CN114909139A - 一种竖井掘进机刀盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竖井掘进机刀盘装置，包括自上而下依次固定连接为一体结构的竖向导向架、扩刷刀盘以及超前刀盘；所述竖向导向架为中空圆柱型结构、由动力机构驱动绕自身轴线转动，其外壁设有多组第一导向滚轮；扩刷刀盘为中空圆台形结构，其外壁设有多组第一滚刀与第一铲刀、第一出渣口以及喷水孔；超前刀盘为中空圆柱型结构，其外壁圆周面设有多组第二导向滚轮；其底部设有多组第二滚刀与第二铲刀、第二出渣口以及喷水孔；在超前刀盘内腔中设有渣浆泵，其出口由排渣管路连通至地面。本发明新型刀盘结构解决目前竖井全断面掘进机高效破岩及排渣的关键技术难题，提高了工作效率，节约了成本。
Description
技术领域：
本发明涉及一种竖井掘进机刀盘装置，属于工程机械设备技术领域。
背景技术：
竖井全断面机械化破岩与排渣装备是目前国内外竖井施工尚未解决的关键技术难题，目前在交通、水利、矿山等水平巷道、隧道所有刀盘均采用平面结构，对水平巷道掘进破岩效果比较好，在竖井设备中刀盘大都采用一个平面结构或者圆锥形结构，其存在的问题在于：
1、采用一个平面结构的刀盘，虽然运转平稳不易偏斜，但竖井掘进断面较大，而且底部是一个平面结构，无聚渣空间，岩渣在自重力作用下沉入底部，不仅造成刀盘对岩渣重复磨碎，而且岩渣很难排出，效率很低，刀盘刀具磨损严重；
2、若采用圆锥形结构，虽然破碎的岩渣沿斜面容易下溜聚集，但大部分的地层都是倾斜的，容易造成井筒偏斜，难以纠偏，而且中部无岩渣聚集空间，造成排渣困难，效果不好。
发明内容：
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种竖井掘进机刀盘装置，有效解决了现有技术中存在的问题和不足。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种竖井掘进机刀盘装置，包括自上而下依次固定连接为一体结构的竖向导向架、扩刷刀盘以及超前刀盘；
所述竖向导向架为中空圆柱型结构、由动力机构驱动绕自身轴线转动，其外壁设有多组第一导向滚轮；
所述扩刷刀盘为中空圆台形结构，其外壁设有多组第一滚刀与第一铲刀、第一出渣口以及喷水孔；
所述超前刀盘为中空圆柱型结构，其外壁圆周面设有多组第二导向滚轮；其底部设有多组第二滚刀与第二铲刀、第二出渣口以及喷水孔；
所述超前刀盘内腔中设有渣浆泵，其出口由排渣管路连通至地面。
作为优选，进一步地，所述第一导向滚轮沿竖向导向架的的轴线方向间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿竖向导向架的圆周方向间隔等分排布。
作为优选，进一步地，在所述超前刀盘的圆周面上，所述第二导向滚轮沿超前刀盘的轴线间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿超前刀盘的圆周方向间隔等分排布。
作为优选，进一步地，在所述扩刷刀盘的侧面，所述第一滚刀、第一铲刀沿圆台的母线间隔分布，多个第一滚刀、多个第一铲刀各自排布成一排，多排第一滚刀和第一铲刀在扩刷刀盘的侧面沿圆台的圆周方向间隔等分排布；任意相邻两排第一铲刀之间设有所述第一出渣口。
作为优选，进一步地，两排所述第一铲刀与一排所述第一滚刀构成一组破岩铲渣系统，多组所述破岩铲渣系统在扩刷刀盘的侧面沿圆周方向间隔等分排布，在相邻的两组破岩铲渣系统之间设有所述第一出渣口，在任一组所述破岩铲渣系统中，一排所述第一滚刀处于两排所述第一铲刀之间。
作为优选，进一步地，所述扩刷刀盘为中空圆台形，其中，圆台的轴线与母线之间的夹角为15°-75°。
作为优选，进一步地，所述圆台的轴线与母线之间的夹角为25°-65°。
作为优选，进一步地，所述超前刀盘的底面设有至少一排第二滚刀以及处于第二滚刀两侧的两排第二铲刀；在超前刀盘的圆周方向上，所述第二出渣口与成排的第二滚刀/第二铲刀呈交错设置。
作为优选，进一步地，所述竖向导向架与所述超前刀盘均为中空圆柱型结构，其中，超前刀盘与竖向导向架的直径比为1：2～1：6。
作为优选，进一步地，其中，超前刀盘与竖向导向架的直径比为1：3～1:5。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明超前刀盘设计为小直径平面圆柱体结构，且周边设有导向滚轮，有效解决倾斜地层井筒偏斜问题；而且超前刀盘内部空腔设聚渣空间，解决高效排渣难题；扩刷刀盘设计为向竖井中心方向的斜面圆台型结构，破碎岩渣在重力与水力联合作用下，很容易向超前刀盘空间下溜聚集，很好解决了大断面竖井掘进过程中溜渣、聚渣难题；该新型刀盘结构解决目前竖井全断面掘进机高效破岩及排渣的关键技术难题，提高了工作效率，节约了成本。
