WO2022227787A1 - 中空回转型岩石巷道掘进机 - Google Patents

Abstract

一种中空回转型岩石巷道掘进机，包括环形机体(1)，环形机体(1)上设有：切割刀盘(2)、回转动力机构(3)以及轴向动力机构，切割刀盘(2)为环形结构，设置在环形机体(1)的前侧，且与环形机体(1)活动连接，切割刀盘(2)上安装有切割刀具，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；回转动力机构(3)用于驱动切割刀盘(2)沿环形机体(1)做回转运动；轴向动力机构用于驱动环形机体(1)在岩石巷道中前进、后退。中空回转型岩石巷道掘进机可以适应全方位多角度的巷道钻进；结构简单，成本低，同时可连续作业，掘进速度快。

Description

中空回转型岩石巷道掘进机 技术领域

本发明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掘进机。

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。

同时，采用上述全断面掘进机进行作业时，设备购置成本高、施工电力高、施工成本高，并且掘进速度非常慢。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种中空回转型岩石巷道掘进机，可以适应全方位多角度的巷道钻进；整体结构简单，成本低，同时可连续作业，掘进速度快。

为达到上述目的，本发明实施例提供的技术方案是：

中空回转型岩石巷道掘进机，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，所述切割刀盘上安装有切割刀具，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；

回转动力机构，用于驱动所述切割刀盘沿环形机体做回转运动；

轴向动力机构，用于驱动环形机体在岩石巷道中前进、后退。

进一步地，所述回转动力机构包括：

齿圈，固定在所述切割刀盘上；

回转驱动组件，安装在所述环形机体上；

齿轮，安装在所述回转驱动组件的驱动端，且与所述齿圈啮合。

进一步地，所述轴向动力机构为轮式轴向移动机构、螺旋体轴向移动机构、步进式轴向移动机构中的一种或多种的组合。

进一步地，所述轮式轴向移动机构包括：

移动轮，所述移动轮的轮面与岩石抵接；

移动轮驱动组件，与所述移动轮连接，用于驱动移动轮转动以带动环形机体移动；

压紧组件，用于为所述移动轮提供与岩石抵接的压力。

进一步地，所述螺旋体轴向移动机构包括：

螺旋体，所述螺旋体的外缘凸出环形机体设置，以使螺旋体的螺旋纹能够与岩石抵接并提供推力；

螺旋体驱动组件，与所述螺旋体连接，用于驱动螺旋体转动。

进一步地，所述步进式轴向移动机构包括：

径向支撑单元，包括支撑端和支撑驱动组件，所述支撑端设有两个，所述支撑驱动组件用于驱动两个所述支撑端在切割刀盘切割出的环形槽的内外壁之间撑紧或脱离；

轴向驱动单元，设置在所述环形机体上，用于驱动所述径向支撑单元沿掘进方向前进、后退。

更进一步地，所述支撑端为支撑板，所述支撑板上固定有支撑杆，所述支撑杆沿环形机体的径向分布，两个所述支撑端的支撑杆之间设有所述支撑驱动组件；

所述轴向驱动单元设有两组，两组所述轴向驱动单元分别与对应的支撑杆连接。

进一步地，所述切割刀盘包括：

外环切割刀盘，所述外环切割刀盘的内侧壁上固定有内齿圈；

内环切割刀盘，所述内环切割刀盘的外侧壁上固定有外齿圈；

齿轮，分别与所述内齿圈、外齿圈啮合，用于在转动时带动所述外环切割刀盘和内环切割刀盘按相反的方向回转。

进一步地，所述环形机体上还设有：

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。

在一个实施例中，所述回转动力机构包括：

齿圈，固定在所述切割刀盘的内壁上；

回转驱动组件，安装在所述环形机体上；

齿轮，安装在所述回转驱动组件的驱动端，且与所述齿圈啮合；

所述回转驱动组件的驱动端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，所述回转动力机构包括：

齿圈，固定在所述切割刀盘的内壁上；

齿轮，与所述齿圈啮合；

回转驱动组件，设有两组，两组所述回转驱动组件均安装在环形机体上，且其中一组所述回转驱动组件的驱动端安装有所述齿轮，另一组所述回转驱动组件的驱动端与所述掘进刀盘连接。

进一步地，所述回转动力组件的驱动端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。

进一步地，所述切割刀盘的环形宽度小于掘进刀盘的宽度。

在一个实施例中，所述回转动力机构为电动马达或气动马达中的一种。

进一步地，所述电动马达包括：

定子，包括圆环形的定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子绕组；

转子，包括圆环形的转子铁芯和绕设在所述转子铁芯上的转子绕组，所述转子铁芯与所述切割刀盘固定；

更进一步地，所述定子绕组由多个定子线圈组成，多个所述定子线圈绕所述定子铁芯环形均匀分布；所述转子绕组由多个转子线圈组成，多个所述转子线圈绕所述转子铁芯环形均匀分布。

