CN204590121U - 铣削震荡冲砸式工程开槽机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括卷扬设备、动力系统、行走装置以及监控装置；卷扬设备牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架、舵板纠偏装置、具有铣切刀具的铣削轴、以及震冲锤；铣削轴的轴线位于导向框架所处平面内，且水平布置；铣削轴由液压马达驱动；铣削轴具有外廓偏心旋转的转动铣削状态，液压马达具有按预设周期变换转动方向的驱动状态；导向框架具有与液压马达相通的液压油管路。本实用新型采用悬挂式框架以取消行程钻杆，以铣削轴代替多钻头结构，同时取消换向装置或减小换向装置体积以减小开槽机掘进装置的体积，使其能在各种岩土地层中开凿出窄槽深槽，采用舵板纠偏装置确保开槽垂直度。

Description

铣削震荡冲砸式工程开槽机

技术领域

本实用新型涉及一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，属于开槽设备技术领域。

背景技术

据发明人了解，在水利、交通、建筑等工程领域，需要在不同地质条件下修建各种地下连续的墙体。在实际施工过程中，若要在含有砾石、孤石、飘石的地层以及较坚硬岩层上开深槽修建各种地下连续的墙体，则是很棘手且有待解决的问题。采用发明人已经研发出的开槽机即能高效率、低成本地完成开槽作业，效果良好。

发明人于2011年9月14日申请的中国实用新型专利(申请号201110273179.4，授权公告号CN102409972B)公开了一种多钻头回旋冲砸工程开槽机，利用多钻头及冲砸锤，同时进行钻削、冲击和夯砸；利用辅助钻头扩大冲击钻削面积，并钻削掉主钻头之间的月牙，使剩下部分相互独立易于破碎；利用刀排将成槽投影平面上剩余的岩土破碎。实际使用时，可根据地层岩土的力学性质，调整开槽机工作状态，对软质地层以切削为主，硬质地层以冲击为主，特硬地层以夯砸为主，高效地在复杂地层上直接完成开槽。发明人在实践研究中发现，上述开槽机中从地面延伸至槽底的行程钻杆为刚性双钻杆，在不均匀的地层掘进时易导致两刚性钻杆受力不均，进而发生折断、埋钻等事故，这就需要取消行程钻杆以避免此问题的发生。同时，上述开槽机采用多钻头结构，不仅需要多个钻头以及相应的密封结构，还需要用以传动多钻头的分动箱，同时多个钻头密封的摩阻力也增大了其功率消耗。

此外，在发明人之前还申请过的相关专利中(如专利号CN99230153.X授权公告号CN2404804Y的中国实用新型专利、专利号CN00112009.3授权公告号CN1094554C的中国实用新型专利、专利号CN200710025498.7授权公告号CN101100865B的中国实用新型专利)，采用了换向装置与铣削轴相配合的结构，但是发明人在之后的实践应用中发现，由于减速机构或行程钻杆体积较大，需要使用较大体积的换向装置，不仅行程钻杆的接拆工序较为耗时费工，同时使得整个开槽机无法开凿厚度较小的窄槽，限制了开槽机的应用范围。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，采用悬挂式框架以取消行程钻杆，以铣削轴代替多钻头结构，同时取消换向装置或减小换向装置体积以减小开槽机掘进装置的体积，使其能在各种岩土地层中开凿出窄槽深槽。

为实现上述实用新型目的，发明人进行了深入地实践研究并发现，虽然采用悬挂式框架可取消行程钻杆、采用铣削轴可代替多钻头结构，但是铣削轴掘进时会因岩土反作用力带动整个框架偏离垂直方向，无法保证开槽的垂直度。有基于此，发明人做出了进一步地深入实践研究，并得出了如下技术方案：

