CN212774295U - 一种激光器保护组件及包括该组件的掘进设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种激光器保护组件及包括该组件的掘进设备。该保护组件包括掘进件上的激光器镜头，掘进件上设有保护喷嘴，保护喷嘴朝向激光器镜头处。包括上述的保护组件的该掘进设备包括盾体，盾体设有驱动刀盘的驱动装置，刀盘上设有滚刀。本实用新型的有益效果：设有两路高压气体喷嘴装置，一路可实现对激光器镜头的有效保护，一路高压气体对光斑进行吹扫，加快激光器光斑破岩效果；先用激光器光斑照射岩石，再用高压气体吹扫，吹扫后可在岩石上形成槽状，最后用滚刀滚压岩石，可有效减少滚刀磨损，优化滚刀受力情况；低温冷水机采用零度以下的乙二醇10%‑40%与去离子水的混合溶液，冰点在‑10度，减少冷水机体积，增大冷却效果，更适应隧道环境。

Description

一种激光器保护组件及包括该组件的掘进设备

技术领域

本实用新型涉及隧道施工设备，特别是指一种激光器保护组件及包括该组件的掘进设备。

背景技术

在地下工程领域，盾构法施工的应用越来越广泛。盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送泥渣、拼装隧道衬砌等功能，已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

近年来对TBM破岩新技术的研究越来越多，现有国内专利中也有提出将激光器搭载到TBM结构中，但对激光器与TBM滚刀如何耦合破岩，激光器在比较恶劣的TBM环境中如何正常有效工作都没有涉及。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提出一种激光器保护组件及包括该组件的掘进设备，同时提出激光器镜头的保护方案和加速激光器冷却效率措施，解决现有技术中激光器与TBM掘进机如何耦合破岩的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种激光器保护组件，包括掘进件上的激光器镜头，掘进件上设有保护喷嘴，保护喷嘴朝向激光器镜头处。

所述的保护喷嘴设在上保护装置上，上保护装置设在掘进件上。

所述的上保护装置焊接在掘进件上。

所述的掘进件上设有吹扫喷嘴，吹扫喷嘴朝向激光器镜头的光斑处。

所述的吹扫喷嘴设在下保护装置上，下保护装置设在掘进件上。

所述的下保护装置焊接在掘进件上。

所述的激光器镜头与掘进件之间设有减震装置。

所述的减震装置为聚氨酯高分子材料。

所述的激光器镜头与前冷水管路连通。

所述的掘进件为刀盘。

一种包括上述的保护组件的掘进设备。

包括盾体，盾体设有驱动刀盘的驱动装置，刀盘上设有滚刀。

所述的激光器镜头与滚刀同轨迹布置。

所述的激光器镜头与前冷水管路连通，前冷水管路与回转接头连通，回转接头与后冷水管路，后冷水管路与低温冷水机连通。

所述的低温冷水机内设有乙二醇与去离子水的混合溶液。

所述的激光器镜头与电缆电连接，电缆穿过回转接头后，与激光器电源电连接。

喷嘴与气管连通，气管穿过回转接头后，与气源连通。

本实用新型的有益效果：

1）设有两路高压气体喷嘴装置，一路可实现对激光器镜头的有效保护，避免飞溅的岩渣对激光器镜头的破坏，一路高压气体对光斑进行吹扫，可有效去除激光器照射岩石后的胶结物质，加快激光器光斑破岩效果，经过试验表明，采用高压气体对激光器光斑加热的岩石部位吹扫，形成的槽深比未吹扫增加1倍以上。

2）先用激光器光斑照射岩石，再用高压气体对激光器光斑加热的岩石部位吹扫，吹扫后可在岩石上形成槽状，最后用滚刀滚压岩石，可有效减少滚刀磨损，优化滚刀受力情况，从而延长滚刀寿命。

3）低温冷水机采用零度以下的乙二醇10%-40%与去离子水的混合溶液，冰点在-10度，减少冷水机体积，增大冷却效果，更适应隧道TBM的恶劣环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型保护组件结构示意图。

