CN116717258A - 一种竖井掘进机刀盘组件及竖井掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井掘进机刀盘组件及竖井掘进机，属于竖井掘进领域，包括转筒、主刀盘组件和副刀盘组件，所述主刀盘组件包括若干均匀设置于转筒外壁的主刀架，每个主刀架下部均设有若干主滚刀，所述副刀盘组件设置于主刀盘组件的上部，副刀架的开口大于主刀架的开口，所述转筒上部设有外筒；外筒的下部与隔板之间至少设有一组驱动组件；所述转筒内部固定连接有螺旋叶片，转筒底部设有刮刀。本发明采用两组开口角度不同的主刀盘组件和副刀盘组件，实现了一次施工即可完成多级掘进，避免了多次更换刀盘组件，提高了竖井掘进的效率，且免去了更换刀盘组件后的二次定位工序，保证了竖井掘进的精度。

Description

一种竖井掘进机刀盘组件及竖井掘进机

技术领域

本发明属于竖井掘进领域，特别涉及一种竖井掘进机刀盘组件及竖井掘进机。

背景技术

刀盘组件作为掘进机开挖的关键部件，其破岩性能的好坏直接决定着竖井施工的工作效率；刀盘组件的工作原理是：刀盘端面上安装有若干滚刀，刀盘组件转动时带动滚刀转动，滚刀对地质岩石进行挤压环切，使地质岩石上产生环状裂纹，再利用刀架上的耙齿将环状裂纹中的岩石进行破碎。

目前，在大直径的竖井掘进时，刀盘组件的掘进能力受限于驱动组件的额定扭矩，刀盘掘进时不能实现一次性全断面开挖，因此，根据现有驱动扭矩，采用了连续分级开挖方式。其掘进过程如下：首先用一级刀盘先开挖一个掘进行程，然后刀盘整体回退至原位；再将一级刀盘更换为更大尺寸的二级刀盘，重复上述掘进过程，最终利用常规的驱动组件满足大直径竖井刀盘全断面连续分级开挖需求。然而，在上述分级掘进过程中，需要反复多次掘进、复位、更换刀盘等操作，不仅使得竖井的掘进效率较低，而且在分级掘进过程中需保证每次掘进的轨迹一致，对作业人员的技术要求较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种竖井掘进机刀盘组件及竖井掘进机，以解决现有的大直径竖井分级掘进时掘进效率低，且在分级掘进过程中需保证每次掘进的轨迹一致，对作业人员的技术要求较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种竖井掘进机刀盘组件，包括转筒、主刀盘组件和副刀盘组件，所述主刀盘组件设置于转筒的下部，主刀盘组件包括若干均匀设置于转筒外壁的主刀架，主刀架的下端与转筒连接，每个主刀架下部均设有若干主滚刀，主刀架两侧还设有若干耙齿，耙齿的顶面高度小于主滚刀的外径高度；所述副刀盘组件设置于主刀盘组件的上部，所述副刀盘组件包括若干副刀架，副刀架的下端与转筒连接，副刀架的下部设有若干副滚刀，副刀架的两侧也设有若干耙齿；所述主刀架和副刀架的上部均设有支撑件，主刀架和副刀架的支撑件的另一端与转筒外壁连接，且副刀架的开口大于主刀架的开口，所述转筒上部设有外筒，且转筒与外筒转动连接，外筒上部设有若干吊耳，掘进机的卷扬组件通过钢丝绳与吊耳连接；所述外筒内部设有隔板；外筒的下部与隔板之间至少设有一组驱动组件；所述驱动组件包括固定安装在外筒底板上的电机座，电机座上设有驱动电机，驱动电机的输出轴一端连接有减速机，所述减速机的输出轴末端固定连接有主动齿轮，所述转筒外壁上设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮；所述转筒内部固定连接有螺旋叶片，转筒底部设有刮刀，所述刮刀呈螺旋放射状的星型结构。

优选的，相邻的主刀架上的主滚刀间隔交错布置，相邻的副刀架上的副滚刀也间隔交错布置。

优选的，所述主刀盘组件和副刀盘组件的开口方向均向上，或所述主刀盘组件的开口方向向上，副刀盘组件的开口方向向下。

作为本技术方案的进一步优选，所述外筒外壁设有支护组件，所述支护组件包括主支护组件和副支护组件，所述主支护组件和副支护组件均包括若干绕外筒均匀布置的支护板，支护板的一侧铰接有若干平行布置的连杆，连杆的另一端均与外筒铰接，所述外筒上还铰接有若干支护油缸，支护油缸的活塞杆末端与支护板铰接。

