CN213016365U - 一种隧道开挖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道开挖装置，解决了现有技术中悬臂掘进机用隧道开挖装置开挖效率低的问题。本实用新型包括支撑盘、中心开挖机构和悬臂式开挖机构，支撑盘与主驱动相连接，主驱动带动支撑盘转动，所述中心开挖机构设置在支撑盘的中心处，悬臂式开挖机构设置在支撑盘的外沿处，悬臂式开挖机构与中心开挖机构组成伞式收合机构。通过对本实用新型缩悬切臂展开角度和伸出长度的调节，对洞壁进行实时可调的扩挖，能满足各种异形断面隧道的开挖，开挖灵活性和适用性较高，是隧道开挖的一大创新。

Description

一种隧道开挖装置

技术领域

本实用新型涉及掘进机技术领域，特别是指一种适用于掘进机的隧道开挖装置。

背景技术

目前掘进机的开挖断面基本为圆形，虽然也有少部分可以完成矩形、马蹄形等异形断面的案例，但是这些异形断面全部应用于软土隧道开挖，在岩石隧道工程中还未见，并且该种掘进机开挖断面一旦确定，在应用过程中就无法再次改变，其开挖形状单一，应用范围受限，无法做到任意断面开挖。目前在岩石隧道中，成形断面采用马蹄形等异形断面的工程越来越多，如果采用传统的圆形掘进机开挖，势必增大了工程开挖量，同时多挖的一部分还要回填，不仅增大了工程成本，还延长了工期。

传统全断面隧道掘进机开挖通过刀盘垂直挤压掌子面进行掘进，刀具磨损严重，开挖速度慢。而现有的悬臂掘进机如申请号为201821324346.7的一种搭载悬切刀破岩的多臂式悬臂掘进机公开的开挖装置仅能通过悬切刀开挖，开挖阻力大，开挖断面受限，且掘进效率低，因此需要研制一种能变径开挖任意断面且开挖效率高的悬臂掘进机用隧道开挖装置，以适应多样断面隧道开挖。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种隧道开挖装置，解决了现有技术中悬臂掘进机用隧道开挖装置开挖效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种隧道开挖装置，包括支撑盘、中心开挖机构和悬臂式开挖机构，支撑盘与主驱动相连接，主驱动带动支撑盘转动，所述中心开挖机构设置在支撑盘的中心处，悬臂式开挖机构设置在支撑盘的外沿处，悬臂式开挖机构与中心开挖机构组成伞式收合机构。

所述中心开挖机构包括连接轴和中心刀盘，连接轴的一端与支撑盘固定连接、另一端与中心刀盘相连接，中心刀盘上设有开挖刀具，中心刀盘的直径不小于支撑盘的直径。

所述中心刀盘为锥台型刀盘，开挖刀具设置在锥台型刀盘的前端面和锥型侧面上，中心刀盘通过连接法兰与连接轴固定连接，所述悬臂式开挖机构与连接法兰可开合设置。

所述悬臂式开挖机构包括至少两个伸缩悬切臂，伸缩悬切臂等角度铰接在支撑盘上，且通过驱动油缸与中心开挖机构相连接。

所述伸缩悬切臂包括固定外臂、伸缩内臂和悬切滚刀，伸缩内臂套设在固定外臂内，且通过伸缩油缸与固定外臂滑动连接，所述伸缩内臂的外端部设有旋转刀盘，悬切滚刀沿轴向设置在旋转刀盘上。

所述固定外臂的外壁上设有连接耳座，驱动油缸的一端与连接耳座铰接、另一端与中心开挖机构的连接法兰铰接。

所述旋转刀盘包括固定部和转动部，转动部与固定部之间设有轴承结构，固定部与伸缩内臂固定连接，悬切滚刀固定在转动部上。

本实用新型的中心刀盘对开挖面进行滚刀的挤压破岩在先开挖，伸缩悬切臂的悬切滚刀对中心刀盘开挖的洞壁进行在后悬切开挖，完成隧道的开挖、扩挖一次成型，提高开挖效率。通过对本实用新型缩悬切臂展开角度和伸出长度的调节，对洞壁进行实时可调的扩挖，能满足各种异形断面隧道的开挖，开挖灵活性和适用性较高，是隧道开挖的一大创新。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例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为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型伸缩悬切臂结构示意。

