CN115853533A - 一种水利工程用顶管机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水利工程用顶管机及其使用方法，属于水利工程技术领域。包括壳体、连接于壳体一端的刀盘，以及设于刀盘内的多组切削刀；破碎结构，所述破碎结构包括刀盘上开设的多组开口，且开口内设置有用于对岩石进行破碎的第一冲击锤；冲击结构，所述冲击结构包括用于对连接板进行连续性冲击的冲击块。本申请利用冲击块在刀盘旋转时，连续性的对连接板进行猛烈的冲击，使得连接板上的第一冲击锤与第二冲击锤对土层中岩石进行快速的击打，使岩石产生破碎，从而避免刀盘上的切削刀在进行顶管施工时产生剧烈磨损，且通过对岩石进行击碎，再通过刀盘对土壤以及岩石进行切碎，避免了堵塞，提高了顶管机的适用范围。

Description

一种水利工程用顶管机及其使用方法

技术领域

本申请涉及水利工程技术领域，更具体地说，涉及一种水利工程用顶管机及其使用方法。

背景技术

顶管机主要用于铺设电力、通信、煤气和自来水管线，在水利施工过程中，常采用到顶管机作为顶管施工主要设备，顶管机具有控制顶进方向以及切削土体的作用，顶管施工是从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主顶千斤顶或中继间的顶管机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。

现有技术公开号为CN111764922A的专利公开了一种水利工程用顶管机，该装置包括底座和安装于底座上的顶管机体，底座上连接有可升降的调节座，顶管机体安装于调节座上，底座上设有支撑调节座的支撑装置，支撑装置包括抵接板和叠加板，底座的侧壁上开设有容置抵接板的活动槽，若干叠加板连接于抵接板上，且抵接板转动至抵接于底座的上部并支撑调节座的底部。

以及，上述对比文件所在背景技术中提及的现有技术公开号为CN105201522A的专利公开了土压平衡顶管机，其包括：切削刀盘，切削刀盘的背面设置有土仓；刀盘驱动机构，刀盘驱动机构包括中心筒体、传力环、以及用于驱动传力环转动的动力源；传力环连接于切削刀盘的背面，中心筒体连通于土仓；壳体，壳体为筒形，壳体的前端连接于驱动箱体；螺旋输送机，螺旋输送机由壳体的后端伸入壳体内部，并连通于中心筒体。

上述两个对比文件，一是解决了底座无法适应管道安装高度的变化的问题，可以在不同高度处均稳定支撑调节座，无需花费人工填埋或继续深挖工作坑，节省工时，扩大顶管机的适用范围，二是可以在施工空间苛刻的条件下，充分利用顶管的可用空间，在不减少任何功能的前提下，大大压缩主机的整体尺寸，但是仍存在以下缺陷：

在目前的顶管机施工中，顶管机只适用于软土层施工，但在位于长距离复合土层中时，由于土层中含有较硬的岩石砂石等物质，破岩能力差，顶进速度缓慢，刀盘处易产生磨损，容易使刀盘产生堵塞，降低了顶管机所适用的范围。

鉴于此，我们提出一种能够有效在长距离复合土层中高效破岩的水利工程用顶管机及如何进行高效破岩的使用方法。

发明内容

1.要解决的技术问题

本申请的目的在于提供一种水利工程用顶管机及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案

本申请实施例提供了一种水利工程用顶管机，包括：

壳体、连接于壳体一端的刀盘，以及设于刀盘内的多组切削刀；

破碎结构，所述破碎结构包括刀盘上开设的多组开口，且开口内设置有用于对岩石进行破碎的第一冲击锤，所述刀盘内还设有连接板，且连接板与第一冲击锤相连接；

冲击结构，所述冲击结构包括用于对连接板进行连续性冲击的冲击块，以通过所述冲击块使所述第一冲击锤对岩石进行击打破碎。

通过采用上述技术方案，通过冲击块与第一冲击锤和第二冲击锤配合，对岩石层进行击打，从而高效的对复合土层高效破岩。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，还包括传动结构，所述传动结构包括安装在刀盘内壁的环形齿轮和安装于壳体内的驱动电机，所述环形齿轮的内侧啮合连接有主动齿轮，且主动齿轮与驱动电机的输出轴相连接。