图2为本实用新型掘进设备结构示意图。

图中：101-掌子面，102-盾体，103-驱动装置，104-回转接头，105-后冷水管路，106-前冷水管路，107-激光器镜头，108-滚刀，109-减震装置，110-镜头光线，111-上保护装置，112-保护喷嘴，113-吹扫喷嘴，114-下保护装置，115-光斑，117-刮板，118-刀盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种激光器保护组件，包括掘进件上的激光器镜头107，掘进件为刀盘118，刀盘上设有保护喷嘴112和吹扫喷嘴113。保护喷嘴112朝向激光器镜头107处，保护喷嘴112吹出高压气体，避免飞溅的岩渣对激光器镜头的破坏，对激光器镜头进行保护。

吹扫喷嘴113朝向激光器镜头107的光斑115处，工作时，激光器镜头107在岩石上射出高亮度的光斑115，吹扫喷嘴113射出高压气体对光斑115处进行吹扫，在激光照射产生热碎裂和气体吹扫共同作用下，在掌子面101上形成切割槽。

保护喷嘴112设在上保护装置111上，上保护装置111焊接在掘进件上，上保护装置用于保护喷嘴的安装。吹扫喷嘴113设在下保护装置114上，下保护装置114焊接在掘进件上，下保护装置用于吹扫喷嘴的安装。同时上、下保护装置高于刀盘端面，对激光器镜头进行一定程度的保护。

激光器镜头107与掘进件之间设有减震装置109，减震装置109为聚氨酯高分子材料，有效减少激光器镜头的振动。激光器镜头107与前冷水管路106连通，为激光器镜头供冷，对激光器镜头进行降温散热。

实施例2

如图2所示，一种包括上述的保护组件的掘进设备，包括盾体102，盾体102设有驱动刀盘118的驱动装置103，刀盘118上设有滚刀108，激光器镜头107与滚刀同轨迹布置。刀盘118的背部设有刮板117，用于将渣土刮起，然后落入溜渣槽内。

激光器镜头107与前冷水管路106连通，前冷水管路106与回转接头104的外通道连通，回转接头104的外通道与后冷水管路105，后冷水管路与低温冷水机连通，低温冷水机内采用零度以下的乙二醇10%-40%与去离子水的混合溶液，冰点在-10度到-15度。

激光器镜头107与电缆电连接，电缆穿过回转接头的内通道后，与激光器电源电连接。两种喷嘴与气管连通，气管穿过回转接头的内通道后，与气源连通，为喷嘴提供高压气体。

上述掘进设备采用如下破岩步骤：

1）激光器镜头与滚刀同轨迹布置，刀盘旋转方向一定时，光斑（形状为圆形、方形或长条形）照射在滚刀前方先行对岩石进行热碎裂破岩；

2）采用高压气体对激光器光斑位置进行吹扫，可增加在岩石上形成槽的深度及速度。

3）滚刀对光斑照射和高压气体吹扫后的岩石进行滚压破岩。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器保护组件，包括掘进件上的激光器镜头（107），其特征在于：所述的掘进件上设有保护喷嘴（112），保护喷嘴（112）朝向激光器镜头（107）处。

2.根据权利要求1所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的保护喷嘴（112）设在上保护装置（111）上，上保护装置（111）设在掘进件上。

3.根据权利要求1或2所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的掘进件上设有吹扫喷嘴（113），吹扫喷嘴（113）朝向激光器镜头（107）的光斑（115）处。

4.根据权利要求3所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的吹扫喷嘴（113）设在下保护装置（114）上，下保护装置（114）设在掘进件上。

5.根据权利要求1所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的激光器镜头（107）与掘进件之间设有减震装置（109）。

6.根据权利要求1所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的激光器镜头（107）与前冷水管路（106）连通。

7.根据权利要求1所述的激光器保护组件，其特征在于：所述的掘进件为刀盘（118）。

8.一种掘进设备，其特征在于：包括权利要求1~7任一所述的保护组件。

9.根据权利要求8所述的掘进设备，其特征在于：包括盾体（102），盾体（102）设有驱动刀盘（118）的驱动装置（103），刀盘（118）上设有滚刀（108）。

10.根据权利要求9所述的掘进设备，其特征在于：所述的激光器镜头（107）与滚刀（108）同轨迹布置。

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