一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括带有卷扬设备和动力系统的行走装置，以及监控装置；所述卷扬设备牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；其特征是，所述震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架、舵板纠偏装置、具有铣切刀具的铣削轴、以及震冲锤；所述舵板纠偏装置安置于导向框架内，所述铣削轴为单支且安置于导向框架底梁外侧，所述震冲锤位于导向框架底梁内侧并起落于底梁上端面；所述铣削轴的轴线位于导向框架所处平面内，且水平或倾斜布置；所述铣削轴由横卧的液压马达驱动，或由竖向的液压马达通过换向装置驱动；所述铣削轴具有外廓偏心旋转的转动铣削状态，所述液压马达具有按预设周期变换转动方向的驱动状态；所述导向框架具有与液压马达相通的液压油管路。

该结构中，一方面，采用舵板纠偏装置使偏离的导向框架回到垂直方向，从而确保开槽的垂直度；另一方面，单支铣削轴偏心旋转、液压马达周期换向，铣削轴除上下冲击以外，带铣刀的外廓产生左右震荡，有利于在掘进过程中将地层中的砾石更多地挤入槽壁，无需完全粉碎砾石，提高开槽效率，减少粉碎砾石的能耗，同时旋转过程中出现的偏心间隙方便出渣，提高掘进效率。此外，在采用竖向的液压马达时，由于与换向装置相连不是行程钻杆而是短驱动轴，只需较小直径即可满足强度要求，因此换向装置可采用较小的体积。

该结构在遇到较坚硬的岩层时，可由卷扬设备将震荡冲砸铣削装置牵引起落对砾石、岩石进行冲砸，利于对坚硬岩层的破碎。

本实用新型进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述铣削轴整支或分段与铣削轴旋转中心保持有偏心距。

优选地，所述舵板纠偏装置位于导向框架顶端或下部；所述舵板纠偏装置包括前侧推板、后侧推板、与导向框架固连的支架；所述前侧、后侧推板分别经转轴与支架铰接，所述前侧推板、后侧推板分别由液压装置驱动；所述舵板纠偏装置具有当导向框架偏离垂直方向时、控制装置控制前侧推板或后侧推板推顶槽壁、使导向框架回到垂直方向的纠偏状态。

这样即可进一步确保导向框架回到垂直方向，确保开槽垂直度。同时，当舵板作左右布置时，可实施导向框架左右旋转的调控。

优选地，所述铣削轴具有环状或螺旋形齿条，所述齿条顶端设有平行于主轴的合金刀齿。

优选地，所述震冲锤为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤、由电磁激振装置带动的振动锤、或由机械振动冲击装置带动的振动锤；所述震冲锤为竖向放置或横卧；当所述震冲锤为横卧式时，所述震冲锤具有竖向排水通道，所述导向框架在震冲锤上下起落行程范围内、在震冲锤外侧设置有侧挡板，可防止水击对槽壁稳定造成影响。

优选地，所述导向框架还设有从地面向铣削轴供给冷却润滑水的供水管路；所述导向框架顶部设有朝向上方的刀具；所述导向框架还设有旋转纠偏器；所述导向框架底梁处还设有重力纠偏装置，所述重力纠偏装置包括重锤及配重。

优选地，所述铣削轴分段，包括水平铣削轴、位于水平铣削轴两侧的倾斜铣削轴；所述倾斜铣削轴端头铣削范围覆盖导向框架端柱底端。

优选地，当采用竖向的液压马达时，所述换向装置为伞齿轮，所述液压马达通过直齿齿轮与垂直传动杆连接，所述垂直传动杆通过所述伞齿轮驱动铣削轴，所述垂直传动杆的底部与覆盖伞齿轮的定位钻头连接。

优选地，所述导向框架具有的顶梁和侧梁内设有与外部吸渣管连通的吸渣通道，所述导向框架底梁具有若干与吸渣通道连通的孔口；所述吸渣管与外部泥浆泵或砂石泵连通。以便采取正循环或泵吸反循环排渣。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)采用悬挂的导向框架，取消了从地面到槽底的行程钻杆，省略接钻杆的工序，掘削装置移动方便，整机机动灵活，避免采用刚性双钻杆易发生的折断、埋钻等事故。采用纠偏装置有效保证开槽的垂直度。