更进一步地，所述转子铁芯设置在所述定子铁芯的前侧、或环绕设置在定子铁芯的外侧，所述转子铁芯和定子铁芯之间形成空腔，所述转子绕组和定子绕组均设置在所述空腔内；

所述空腔内还设有导电电刷，所述导电电刷与电源通过导线连接，并将电力提供给转子绕组。

进一步地，所述气动马达包括：

定子，为圆环形结构，且所述定子的环形腔为中空结构；

转子，为圆环形结构，且容置在所述定子的环形腔内，所述转子与掘进刀盘固定；

叶片，设有多个，多个所述叶片绕所述转子环形分布，且所述叶片活动嵌设在转子上。

更进一步地，所述气动马达的转子的外周环形分布有多个叶片伸缩槽，所述叶片伸缩槽从外至内延伸，所述叶片伸缩槽内活动连接有所述叶片。

进一步地，所述轴向动力机构包括：

滚轮，设有多个，多个所述滚轮绕所述定子的内腔壁环形均匀分布，所述滚轮的轴向与切割刀盘的轴向成角度设置。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下效果：

1、本发明的中空回转型岩石巷道掘进机在环形机体上设置环形的切割刀盘，切割刀盘通过回转动力机构驱动转动，掘进机整体通过轴向动力机构提供整机前进或后退的动力，可适应全方位多角度的巷道 钻进；整体结构简单，成本低，同时可连续作业，掘进速度快。

2、本发明在环形机体上同时设有切割刀盘和掘进刀盘，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，因此，本发明的掘进机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。

3、本发明的回转驱动组件可以设置一组也可设置两组，当设置一组时，可以同步驱动切割刀盘和掘进刀盘转动，节省空间和成本；当设置两组时，可以单独控制切割刀盘和掘进刀盘，从而对切割刀盘和掘进刀盘的转速等进行分别调控。

4、本发明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。

5、本发明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。

6、本发明的回转动力机构还可以是电动马达或气动马达，电动马达和气动马达均包括定子和转子，定子和转子均为圆环形结构，可以驱动圆环形的掘进刀盘转动，转子与掘进刀盘固定，即利用转子直接带动掘进刀盘转动，节省了机械传动结构，进而简化了机体结构，并保证了驱动效率和掘进速度。

7、本发明的轴向动力机构还包括绕定子环形均匀分布的滚轮，滚轮的轴向与切割刀盘的轴向成小角度夹角设置，当切割刀盘转动时，定子受到与切割刀盘转动方向相反的扭矩，固定在定子上的滚轮在该扭矩的作用下，带动定子少量转动，并因其与切割刀盘轴向存在夹角，会推动定子向工作面移动，从而主动促使掘进机与岩石工作面紧密接触，并推动掘进机前进。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为本发明实施例1中的中空回转型岩石巷道掘进机的示意图；

