一种适用于硬岩地层掘进的刀盘及具有其的顶管机的制作方法

1.本实用新型涉及掘进施工技术领域，尤其是涉及一种适用于硬岩地层掘进的刀盘及具有其的顶管机。


背景技术：

2.随着地下空间领域的全面开发利用，城市地下综合管廊逐步得到推广，不仅能够解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。
3.顶管技术就是针对综合管廊暗挖施工的一种技术，顶管设备应运而生，且需求量越来越大。目前大断面顶管机大多只适用于软土或部分砂卵石地层，而很多地区地下均有不同程度的硬岩分布或完全为岩石的地层，使得顶管机掘进难度大大增加，甚至完全无法掘进；如中国专利cn113374493a公开的一种顶管机刀盘结构、顶管机及刀头缠绕异物清除方法，其刀盘结构包括刀盘以及设于刀盘掘进一侧的刀头，刀盘上设置有异物清除窗口，异物清除窗口贯穿刀盘厚度方向设置于刀盘上，且异物清除窗口内设置有能够开启或关闭异物清除窗口的封堵结构，封堵结构能够固定于刀盘上，以使能够通过打开异物清除窗口清除刀头上缠绕异物；其很难适用硬岩地层掘进施工。


技术实现要素：

4.针对现有技术不足，本实用新型是提供一种适用于硬岩地层掘进的刀盘及具有其的顶管机，可在硬岩地质条件下快速、高效以及安全掘进。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种适用于硬岩地层掘进的刀盘，包括中心面板、刀盘加强环以及辐条，所述中心面板位于刀盘加强环中心处，中心面板和刀盘加强环之间通过辐条相连，所述辐条包括间隔设置的一组长辐条和短辐条，长辐条上设有一组刀具，短辐条上设有双刃滚刀，所述中心面板上设有中心鱼尾刀。
7.所述刀盘加强环包括刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环，刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环之间通过辐条相连。
8.所述一组刀具包括间隔布置的边刮刀与贝壳刀。
9.所述长辐条上设有注浆口。
10.所述边刮刀为刃口紧贴长辐条边缘的两把刮刀组成。
11.所述贝壳刀设置于长辐条中部。
12.所述长辐条之间同半径处边刮刀与贝壳刀交错分布。
13.一种顶管机，包括壳体和一组所述刀盘，所述壳体为矩形壳体，所述壳体内设有前刀盘组合结构和后刀盘组合结构，所述前刀盘组合结构和后刀盘组合结构均为横向并排设置的一组刀盘，相邻两个刀盘切削轨迹的圆周相切。
14.所述壳体的前部帽檐处设有帽檐切刀。
15.所述壳体的拐角处以及壳体后部相邻刀盘之间盲区均设有固定破碎刀和锥板导
流块。
16.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
17.该适用于硬岩地层掘进的刀盘及具有其的顶管机结构设计合理，通过中心面板、内道钢圈、辐条、双刃滚刀、鱼尾刀和边刮刀相配合，可在硬岩地质条件下快速、高效以及安全掘进，进而提高施工功效和降低施工成本。
附图说明
18.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
19.图1为本实用新型顶管机横断面示意图。
20.图2为本实用新型顶管机纵断面示意图。
21.图3为本实用新型刀盘结构示意图。
22.图4为本实用新型双刃镶齿滚刀示意图。
23.图5为本实用新型固定破碎刀示意图。
24.图中：
25.1.切削刀盘、1-1.刀盘外圈加强环、1-2.刀盘内圈加强环、1-3.长辐条、1-4.双刃滚刀、1-5.中心面板、1-6.中心鱼尾刀、1-7.注浆口、1-8.贝壳刀、1-9.边刮刀、1-10.短辐条、
26.2.壳体、3.固定破碎刀、4.锥板导流块、5.帽檐切刀。
具体实施方式
27.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
28.如图1至图5所示，该矩形顶管机，包括壳体2和一组切削刀盘1，壳体为矩形壳体，壳体内设有前刀盘组合结构和后刀盘组合结构，前刀盘组合结构和后刀盘组合结构均为横向并排设置的一组刀盘，相邻两个刀盘切削轨迹的圆周相切。
29.壳体的前部帽檐处设有帽檐切刀5；壳体的拐角处以及壳体后部相邻刀盘之间盲区均设有固定破碎刀3和锥板导流块4。
30.该适用于硬岩地层掘进的刀盘，包括中心面板、刀盘加强环以及辐条，中心面板位于刀盘加强环中心处，中心面板和刀盘加强环之间通过辐条相连，辐条包括间隔设置的一组长辐条和短辐条，长辐条上设有一组刀具，短辐条上设有双刃滚刀，所述中心面板上设有中心鱼尾刀。
31.刀盘加强环包括刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环，刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环之间通过辐条相连。
32.一组刀具包括间隔布置的边刮刀与贝壳刀；优选的，边刮刀为刃口紧贴长辐条边缘的两把刮刀组成，贝壳刀设置于长辐条中部；长辐条之间同半径处边刮刀与贝壳刀交错分布。
33.本实用新型优选具体实例为：
