[發(fā)明專利]一種多圈圓環(huán)組裝式盾構(gòu)刀盤及工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110400117.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113027473B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石榮劍;黃豐;岳豐田;張勇;陸路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D9/087
• 分類號(hào): E21D9/087
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種多圈圓環(huán)組裝式盾構(gòu)刀盤，其特征在于：它包括中心刀盤（3），中心刀盤（3）外側(cè)設(shè)有多層相互獨(dú)立的圓環(huán)形刀盤（2），多層圓環(huán)形刀盤（2）之間留有不會(huì)互相干擾的間隙，相鄰的圓環(huán)形刀盤（2）之間留有間隙，所述中心刀盤（3）的圓心處與盾構(gòu)機(jī)的主軸（4）驅(qū)動(dòng)連接，所述圓環(huán)形刀盤（2）為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)形刀盤（2）的內(nèi)環(huán)處設(shè)有尺寸相同的外齒圈，外環(huán)處設(shè)有尺寸相同的內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈和外齒圈通過(guò)多個(gè)傳動(dòng)裝置（7）與設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置（5）相連接，多個(gè)傳動(dòng)裝置（7）通過(guò)分別嚙合內(nèi)齒圈和外齒圈從而支撐和驅(qū)動(dòng)各個(gè)圓環(huán)形刀盤（2）轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述傳動(dòng)裝置（7）為傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)齒輪與圓環(huán)形刀盤（2）上設(shè)置的內(nèi)齒圈和外齒圈相互嚙合，實(shí)現(xiàn)圓環(huán)形刀盤（2）的支撐和驅(qū)動(dòng)；每個(gè)傳動(dòng)裝置（7）分別與一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置（5）連接，傳動(dòng)裝置（7）與驅(qū)動(dòng)裝置（5）之間連接有可伸縮副軸（6），可伸縮副軸（6）上設(shè)有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)（8）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多圈圓環(huán)組裝式盾構(gòu)刀盤，其特征在于：根據(jù)需要，所述所有的傳動(dòng)齒輪同時(shí)與圓環(huán)形刀盤（2）的內(nèi)齒圈和外齒圈嚙合；或者部分傳動(dòng)齒輪單獨(dú)與圓環(huán)形刀盤（2）的內(nèi)齒圈嚙合，部分動(dòng)齒輪單獨(dú)與圓環(huán)形刀盤（2）的外齒圈嚙合，分別與內(nèi)齒圈或者外齒圈嚙合的傳動(dòng)齒輪以圓心為中心相對(duì)設(shè)置；傳動(dòng)齒輪與內(nèi)齒圈和或外齒圈嚙合的方式根據(jù)圓環(huán)形刀盤（2）的尺寸以及傳動(dòng)齒輪的齒比決定，若圓環(huán)形刀盤（2）的寬度遠(yuǎn)大于傳動(dòng)齒輪的寬度，或者需要圓環(huán)形刀盤（2）的內(nèi)齒圈和外齒圈與傳動(dòng)齒輪構(gòu)成大齒比，則使用后一種方法進(jìn)行嚙合；反之若圓環(huán)形刀盤（2）的寬度與傳動(dòng)齒輪的寬度接近，則使傳動(dòng)齒輪同時(shí)嚙合內(nèi)齒圈和外齒圈以提高傳動(dòng)效率。

3.一種使用上述任一權(quán)利要求所述多圈圓環(huán)組裝式盾構(gòu)刀盤的工作方法，其特征在于步驟如下：

a. 根據(jù)隧道直徑和工程地質(zhì)條件調(diào)整圓環(huán)形刀盤（2）的寬度和組裝數(shù)量，在圓環(huán)形刀盤（2）上完成刀具（1）的布置；根據(jù)需求調(diào)整所使用的各個(gè)圓環(huán)形刀盤（2）連接驅(qū)動(dòng)裝置（5）的數(shù)量，然后在每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置（5）上設(shè)置可伸縮副軸（6），可伸縮副軸（6）的強(qiáng)度根據(jù)需要選擇；

b. 在工作井中將中心刀盤（3）安裝在盾構(gòu)機(jī)的主軸（4）上，將多個(gè)圓環(huán)形刀盤（2）通過(guò)傳動(dòng)裝置（7）與對(duì)應(yīng)的可伸縮副軸（6）連接，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置（5）與傳動(dòng)齒輪的連接，并完成調(diào)試工作；

c. 盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，主軸（4）驅(qū)動(dòng)中心刀盤（3）旋轉(zhuǎn)，每個(gè)圓環(huán)形刀盤（2）通過(guò)多個(gè)傳動(dòng)齒輪被對(duì)應(yīng)數(shù)量的驅(qū)動(dòng)裝置（5）分別驅(qū)動(dòng)，圓環(huán)形刀盤（2）的內(nèi)齒圈和外齒圈在傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下繞可伸縮副軸（6）旋轉(zhuǎn)；

d. 盾構(gòu)推進(jìn)結(jié)束后，依次拆卸圓環(huán)形刀盤（2），方便盾構(gòu)機(jī)刀盤的起吊和拆卸施工，圓環(huán)形刀盤（2）和中心刀盤（3）則在其它工程中重復(fù)使用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述工作方法，其特征在于：若盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中遇到孤石時(shí)，通過(guò)調(diào)整不同可伸縮副軸（6）向盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)前方伸縮不同長(zhǎng)度，從而改變不同圓環(huán)形刀盤（2）的推進(jìn)行程及角度，便于破碎孤石。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述工作方法，其特征在于：通過(guò)調(diào)整固定同一圓環(huán)形刀盤（2）的可伸縮副軸（6）的長(zhǎng)度，可以改變圓環(huán)形刀盤（2）的推進(jìn)行程，從而形成階梯狀的圓環(huán)型開(kāi)挖斷面，從而穩(wěn)定前方開(kāi)挖面。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述工作方法，其特征在于：通過(guò)獨(dú)立調(diào)整不同圓環(huán)形刀盤（2）之間的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，從而改變圓環(huán)形刀盤（2）前方巖石的受力狀態(tài)，有效提高破巖效率。