图2为图1的A-A的剖面示意图；

图3为图1的B-B的剖面示意图；

图4为图1的C-C的剖面示意图；

图5为图1的D-D的剖面示意图；

图6为本发明实施例1中的中空回转环形岩石巷道掘进机的在巷道中钻进的示意图；

图7为本发明实施例2中的中空回转环形岩石巷道掘进机的示意图；

图8为本发明实施例3中的中空回转环形岩石巷道掘进机的示意图；

图9为本发明实施例4中的中空回转环形岩石巷道掘进机的示意图；

图10为本发明实施例5中的回转动力机构的内部示意图；

图11为本发明实施例6中的回转动力机构的内部示意图；

图12为本发明实施例7中的回转动力机构的内部示意图；

图13为本发明实施例8中的中空回转型岩石巷道掘进机的示意图；

图14为本发明实施例9中的中空回转型岩石巷道掘进机的主视剖视图；

图15为本发明实施例9中的中空回转型岩石巷道掘进机的俯视图；

图16为本发明实施例9中的切割刀盘的主视剖视图；

图17为本发明实施例9中的回转动力机构与切割刀盘、掘进刀盘的连接示意图；

图18为本发明实施例9中的中空回转型岩石巷道掘进机的仰视图；

图19为本发明实施例9中螺旋体I的结构示意图；

图20为本发明实施例9中螺旋体I的另一种结构示意图；

图21为本发明实施例9中的中空回转型岩石巷道掘进机的使用状态图；

图22为本发明实施例9中的中空回转型岩石巷道掘进机切割后的岩石的示意图；

图23为本发明实施例10中回转动力机构与切割刀盘、掘进刀盘的连接示意图；

图24为本发明实施例11中的中空回转型岩石巷道掘进机的俯视图；

图25为本发明实施例12中的中空回转型岩石巷道掘进机的主视剖视图；

图26为本发明实施例12中的中空回转型岩石巷道掘进机的俯视图；

图27为图25中E-E处的剖视图；

图28为本发明实施例13中的中空回转型岩石巷道掘进机的局部结构示意图；

图29为本发明实施例14中的中空回转型岩石巷道掘进机的俯视剖视图；

图30为本发明实施例14中的中空回转型岩石巷道掘进机的局部结构示意图；

图31为本发明实施例15中的中空回转型岩石巷道掘进机的局部结构示意图；

图32为本发明实施例15中的中空回转型岩石巷道掘进机的仰视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1

为了解决现有全断面掘进机存在的掘进速度慢等问题，本发明实施例提供一种中空回转型岩石巷道掘进机，如图1所示，包括环形机体1、切割刀盘2、回转动力机构3、以及轴向动力机构，所述切割刀盘2、回转动力机构3以及轴向动力机构均设置在所述环形机体1上。

在本实施例中，所述切割刀盘2为环形结构，切割刀盘2设置在环形机体1的前侧，且与所述环形机体1活动连接，所述切割刀盘2上安装有切割刀具，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱。

在本实施例中，所述回转动力机构3设置在所述环形机体1上，用于驱动所述切割刀盘2沿环形机体1做回转运动。

具体的，如图2所示，所述回转动力机构3包括：齿圈301、回转驱动组件302以及齿轮303；所述齿圈301固定在切割刀盘2上，所述回转驱动组件302安装在环形机体1上，且所述回转驱动组件302的驱动端安装有所述齿轮303，所述齿轮303与所述齿圈301啮合。

回转驱动组件302(可采用电机或液压马达等)驱动齿轮303转动，并带动齿圈301，使切割刀盘2沿环形机体1回转，此时切割刀盘2上设置的切割刀具在岩石上进行钻进。

本实施例采用了第一种形态的回转动力机构，具体为：齿圈301设置为与切割刀盘2对应的环形(同轴心)，齿圈301的外环面与切割刀盘2固定，内环面分布有啮合齿，齿轮303通过外环面设置的啮合齿与齿圈301啮合。

为了将掘进机钻进时产生的岩石料渣排出，如图2所示，本实施例的切割刀盘2的宽度大于环形机体1的宽度，切割刀盘2露出环形机体1的位置设置有排渣口101，排渣口101的位置还可设置泥浆收集组件，泥浆收集组件为现有产品，此时，钻进时产生的岩石料渣从排渣口101排出，并通过泥浆收集组件收集。

在本实施例中，所述轴向动力机构用于驱动环形机体1在岩石巷道中前进、后退，如图1所示，本实施例中的轴向动力机构为轮式轴向移动机构4和步进式轴向移动机构5的组合，且每组轴向动力机构均包括两个对称分布的轮式轴向移动机构4和两个对称分布的步进式轴向移动机构5。

具体的，如图3所示，所述轮式轴向移动机构4包括：移动轮401和移动轮驱动组件(可采用电机 和液压马达等)402，所述移动轮401的轮面与岩石抵接；所述移动轮驱动组件402与所述移动轮401连接，具体可通过蜗轮蜗杆403将移动轮401与移动轮驱动组件402连接，用于驱动移动轮401转动以带动环形机体1移动。

其中，所述移动轮401可以为常规的用于行走的轮，也可包括履带式行走轮，选择履带式行走轮时，履带与岩石接触。

为了提供所述移动轮401与岩石抵接的压力，本实施例的轮式轴向移动机构4还包括压紧组件404，压紧组件404可以是伸缩式结构，具体可采用液压推杆、电动推杆等进行顶推。

具体的，如图4所示，所述步进式轴向移动机构5包括：径向支撑单元和轴向驱动单元501。

所述径向支撑单元包括支撑端502和支撑驱动组件503，所述支撑端502为两个，分别对应的与切割刀盘2切割出的环形槽的外径内壁和内径内壁配合，所述支撑驱动组件503用于驱动两个支撑端502在所述环形槽的外径内壁和内径内壁之间撑紧或脱离。

所述支撑端502为与环形槽的外径内壁和内径内壁配合的支撑板，支撑端502上还固定有与环形机体1径向方向一致的支撑杆504，两个支撑杆504之间设置有所述的支撑驱动组件503。

所述轴向驱动单元(液压推杆、电动推杆等)501为两个，两个轴向驱动单元501的驱动端分别与对应的支撑杆504连接；其中，环形机体1在与支撑杆504的位置设置有避让槽102，用于为环形机体1与径向支撑单元相对运动时提供避让。