通过采用上述技术方案，当驱动电机进行旋转，使得主动齿轮带动环形齿轮进行啮合连接，从而带动刀盘进行旋转切削作业，同时为冲击结构提供了动力。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述刀盘内中心位置处开设有通槽，且通槽内设置有第二冲击锤，所述第二冲击锤与活动柱相连接，且活动柱与连接板相连接。

通过采用上述技术方案，通过第二冲击锤的设置，便于对土层中部岩石进行破碎，提高破碎效率。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述活动柱的外部设置有用于辅助第一冲击锤和第二冲击锤复位的第二弹簧。

通过采用上述技术方案，第二弹簧用于对第一冲击锤和第二冲击锤进行复位，从而便于进行连续性的冲击作业。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述第一冲击锤的头部为两侧倾斜状结构设置，且第一冲击锤外部的两侧皆安装有加强筋，所述第二冲击锤的头部为螺旋形结构设置。

通过采用上述技术方案，通过加强筋的设置，增加了第一冲击锤的强度，且通过螺旋形设置，便于刀盘旋转带动第二冲击锤对土壤中岩石绞碎。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述冲击结构包括设置于壳体内的外套筒，且外套筒与冲击块滑动连接，所述冲击块远离刀盘的一端安装有连接柱，且连接柱外部的两侧皆安装有齿条板，所述齿条板的外部皆啮合连接有半齿轮，且半齿轮的内部皆安装有旋转轴，所述旋转轴的外部还安装有第一传动齿轮，且第一传动齿轮之间为啮合连接。

通过采用上述技术方案，当第一传动齿轮啮合连接时，两个半齿轮为相对转动，同时向内进行旋转，从而通过齿条板啮合连接的作用，带动冲击块进行移动，对第一冲击锤和第二冲击锤进行冲击作业，对岩石进行破碎。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述连接柱的内部滑动连接有限位滑杆，且限位滑杆的一端连接有连接件，所述连接件与外套筒之间固定连接，所述限位滑杆的外部还设置有第一弹簧，且第一弹簧的两端与连接柱和连接件之间固定连接。

通过采用上述技术方案，通过第一弹簧的瞬间复位产生的力，推动冲击块进行移动，使得冲击块进行瞬间移动，达到冲击的作用。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述环形齿轮的内部还啮合连接有第二传动齿轮，且第二传动齿轮的内部安装有传动轴，所述传动轴上连接有第一锥齿，所述旋转轴上连接有第二锥齿，且第二锥齿和第一锥齿之间啮合连接。

通过采用上述技术方案，驱动内部的第一传动齿轮之间啮合连接，使得连接柱两侧的半齿轮进行相对转动，带动齿条板进行移动，从而使得冲击块进行连续性的冲击作业。

作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述壳体上开设有限位滑槽，且限位滑槽内滑动连接有限位滑块，并且限位滑块与冲击块的外壁相连接。

通过采用上述技术方案，对冲击块进行限位连接，当冲击块进行冲击时，也使得冲击块能够更加顺畅的进行冲击运动。

一种水利工程用顶管机的使用方法，其步骤如下：

步骤一、顶管施工；

将顶管机吊装至顶管施工现场进行顶管施工作业；

步骤二、土层切削；

在土层切削过程中，通过刀盘旋转对土层切削作业；

步骤三、岩石破碎；

在土层切削时，通过半齿轮与齿条板啮合连接，使冲击块进行冲击工作，对第一冲击锤和第二冲击锤进行击打，使得第一冲击锤和第二冲击锤对岩石进行破碎。

3.有益效果

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请利用冲击块在刀盘旋转时，连续性的对连接板进行猛烈的冲击，使得连接板上的第一冲击锤与第二冲击锤对土层中岩石进行快速的击打，使岩石产生破碎，降低土壤中岩石硬度，从而避免刀盘上的切削刀在进行顶管施工时产生剧烈磨损，需要进行频繁换刀，且通过对岩石进行击碎，再通过刀盘对土壤以及岩石进行切碎，避免了堵塞，提高了顶管机的适用范围。