进一步地，所述外筒上部滑动地连接有滑套二，所述副支护组件安装在滑套二上，所述外筒外壁还固定连接有固定座二，固定座二设置于主支护组件和副支护组件之间，所述固定座二上固定连接有若干步进油缸，步进油缸的活塞杆上端与滑套二固定连接。

作为本技术方案的进一步优选，所述副刀架内部两侧设有导杆，导杆上滑动连接有若干刀座，副滚刀安装在刀座上，所述副刀架内部设有剪式伸缩架，且刀座的上部与剪式伸缩架的交叉处连接，且剪式伸缩架的一端通过固定板与副刀架的外端固定连接，所述副刀架内部还固定连接有调整油缸，调整油缸的活塞杆末端连接有连接座，连接座与靠近副刀架最内端的刀座固定连接。

优选的，所述主刀架和副刀架的下端均与转筒铰接，所述支撑件采用液压油缸。

优选的，所述支撑件包括套筒一以及滑动设置于套筒一内部的伸缩杆，套筒一的外部套设有弹簧，弹簧的一端与套筒一连接，弹簧的另一端与伸缩杆连接；所述外筒下部滑动地连接有滑座一，外筒上部固定连接有固定座三，固定座三下部设有与外筒滑动连接的滑座二；其中主刀盘组件的支撑件一端与主刀架铰接，另一端与滑座一铰接，附刀盘组件的支撑件一端与副刀架铰接，另一端与滑座二铰接；所述转筒下部固定连接有顶紧油缸一，顶紧油缸一的活塞杆末端与滑座一连接，固定座三下部固定连接有顶紧油缸二，顶紧油缸二的活塞杆末端与滑座二连接。

作为本技术方案的进一步优选，所述转筒上设有拉紧组件，所述拉紧组件包括设置于转筒上的滑套一，副刀架的下端与滑套一铰接，所述滑套一下部设有固定座一，固定座一和滑套一之间连接有若干拉紧油缸。

本发明还提供一种竖井掘进机，包括上述的刀盘组件。

本发明的有益效果是：

1）本发明采用两组开口角度不同的主刀盘组件和副刀盘组件，实现了一次施工即可完成多级掘进，避免了多次更换刀盘组件，提高了竖井掘进的效率，且免去了更换刀盘组件后的二次定位工序，保证了竖井掘进的精度。

2）为了保证竖井掘进的效果，提高刀盘破碎岩面的效率，本发明将相邻的主刀架上的主滚刀设置为间隔交错布置，相邻的副刀架上的副滚刀也设置为间隔交错布置。

3）在外筒外壁上设置了主支护组件和副支护组件，对刀盘组件进行限位，以保证竖井掘进的精度，且竖井掘进过程中，主支护组件与副支护组件交替与竖井井壁形成支护机构，并利用支护油缸牵引副支护组件间歇向下移动，在保证支护组件支护效果的同时，降低了卷扬组件的牵引压力。

4）在副刀架内部设置了调整副滚刀间距的结构，在掘进过程中，根据地质的硬度，利用调整油缸的伸缩调整刀座的位置，从而对参与掘进作业的副滚刀的数量进行调整，保证了竖井掘进作业的顺利施工。

5）本发明的支撑件采用液压油缸或滑座结构，对主刀架和副刀架的开口角度进行调整，以便于适应不同直径的竖井掘进作业。

6）本发明还在转筒上设置了拉紧组件，当刀盘组件掘进至较硬的岩面时，正常作业时，副刀盘组件的扩孔工作效率较低，此时先利用主刀盘组件的支撑件使主刀盘组件的开口角度增大，使得竖井截面为阶梯孔结构，再控制拉紧油缸的活塞杆收缩，使固定座一向下移动，从而利用拉紧油缸增大副滚刀对岩面的挤压力，保证了硬质岩面的顺利掘进。

