齿条45啮合。

当滑动座11移动到靠近控制环2时，第二齿条45的上端抵住控制环2，随着滑动座11继续滑动，使第二齿条45与滑动座11之间发生相对滑动，第二齿条45带动第二齿轮46转动，第二齿轮46带动第一齿条43滑动，第一齿条43带动拨动块41滑动，拨动块41带动两个第二控制板38转动，拨动块41拨动安装板32，使安装板32倾斜，拨动块41抵住安装板32，第二齿轮46带动第一控制板36转动，第一控制板36拨动连接板33，通过拨动块41与第一控制板36拨动并固定安装板32，使水刀喷头34由水平转为倾斜状态，对桩柱或者石块进行倾斜冲击，使倾斜冲击时更稳。

使用时，电机27通过第一齿轮28以及齿环29带动控制环2转动，控制环2通过弹性牵引绳22拉动滑动座11移动，移动时，滑动座11上的磁铁17带动金属块16滑动，金属块16移动推动空腔14内部的气体，气体通过气孔进入弹性橡胶套13，使弹性橡胶套13鼓起，弹性橡胶套13进入卡槽12固定滑动座11，停止后滑动座11上的水刀切割组件3再次冲击坚硬石块，当滑动座11移动到靠近控制环2时，第二齿条45的上端抵住控制环2，随着滑动座11继续滑动，使第二齿条45与滑动座11之间发生相对滑动，第二齿条45带动第二齿轮46转动，第二齿轮46带动第一齿条43滑动，第一齿条43带动拨动块41滑动，拨动块41带动两个第二控制板38转动，拨动块41拨动安装板32，使安装板32倾斜，拨动块41抵住安装板32，第二齿轮46带动第一控制板36转动，第一控制板36拨动连接板33，通过拨动块41与第一控制板36拨动并固定安装板32。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的防护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，包括刀盘(1)，其特征在于：所述刀盘(1)的一侧设有四个滑槽，全部所述滑槽内均滑动连接滑动座(11)，所述滑动座(11)的一侧设有水刀切割组件(3)，所述滑动座(11)的两侧均设有卡槽(12)，所述滑槽的两侧均固定连接多个弹性橡胶套(13)，所述滑槽的两侧均设有空腔(14)，两个所述空腔(14)的侧壁均设有多个气孔，所述空腔(14)与弹性橡胶套(13)相连通，两个所述空腔(14)内均滑动连接橡胶块(15)，所述橡胶块(15)的内部设有金属块(16)，所述滑动座(11)的下表面固定连接磁铁(17)，所述磁铁(17)与金属块(16)相配合。

2.根据权利要求1所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述刀盘(1)的侧面转动连接控制环(2)，所述控制环(2)的内侧设有四个方形槽，全部所述方形槽内转动连接第一转动轴(21)，所述第一转动轴(21)的外圆固定连接弹性牵引绳(22)，所述弹性牵引绳(22)的另一端与滑动座(11)固定连接，所述滑动座(11)的下表面与滑槽侧壁之间固定连接第一弹簧(23)。

3.根据权利要求1所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述金属块(16)的一侧设有第一安装槽，所述第一安装槽贯穿金属块(16)以及橡胶块(15)，所述第一安装槽内转动连接单向转动板(24)。

4.根据权利要求2所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述刀盘(1)的内部设有环形槽(25)，所述环形槽(25)的侧壁固定连接竖板(26)，所述竖板(26)的一侧固定连接电机(27)，所述电机(27)的主轴贯穿竖板(26)，所述电机(27)的主轴的一端固定连接第一齿轮(28)，所述控制环(2)的内壁固定连接齿环(29)，所述齿环(29)与第一齿轮(28)啮合。

5.根据权利要求1所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述滑动座(11)的一侧设有第一方形通槽，所述水刀切割组件(3)位于第一方形通槽内，所述水刀切割组件(3)包括圆杆(31)，所述圆杆(31)位于第一方形通槽内且与第一方形通槽的侧壁固定连接，所述圆杆(31)的外圆转动连接安装板(32)，所述安装板(32)与圆杆(31)转动连接处设有扭簧，所述安装板(32)的上表面固定连接连接板(33)，所述连接板(33)的一侧设有水刀喷头(34)。

6.根据权利要求5所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述第一方形通槽的上底面设有第二安装槽，所述第二安装槽内转动连接第二转动轴(35)，所述第二转动轴(35)的外圆固定连接第一控制板(36)，所述第一方形通槽的底面设有第三安装槽，所述第三安装槽的侧壁转动连接两个第三转动轴(37)，两个所述第三转动轴(37)的外圆固定连接第二控制板(38)，所述滑动座(11)的侧壁设有两个第二方形通槽，其中一个所述第二方形通槽内滑动连接拨动块(41)，所述拨动块(41)的两侧与两个第二控制板(38)之间固定连接折叠橡胶套(42)。

7.根据权利要求6所述的一种具有水刀切割系统的盾构机刀盘，其特征在于：所述拨动块(41)的一侧固定连接第一齿条(43)，另一个所述第二方形通槽内滑动连接滑动连接滑块(44)，所述滑块(44)的一侧固定连接第二齿条(45)，所述第二转动轴(35)贯穿滑动座(11)，所述第二转动轴(35)的外圆固定连接第二齿轮(46)，所述第二齿轮(46)与第一齿条(43)啮合，所述第二齿轮(46)与第二齿条(45)啮合。

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