(2)无论是横卧的液压马达驱动铣削轴，还是竖向的液压马达先经短而直径小的传动杆再经体积较小的换向装置使垂直旋转转换为水平旋转来驱动铣削轴，整个导向框架及铣削装置的厚度可以进一步缩小，从而能够开更窄的槽(可开凿厚度仅为20cm以内的窄槽)。在许多实际工程中，如水利工程中水库及江河堤防的地下防渗的修筑，一般情况下主要是要求满足防渗墙的防渗性能，采用窄槽可以大量节省工程量和工程经费。本实用新型开槽机与以往各种开槽机相比，对于存在砾石、岩石等的复杂地层中开窄槽具有无可取代的技术优势。

(3)采用偏心震荡式冲击钻削，这样除垂直震荡外还增加了左右方向的震荡，在掘进过程中有利于将地层中的砾石更多地挤入槽壁，无需完全粉碎砾石，提高开槽效率，沉渣落石在铣削轴震荡旋转作用下形成上下翻动(包括辅助覆盖钻头的钻渣)，出渣方便；特别是在黏性很大的粘土层中掘削时，该方式有利于避免粘土对铣削装置的附着，提高掘进效率。

(4)采用铣削轴代替多钻头结构，可省去多个钻头及其密封，同时也可减少多个钻头密封的摩阻力及其功率消耗；能一次铣削成矩形槽，而不需要对月部分进行二次切削；能避免齿板阻隔带来出渣不便的弊端，工效高，设备简洁造价低。

(5)液压马达采用低速大扭矩径向多曲线液压马达，其性能与掘进的工况要求十分匹配，具有较强的径向抗冲击能力，因而可以直接驱动，省略复杂的传动环节和机构，高度精简结构，提高效率。

(6)在导向框架顶部设有刀具，当槽壁塌落时可以在多方向震冲力的作用下将导向框架提出地面，保证机具安全和正常施工。

本实用新型在震动锤冲击的同时可以将导向框架整体起落对岩土进行冲击，利用行高频激震，或冲砸与震荡相结合，根据不同地层高效掘削，导向及纠偏性能好；行走方向可与导向框架平面平行或垂直，对操作面及道路宽度要求低，对复杂地形适应性强。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1导向框架主体的示意图。

图3为图2的A区域放大图。

图4为图2实施例的纠偏装置侧视示意图。

图5为本实用新型实施例2导向框架主体的示意图。

图6为本实用新型实施例3导向框架主体的示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。但是本实用新型不限于所给出的例子。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括带有卷扬设备1和动力系统的行走装置2，以及监控装置(图中未示)；卷扬设备1牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架3、舵板纠偏装置4、具有铣切刀具的铣削轴9、以及震冲锤6；舵板纠偏装置4安置于导向框架3内，铣削轴9为单支且安置于导向框架底梁5外侧，震冲锤6位于导向框架底梁5内侧并起落于底梁5上端面；铣削轴9的轴线位于导向框架3所处平面内，且水平布置；铣削轴9由横卧的液压马达10驱动；铣削轴9具有外廓偏心旋转的转动铣削状态，液压马达10具有按预设周期变换转动方向的驱动状态；导向框架3具有与液压马达10相通的液压油管路18。

舵板纠偏装置4位于导向框架3顶端；舵板纠偏装置4包括前侧推板14、后侧推板15、与导向框架3固连的支架16；前侧、后侧推板14、15分别经转轴17与支架16铰接，前侧推板14、后侧推板15分别由液压装置驱动(例如通过液压活塞进行驱动)；舵板纠偏装置4具有当导向框架3偏离垂直方向时、控制装置控制前侧推板14或后侧推板15推顶槽壁、使导向框架3回到垂直方向的纠偏状态。

需要说明的是，舵板纠偏装置4也可位于导向框架3的下部，当舵板作左右布置时，可实施导向框架左右旋转的调控。此外，铣削轴9为单支，是指在导向框架底梁覆盖范围内，有且仅有单支铣削轴(整支或分段)，区别于两支以上铣削轴并排放置的情况。