附图说明

附图1是本发明一种竖井掘进机刀盘组件结构示意图。

附图2是本发明一种竖井掘进机刀盘组件实施例1的主刀盘组件与副刀盘组件装配示意图。

附图3是本发明一种竖井掘进机刀盘组件中副刀架内部结构示意图。

附图4是本发明一种竖井掘进机刀盘组件中支护组件装配结构示意图。

附图5是本发明一种竖井掘进机刀盘组件中驱动组件示意图。

附图6是本发明一种竖井掘进机刀盘组件实施例2的主刀盘组件与副刀盘组件装配示意图。

附图7是本发明一种竖井掘进机刀盘组件实施例3的支撑件示意图。

图中：1、主刀盘组件；101、主刀架；102、主滚刀；103、耙齿；104、支撑件；1041、套筒；1042、伸缩杆；1043、弹簧；1044、滑座一；1045、顶紧油缸一；2、副刀盘组件；201、副刀架；202、副滚刀；203、固定座三；204、刀座；205、导杆；206、调整油缸；207、剪式伸缩架；208、固定板；209、连接座；210、滑座二；211、顶紧油缸二；3、拉紧组件；301、固定座一；302、滑套一；303、拉紧油缸；4、主支护组件；401、连杆；402、支护板；403、支护油缸；5、副支护组件；501、滑套二；502、固定座二；503、步进油缸；504、吊耳；6、转筒；601、刮刀；602、旋转叶片；603、外筒；604、隔板；7、驱动组件；701、驱动电机；702、减速机；703、电机座；704、主动齿轮；705、从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图1-7，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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、特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-2、图5所示，一种竖井掘进机刀盘组件，包括转筒6、主刀盘组件1和副刀盘组件2，所述主刀盘组件1设置于转筒6的下部，主刀盘组件1包括若干均匀设置于转筒6外壁的主刀架101，主刀架101的下端与转筒6连接，每个主刀架101下部均设有若干主滚刀102，主刀架101两侧还设有若干耙齿103，耙齿103的顶面高度小于主滚刀102的外径高度；多个主滚刀102对地质岩石环切使地质岩石表面形成多个呈同心圆状的环状裂缝，当耙齿103与地质岩石接触后，对环切后的岩石进行挤压破碎，从而实现竖井的掘进；所述副刀盘组件2设置于主刀盘组件1的上部，所述副刀盘组件2包括若干副刀架201，副刀架201的下端与转筒6连接，副刀架201的下部设有若干副滚刀202，副刀架201的两侧也设有若干耙齿103；所述主刀架101和副刀架201的上部均设有支撑件104，支撑件104对主刀盘组件1形成支撑结构，保证了主刀架101和副刀架201的刚度；主刀架101和副刀架201的支撑件104的另一端与转筒6外壁连接，且副刀架201的开口大于主刀架101的开口；不同开口尺寸的主刀盘组件1和副刀盘组件2对地质岩石形成分级掘进，先由主刀盘组件1对地质进行小直径掘进，再由大开口尺寸的副刀盘组件2对主刀盘组件1掘进的小直径的竖井进行扩孔掘进，利用现有的驱动组件7实现了大直径竖井的掘进作业，且一次施工即可完成多级掘进，避免了多次更换刀盘组件，提高了竖井掘进的效率，且免去了更换刀盘组件后的二次定位工序，保证了竖井掘进的精度；所述转筒6上部设有外筒603，且转筒6与外筒603转动连接，外筒603上部设有若干吊耳504，掘进机的卷扬组件通过钢丝绳与吊耳504连接，对刀盘组件进行牵引；所述外筒603内部设有隔板604，用于堆放竖井底部输送上来的岩土；外筒603的下部与隔板604之间至少设有一组驱动组件7，在本实施例中，驱动组件7设置有两组，两组驱动组件7可以设置为一用一备，也可设置为两组驱动组件7同时工作；所述驱动组件7包括固定安装在外筒603底板上的电机座703，电机座703上设有驱动电机701，驱动电机701的输出轴一端连接有减速机702，所述减速机702的输出轴末端固定连接有主动齿轮704，所述转筒6外壁上设有与主动齿轮704相啮合的从动齿轮705；驱动电机701通过减速机702及齿轮传动带动转筒6转动，从而带动主刀盘组件1和副刀盘组件2转动，实现掘进作业；所述转筒6内部固定连接有螺旋叶片，转筒6底部设有刮刀601，所述刮刀601呈螺旋放射状的星型结构，刮刀601不仅对转筒6底部的地质进行掘进，还能够将掘进过程中破碎的岩石刮入转筒6内部，并由螺旋叶片输送至转筒6上部的外筒603内，进行下一步转移。

在本实施例中，相邻的主刀架101上的主滚刀102间隔交错布置，相邻的副刀架201上的副滚刀202也间隔交错布置，便于对岩面形成致密的环切裂缝，从而保证竖井掘进的效果和效率。

如图1-2所示，在本实施例中，所述主刀盘组件1和副刀盘组件2的开口方向均向上。

如图1、图4所示，在本实施例中，所述外筒603外壁设有支护组件，所述支护组件包括主支护组件4和副支护组件5，所述主支护组件4和副支护组件5均包括若干绕外筒603均匀布置的支护板402，支护板402的一侧铰接有若干平行布置的连杆401，连杆401的另一端均与外筒603铰接，所述外筒603上还铰接有若干支护油缸403，支护油缸403的活塞杆末端与支护板402铰接；刀盘组件在掘进时，掘进油缸的活塞杆伸出，使支护板402的外表面与竖井的井壁相贴合，利用竖井井壁对刀盘组件进行限位，进一步保证了竖井掘进的精度。