附图说明：
图1为本发明应用于竖井中的纵剖面示意图；
图2为图1的仰视图。
图中标号：1竖向导向架，11第一导向滚轮，2扩刷刀盘，21第一滚刀，22第一铲刀，23第一出渣口，3超前刀盘，31第二导向滚轮，32第二滚刀，33第二铲刀，34第二出渣口，4渣浆泵，5排渣管路，6岩石井壁。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例：参见附图，本实施例的竖井掘进机刀盘装置，其包括自上而下依次固定连接为一体结构的竖向导向架1、扩刷刀盘2以及超前刀盘3；
其中，竖向导向架1为中空圆柱型钢结构，沿圆周均布多组导向滚轮，多组导向滚轮与掘进的岩石井壁6接触，起到竖向导向作用；上部通过钢结构联接动力系统，带动整个刀盘结构沿井筒中心线旋转破岩掘进，动力系统包括：液压系统、电控系统、传动系统等，其中，液压、电控和传动系统等等皆为现有成熟技术，无需赘述。
扩刷刀盘2为一中空圆台型的钢性结构件，上部与竖向导向架1联接，下部与超前刀盘3联接，扩刷刀盘2外部均布多组滚刀与铲刀、出渣口及喷水孔，通过动力系统传递给刀盘垂直向下的压力与扩刷刀盘滚刀的旋转挤压破碎工作面岩石，铲刀对破碎的岩渣进行搅拌、铲移，并通过出渣口排到刀盘内部空腔斜面上，岩渣在自重力和与水力冲刷的联合作用下沿斜面聚积溜到超前刀盘的内部空腔，通过渣浆泵4经排渣管路5排到地面。
超前刀盘3为一中空圆柱型钢结构，上部与扩刷刀盘2联接，超前刀盘3周围均布多组导向轮，与超前导孔的岩壁接触，起到导向作用，其底部均布多组滚刀与铲刀并设有排渣口、喷水孔，通过动力系统传递给刀盘垂直向下的压力并通过超前刀盘3滚刀的旋转挤压破碎工作面岩石，铲刀通过刀盘的旋转对破碎的岩渣进行搅拌、铲移。岩渣在水力冲刷与铲移搅拌的联合作用下通过排渣口排到超前刀盘的内部空腔内，通过渣浆泵经排渣管路5排到地面。
具体设置中，第一导向滚轮11沿竖向导向架1的的轴线方向间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿竖向导向架1的圆周方向间隔等分排布，不仅起到导向的作用，也能起到减小摩擦力的作用。
在扩刷刀盘2的侧面，第一滚刀21、第一铲刀22沿圆台的母线间隔分布，多个第一滚刀21、多个第一铲刀22各自排布成一排，多排第一滚刀21和第一铲刀22在扩刷刀盘2的侧面沿圆台的圆周方向间隔等分排布；任意相邻两排第一铲刀22之间设有第一出渣口23，更进一步地，如图2所示，两排第一铲刀22与一排第一滚刀21构成一组破岩铲渣系统，多组破岩铲渣系统在扩刷刀盘2的侧面沿圆周方向间隔等分排布，在相邻的两组破岩铲渣系统之间设有第一出渣口23，在任一组破岩铲渣系统中，一排第一滚刀21处于两排第一铲刀22之间，在工作面岩石被第一滚刀21破碎后，由第一铲刀22将其铲落，通过第一出渣口23掉入扩刷刀盘2的内腔，最后顺着内腔的斜面进入超前刀盘3的内腔，通过渣浆泵经排渣管路5排到地面。
在超前刀盘3的圆周面上，第二导向滚轮31沿超前刀盘3的轴线间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿超前刀盘3的圆周方向间隔等分排布，与超前导孔的岩壁接触，起到导向和减小摩擦力的作用。
超前刀盘3的底面设有至少一排第二滚刀32以及处于第二滚刀32两侧的两排第二铲刀33；在超前刀盘3的圆周方向上，第二出渣口34与成排的第二滚刀32/第二铲刀33呈交错设置，转动过程中，第二滚刀32将超前导孔底面的岩石破碎，被第二铲刀33铲起通过第二出渣口34进入超前刀盘3的内腔，通过渣浆泵经排渣管路5排到地面。
具体设置中，扩刷刀盘2圆台的轴线与母线之间的夹角为15°-75°最佳夹角范围为25°-65°。
竖向导向架1与超前刀盘3均为中空圆柱型结构，其中，超前刀盘3与竖向导向架1的直径比为1:2～1:6。最佳直径比为1:3～1:5。
需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，包括自上而下依次固定连接为一体结构的竖向导向架(1)、扩刷刀盘(2)以及超前刀盘(3)；
所述竖向导向架(1)为中空圆柱型结构、由动力机构驱动绕自身轴线转动，其外壁设有多组第一导向滚轮(11)；
所述扩刷刀盘(2)为中空圆台形结构，其外壁设有多组第一滚刀(21)与第一铲刀(22)、第一出渣口(23)以及喷水孔；
所述超前刀盘(3)为中空圆柱型结构，其外壁圆周面设有多组第二导向滚轮(31)；其底部设有多组第二滚刀(32)与第二铲刀(33)、第二出渣口(34)以及喷水孔；
所述超前刀盘(3)内腔中设有渣浆泵(4)，其出口由排渣管路(5)连通至地面。