为了保证切割刀盘2的平稳转动，如图2和5所示，本实施例在所述切割刀盘2与环形机体1之间还安装有第一支撑轴承103，所述切割刀盘2通过第一支撑轴承103与环形机体1装配，可以用于减少切割刀盘2回转时与环形机体1之间的摩擦力，还可以用于切割刀盘2与环形机体1之间的轴向限位和径向限位。

需要说明的是，本实施例的回转动力机构3和轴向动力机构组成动力组，为了保证切割刀盘2的回转以及整机移动的动力需求，如图1所示，本实施例在环形机体1上沿环形方向规则分布有四组动力组，且每组动力组均设置了两个对称分布的回转动力机构3。

此时，本实施例的多组动力组的回转动力机构3可以共同驱动，也可单独使用，可根据实际的回转阻力选择，为了使回转平稳，也可使用对称的回转动力机构3驱动回转。

本实施例的工作原理是：

本实施例的掘进机工作时，回转驱动组件302驱动齿轮303转动，并带动齿圈301，使切割刀盘2沿环形机体1回转，此时切割刀盘2上设置的切割刀具在岩石上进行钻进。

在切割刀盘2回转的同时，轴向动力机构带动环形机体1进行轴向移动，本实施例采用的是轮式轴向移动机构4和步进式轴向移动机构5组合使用，通过移动轮驱动机构402驱动移动轮401转动，利用 移动轮401的轮面与岩石摩擦力，使环形机体1掘进方向前进，此时还可采用压紧组件404向移动轮401的轮轴施压。

同步的，步进式轴向移动机构5中，通过支撑驱动组件503驱动两个支撑端502在环形槽的外径内壁和内径内壁之间撑进，通过轴向驱动机构单元501进行顶推，环形机体1在驱动轮401和轴向驱动单元501顶推的作用下，共同对切割刀盘2施加钻进的推力；而在回退过程中，仅通过轮式轴向移动机构4即可，步进式轴向移动机构5的支撑端502与环形槽脱离。

在实际工作中，由于在环形机体1上设置了四组动力组，此时则包括了八个步进式轴向移动机构5，在钻进过程中，还可采用四加四的动作方式，即其中四个步进式轴向移动机构5的径向支撑单元进行撑紧，另四个步进式轴向移动机构5的径向支撑单元脱离，撑紧的四个步进式轴向移动机构5中的轴向驱动单元501将环形机体1向前顶推，直至该四个步进式轴向移动机构5的径向支撑单元位于环形机体1后限位处，脱离的四个步进式轴向移动机构5的径向支撑单元移动至前进方向的限位处时，进行撑紧；然后，位于后限位处的四个步进式轴向移动机构5脱离，重复前述的操作，进而实现环形本体1的连续向前钻进。

由于设置了四组的动力组，四组动力组可配合使用，例如，在需要调整钻进角度时，可使其中部分的动力组进行推进，即可使环形本体1的钻进方向按所需角度进行偏转。

最后，如图6所示，掘进机在钻进过程中可形成环形钻槽100，此时环形钻槽100中心的岩石柱200可采用其他机械设备进行处理，由于岩石柱200的四周皆为自由面，对岩石柱200进行分离，更加容易。

实施例2

中空回转型岩石巷道掘进机，如图7所示，与实施例1不同的是，本实施例的轴向动力机构为轮式轴向移动机构4。

实施例3

中空回转型岩石巷道掘进机，如图8所示，与实施例1不同的是，本实施例的轴向动力机构为步进式轴向移动机构5，此时每组动力组中包括了四组步进式轴向移动机构5。

实施例4

中空回转型岩石巷道掘进机，如图9所示，与实施例3不同的是，本实施例的动力组设置了三组。

实施例5

中空回转型岩石巷道掘进机，如图10所示，与实施例1不同的是，本实施例采用的是第二种形态的回转动力机构，具体为：齿圈301的外径侧对应的与切割刀盘2的内径侧外壁固定，齿圈301的内径侧周向分布有啮合齿，齿轮302的轴向与切割刀盘2的轴向一致，并与齿圈301啮合。

同时，所述切割刀盘2的外径侧外壁与环形机体1的外径侧内壁间设置有环形滑轨103和环形滑块 104；所述环形滑轨103和环形滑块104分别安装在环形机体1和切割刀盘2上，所述切割刀盘2通过环形滑轨103和环形滑块104与环形机体1装配。