如图4所示，在本实施例中，所述外筒603上部滑动地连接有滑套二501，所述副支护组件5安装在滑套二501上，所述外筒603外壁还固定连接有固定座二502，固定座二502设置于主支护组件4和副支护组件5之间，所述固定座二502上固定连接有若干步进油缸503，步进油缸503的活塞杆上端与滑套二501固定连接；竖井掘进过程中，主支护组件4与副支护组件5交替与竖井井壁形成支护机构，并利用支护油缸403牵引副支护组件5间歇向下移动，在保证支护组件支护效果的同时，降低了卷扬组件的牵引压力；具体地，在竖井掘进过程中，先控制主支护组件4的支护油缸403伸长，使主支护组件4的支护板402与井壁紧密贴紧并产生挤压力，对刀盘组件形成吊装牵引效果，此时附支护组件的支护板402仅与井壁接触，并不产生挤压力，也就是说，副支护组件5的支护板402仅起到限位导向的作用；随着掘进工作的进行，刀盘组件需要向下移动，此时先控制副支护组件5的支护油缸403伸长，使副支护组件5的支护板402与井壁之间产生挤压力，然后控制主支护组件4的支护油缸403收缩，再控制步进油缸503的活塞杆伸长，由于副支护组件5此时处于固定状态，步进油缸503伸长时，带动外筒603及其外部的主支护组件4向下移动，实现一个步进行程的的位移，竖井掘进完成后，反向操作也可将刀盘组件从竖井中升起。

如图3所示，在本实施例中，所述副刀架201内部两侧设有导杆205，导杆205上滑动连接有若干刀座204，副滚刀202安装在刀座204上，所述副刀架201内部设有剪式伸缩架207，且刀座204的上部与剪式伸缩架207的交叉处连接，且剪式伸缩架207的一端通过固定板208与副刀架201的外端固定连接，所述副刀架201内部还固定连接有调整油缸206，调整油缸206的活塞杆末端连接有连接座209，连接座209与靠近副刀架201最内端的刀座204固定连接；在掘进过程中，根据地质的硬度，利用调整油缸206的伸缩调整刀座204的位置，从而对参与掘进作业的副滚刀202的数量进行调整，保证了竖井掘进作业的顺利施工。

如图1-2所示，在本实施例中，所述主刀架101和副刀架201的下端均与转筒6铰接，所述支撑件104采用液压油缸，在保证主刀盘组件1和副刀盘组件2支撑刚度的同时，还能够根据竖井掘进直径的要求对主刀盘组件1和副刀盘组件2的开口角度进行调整。

如图2所示，在本实施例中，所述转筒6上设有拉紧组件3，所述拉紧组件3包括设置于转筒6上的滑套一302，副刀架201的下端与滑套一302铰接，所述滑套一302下部设有固定座一301，固定座一301和滑套一302之间连接有若干拉紧油缸303；主刀盘组件1掘进到一定深度后，当掘进至较硬的岩面时，正常作业时，副刀盘组件2的扩孔工作效率较低，此时先利用主刀盘组件1的支撑件104使主刀盘组件1的开口角度增大，使得竖井截面为阶梯孔结构，再控制拉紧油缸303的活塞杆收缩，使固定座一301向下移动，从而利用拉紧油缸303增大副滚刀202对岩面的挤压力，保证了硬质岩面的顺利掘进；此外，为了避免副刀盘组件2扩孔直径发生改变，应同时控制副刀架201一侧的支撑件104伸长一定长度。

