CN215860189U - 中空回转型岩石巷道切割掘进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种中空回转型岩石巷道切割掘进设备，属于岩石巷道掘进设备领域，包括环形机体，所述环形机体上设有：切割刀盘、掘进刀盘以及驱动机构，切割刀盘为环形结构，设置在环形机体的前侧，且与所述环形机体活动连接，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；掘进刀盘至少设有两组，多组所述掘进刀盘均活动连接在环形机体的前侧，且多组所述掘进刀盘绕所述环形机体环形均匀分布，用于对所述岩石圆柱的外缘进行回转掘进；驱动机构与所述切割刀盘、掘进刀盘连接，用于驱动所述切割刀盘、掘进刀盘转动。本实用新型的切割掘进装置可将对巷道的作业量降低到最小，从而节省机械动力同时提高切割掘进速度。

Description

中空回转型岩石巷道切割掘进装置

技术领域

本实用新型属于岩石巷道掘进设备领域，具体涉及一种中空回转型岩石巷道切割掘进装置。

背景技术

现有岩石巷道掘进机主要有岩石型盾构机和反井钻机，其对工作面实施的以碾压为主的全断面破坏和掘进。

其中岩石盾构机依靠外部机械或液压式驱动对刀盘和机体进行整体推进，同时将刀具通过强大的压力压入岩石中，再通过强大的扭矩转动刀盘，从而在岩石工作面实施碾压和切削作业，其对岩石工作面进行大量碾压和少量切削方式的岩石破坏属于高能耗的破坏方式，特别是全断面掘进，要求动力高，机械强度高，同时盾构机机体庞大、功能齐全、造价高昂，不适合在矿山井下施工位置多变的小规格工作面中施工，同时不能施工天井、地井等工程。

反井钻机施工时，扩孔钻头固定在钻杆上，由位于天井上部的钻机实施向上的拉力和扭矩，以天井的中心孔为中心被动转动并碾压破坏岩石，全断面碾压破坏时，对动力和机具的强度要求同样很高。新型反井钻机的钻头也有碾压破坏和其它破坏的组合方式，但对工作面而言，依然时全断面掘进。反井钻机由于钻机自下向上的牵引方式，只能施工陡倾斜天井，不能施工平巷、斜井和地井等工程。

为改变现有岩石巷道掘进工作中存在的全断面、高能耗的施工方式，申请人发明了一种中空回转环形岩石巷道掘进机(申请号为202110452878.9)和一种整体回转旋进式岩石巷道切割机(申请号为202110453979.8)，上述两种设备可对岩石巷道的外周进行掘进，再利用其它设备处理中心岩石柱，从而实现巷道的快速掘进。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述两种设备由于机体结构的原因，特别是动力部的体积较大，在对巷道外周进行掘进或切割时，依然存在着外周工作量较大、钻进速度较慢的问题。

实用新型内容

基于上述背景问题，本实用新型旨在提供一种中空回转型岩石巷道切割掘进装置，通过切割刀盘在岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱，再通过掘进刀盘对所述岩石圆柱的外缘进行回转掘进，从而降低了巷道外周工作量，提高切割掘进速度。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案是：

中空回转型岩石巷道切割掘进装置，包括环形机体，所述环形机体上设有：

切割刀盘，为环形结构，设置在环形机体的前侧，且与所述环形机体活动连接，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；

掘进刀盘，至少设有两组，多组所述掘进刀盘均活动连接在环形机体的前侧，且多组所述掘进刀盘绕所述环形机体环形均匀分布，用于对所述岩石圆柱的外缘进行回转掘进；

驱动机构，与所述切割刀盘、掘进刀盘连接，用于驱动所述切割刀盘、掘进刀盘转动。

在一个实施例中，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮，所述切割刀盘的内壁上设有一圈齿牙，所述齿牙与切割刀盘驱动齿轮啮合；

所述驱动电机的输出轴还与所述掘进刀盘连接，以驱动掘进刀盘转动。

在一个实施例中，所述驱动机构包括两个驱动电机，其中一个驱动电机的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮，所述切割刀盘的内壁上设有一圈齿牙，所述齿牙与切割刀盘驱动齿轮啮合；