铣削轴9整支或分段与铣削轴9旋转中心保持有偏心距。铣削轴9具有环状或螺旋形齿条，齿条顶端设有平行于主轴的合金刀齿(图中未示)。

震冲锤6为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤、由电磁激振装置带动的振动锤、或由机械振动冲击装置带动的振动锤；震冲锤6为横卧式，震冲锤6具有竖向排水通道，导向框架3在震冲锤6上下起落行程范围内、在震冲锤6外侧设置有侧挡板，可防止水击对槽壁稳定造成影响(图中未示)。

导向框架3还设有从地面向铣削轴9供给冷却润滑水的供水管路；导向框架3顶部设有朝向上方的刀具；导向框架3还设有旋转纠偏器；导向框架底梁5处还设有重力纠偏装置，重力纠偏装置包括重锤及配重(图中未示)。

导向框架3具有的顶梁和横梁内设有与外部吸渣管连通的吸渣通道，导向框架底梁5具有若干孔口与吸渣通道连通；吸渣管与外部泥浆泵或砂石泵连通(图中未示)。这样可采取正循环或泵吸反循环排渣。

液压马达10选用内双曲线径向马达，其转速较低、扭矩大而体积相对较小，液压马达10与端柱11之间设弹性机座，以提高抗震动的性能。

导向框架3端柱11下方设定位钻头12，由设置于端柱11及横梁的竖向放置的液压马达13经传动杆13－1驱动。

导向框架3顶部设有容纳液压油管路入口、供水管路入口、以及电缆入口的总入口19。

实施例2

如图5所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处如下：

铣削轴9分两段，且倾斜布置于垂直传动杆21两侧，由竖向的液压马达13通过换向装置22驱动。铣削轴9铣削范围覆盖导向框架3端柱底端。

换向装置22为伞齿轮，液压马达10通过直齿齿轮与垂直传动杆21连接，垂直传动杆21通过伞齿轮22驱动铣削轴9，垂直传动杆21的底部与覆盖伞齿轮22的定位钻头12连接。

实施例3

如图6所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处如下：

铣削轴9分段，包括水平铣削轴9－1、位于水平铣削轴9－1两侧的倾斜铣削轴9－2；倾斜铣削轴9－2端头铣削范围覆盖导向框架3端柱底端。

采用竖向的液压马达13，换向装置25为伞齿轮，液压马达13通过直齿齿轮与垂直传动杆21连接，垂直传动杆21通过伞齿轮25驱动水平铣削轴9－1和倾斜铣削轴9－2，垂直传动杆21的底部与伞齿轮覆盖的定位钻头12连接。液压马达13、垂直传动杆21、伞齿轮换向装置25有两套。

垂直传动杆21穿过震冲锤6，震冲锤6沿传动杆21垂向运动。

本实用新型与以往开槽机相比，依据工程需要可以在各种地层中开更窄的槽(最小成槽厚度在20公分左右，最大槽深超过80米)对山区水库大坝的防渗处理，根据我国大量工程实践经验证明，深度在80米以内首选地下连续墙，其下方更深处可辅以压力灌浆处理，在许多实际工程中，修建窄的地下连续墙或防渗工程时，无论在开槽工作量和浇筑工程量方面都会相应节省很多，也是本实用新型所具有的独特优势，有利于地下工程簿壁结构的采用和推广。单支铣削轴震荡冲击在含砾石的地层中单轴旋转可将更多的砾石挤入槽体侧壁，而无需全部粉碎，由此也可以进一步提高掘进效率，降低能耗。

本实用新型开槽机技术优势明显，体形小，重量轻，机动灵活，对地质和地形适应性很强，成本低、工效高：

本实用新型在震动锤冲击的同时可以由包括导向框架3在内的整个震荡冲砸铣削装置的起落对岩土进行冲击，利用高频激震，或冲砸与震荡相结合，根据不同地层高效掘削，导向及纠偏性能好；行走方向可与钻具平面平行或垂直，对操作面及道路厚度要求低，对复杂地形适应性强。本实用新型开槽机单轴即能够实现更小的成槽壁厚，以至槽内可以铺设一层垂直防渗膜，即可适应水利、交通、城建等各种的防渗及基础工程的需要，可以节省大量工程经费。