2、本申请通过设置冲击结构，能够利用刀盘在旋转时的动能，驱动第一传动齿轮进行啮合连接，从而使得半齿轮和齿条板进行啮合连接，驱动冲击块进行移动，使得冲击块能够在刀盘进行旋转同时，对第一冲击锤和第二冲击锤进行连续性的冲击式击打作业，从而对土壤内岩石加快了破碎，提高了装置的适用性。

3、本申请通过设置破碎结构，第一冲击锤和第二冲击锤能够在不对土壤内岩石进行冲击破碎时，对土壤内泥土进行破碎切削，当对第一冲击锤和第二冲击锤进行击打时，也能够对土壤内岩石进行连续性的击打作业，使得岩石破碎，便于高效顶管施工。

附图说明

图1为本申请的结构立体图；

图2为本申请的结构剖视图；

图3为本申请的结构爆炸图；

图4为本申请的传动结构和冲击结构立体图；

图5为本申请的传动结构和冲击结构局部剖视立体图；

图6为本申请的破碎结构爆炸图；

图中标号说明：1、壳体；2、刀盘；3、切削刀；4、封板；5、排污泵机；6、排污泥软管；7、环形齿轮；8、主动齿轮；9、驱动电机；10、阻隔板；11、外套筒；12、冲击块；13、连接柱；14、齿条板；15、半齿轮；16、旋转轴；17、第一传动齿轮；18、限位滑杆；19、连接件；20、第一弹簧；21、第二传动齿轮；22、传动轴；23、第一锥齿；24、第二锥齿；25、限位滑槽；26、限位滑块；27、连接架；28、连接板；29、开口；30、第一冲击锤；31、第二冲击锤；32、活动柱；33、第二弹簧。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本申请作进一步详细说明。

请参阅附图1-3，本申请实施例提供了一种水利工程用顶管机，其包括壳体1，壳体1的一端通过轴承可转动地连接有刀盘2，且刀盘2和壳体1之间设有用于驱动刀盘2旋转，使刀盘2对土层进行切削的传动结构，并且刀盘2上还设有多组用于对土层进行切削的切削刀3，对地下土层进行切削，并配合顶管机壳体1另一端的液压推进结构对壳体1进行推进，使得壳体1通过刀盘2对土层进行切削，通过液压推进结构对土层内进行推进进行顶管施工，刀盘2内通过轴承可转动地连接有封板4，且封板4与排污泥软管6连接，其壳体1的内部安装有排污泵机5，且排污泵机5的一端与排污泥软管6相连接，通过排污泥软管6对封板4内部切削的砂石污泥排出，排污泵机5的另一端可连接外接排污管道，对内污泥进行向外排出；

壳体1的外部呈环形安装有阻隔板10，且阻隔板10向着刀盘2的一侧为倾斜状，以便于更好的进入土层内，通过阻隔板10增加土壤与壳体1之间摩擦力，以避免在刀盘2旋转时，壳体1随之进行旋转，从而通过阻隔板10来增加摩擦力，避免壳体1产生转动。

请参阅附图4-5，本申请实施例提供了传动结构，且传动结构包括安装在刀盘2内壁的环形齿轮7，环形齿轮7的内侧啮合连接有主动齿轮8，且主动齿轮8的内部与驱动电机9的输出轴相连接，并且驱动电机9与壳体1内壁相连接，当驱动电机9进行旋转，使得主动齿轮8带动环形齿轮7进行啮合连接，从而带动刀盘2进行旋转切削作业，同时为冲击结构提供了动力。