所述切割刀盘2的外径侧外壁与环形机体1的外径侧内壁间还设置有径向限位轮105，用于切割刀盘2与环形机体1的径向限位；当然按照本实施例的设计思路，还可将环形滑轨103、环形滑块104设置在切割刀盘1的内径侧，而齿圈301、齿轮302设置在切割刀盘2的外径侧。

实施例6

中空回转型岩石巷道掘进机，如图11所示，与实施例1不同的是，本实施例采用的是第三种形态的回转动力机构，即不再采用第一支撑轴承，而是采用如实施例5所示的环形滑轨、环形滑块结构。

具体的，所述切割刀盘2在靠近环形机体1的环面设置有齿圈301，齿圈301上的啮合齿的长度方向与切割刀盘2的径向方向一致，切割刀盘2的外径外侧面与环形机体1的外径内侧面、切割刀盘2的内径外侧面与环形机体1的内径内侧面之间分别设置有实施例5所示的环形滑轨、环形滑块结构，并分别对应设置有径向限位轮105。

实施例7

中空回转型岩石巷道掘进机，如图12所示，本实施例对切割刀盘2进行了相反回转的设计，具体的，所述切割刀盘2包括外环切割刀盘2-1和内环切割刀盘2-2；所述外环切割刀盘2-1的内侧壁上固定有内齿圈201，所述内环切割刀盘2-2的外侧壁上固定有外齿圈I 202，所述内齿圈201和外齿圈I 202之间啮合同一齿轮203。

本实施例的齿轮203在转动时，可以带动外环切割刀盘2-1和内环切割刀盘2-2按相反的方向回转。

为了保证外环切割刀盘2-1和内环切割刀盘2-2之间的平稳转动，本实施例在所述外环切割刀盘2-1和内环切割刀盘2-2之间还设置有第二支撑轴承2-3，所述外环切割刀盘2-1通过第二支撑轴承2-3与内环切割刀盘2-2装配，减小了摩擦。

实施例8

中空回转型岩石巷道掘进机，如图13所示，本实施例提供的是中空回转型岩石巷道掘进机在施工地井时的状态，此时，排渣口101设置在切割刀盘2靠外径侧的位置上，并在排渣口101的位置设置有泥浆收集装置，用于排出钻进时产生的泥浆。

实施例9

中空回转型岩石巷道掘进机，如图14和15所示，本实施例在环形机体1还设有掘进刀盘6，掘进刀盘6至少设有两组，多组所述掘进刀盘6均活动连接在环形机体1的前侧，且多组所述掘进刀盘6绕所述环形机体1环形均匀分布，用于对切割刀盘2切割形成的岩石圆柱的外缘进行回转掘进。

如图15所示，为了安装掘进刀盘6，本实施例环形机体1的内侧设有凸起部106，凸起部106的设 置个数与掘进刀盘6的个数对应。

在本实施例中，如图16和17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107，切割刀盘2的L型端嵌入所述凹槽107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。

为了同时驱动切割刀盘2和掘进刀盘6转动，本实施例的回转动力机构3同样包括：齿圈301、回转驱动组件302以及齿轮303，所述回转驱动组件302的驱动端套设有所述齿轮303，所述齿轮303与固定在切割刀盘2内壁上的齿圈301啮合，与实施例1不同的是，所述回转驱动组件302的驱动端还与所述掘进刀盘6连接。

具体的，如图17所示，所述回转驱动组件302的驱动端通过行星齿轮传动机构与所述掘进刀盘6连接，所述行星齿轮传动组件包括：外齿圈II 304、中心齿轮305以及行星齿轮306。

所述外齿圈II 304固定设置在环形机体1上，所述中心齿轮305套设在所述回转驱动组件302的驱动端，且位于所述外齿圈II 304的圆心处，所述行星齿轮306设有两个，两个所述行星齿轮306分别与所述中心齿轮305、外齿圈II 304啮合，每个所述行星齿轮306的轮轴均与所述掘进刀盘6连接。需要说明的是，对于行星齿轮306的个数，本实施例不做限制。

回转驱动组件302工作时，可以带动中心齿轮305转动，在中心齿轮305和外齿圈II 304的作用下，两个行星齿轮306可以绕中心齿轮305转动，并带动掘进刀盘6转动。

