一种多模式TBM刀盘

专利检索2025-08-05  18


本发明属于隧道机械,具体为一种多模式tbm刀盘。


背景技术:

1、tbm刀盘是一种用于隧道掘进的工具,也称为削岩盘或盘式掘进机。它由多个刀具盘组成,每个刀具盘上装有数十到数百个刀具,通过旋转和推进的方式对地层进行钻掘和破碎,同时将挖出的岩屑通过输送带或螺旋输送机等方式排出掘进面。

2、现有技术中的tbm刀盘,在使用过程中,根据地质情况的变化,需要进行不同的工作模式,在坚硬的地质条件下,刀盘使用刀具进行挖掘,而在较硬的岩石中,需要利用冲击模式,将岩石碎裂成小块,然后使用刀具进行挖掘,目前在冲击模式下,通常采用气动或液压动力进行撞击,进行破碎,然而在实际处理过程中,在需要冲击处理时需要进行停机处理,并在更换刀具后进行撞击处理,一方面停机更换操作麻烦,降低掘进效率,另一方面在进行专用刀具的冲击处理时,往往实现单一垂直面的冲击处理,针对结构强度较大的岩石,多组垂直的同向冲击力作用效果不佳,往往难以实现快速有效的冲击破碎,实际进行破碎处理时需要往复切换位置进行冲击,难以快速完成破碎处理。

3、此外,现有技术中的tbm刀盘,在使用过程中,随着掘进过程的进行,部分破碎的岩石碎料和泥土碎料会卡在刀具间隙中,尽管在连续作业下,依靠转动掘进震动能够一定程度上自行清理,然而针对部分松散泥土和碎料,对震动反应不明显,仍旧存在间隙中,自清理效果不佳,需要在停机完工后进行专门清理操作,针对隧道掘进处理过程中,难以实现实时处理,使用后续处理麻烦,使用效果不佳。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多模式tbm刀盘,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种多模式tbm刀盘,包括主刀盘、连接座和连接部,所述主刀盘的顶部设有主刀片,其特征在于:所述主刀盘和连接部分别固定连接在连接座的顶部和底部,所述连接座的底部转动安装有定位组件,所述定位组件的一侧设有供气部,所述连接座通过曲杆固定连接有辅刀盘,所述辅刀盘的外表面固定连接有外刀盘组件,所述辅刀盘的顶部设有多模组件,所述辅刀盘的一端活动安装有控制组件,所述控制组件与多模组件啮合装配并推动多模组件摆动,所述外刀盘组件的顶部设有辅助冲击组件,所述主刀盘的内部开设有一号环腔,所述主刀盘外表面固定连通有侧边管,所述侧边管与控制组件的外端活动套接,所述连接座的内部和顶部分别开设有二号环腔和一号孔,所述连接座的底面开设有底部环槽,所述连接座的内部分别开设有弧形通孔和弧形盲孔,所述弧形通孔和弧形盲孔均与底部环槽相连通;

3、所述多模组件包括装配架、转轴、辅助刀、主冲击柱和齿轮;

4、所述定位组件包括定位盘、固定环和二号孔,所述固定环转动套接在底部环槽中,所述二号孔开设在固定环的顶部且数量为两个。

5、优选的,所述辅刀盘的顶面和端面分别开设有安装槽和一号滑腔,所述辅刀盘的内部开设有装配腔,所述装配腔与一号滑腔相连通,所述装配架位于安装槽中,所述转轴固定套接在装配架的内部且转动套接在辅刀盘中,所述齿轮固定套接在转轴的外表面上,所述辅助刀和主冲击柱分别固定在装配架内部的两端,所述齿轮转动套接在装配腔中。

6、优选的,所述控制组件包括连接架、齿板、活动塞和推杆,所述推杆的一端活动套接在侧边管中,所述推杆的另一端与连接架固定连接,所述连接架的一端活动套接在一号滑腔中,所述齿板活动套接在一号滑腔中且与连接架固定连接,所述活动塞位于一号滑腔中且与齿板的另一端固定连接,所述齿板与齿轮啮合连接。

7、优选的,所述一号孔的上下两端分别于一号环腔和二号环腔相连通,所述弧形通孔的顶部与二号环腔相连通,所述连接座的外表面开设有侧孔,所述侧孔与弧形盲孔相连通。

8、优选的,所述供气部包括高压气泵和通气流道,所述高压气泵固定安装在定位盘的顶面,所述通气流道开设在定位盘的内部且与高压气泵的出气端相连通,所述固定环固定连接在定位盘的顶面,两个所述二号孔之间的夹角为90°,一个所述二号孔与通气流道相连通,另一个所述二号孔向下贯穿固定环和定位盘,两个所述二号孔均位于弧形通孔和弧形盲孔的旋转轨迹上。