2.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，所述第一导向滚轮(11)沿竖向导向架(1)的的轴线方向间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿竖向导向架(1)的圆周方向间隔等分排布。
3.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，在所述超前刀盘(3)的圆周面上，所述第二导向滚轮(31)沿超前刀盘(3)的轴线间隔排布，自上而下构成一排，多排滚轮沿超前刀盘(3)的圆周方向间隔等分排布。
4.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，在所述扩刷刀盘(2)的侧面，所述第一滚刀(21)、第一铲刀(22)沿圆台的母线间隔分布，多个第一滚刀(21)、多个第一铲刀(22)各自排布成一排，多排第一滚刀(21)和第一铲刀(22)在扩刷刀盘(2)的侧面沿圆台的圆周方向间隔等分排布；任意相邻两排第一铲刀(22)之间设有所述第一出渣口(23)。
5.根据权利要求4所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，两排所述第一铲刀(22)与一排所述第一滚刀(21)构成一组破岩铲渣系统，多组所述破岩铲渣系统在扩刷刀盘(2)的侧面沿圆周方向间隔等分排布，在相邻的两组破岩铲渣系统之间设有所述第一出渣口(23)，在任一组所述破岩铲渣系统中，一排所述第一滚刀(21)处于两排所述第一铲刀(22)之间。
6.根据权利要求1、4或5所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，所述扩刷刀盘(2)为中空圆台形，其中，圆台的轴线与母线之间的夹角为15°-75°。
7.根据权利要求6所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，所述圆台的轴线与母线之间的夹角为25°-65°。
8.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，所述超前刀盘(3)的底面设有至少一排第二滚刀(32)以及处于第二滚刀(32)两侧的两排第二铲刀(33)；在超前刀盘(3)的圆周方向上，所述第二出渣口(34)与成排的第二滚刀(32)/第二铲刀(33)呈交错设置。
9.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，所述竖向导向架(1)与所述超前刀盘(3)均为中空圆柱型结构，其中，超前刀盘(3)与竖向导向架(1)的直径比为1:2～1:6。
10.根据权利要求9所述的一种竖井掘进机刀盘装置，其特征在于，其中，超前刀盘(3)与竖向导向架(1)的直径比为1:3～1:5。
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| CN202210514825.XA CN114909139A (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种竖井掘进机刀盘装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115288697A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-04 | 煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司 | 一种竖井全断面掘进机系统 |
| US11891865B1 (en) | 2022-08-25 | 2024-02-06 | Hefei Design & Research Institute Of Coal Industry Co., Ltd | Full-face shaft tunnel boring machine system |
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2022
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| WO2024040966A1 (zh) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | 煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司 | 一种竖井全断面掘进机系统 |
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