本实施例通过一个回转驱动组件302同时带动切割刀盘2和掘进刀盘6转动，简化了结构，节省空间和成本。

对于掘进刀盘6的结构，如图15所示，本实施例限定掘进刀盘6的宽度大于切割刀盘2的环形宽度，以尽可能地减小外周的切割工作量。

如图15所示，本实施例的掘进刀盘6为一字形结构，在其他实施例中，掘进刀盘6也可以选择圆形，掘进刀盘6的前表面上同样设有刀具组件。

与实施例1还不同的是，如图17所示，本实施例的轴向动力机构为螺旋体轴向移动机构7，所述螺旋体轴向移动机构7安装在环形机体1的后侧。

本实施例的螺旋体轴向移动机构7同样设有两组，即螺旋体轴向移动机构7与掘进刀盘6一一对应，具体的，如图18所示，每组螺旋体轴向移动机构7均包括螺旋体I 701、螺旋体II 702、螺旋体III 703、以及螺旋体IV 704，螺旋体I 701、螺旋体II 702、螺旋体III 703、以及螺旋体IV 704两两分设在环形机体1的内外侧，所述螺旋体I 701、螺旋体II 702的外缘均凸出环形机体1的外缘设置，所述螺旋体III 703、螺旋体IV 704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19所示，以螺旋体I 701为例，所述螺旋体I 701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 701还通过中心轴701-1与螺旋体驱动组件I 705连接，以驱动螺旋体I 701转动，所述螺旋体II 702、螺旋体III 703、螺旋体IV 704具有与螺旋体I 701相同的结构。

对于螺旋体驱动组件I 705的设置，本实施例将螺旋体驱动组件I 705外置，即将螺旋体驱动组件I 705设置在螺旋体I 701的后侧，螺旋体驱动组件I 705具体可采用减速电机，减速电机的输出轴与所述中心轴701-1连接；如图17所示，本实施例的中心轴701-1贯穿螺旋体I 701，且中心轴701-1穿出螺旋体I 701的端部与环形机体1转动连接。

对于螺旋体驱动组件I 705的设置，如图20所示，螺旋体驱动组件I 705也可以内置在螺旋体I 701内，此时，螺旋体I 701为中空结构，螺旋体驱动组件I 705的内置为常规技术，本实施例不再对其内置结构进行赘述。

本实施例的掘进机的使用状态如图21所示，掘进机水平向前切割岩石300，具体如图22所示，切割刀盘2切割巷道外周形成环形槽100，并形成岩石柱200，所述掘进刀盘6切割岩石柱200的外缘，形成圆形空间，掘进刀盘6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10

中空回转型岩石巷道掘进机，如图23所示，与实施例9不同的是，本实施例的回转驱动组件302设有两组，两组所述回转驱动组件302并排设置，且均安装在环形机体1上，其中一组所述回转驱动组件302通过齿轮齿圈啮合带动切割刀盘2回转，另一组回转驱动组件302的驱动端通过齿轮传动组件与所述掘进刀盘6连接。

本实施例通过两组回转驱动组件302分别驱动切割刀盘2、掘进刀盘6转动，可对切割刀盘2和掘进刀盘6的转速等进行单独调控。

实施例11

中空回转型岩石巷道掘进机，如图24所示，与实施例9不同的是，本实施例的掘进刀盘6设有四组，四组所述掘进刀盘6绕环形机体1环形均匀分布，本实施例增加掘进刀盘6的个数，可以提高切割钻进速度。

实施例12

中空回转型岩石巷道掘进机，如图25-26所示，本实施例的回转动力机构3为电动马达，所述电动马达包括定子307和转子308。

在本实施例中，如图26所示，所述定子307包括：定子铁芯307-1和定子绕组307-2。

如图25-26所示，所述定子铁芯307-1为圆环形，且所述定子铁芯307-1的纵截面呈工字型，所述定 子绕组307-2由多个定子线圈组成，多个所述定子线圈绕所述定子铁芯307-1环形均匀分布。

在本实施例中，如图26-27所示，所述转子308包括：转子铁芯308-1和转子绕组308-2，所述转子铁芯308-1环绕设置在定子铁芯307-1的外侧，且与定子铁芯307-1的外端贴和。

所述转子铁芯308-1的前端(即图27中的顶端)与所述切割刀盘2固定，以带动切割刀盘2转动，转子铁芯308-1与切割刀盘2的固定可以是一体成型，也可以是分体固定，本实施例不做限制。

具体的，如图26所示，所述转子铁芯308-1同样为圆环形，如图27所示，所述转子铁芯308-1向后侧延伸至接近定子铁芯307-1的底部时，转子铁芯308-1水平向内形成延伸部，所述延伸部延伸至与所述定子铁芯307-1的外侧贴和，由此，定子铁芯307-1和转子铁芯308-1之间形成空腔309。

为了保证转子铁芯308-1的平稳转动，如图27所示，本实施例在定子铁芯307-1的前端与切割刀盘2的后端之间设有第三支撑轴承310，在转子铁芯308-1的后端与定子铁芯307-1的底部之间设有第四支撑轴承311，支撑轴承的设置，使得转子铁芯308-1始终维持在正确的径向位置。