震荡冲砸铣削装置的铣削轴9在旋转铣削的同时震荡冲击，适应于含砾石的地层，在风化岩或基岩上掘进时可连同整体框架一起在卷扬设备1的牵引下作上下起落的冲砸。依据冲量原理，越是坚硬的岩石，当钻削装置下落冲砸时碰撞作用时间会越短，因而作用力越大，冲砸效果越好。经验证，其作用力随岩石的硬度增大其作用力可放大至重量的数十倍以上。而遇到粘土层时水平轴高速振荡旋削，可避免粘土附着，提高掘进效率。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种铣削震荡冲砸式工程开槽机，包括带有卷扬设备和动力系统的行走装置，以及监控装置；所述卷扬设备牵引端悬挂有震荡冲砸铣削装置；其特征是，所述震荡冲砸铣削装置包括纵向的导向框架、舵板纠偏装置、具有铣切刀具的铣削轴、以及震冲锤；所述舵板纠偏装置安置于导向框架内，所述铣削轴为单支且安置于导向框架底梁外侧，所述震冲锤位于导向框架底梁内侧并起落于底梁上端面；所述铣削轴的轴线位于导向框架所处平面内，且水平或倾斜布置；所述铣削轴由横卧的液压马达驱动，或由竖向的液压马达通过换向装置驱动；所述铣削轴具有外廓偏心旋转的转动铣削状态，所述液压马达具有按预设周期变换转动方向的驱动状态；所述导向框架具有与液压马达相通的液压油管路。

2.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述铣削轴整支或分段与铣削轴旋转中心保持有偏心距。

3.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述舵板纠偏装置位于导向框架顶端或下部；所述舵板纠偏装置包括前侧推板、后侧推板、与导向框架固连的支架；所述前侧、后侧推板分别经转轴与支架铰接，所述前侧推板、后侧推板分别由液压装置驱动；所述舵板纠偏装置具有当导向框架偏离垂直方向时、控制装置控制前侧推板或后侧推板推顶槽壁、使导向框架回到垂直方向的纠偏状态。

4.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述铣削轴具有环状或螺旋形齿条，所述齿条顶端设有平行于主轴的合金刀齿。

5.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述震冲锤为潜水型惯性力激振器振冲式锤、高压流体驱动式冲砸锤、由电磁激振装置带动的振动锤、或由机械振动冲击装置带动的振动锤；所述震冲锤为竖向放置或横卧；当所述震冲锤为横卧式时，所述震冲锤具有竖向排水通道，所述导向框架在震冲锤上下起落行程范围内、在震冲锤外侧设置有侧挡板。

6.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述导向框架还设有从地面向铣削轴供给冷却润滑水的供水管路；所述导向框架顶部设有朝向上方的刀具；所述导向框架还设有旋转纠偏器；所述导向框架底梁处还设有重力纠偏装置，所述重力纠偏装置包括重锤及配重。

7.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述铣削轴分段，包括水平铣削轴、位于水平铣削轴两侧的倾斜铣削轴；所述倾斜铣削轴端头铣削范围覆盖导向框架端柱底端。

8.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，当采用竖向的液压马达时，所述换向装置为伞齿轮，所述液压马达通过直齿齿轮与垂直传动杆连接，所述垂直传动杆通过所述伞齿轮驱动铣削轴，所述垂直传动杆的底部与覆盖伞齿轮的定位钻头连接。

9.根据权利要求1所述铣削震荡冲砸式工程开槽机，其特征是，所述导向框架具有的顶梁和侧梁内设有与外部吸渣管连通的吸渣通道，所述导向框架底梁具有若干与吸渣通道连通的孔口；所述吸渣管与外部泥浆泵或砂石泵连通。