图3为本实用新型伸缩悬切臂内部结构示意。

图4为伸缩悬切臂处于收合掘进状态示意图。

图5为伸缩悬切臂处于张开掘进状态示意图。

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。

如图1所示，实施例1，一种隧道开挖装置，包括支撑盘107、中心开挖机构和悬臂式开挖机构，支撑盘107与主驱动2相连接，主驱动2带动支撑盘107转动，所述中心开挖机构设置在支撑盘107的中心处，悬臂式开挖机构设置在支撑盘107的外沿处，中心开挖机构位于悬臂式开挖机构的中部，形成伞形结构，且悬臂式开挖机构能相对中心开挖机构开合和伸缩，用于异形断面隧道的开挖。

进一步，如图2所示，所述中心开挖机构包括连接轴104和中心刀盘102，连接轴104沿主机结构5轴向设置，连接轴104的一端与支撑盘107固定连接、另一端与中心刀盘102相连接，实现中心刀盘与支撑盘的同步转动，中心刀盘102上设有开挖刀具101，开挖刀具可采用现有的滚刀，中心刀盘102的直径不小于支撑盘107的直径，以实现悬臂式开挖机构处于收合状态时，能完全收合在中心刀盘后部，以不影响中心刀盘102的正常掘进。

优选地，所述中心刀盘102为锥台型刀盘，即前大后小的锥台，提高中心刀盘在开挖过程中的嵌入力，提高掘进效率。开挖刀具101均布设置在锥台型刀盘的前端面和锥型侧面上。中心刀盘102通过连接法兰103与连接轴104固定连接，所述悬臂式开挖机构与连接法兰103可开合设置，即悬臂式开挖机构能相对中心刀盘102的连接轴104展开和收合，与伞形结构收合方式相同。

如图3所示，实施例2，一种隧道开挖装置，所述悬臂式开挖机构包括两个或四个伸缩悬切臂106，伸缩悬切臂106等角度铰接在支撑盘107上，且通过驱动油缸105与中心开挖机构相连接，在驱动油缸的作用下，伸缩悬切臂106能相对与支撑盘的铰接点摆动，实现伸缩悬切臂的张开与否。

进一步，所述伸缩悬切臂106包括固定外臂1061、伸缩内臂1062和悬切滚刀1063，固定外臂铰接在支撑盘上，伸缩内臂1062套设在固定外臂1061内，且通过伸缩油缸1065与固定外臂1061滑动连接，固定外臂1061为中空结构，伸缩油缸1065内置在固定外臂内，且一端与固定外臂铰接、另一端与伸缩内臂铰接，在伸缩油缸的作用下，伸缩内臂能相对固定外臂伸缩，实现伸缩悬切臂整体长度的调节。所述伸缩内臂1062的外端部设有旋转刀盘1064，即所述旋转刀盘1064包括固定部64-1和转动部64-2，转动部与固定部之间设有轴承结构64-3，固定部64-1与伸缩内臂1062固定连接，悬切滚刀1063固定在转动部64-2上。即悬切滚刀1063沿轴向设置在旋转刀盘1064上，掘进过程中悬切滚刀受力，旋转刀盘能进行被动转动。所述固定外臂1061的外壁上设有连接耳座1066，驱动油缸105的一端与连接耳座1066铰接、另一端与中心开挖机构的连接法兰103铰接。在驱动油缸的作用下，固定外臂带动伸缩内臂、旋转刀盘绕与支撑盘的铰接点摆动。其他结构与实施例1相同。