另外，为了保证密封性，本实施例在定子铁芯307-1的前端与切割刀盘2的后端之间、第三支撑轴承310的内侧设有第一密封垫312，在转子铁芯308-1的后端与定子铁芯307-1的底部之间、第四支撑轴承311的外侧设有第二密封垫313，还在定子铁芯307-1的外端与转子铁芯308-1的贴和处设有第三密封垫314，在转子铁芯308-1的延伸部与定子铁芯307-1的贴和处设有第四密封垫315，上述密封件的设置可以防止杂物进入，进一步保证了空腔309内的密封性，使得各部件能够正常工作。

如图26所示，所述转子绕组308-2由多个转子线圈组成，多个所述转子线圈绕所述转子铁芯308-1环形均匀分布，所述转子绕组308-2与定子绕组307-2一一对应；如图27所示，所述转子绕组308-2和定子绕组307-2均位于所述空腔309内。

在本实施例中，所述空腔309内还设有导电电刷316，所述导电电刷316通过导线与电源连接，并将电力提供给转子绕组308-2，为了方便导线穿过，本实施例在所述定子铁芯307-1上开设有穿线孔307-3。

本实施例通过将转子铁芯308-1与切割刀盘2直接连接，节省了传动结构，提高了驱动效率，进一步提高了掘进速度。

实施例13

中空回转型岩石巷道掘进机，如图28所示，与实施例12不同的是，本实施例的转子铁芯308-1设置在定子铁芯307-1的前侧(即图28中的上方)，具体的，本实施例的转子铁芯308-1为圆环盘状，且与切割刀盘2固定，所述定子铁芯307-1的纵截面呈凹型结构，且与转子铁芯308-1合围形成空腔309，所述空腔309内设有定子绕组307-2、转子绕组308-2以及导电电刷306。

为了保证转子铁芯308-1的平稳转动，本实施例在定子铁芯307-1的前端面和转子铁芯308-1的后端面之间设有第五支撑轴承317。

实施例14

中空回转型岩石巷道掘进机，如图29和30所示，与实施例12不同的是，本实施例的回转动力机构3为气动马达，所述气动马达包括：定子307、转子308以及叶片318。

在本实施例中，所述定子307为圆环形结构，且所述定子307的环形腔为中空结构，所述转子308同样为圆环形结构，且所述转子308容置在所述定子307的环形腔内；所述定子307的前侧开设有供转子308穿出的通槽，所述转子308穿出定子307的端部与切割刀盘2固定。

在本实施例中，如图29所示，所述叶片318设有多个，多个所述叶片318绕所述转子308环形均匀分布，每个所述叶片318均活动嵌设在转子308上，具体的，所述转子308的外周上开设有多个叶片伸缩槽308-3，叶片伸缩槽308-3从外向内延伸，所述叶片318活动连接在所述叶片伸缩槽308-3内，叶片318与叶片伸缩槽308-3的连接属于现有技术，本实施例不做具体限制。

为了供压缩气体进入，如图29和30所示，本实施例在所述定子307上还开设有多个进排气口307-4，压缩气体通过进排气口307-4进入定子307内部。

为了保证转子308的平稳转动，同样的，本实施例在定子307的前端与切割刀盘2之间、定子307与转子308的相接处均设有支撑轴承和密封垫。

实施例15

中空回转型岩石巷道掘进机，如图31和32所示，与实施例12-14不同的是，本实施例的轴向动力机构还包括滚轮8，所述滚轮8设有多个，多个所述滚轮8绕所述定子铁芯307-1的内腔壁环形均匀分布，所述滚轮8的轴向与切割刀盘2的轴向成角度设置，具体成小角度夹角。

当切割刀盘2转动时，定子铁芯307-1受到与切割刀盘2转动方向相反的扭矩，固定在定子铁芯307-1上的滚轮8在该扭矩的作用下，带动定子铁芯307-1少量转动，并因其与切割刀盘2的轴向存在夹角，因此会推动定子铁芯307-1向工作面移动，从而主动促使掘进机与岩石工作面紧密接触，并推动掘进机前进。滚轮8的设置一方面可以推动掘进机移动，另一方面还可以防止反向扭矩。

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

Claims (20)

1. 中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，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，所述切割刀盘上安装有切割刀具，用于对岩石巷道的外周进行回转切割以形成岩石圆柱；

   回转动力机构，用于驱动所述切割刀盘沿环形机体做回转运动；

   轴向动力机构，用于驱动环形机体在岩石巷道中前进、后退。
2. 根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述回转动力机构包括：

   齿圈，固定在所述切割刀盘上；

   回转驱动组件，安装在所述环形机体上；

   齿轮，安装在所述回转驱动组件的驱动端，且与所述齿圈啮合。
3. 根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述轴向动力机构为轮式轴向移动机构、螺旋体轴向移动机构、步进式轴向移动机构中的一种或多种的组合。
4. 根据权利要求3所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述轮式轴向移动机构包括：

