[發明專利]一種用于盾構機的多級階梯式擴孔刀盤

有效

• 申請號: 201110435279.2
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102536255A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 魏正英;盧秉恒;耿麒;王永信;羅衛紅
• 申請（專利權）人: 西安瑞特快速制造工程研究有限公司;西安交通大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種盾構機刀盤結構，具體涉及一種用于盾構機的多級階梯式擴孔刀盤。

背景技術

盾構機誕生至今已有近200年的歷史，從最初的盾殼支護結合人體開挖模式，發展到現在的全自動化、集成化、精確定位、高度安全的掘進系統。隨著隧道建設的全方位進行，作為盾構機關鍵設備之一的刀盤裝置其結構將直接影響到盾構機的性能和掘進效率。目前在國內外城市地鐵隧道、海底隧道、供排水隧道和深山隧道等基礎設施建設中所使用的盾構機，均為專用施工設備。特別是盾構機上的刀盤結構都是近似于整體式的，而且其上的刀具類型、位置及開口率等也都是根據具體的地質條件專門設計的，這種特有的刀盤結構也就決定了它只能在相類似的地質條件下才能重復使用，并且掘進效率不高，施工困難，這導致了施工方加大成本投入。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠用于各種地質結構的隧道施工，而且能夠提高盾構機的穩定性、掘進效率和盾構機的重復利用性的用于盾構機的多級階梯式擴孔刀盤。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括與主軸相連的基座以及安裝在基座上的兩級以上的階梯式刀盤，各級刀盤的端面即面盤采用輻板式結構，且在各級刀盤的環壁上開有排屑口，首級刀盤的前端安裝有魚尾刀架，魚尾刀架上安裝有刀架切刀，各級刀盤端面的輻板上安裝有切刀、滾刀和刮刀，在階梯式刀盤內的空腔中水平安裝的中心攪拌軸，中心攪拌軸上分別安裝有與階梯式刀盤級數相對應的攪拌臂，且在各攪拌臂上均安裝有攪拌刀齒，基座上開設有與螺旋排屑導槽機構相連的排屑出口。

所述的各級階梯式刀盤通過螺栓組連接。

所述的中心攪拌軸兩端支撐位于基座中心和首級刀盤的面盤中心，支撐塊安裝在首級刀盤面板中心，并通過安裝在支撐塊上的軸承，套筒，軸承端蓋實現中心攪拌軸的支撐和軸承的密封。

所述的刮刀位于各級刀盤端面的外沿。

所述的各級攪拌臂安裝在各級刀盤排屑口的后側。

所述的二級以上的刀盤內臂上還安裝有攪拌齒。

本發明采用分級掘進開挖的理念。將全斷面的掘進分成多級，逐級掘進，有效分擔各級的受力，提高定位精度和掘進效率。多級布置的攪拌臂用于將挖掘出的料塊絞碎，便于排出，提高了絞土效率，提高了空間利用率。在首級刀盤前端安裝魚尾刀架并在該刀架上安裝切刀，提高了盾構機整體的定位精度和前端開掘的效率。

附圖說明

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖；

圖2是圖1的側視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對及實施例對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。

參見圖1，2，本實施例包括與主軸相連的基座1以及安裝在基座1上的三級階梯式刀盤，各級刀盤的端面即面盤均采用輻板式結構(即面盤由若干輻條組成)，魚尾刀架9經螺栓組19安裝在一級刀盤8的前端，魚尾刀架9上安裝刀架切刀20，一級刀盤8在面板上裝有一級滾刀17，一級切刀16和一級刮刀18，并在一級刀盤8的環壁上開有排屑口30，一級刀盤8與二級刀盤6通過螺栓組7連接，二級刀盤6在面板上裝有二級滾刀14，二級切刀13和二級刮刀15，并在二級刀盤6的環壁上開有排屑口30，二級刀盤6與三級刀盤3通過螺栓組5連接。三級刀盤3在面板上裝有三級滾刀11，三級切刀10和三級刮刀12，并在三級刀盤3的環壁上開有排屑口30，三級刀盤3與基座1通過螺栓組2連接，各級刀盤上的刮刀位于各級刀盤端面的外沿，且在二級刀盤6、三級刀盤3的內壁上均安裝有攪拌齒4，在三級階梯式刀盤空腔內水平安裝有中心攪拌軸26，中心攪拌軸26的兩端支撐位于基座1中心和一級刀盤8的面板中心，支撐塊安裝在一級刀盤8面板中心，并通過安裝在支撐塊上的軸承22，套筒23，軸承端蓋21實現主軸的支撐和軸承的密封。在該中心攪拌軸26上分別安裝有一級攪拌臂25、二級攪拌臂27和三級攪拌臂31，且在各攪拌臂上均安裝有一級攪拌刀齒24、二級攪拌刀齒28和三級攪拌刀齒29，且各級攪拌臂安裝在各級刀盤排屑口的后側。基座1上開設有與螺旋排屑機構32相連的排屑出口。

本發明各級刀盤分別制造，每一級刀盤又分輻板和環壁單獨制造，各部件制造完成后通過螺栓組連接成整體刀盤。降低了制造難度，提高了刀盤整體的強度。

工作時，刀盤隨盾構機主體向前推進，同時主軸帶動刀盤旋轉。一級刀盤8前端安裝魚尾刀9，向前掘進時，首先魚尾刀9在土層上開挖一小洞，然后隨著盾構機向前推進，后續各級刀盤陸續跟進，將已開挖小洞擴大，實現多級階梯式漸進開挖；各級刀盤面板結構設計成輻板式，刀盤環形壁上設有排屑口，各級刀盤切削下的料塊在土壓作用下排至刀盤內腔中，并在內腔中經過中心攪拌裝置的攪拌，細化，向后排至螺旋出土管道口，最終由螺旋排屑機構32排出。本發明采用多級漸進擴孔，定位精度高，穩定性好，鉆擴孔效率高，多級排屑結構的采用，提高了排屑效率，從而有利于盾構掘進機整體推進速度的提高，從而提高開挖效率，刀具可分類布置，適用于各種地質地貌的隧道一次鉆擴孔成型。