9、优选的,所述外刀盘组件包括外刀盘、二号滑腔、顶部孔和外侧腔,所述外刀盘与辅刀盘的外端固定连接,所述二号滑腔开设在外刀盘的内部,所述顶部孔和外侧腔均开设在外刀盘的顶部,所述顶部孔和二号滑腔相连通,所述二号滑腔与一号滑腔相连通,所述二号滑腔的内部填充有液压油。

10、优选的,所述辅助冲击组件包括辅冲击柱、弹簧一和限位环,所述辅冲击柱活动套接在顶部孔中,所述限位环套设在辅冲击柱的外侧且固定套接在顶部孔中,所述弹簧一的上端与辅冲击柱固定连接,所述弹簧一的下端固定连接在二号滑腔的内部。

11、优选的,所述通气组件包括底部环、分配环槽、挡环和气管,所述底部环固定连接在外刀盘的底面,所述分配环槽开设在底部环的底部,所述分配环槽与外侧腔相连通,所述挡环固定套接在分配环槽中,所述气管的一端固定连接在挡环的底面且与分配环槽相连通,所述气管的另一端固定连接在连接座的外侧面且与侧孔相连通。

12、优选的,所述吹扫组件包括升降管、弹簧二和吹扫孔,所述升降管活动套接在外侧腔相连通,所述弹簧二固定连接在升降管的底部,所述弹簧二的下端固定连接在挡环的顶面,所述吹扫孔开设在升降管的外表面上,所述升降管的顶部密封,所述吹扫孔为倾斜孔。

13、本发明的有益效果如下:

14、1、本发明通过利用供气部提供高压气体,并配合连接座与定位组件的间歇连通,实现高压气体对控制组件的推动,从而实现对多模组件中的推动,配合多模组件的摆动,从一个倾斜的角度对岩石进行撞击,且同时利用控制组件挤压二号滑腔内部的液压油,配合液压油对辅助冲击组件的推动,使得在冲击岩石时,实现辅助冲击组件对岩石的垂直冲击,以及实现主冲击柱对岩石的倾斜撞击,利用不同方向的撞击效果,提高对岩石的复合冲击,大大增加了对岩石的破碎效果,使用效果好。

15、2、本发明通过直接利用整合在刀盘背面的供气部,以及整合在刀盘上的多模组件,在实际需要切换模式时,仅仅需要启动供气部,配合旋转过程中间歇的通气和泄气,实现多模组件的间歇摆动,从而完成从掘进模式到冲击模式的切换,且实际切换过程为无极切换,无需停机处理,切换动作快速,针对不同工况的处理,大大提高了切换效率,使用效果好。

16、3、本发明通过再次利用供气部的通气,配合旋转的连接座,在间歇的将气体通入至通气组件中时,利用快速通入的高压空气实现外侧腔的填充,从而实现吹扫组件的提升,使得吹扫组件外端延伸出并打开吹扫孔,配合可倾斜开设布置的吹扫孔,实现对刀盘顶部顶面的吹扫,将缝隙中填充的泥土和碎料吹扫出,完成自动清理和清洁,且实际在清理处理时,仅仅需要保持供气部的启动,配合连接座和主刀盘的旋转,完成间歇吹扫,自动清理简单,控制操作便捷,使用效果好。



技术特征:

1.一种多模式tbm刀盘,包括主刀盘(1)、连接座(2)和连接部(3),所述主刀盘(1)的顶部设有主刀片,其特征在于:所述主刀盘(1)和连接部(3)分别固定连接在连接座(2)的顶部和底部,所述连接座(2)的底部转动安装有定位组件(4),所述定位组件(4)的一侧设有供气部(15),所述连接座(2)通过曲杆固定连接有辅刀盘(5),所述辅刀盘(5)的外表面固定连接有外刀盘组件(11),所述辅刀盘(5)的顶部设有多模组件(6),所述辅刀盘(5)的一端活动安装有控制组件(7),所述控制组件(7)与多模组件(6)啮合装配并推动多模组件(6)摆动,所述外刀盘组件(11)的顶部设有辅助冲击组件(12),所述主刀盘(1)的内部开设有一号环腔(16),所述主刀盘(1)外表面固定连通有侧边管(17),所述侧边管(17)与控制组件(7)的外端活动套接,所述连接座(2)的内部和顶部分别开设有二号环腔(19)和一号孔(18),所述连接座(2)的底面开设有底部环槽(20),所述连接座(2)的内部分别开设有弧形通孔(21)和弧形盲孔(22),所述弧形通孔(21)和弧形盲孔(22)均与底部环槽(20)相连通;

2.根据权利要求1所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述辅刀盘(5)的顶面和端面分别开设有安装槽(8)和一号滑腔(10),所述辅刀盘(5)的内部开设有装配腔(9),所述装配腔(9)与一号滑腔(10)相连通,所述装配架(61)位于安装槽(8)中,所述转轴(62)固定套接在装配架(61)的内部且转动套接在辅刀盘(5)中,所述齿轮(65)固定套接在转轴(62)的外表面上,所述辅助刀(63)和主冲击柱(64)分别固定在装配架(61)内部的两端,所述齿轮(65)转动套接在装配腔(9)中。