请参阅附图4-5，本申请实施例提供了冲击结构，且冲击结构包括设置于壳体1内的外套筒11，并且外套筒11与壳体1之间连接有用于支撑外套筒11的连接架27，外套筒11的内部滑动连接有冲击块12，且冲击块12远离刀盘2的一端安装有连接柱13，连接柱13外部的两侧皆安装有齿条板14，且齿条板14的外部皆啮合连接有半齿轮15，通过半齿轮15旋转，带动齿条板14进行移动，从而对冲击块12进行移动，半齿轮15的内部皆安装有旋转轴16，且旋转轴16的两端皆通过轴承与外套筒11之间转动连接，旋转轴16的外部还安装有第一传动齿轮17，且第一传动齿轮17之间为啮合连接，当第一传动齿轮17啮合连接时，两个半齿轮15为相对转动，同时向内进行旋转，从而通过齿条板14啮合连接的作用，带动冲击块12进行移动，连接柱13的内部滑动连接有限位滑杆18，且限位滑杆18的一端连接有连接件19，连接件19与外套筒11之间固定连接，限位滑杆18的外部还设置有第一弹簧20，且第一弹簧20的两端与连接柱13和连接件19之间固定连接，当半齿轮15和齿条板14啮合连接，对冲击块12进行移动，使得第一弹簧20产生弹性形变，从而在半齿轮15与齿条板14解除啮合连接时，通过第一弹簧20的瞬间复位产生的力，推动冲击块12进行移动，使得冲击块12进行瞬间移动，达到冲击的作用；

环形齿轮7的内部还啮合连接有第二传动齿轮21，且第二传动齿轮21的内部安装有传动轴22，当环形齿轮7旋转时驱动第二传动齿轮21进行旋转，使得第二传动齿轮21驱动传动轴22进行转动，从而驱动连接在传动轴22上的第一锥齿23和连接在旋转轴16上的第二锥齿24进行啮合连接，从而驱动内部的第一传动齿轮17之间啮合连接，使得连接柱13两侧的半齿轮15进行相对转动，带动齿条板14进行移动，从而使得冲击块12进行连续性的冲击作业；

在冲击操作时，通过壳体1上开设有限位滑槽25，且限位滑槽25内滑动连接有限位滑块26，并且限位滑块26与冲击块12的外壁相连接，对冲击块12进行限位连接，当冲击块12进行冲击时，也使得冲击块12能够更加顺畅的进行冲击运动。

请参阅附图6，本申请实施例提供了破碎结构，且破碎结构包括设于刀盘2内的连接板28，并且连接板28呈十字形结构设置，刀盘2上开设有多组供第一冲击锤30进行移动的开口29，且开口29与第一冲击锤30的形状相适配，刀盘2的中心位置处开设有供第二冲击锤31进行移动的通槽，且第二冲击锤31的一端安装有活动柱32，并且活动柱32与第一冲击锤30分别与连接板28之间固定连接，活动柱32的外部设置有第二弹簧33，且第二弹簧33的两端分别与刀盘2和连接板28相固定，第一冲击锤30的头部为两侧倾斜状结构设置，且第一冲击锤30外部的两侧皆安装有加强筋，第二冲击锤31的头部为螺旋形结构设置，当冲击块12对连接板28进行击打，使得第二弹簧33产生弹性形变，从而对第一冲击锤30和第二冲击锤31进行冲击运动，使得第一冲击锤30和第二冲击锤31对土层内岩石进行击打，使其产生破碎，且通过半齿轮15和齿条板14啮合连接，能够使冲击块12进行连续性的击打作业，将土层内岩石块进行破碎。

请参阅附图1-6，本申请实施例提供了一种水利工程用顶管机的使用方法，其步骤如下：

步骤一、顶管施工，将顶管机吊装至顶管施工现场进行顶管施工作业；

步骤二、土层切削，在土层切削过程中，通过刀盘2旋转对土层切削作业；

步骤三、岩石破碎，在土层切削时，通过半齿轮15与齿条板14啮合连接，使冲击块12进行冲击工作，对第一冲击锤30和第二冲击锤31进行击打，使得第一冲击锤30和第二冲击锤31对岩石进行破碎。

本申请实施例一种水利工程用顶管机的实施原理为：在水利顶管施工中，由第一电机驱动主动齿轮8进行旋转，通过主动齿轮8和环形齿轮7以及第二传动齿轮21啮合连接，驱动刀盘2和传动轴22进行同步旋转，刀盘2对土层内土壤进行切削，进行掘进作业，传动轴22通过第一锥齿23和第二锥齿24啮合连接，驱动旋转轴16进行旋转；