实施例2

与实施例1所不同的是，如图6所示，所述主刀盘组件1的开口方向向上，副刀盘组件2的开口方向向下。

实施例3

与实施例1所不同的是，如图7所示，在本实施例中，所述支撑件104包括套筒1041一以及滑动设置于套筒1041一内部的伸缩杆1042，套筒1041一的外部套设有弹簧1043，弹簧1043的一端与套筒1041一连接，弹簧1043的另一端与伸缩杆1042连接；所述外筒603下部滑动地连接有滑座一1044，外筒603上部固定连接有固定座三203，固定座三203下部设有与外筒603滑动连接的滑座二210；其中主刀盘组件1的支撑件104一端与主刀架101铰接，另一端与滑座一1044铰接，附刀盘组件的支撑件104一端与副刀架201铰接，另一端与滑座二210铰接；所述转筒6下部固定连接有顶紧油缸一1045，顶紧油缸一1045的活塞杆末端与滑座一1044连接，固定座三203下部固定连接有顶紧油缸二211，顶紧油缸二211的活塞杆末端与滑座二210连接；采用上述结构的支撑组件，可在利用少量顶紧油缸的情况下实现主刀盘组件1或副刀盘组件2开口角度的调整，且主刀盘组件1或副刀盘组件2开口角度调整时，多个主刀架101或副刀架201同步开合。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种竖井掘进机，包括上述的刀盘组件。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种竖井掘进机刀盘组件，包括转筒、主刀盘组件和副刀盘组件，所述主刀盘组件设置于转筒的下部，主刀盘组件包括若干均匀设置于转筒外壁的主刀架，主刀架的下端与转筒连接，每个主刀架下部均设有若干主滚刀，主刀架两侧还设有若干耙齿，耙齿的顶面高度小于主滚刀的外径高度；其特征在于，所述副刀盘组件设置于主刀盘组件的上部，所述副刀盘组件包括若干副刀架，副刀架的下端与转筒连接，副刀架的下部设有若干副滚刀，副刀架的两侧也设有若干耙齿；所述主刀架和副刀架的上部均设有支撑件，主刀架和副刀架的支撑件的另一端与转筒外壁连接，且副刀架的开口大于主刀架的开口，所述转筒上部设有外筒，转筒与外筒转动连接，外筒上部设有若干吊耳，掘进机的卷扬组件通过钢丝绳与吊耳连接；所述外筒内部设有隔板；外筒的下部与隔板之间至少设有一组驱动组件；所述驱动组件包括固定安装在外筒底板上的电机座，电机座上设有驱动电机，驱动电机的输出轴一端连接有减速机，所述减速机的输出轴末端固定连接有主动齿轮，所述转筒外壁上设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮；所述转筒内部固定连接有螺旋叶片，转筒底部设有刮刀，所述刮刀呈螺旋放射状的星型结构。

2.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，相邻的主刀架上的主滚刀间隔交错布置，相邻的副刀架上的副滚刀也间隔交错布置。

3.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述主刀盘组件和副刀盘组件的开口方向均向上，或所述主刀盘组件的开口方向向上，副刀盘组件的开口方向向下。

4.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述外筒外壁设有支护组件，所述支护组件包括主支护组件和副支护组件，所述主支护组件和副支护组件均包括若干绕外筒均匀布置的支护板，支护板的一侧铰接有若干平行布置的连杆，连杆的另一端均与外筒铰接，所述外筒上还铰接有若干支护油缸，支护油缸的活塞杆末端与支护板铰接。

5.根据权利要求4所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述外筒上部滑动地连接有滑套二，所述副支护组件安装在滑套二上，所述外筒外壁还固定连接有固定座二，固定座二设置于主支护组件和副支护组件之间，所述固定座二上固定连接有若干步进油缸，步进油缸的活塞杆上端与滑套二固定连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述副刀架内部两侧设有导杆，导杆上滑动连接有若干刀座，副滚刀安装在刀座上，所述副刀架内部设有剪式伸缩架，且刀座的上部与剪式伸缩架的交叉处连接，且剪式伸缩架的一端通过固定板与副刀架的外端固定连接，所述副刀架内部还固定连接有调整油缸，调整油缸的活塞杆末端连接有连接座，连接座与靠近副刀架最内端的刀座固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述主刀架和副刀架的下端均与转筒铰接，所述支撑件采用液压油缸。

8.根据权利要求1所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述支撑件包括套筒一以及滑动设置于套筒一内部的伸缩杆，套筒一的外部套设有弹簧，弹簧的一端与套筒一连接，弹簧的另一端与伸缩杆连接；所述外筒下部滑动地连接有滑座一，外筒上部固定连接有固定座三，固定座三下部设有与外筒滑动连接的滑座二；其中主刀盘组件的支撑件一端与主刀架铰接，另一端与滑座一铰接，附刀盘组件的支撑件一端与副刀架铰接，另一端与滑座二铰接；所述转筒下部固定连接有顶紧油缸一，顶紧油缸一的活塞杆末端与滑座一连接，固定座三下部固定连接有顶紧油缸二，顶紧油缸二的活塞杆末端与滑座二连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种竖井掘进机刀盘组件，其特征在于，所述转筒上设有拉紧组件，所述拉紧组件包括设置于转筒上的滑套一，副刀架的下端与滑套一铰接，所述滑套一下部设有固定座一，固定座一和滑套一之间连接有若干拉紧油缸。

10.一种竖井掘进机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的竖井掘进机刀盘组件。