3.根据权利要求2所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述控制组件(7)包括连接架(71)、齿板(72)、活动塞(73)和推杆(74),所述推杆(74)的一端活动套接在侧边管(17)中,所述推杆(74)的另一端与连接架(71)固定连接,所述连接架(71)的一端活动套接在一号滑腔(10)中,所述齿板(72)活动套接在一号滑腔(10)中且与连接架(71)固定连接,所述活动塞(73)位于一号滑腔(10)中且与齿板(72)的另一端固定连接,所述齿板(72)与齿轮(65)啮合连接。

4.根据权利要求3所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述一号孔(18)的上下两端分别于一号环腔(16)和二号环腔(19)相连通,所述弧形通孔(21)的顶部与二号环腔(19)相连通,所述连接座(2)的外表面开设有侧孔(23),所述侧孔(23)与弧形盲孔(22)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述供气部(15)包括高压气泵(151)和通气流道(152),所述高压气泵(151)固定安装在定位盘(41)的顶面,所述通气流道(152)开设在定位盘(41)的内部且与高压气泵(151)的出气端相连通,所述固定环(42)固定连接在定位盘(41)的顶面,两个所述二号孔(43)之间的夹角为90°,一个所述二号孔(43)与通气流道(152)相连通,另一个所述二号孔(43)向下贯穿固定环(42)和定位盘(41),两个所述二号孔(43)均位于弧形通孔(21)和弧形盲孔(22)的旋转轨迹上。

6.根据权利要求5所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述外刀盘组件(11)包括外刀盘(111)、二号滑腔(112)、顶部孔(113)和外侧腔(114),所述外刀盘(111)与辅刀盘(5)的外端固定连接,所述二号滑腔(112)开设在外刀盘(111)的内部,所述顶部孔(113)和外侧腔(114)均开设在外刀盘(111)的顶部,所述顶部孔(113)和二号滑腔(112)相连通,所述二号滑腔(112)与一号滑腔(10)相连通,所述二号滑腔(112)的内部填充有液压油。

7.根据权利要求6所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述辅助冲击组件(12)包括辅冲击柱(121)、弹簧一(122)和限位环(123),所述辅冲击柱(121)活动套接在顶部孔(113)中,所述限位环(123)套设在辅冲击柱(121)的外侧且固定套接在顶部孔(113)中,所述弹簧一(122)的上端与辅冲击柱(121)固定连接,所述弹簧一(122)的下端固定连接在二号滑腔(112)的内部。

8.根据权利要求7所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述通气组件(14)包括底部环(141)、分配环槽(142)、挡环(143)和气管(144),所述底部环(141)固定连接在外刀盘(111)的底面,所述分配环槽(142)开设在底部环(141)的底部,所述分配环槽(142)与外侧腔(114)相连通,所述挡环(143)固定套接在分配环槽(142)中,所述气管(144)的一端固定连接在挡环(143)的底面且与分配环槽(142)相连通,所述气管(144)的另一端固定连接在连接座(2)的外侧面且与侧孔(23)相连通。

9.根据权利要求8所述的一种多模式tbm刀盘,其特征在于:所述吹扫组件(13)包括升降管(131)、弹簧二(132)和吹扫孔(133),所述升降管(131)活动套接在外侧腔(114)相连通,所述弹簧二(132)固定连接在升降管(131)的底部,所述弹簧二(132)的下端固定连接在挡环(143)的顶面,所述吹扫孔(133)开设在升降管(131)的外表面上,所述升降管(131)的顶部密封,所述吹扫孔(133)为倾斜孔。


技术总结
本发明属于隧道机械技术领域,且公开了一种多模式TBM刀盘,包括主刀盘、连接座和连接部,所述主刀盘的顶部设有主刀片,其特征在于:所述主刀盘和连接部分别固定连接在连接座的顶部和底部。本发明通过利用供气部提供高压气体,并配合连接座与定位组件的间歇连通,实现高压气体对控制组件的推动,从而实现对多模组件中的推动,配合多模组件的摆动,从一个倾斜的角度对岩石进行撞击,且同时利用控制组件挤压二号滑腔内部的液压油,配合液压油对辅助冲击组件的推动,使得在冲击岩石时,实现辅助冲击组件对岩石的垂直冲击,以及实现主冲击柱对岩石的倾斜撞击,利用不同方向的撞击效果,提高对岩石的复合冲击,大大增加了对岩石的破碎效果,使用效果好。

技术研发人员:宋培章,张基伟,王明智,王文涛,孙悟强,刘垚,张佳鑫,姬晓奕,张佳豪,邢博闻,李亮,刘豫虎
受保护的技术使用者:北京科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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