另一个驱动电机的输出轴与所述掘进刀盘连接，以驱动掘进刀盘转动。

进一步地，所述驱动电机的输出轴通过行星轮传动机构或齿轮传动机构与所述掘进刀盘连接。

更进一步地，所述行星轮传动机构包括：

外齿圈，固定设置；

中心齿轮，连接在所述驱动电机的输出轴上，且位于所述外齿圈的圆心处；

行星齿轮，至少设有两个，多个所述行星齿轮分别与所述中心齿轮、外齿圈啮合，每个所述行星齿轮的轮轴均与所述掘进刀盘连接。

更进一步地，所述齿轮传动机构包括：

主齿轮，连接在所述驱动电机的输出轴上；

从齿轮，套设在所述掘进刀盘的中心轴上，且与所述主齿轮啮合。

进一步地，所述切割刀盘的环形宽度小于掘进刀盘的宽度。

进一步地，所述环形机体上开设有供所述切割刀盘的后端嵌入的环形槽。

进一步地，所述切割刀盘和掘进刀盘的前表面上均设有若干个合金片。

进一步地，中空回转型岩石巷道切割掘进装置还包括：

推进器，用于驱动装置整体前进、后退，包括至少两个螺旋体，多个所述螺旋体分设在环形机体的内外侧，且所述螺旋体的外缘凸出环形机体的内外缘设置，以使螺旋体的螺旋纹能够与岩石抵接以提供推力，所述螺旋体通过动力单元驱动转动。

与现有技术相比，本实用新型实施例至少具有以下效果：

1、本实用新型的中空回转型岩石巷道切割掘进装置在环形机体上设有切割刀盘和掘进刀盘，切割刀盘为环形结构，切割刀盘转动可以对岩石巷道外周进行回转切割形成岩石圆柱，掘进刀盘转动可以对切割刀盘切割形成的岩石圆柱的外缘进行回转掘进，并为切割刀盘提供持续作业和跟进的空间，本实用新型的切割掘进装置可将对巷道的作业量降低到最小，从而节省机械动力同时提高切割掘进速度。

2、本实用新型的驱动机构包括一个或两个驱动电机，当设置一个电机时，可以同步驱动切割刀盘和掘进刀盘转动，节省空间和成本；当设置两个电机时，可以单独控制切割刀盘和掘进刀盘，可对切割刀盘和掘进刀盘的转速等进行分别调控。

3、本实用新型的驱动电机通过行星轮传动机构或齿轮传动机构与掘进刀盘连接，能够有效调控掘进刀盘的转速。

4、本实用新型的切割刀盘的环形宽度小于掘进刀盘的宽度，尽量实现岩石切割宽度最小化，从而大大减小切割作业量。

5、本实用新型还包括推进器，推进器包括至少两个螺旋体，螺旋体的表面设有螺旋纹，且螺旋体的外缘凸出环形机体的内外缘设置，这样螺旋体在转动过程中，螺旋纹能够与岩石抵接，从而提供推力，实现了装置整体的前进、后退和转向，从而实现连续作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例1中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置的主视剖视图；

图2为本实用新型实施例1中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例1中的切割刀盘的主视剖视图；

图4为本实用新型实施例1中的驱动机构与切割刀盘、掘进刀盘的连接示意图；

图5为本实用新型实施例1中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置的仰视图；

图6为本实用新型实施例1中螺旋体I的结构示意图；

图7为本实用新型实施例1中螺旋体I的另一种结构示意图；

图8为本实用新型实施例1中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置的使用状态图；

图9为本实用新型实施例1中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置切割后的岩石的示意图；

图10为本实用新型实施例2中驱动机构与切割刀盘、掘进刀盘的连接示意图；

图11为本实用新型实施例3中的中空回转型岩石巷道切割掘进装置的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

为了解决现有岩石巷道掘进设备存在的外周工作量大，钻进速度较慢的缺陷，本实施例提供一种中空回转型岩石巷道切割掘进装置，如图1和2所示，包括环形机体1、切割刀盘2、掘进刀盘3、以及驱动电机4。