   移动轮，所述移动轮的轮面与岩石抵接；

   移动轮驱动组件，与所述移动轮连接，用于驱动移动轮转动以带动环形机体移动；

   压紧组件，用于为所述移动轮提供与岩石抵接的压力。
5. 根据权利要求3所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述螺旋体轴向移动机构包括：

   螺旋体，所述螺旋体的外缘凸出环形机体设置，以使螺旋体的螺旋纹能够与岩石抵接并提供推力；

   螺旋体驱动组件，与所述螺旋体连接，用于驱动螺旋体转动。
6. 根据权利要求3所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述步进式轴向移动机构包括：

   径向支撑单元，包括支撑端和支撑驱动组件，所述支撑端设有两个，所述支撑驱动组件用于驱动两个所述支撑端在切割刀盘切割出的环形槽的内外壁之间撑紧或脱离；

   轴向驱动单元，设置在所述环形机体上，用于驱动所述径向支撑单元沿掘进方向前进、后退。
7. 根据权利要求6所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述支撑端为支撑板，所述支撑板上固定有支撑杆，所述支撑杆沿环形机体的径向分布，两个所述支撑端的支撑杆之间设有所述支撑驱动组件；

   所述轴向驱动单元设有两组，两组所述轴向驱动单元分别与对应的支撑杆连接。
8. 根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述切割刀盘包括：

   外环切割刀盘，所述外环切割刀盘的内侧壁上固定有内齿圈；

   内环切割刀盘，所述内环切割刀盘的外侧壁上固定有外齿圈；

   齿轮，分别与所述内齿圈、外齿圈啮合，用于在转动时带动所述外环切割刀盘和内环切割刀盘按相反的方向回转。
9. 根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述环形机体上还设有：

   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。
10. 根据权利要求9所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述回转动力机构包括：

    齿圈，固定在所述切割刀盘的内壁上；

    回转驱动组件，安装在所述环形机体上；

    齿轮，安装在所述回转驱动组件的驱动端，且与所述齿圈啮合；

    所述回转驱动组件的驱动端还与所述掘进刀盘连接，以驱动掘进刀盘转动。
11. 根据权利要求9所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述回转动力机构包括：

    齿圈，固定在所述切割刀盘的内壁上；

    齿轮，与所述齿圈啮合；

    回转驱动组件，设有两组，两组所述回转驱动组件均安装在环形机体上，且其中一组所述回转驱动组件的驱动端安装有所述齿轮，另一组所述回转驱动组件的驱动端与所述掘进刀盘连接。
12. 根据权利要求10或11所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述回转动力组件的驱动端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。
13. 根据权利要求9所述的中空回转型岩石巷道掘进机，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。
14. 根据权利要求1所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述回转动力机构为电动马达或气动马达中的一种。
15. 根据权利要求14所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述电动马达包括：

    定子，包括圆环形的定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子绕组；

    转子，包括圆环形的转子铁芯和绕设在所述转子铁芯上的转子绕组，所述转子铁芯与所述切割刀盘固定。
16. 根据权利要求15所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述定子绕组由多个定子线圈组成，多个所述定子线圈绕所述定子铁芯环形均匀分布；所述转子绕组由多个转子线圈组成，多个所述转子线圈绕所述转子铁芯环形均匀分布。
17. 根据权利要求15所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述转子铁芯设置在所述定子铁芯的前侧、或环绕设置在定子铁芯的外侧，所述转子铁芯和定子铁芯之间形成空腔，所述转子绕组和定子绕组均设置在所述空腔内；

    所述空腔内还设有导电电刷，所述导电电刷与电源通过导线连接，并将电力提供给转子绕组。
18. 根据权利要求14所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述气动马达包括：

    定子，为圆环形结构，且所述定子的环形腔为中空结构；

    转子，为圆环形结构，且容置在所述定子的环形腔内，所述转子与掘进刀盘固定；

    叶片，设有多个，多个所述叶片绕所述转子环形分布，且所述叶片活动嵌设在转子上。
19. 根据权利要求18所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述气动马达的转子的外周环形分布有多个叶片伸缩槽，所述叶片伸缩槽从外至内延伸，所述叶片伸缩槽内活动连接有所述叶片。
20. 根据权利要求15或18所述的中空回转型岩石巷道掘进机，其特征在于，所述轴向动力机构包括：

    滚轮，设有多个，多个所述滚轮绕所述定子的内腔壁环形均匀分布，所述滚轮的轴向与切割刀盘的轴向成角度设置。

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