[發明專利]一種破巖刀具、盾構機刀盤及盾構機

有效

• 申請號: 201710378384.4
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107165646B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 劉飛香;程永亮;彭正陽;祝爽;唐崇茂;梅勇兵;巫敏
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

本發明提供了一種破巖刀具，包括刀體和前刀面，及布置在刀體上的拆缷式水射流切削裝置，水射流切削裝置的出口與前刀面之間設有導轉面。本發明提供的盾構機刀盤包括上述所述的破巖刀具。本發明提供的盾構機包括上述所述的盾構機刀盤。本發明能夠通過高壓水射流和機械刀具共同作用切削破巖提高破巖效率，并且能夠降低刀具溫度和減少空氣中的粉塵含量。

技術領域

本發明屬于巖土鉆掘施工技術領域，具體涉及一種破巖刀具、盾構機刀盤及盾構機。

背景技術

在巖土鉆掘施工中，最常用的是機械切削刀具，由一個或多個刀齒組成。每個刀齒由前刀面和后刀面相交形成刀刃，在軸向壓力作用下刀刃切入待切削巖土，在推力作用下破碎前方巖土實現鉆掘。上述方式完全依靠機械作用進行破巖，切削效率難以提高。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種包含水射流切削裝置的破巖刀具，能夠通過高壓水射流和機械刀具共同作用切削破巖提高破巖效率，并且能夠降低刀具溫度和減少空氣中的粉塵含量。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種破巖刀具，包括刀體和前刀面，及布置在刀體上的拆缷式水射流切削裝置，水射流切削裝置的出口與前刀面之間設有導轉面。

刀具在垂直于巖體表面的作用力下切入巖體，前刀面在平行于巖體表面作用力下推擠巖體，產生的裂紋使部分巖石脫離巖體，實現切削。水射流切削裝置形成的高壓水射流進入前刀面與巖體接觸的位置后，利用射流的壓力可以促進裂紋的產生和擴展，從而提高切削效率，并且高壓水射流可以降低刀具溫度和減少粉塵含量。為了確保水射流切削裝置形成的高壓水射流進入前刀面與巖體接觸的位置，本發明采用高壓水射流先噴射到刀體上，再利用導轉面使水射流緊貼前刀面流動，并最終進入前刀面與巖體接觸的位置。同時，采用拆缷式的水射流切削裝置，可以確保刀具的安裝和更換便捷。

作為上述技術方案的進一步改進：

水射流切削裝置的噴射方向與前刀面呈夾角布置。

高壓水射流的噴射方向與前刀面呈夾角布置，能夠減小高壓水射流的阻力，從而減少高壓水射流的沿程壓力損失，從而提高破巖效率。

夾角為15～45度。

夾角控制在這個范圍內主要是減少高壓水射流噴射到刀體后的反濺，減少無用能耗，也可以降低水射流對刀體的沖擊磨損。

水射流切削裝置包括噴嘴及與噴嘴連接的接頭，刀體包括用于布置噴嘴的安裝孔，接頭與刀體螺紋連接。

通過螺紋連接的可拆缷方式布置水射流切削裝置，可以達到安裝和更換便捷的效果。

噴嘴的直徑為2～10mm。

噴嘴的直徑保持在這個范圍能夠確保水射流切削裝置的工作所需要的壓力和流量。

導轉面為圓弧面。

這種圓弧導轉面能夠確高壓水射流在經過導轉面偏轉流入前刀面時，確保高壓水射流流向變化過程中能量消耗少。

圓弧面的半徑為所述噴嘴的直徑的10～20倍。

圓弧導轉面的半徑控制在這個范圍內，主要是為了高壓水射流從噴出之后在與導轉面接觸的有限長度內使射流偏轉消耗的能量更小。

導轉面和前刀面上包括耐沖刷磨損材料層，導轉面和前刀面的表面粗糙度≤Ra0.8。

這個耐沖刷磨損材料層可以提高破巖刀具的使用壽命和可靠性，確保表面粗糙度表面粗糙度≤Ra0.8的范圍可以保證盡量減少高壓水射流在導轉面和前刀面上的沿程壓力損失，以進一步避免降低切削效率。

根據本發明第二方面的盾構機刀盤，包括上文所述的破巖刀具。