如图2所示，为了安装驱动电机4和掘进刀盘3，本实施例环形机体1的内侧设有凸起部101，凸起部101的设置个数与掘进刀盘3的个数对应。

在本实施例中，如图3所示，所述切割刀盘2为同样为环形结构，切割刀盘2活动连接在环形机体1的前侧，即图1中的顶部。

具体的，如图4所示，所述切割刀盘2的纵截面呈倒L型结构，所述环形机体1的前表面上开设有凹槽102，切割刀盘2的L型端嵌入所述凹槽102内，为了保证切割刀盘2的平稳转动，也可将切割刀盘2与环形机体1滑配连接，具体滑配连接结构本实施例不做限制。

为了驱动切割刀盘2转动，本实施例在所述驱动电机4的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮401，并在所述切割刀盘2的内壁上设有一圈齿牙201，所述齿牙201与所述切割刀盘驱动齿轮401啮合，这样在驱动电机4工作时，可以带动切割刀盘驱动齿轮401转动，并通过与之啮合的齿牙201带动切割刀盘2转动。

如图2和4所示，本实施例的切割刀盘2的前表面上设有若干个合金片，用于切割岩石，如图4所示，为了尽可能地减小外周的切割工作量，本实施例的切割刀盘2的环形宽度小于掘进刀盘3的宽度。

在本实施例中，如图1和2所示，所述掘进刀盘3设有两组，两组所述掘进刀盘3均活动连接在环形机体1的前侧，且环形均匀分布。

具体的，如图2所示，本实施例掘进刀盘3为一字形结构，在其他实施例中，掘进刀盘3也可以选择圆形，本实施例不做限制；掘进刀盘3的前表面上同样设有若干个合金片。

为了驱动掘进刀盘3转动，如图4所示，所述驱动电机4的前端通过行星齿轮传动机构与掘进刀盘3连接，所述行星齿轮传动机构包括：外齿圈402、中心齿轮403以及行星齿轮404。

所述外齿圈402固定设置在环形机体1上，所述中心齿轮403套设在所述驱动电机4的输出轴上，且位于所述外齿圈402的圆心处，所述行星齿轮404设有两个，两个所述行星齿轮404分别与所述中心齿轮403、外齿圈402啮合，每个所述行星齿轮404的轮轴均与所述掘进刀盘3连接。需要说明的是，对于行星齿轮404的个数，本实施例不做限制。

驱动电机4工作时，可以带动中心齿轮403转动，在中心齿轮403和外齿圈402的作用下，两个行星齿轮404可以绕中心齿轮403转动，并带动掘进刀盘3转动。

本实施例通过一个驱动电机同时带动切割刀盘2和掘进刀盘3转动，简化了结构，节省空间和成本。

如图4所示，本实施例的切割掘进装置还包括推进器5，所述推进器5设置在环形机体1的后侧，用于带动装置整体的前进、后退。

如图1所示，本实施例的推进器5同样设有两组，即推进器5与掘进刀盘3一一对应，具体的，如图5所示，每组推进器5均包括螺旋体I 501、螺旋体II 502、螺旋体III 503、以及螺旋体IV 504，螺旋体I 501、螺旋体II 502、螺旋体III 503、以及螺旋体IV 504两两分设在环形机体1的内外侧，所述螺旋体I 501、螺旋体II 502的外缘均凸出环形机体1的外缘设置，所述螺旋体III 503、螺旋体IV 504的外缘凸出环形机体1的内缘设置，以使其能与岩石抵接。

具体如图6所示，以螺旋体I 501为例，所述螺旋体I 501通过在圆柱体的外表面设置螺旋纹形成，螺旋纹采用硬质合金制成，以确保能够嵌入岩石并提供强大推力，此外，所述螺旋体I 501还通过中心轴501-1与动力单元505连接，以驱动螺旋体I 501转动，所述螺旋体II 502、螺旋体III 503、螺旋体IV 504具有与螺旋体I 501相同的结构。

对于动力单元505的设置，本实施例将动力单元505外置，即将动力单元505设置在螺旋体I 501的后侧，动力单元505具体可采用减速电机，减速电机的输出轴与所述中心轴501-1连接；如图4所示，本实施例的中心轴501-1贯穿螺旋体I 501，且中心轴501-1穿出螺旋体I 501的端部与环形机体1转动连接。

对于动力单元505的设置，如图7所示，动力单元505也可以内置在螺旋体I 501内，此时，螺旋体I 501为中空结构，动力单元505的内置为常规技术，本实施例不再对其内置结构进行赘述。