此时，第一齿轮之间啮合连接，使得两个半齿轮15进行相对转动，驱动齿条板14进行移动，在齿条板14移动过程中，连接柱13对第一弹簧20进行挤压，使其产生弹性形变，从而具备复原力；而当冲击块12完全收入外套筒11内，此时，半齿轮15旋转至无齿块的一半，齿条板14和半齿轮15解除啮合连接，在第一弹簧20复原力作用，使得冲击块12快速进行复原，冲击块12对连接板28进行冲击操作，将第一冲击锤30和第二冲击锤31向外移出，对土层内岩石块进行破碎作业，再配合刀盘2进行切削操作，从而对土层高效破岩。

Claims (10)

1.一种水利工程用顶管机，其特征在于，包括：

壳体、连接于壳体一端的刀盘，以及设于刀盘内的多组切削刀；

破碎结构，所述破碎结构包括刀盘上开设的多组开口，且开口内设置有用于对岩石进行破碎的第一冲击锤，所述刀盘内还设有连接板，且连接板与第一冲击锤相连接；

冲击结构，所述冲击结构包括用于对连接板进行连续性冲击的冲击块，以通过所述冲击块使所述第一冲击锤对岩石进行击打破碎。

2.根据权利要求1所述的水利工程用顶管机，还包括传动结构，其特征在于，所述传动结构包括安装在刀盘内壁的环形齿轮和安装于壳体内的驱动电机，所述环形齿轮的内侧啮合连接有主动齿轮，且主动齿轮与驱动电机的输出轴相连接。

3.根据权利要求1所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述刀盘内中心位置处开设有通槽，且通槽内设置有第二冲击锤，所述第二冲击锤与活动柱相连接，且活动柱与连接板相连接。

4.根据权利要求3所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述活动柱的外部设置有用于辅助第一冲击锤和第二冲击锤复位的第二弹簧。

5.根据权利要求3所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述第一冲击锤的头部为两侧倾斜状结构设置，且第一冲击锤外部的两侧皆安装有加强筋，所述第二冲击锤的头部为螺旋形结构设置。

6.根据权利要求2所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述冲击结构包括设置于壳体内的外套筒，且外套筒与冲击块滑动连接，所述冲击块远离刀盘的一端安装有连接柱，且连接柱外部的两侧皆安装有齿条板，所述齿条板的外部皆啮合连接有半齿轮，且半齿轮的内部皆安装有旋转轴，所述旋转轴的外部还安装有第一传动齿轮，且第一传动齿轮之间为啮合连接。

7.根据权利要求6所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述连接柱的内部滑动连接有限位滑杆，且限位滑杆的一端连接有连接件，所述连接件与外套筒之间固定连接，所述限位滑杆的外部还设置有第一弹簧，且第一弹簧的两端与连接柱和连接件之间固定连接。

8.根据权利要求6所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述环形齿轮的内部还啮合连接有第二传动齿轮，且第二传动齿轮的内部安装有传动轴，所述传动轴上连接有第一锥齿，所述旋转轴上连接有第二锥齿，且第二锥齿和第一锥齿之间啮合连接。

9.根据权利要求6所述的水利工程用顶管机，其特征在于，所述壳体上开设有限位滑槽，且限位滑槽内滑动连接有限位滑块，并且限位滑块与冲击块的外壁相连接。

10.一种水利工程用顶管机的使用方法，包括如权利要求1-9任一项所述的水利工程用顶管机，其特征在于，其步骤如下：

S1、顶管施工；

将顶管机吊装至顶管施工现场进行顶管施工作业；

S2、土层切削；

在土层切削过程中，通过刀盘旋转对土层切削作业；

S3、岩石破碎；

在土层切削时，通过半齿轮与齿条板啮合连接，使冲击块进行冲击工作，对第一冲击锤和第二冲击锤进行击打，使得第一冲击锤和第二冲击锤对岩石进行破碎。

Images