上述隧道开挖装置的开挖过程如下（如图4、5所示）：S1：首先将组合式开挖装置1的四个伸缩悬切臂106完全收合至中心刀盘102的后部，此时收合后的伸缩悬切臂所在的直径不大于中心刀盘的最大刀盘直径，主驱动2通过支撑盘107带动组合式开挖装置1沿开挖面进行掘进，中心刀盘102对开挖面进行挤压破岩掘进，直到中心刀盘102完全掘入洞内；

S2：根据需要，伸缩悬切臂106在驱动油缸105的作用下相对中心刀盘102张开，且伸缩悬切臂106在伸缩油缸1065的控制下向外伸出，完成伸缩悬切臂106相对中心刀盘102的向外展开，其展开角度和伸出长度，根据需要适时调节；

S3：向外展开的伸缩悬切臂106上的悬切滚刀1063对中心刀盘102开挖的洞壁进行扩挖，悬切滚刀1063对洞壁接触面进行悬切开挖，完成隧道的开挖、扩挖一次成型，提高开挖效率；

S4：在掘进过程中，根据设计需要通过驱动油缸105和伸缩油缸1065对伸缩悬切臂106进行展开角度和伸出长度的调节，对洞壁进行相应扩挖，进而实现异形断面隧道的开挖，适用性和灵活性较高，且能实现实时调节；

S5：伸缩悬切臂106对洞壁扩挖完成以后，通过驱动油缸105和伸缩油缸1065将伸缩悬切臂106收合到中心刀盘102后部，进入到下一个掘进循环。

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 (7)

1.一种隧道开挖装置，其特征在于：包括支撑盘（107）、中心开挖机构和悬臂式开挖机构，支撑盘（107）与主驱动（2）相连接，主驱动（2）带动支撑盘（107）转动，所述中心开挖机构设置在支撑盘（107）的中心处，悬臂式开挖机构设置在支撑盘（107）的外沿处，悬臂式开挖机构与中心开挖机构组成伞式收合机构。

2.根据权利要求1所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述中心开挖机构包括连接轴（104）和中心刀盘（102），连接轴（104）的一端与支撑盘（107）固定连接、另一端与中心刀盘（102）相连接，中心刀盘（102）上设有开挖刀具（101），中心刀盘（102）的直径不小于支撑盘（107）的直径。

3.根据权利要求2所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述中心刀盘（102）为锥台型刀盘，开挖刀具（101）设置在锥台型刀盘的前端面和锥型侧面上，中心刀盘（102）通过连接法兰（103）与连接轴（104）固定连接，所述悬臂式开挖机构与连接法兰（103）可开合设置。

4.根据权利要求1~3任一项所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述悬臂式开挖机构包括至少两个伸缩悬切臂（106），伸缩悬切臂（106）等角度铰接在支撑盘（107）上，且通过驱动油缸（105）与中心开挖机构相连接。

5.根据权利要求4所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述伸缩悬切臂（106）包括固定外臂（1061）、伸缩内臂（1062）和悬切滚刀（1063），伸缩内臂（1062）套设在固定外臂（1061）内，且通过伸缩油缸（1065）与固定外臂（1061）滑动连接，所述伸缩内臂（1062）的外端部设有旋转刀盘（1064），悬切滚刀（1063）沿轴向设置在旋转刀盘（1064）上。

6.根据权利要求5所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述固定外臂（1061）的外壁上设有连接耳座（1066），驱动油缸（105）的一端与连接耳座（1066）铰接、另一端与中心开挖机构的连接法兰（103）铰接。

7.根据权利要求6所述的隧道开挖装置，其特征在于：所述旋转刀盘（1064）包括固定部（64-1）和转动部（64-2），转动部与固定部之间设有轴承结构（64-3），固定部（64-1）与伸缩内臂（1062）固定连接，悬切滚刀（1063）固定在转动部（64-2）上。

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