本实施例的切割掘进装置的使用状态如图8所示，切割掘进装置水平向前切割岩石100，具体如图9所示，切割刀盘2切割巷道外周形成小型圆环形空间，并形成中心岩石圆柱200，所述掘进刀盘3切割岩石圆柱200的外缘，形成圆形空间，掘进刀盘3为切割刀盘2提供持续作业和跟进的空间，可以将对巷道的作业量降低到最小，从而节省机械动力同时提高切割掘进速度。

实施例2

中空回转型岩石巷道切割掘进装置，如图10所示，与实施例1不同的是，本实施例的驱动机构包括驱动电机I 6和驱动电机II 7。

所述驱动电机I 6的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮601，并在所述切割刀盘2的内壁上设有一圈齿牙201，所述齿牙201与所述切割刀盘驱动齿轮601啮合。

所述驱动电机II 7与驱动电机I 6并排设置，所述驱动电机II 7通过齿轮传动机构与掘进刀盘3连接，具体的，所述齿轮传动机构包括主齿轮701和从齿轮702，所述主齿轮701套设在驱动电机II 7的输出轴上，从齿轮702套设在掘进刀盘3的中心轴上，且从齿轮702与主齿轮701啮合。

本实施例通过两个驱动电机分别驱动切割刀盘2、掘进刀盘3转动，可对切割刀盘2和掘进刀盘3的转速等进行单独调控。

实施例3

中空回转型岩石巷道切割掘进装置，如图11所示，与实施例1不同的是，本实施例的掘进刀盘4设有四组，四组所述掘进刀盘4绕环形机体1环形均匀分布，本实施例增加掘进刀盘4的个数，可以提高切割钻进速度。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.中空回转型岩石巷道切割掘进装置，包括环形机体，其特征在于，所述环形机体上设有：

切割刀盘，为环形结构，设置在环形机体的前侧，且与所述环形机体活动连接，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；

掘进刀盘，至少设有两组，多组所述掘进刀盘均活动连接在环形机体的前侧，且多组所述掘进刀盘绕所述环形机体环形均匀分布，用于对所述岩石圆柱的外缘进行回转掘进；

驱动机构，与所述切割刀盘、掘进刀盘连接，用于驱动所述切割刀盘、掘进刀盘转动。

2.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮，所述切割刀盘的内壁上设有一圈齿牙，所述齿牙与切割刀盘驱动齿轮啮合；

所述驱动电机的输出轴还与所述掘进刀盘连接，以驱动掘进刀盘转动。

3.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个驱动电机，其中一个驱动电机的输出轴上套设有切割刀盘驱动齿轮，所述切割刀盘的内壁上设有一圈齿牙，所述齿牙与切割刀盘驱动齿轮啮合；

另一个驱动电机的输出轴与所述掘进刀盘连接，以驱动掘进刀盘转动。

4.根据权利要求2或3所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述驱动电机的输出轴通过行星轮传动机构或齿轮传动机构与所述掘进刀盘连接。

5.根据权利要求4所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述行星轮传动机构包括：

外齿圈，固定设置；

中心齿轮，连接在所述驱动电机的输出轴上，且位于所述外齿圈的圆心处；

行星齿轮，至少设有两个，多个所述行星齿轮分别与所述中心齿轮、外齿圈啮合，每个所述行星齿轮的轮轴均与所述掘进刀盘连接。

6.根据权利要求4所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述齿轮传动机构包括：

主齿轮，连接在所述驱动电机的输出轴上；

从齿轮，套设在所述掘进刀盘的中心轴上，且与所述主齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述切割刀盘的环形宽度小于掘进刀盘的宽度。

8.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述环形机体上开设有供所述切割刀盘的后端嵌入的环形槽。

9.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，所述切割刀盘和掘进刀盘的前表面上均设有若干个合金片。

10.根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道切割掘进装置，其特征在于，还包括：

推进器，用于驱动装置整体前进、后退，包括至少两个螺旋体，多个所述螺旋体分设在环形机体的内外侧，且所述螺旋体的外缘凸出环形机体的内外缘设置，以使螺旋体的螺旋纹能够与岩石抵接以提供推力，所述螺旋体通过动力单元驱动转动。

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