34.该切削刀盘1本体包括刀盘外圈加强环1-1、刀盘内圈加强环1-2、两层圆心重合的中心面板1-5以及固定在中心面板1-5及两道加强环上的多根长辐条1-3、短辐条1-10，辐条
上组合排布多种刀具，中心鱼尾刀1-6布置于中心面板1-5的中央。
35.长辐条1-3上间隔布置边刮刀1-9与贝壳刀1-8，边刮刀1-9由刃口紧贴辐条边缘的两把刮刀组成，贝壳刀1-8设置于辐条中部，长辐条1-3之间同半径处刮刀与贝壳刀交错分布。另外，长辐条1-3表面设有注浆口1-7，可以加注水、泥浆、泡沫等，用于软化硬岩地层，进而可以提高切削刀盘1的工作效率。
36.短辐条1-10上设置双刃滚刀1-4，双刃滚刀1-4分布于刀盘每一环径上，根据地质条件调整布置数量，确保顶管机在掘进过程中的破岩能力。
37.在实际应用时，顶管机的驱动系统使切削刀盘1向土层方向推进，遇到岩石时双刃滚刀1-4将其破碎，中心鱼尾刀1-6、贝壳刀1-8、边刮刀1-9同时顶进，将土层切削。
38.其中，双刃滚刀包括刀轴、刀体、环形压盖、滚刀密封圈、压盖调节螺栓和刀体安装法兰，刀体为圆环结构，刀体的外圈进行了镶齿；边刮刀与贝壳刀均为硬质合金刀头。
39.本实用新型采用前3+后3的6刀盘组合模式，刀盘结构对称，受力均匀，对土体的扰动小；刀盘的每一环径设置一个双刃镶齿滚刀，确保在刀盘360
°
旋转中可将遇到的硬岩进行破碎，且结构简单、可靠、制造成本低；相邻两个刀盘切削轨迹的圆周相切，扩大了刀盘的切削面积，能够有效减少盲区面积及刀盘面的承受压力，在前壳体帽檐焊接帽檐切刀5，矩形顶管机四个角的盲区位置以及上部三个刀盘之间的两个盲区位置配置固定破碎刀和锥板导流块辅助切削，能够真正实现硬岩地层全断面切削，进而提高工作效率。
40.本实用通过中心面板、刀盘加强环、辐条、双刃滚刀、中心鱼尾刀、贝壳刀、边刮刀、固定破碎刀和锥板导流块相配合，且多根辐条分别被刀盘内圈加强环和外圈加强环固定，增加了刀盘整体刚度，防止辐条因切削阻力以及意外碰撞而产生移位或变形；同时，辐条上多种刀具组合排布，大大提高了切削能力；采用辐条式刀盘，具有结构强度高，中心开口率大且使用寿命长等优点，矩形顶管机掘进时刀盘扭矩较小，土舱压力较为明确，易于硬岩地层掘进时的整体控制。
41.上述仅为对本实用新型较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本实用新型的实施例方案。
42.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于硬岩地层掘进的刀盘，包括中心面板、刀盘加强环以及辐条，所述中心面板位于刀盘加强环中心处，中心面板和刀盘加强环之间通过辐条相连，其特征在于：所述辐条包括间隔设置的一组长辐条和短辐条，长辐条上设有一组刀具，短辐条上设有双刃滚刀，所述中心面板上设有中心鱼尾刀。2.如权利要求1所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述刀盘加强环包括刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环，刀盘外圈加强环和刀盘内圈加强环之间通过辐条相连。3.如权利要求1所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述一组刀具包括间隔布置的边刮刀与贝壳刀。4.如权利要求1所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述长辐条上设有注浆口。5.如权利要求3所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述边刮刀为刃口紧贴长辐条边缘的两把刮刀组成。6.如权利要求3所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述贝壳刀设置于长辐条中部。7.如权利要求3所述适用于硬岩地层掘进的刀盘，其特征在于：所述长辐条之间同半径处边刮刀与贝壳刀交错分布。8.一种顶管机，包括壳体，其特征在于：还包括一组如权利要求1至7任一项所述刀盘，所述壳体为矩形壳体，所述壳体内设有前刀盘组合结构和后刀盘组合结构，所述前刀盘组合结构和后刀盘组合结构均为横向并排设置的一组刀盘，相邻两个刀盘切削轨迹的圆周相切。9.如权利要求8所述顶管机，其特征在于：所述壳体的前部帽檐处设有帽檐切刀。10.如权利要求8所述顶管机，其特征在于：所述壳体的拐角处以及壳体后部相邻刀盘之间盲区均设有固定破碎刀和锥板导流块。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于硬岩地层掘进的刀盘，包括中心面板、刀盘加强环以及辐条，所述中心面板位于刀盘加强环中心处，中心面板和刀盘加强环之间通过辐条相连，所述辐条包括间隔设置的一组长辐条和短辐条，长辐条上设有一组刀具，短辐条上设有双刃滚刀，所述中心面板上设有中心鱼尾刀。顶管机，包括壳体和一组所述刀盘，所述壳体为矩形壳体，所述壳体内设有前刀盘组合结构和后刀盘组合结构，所述前刀盘组合结构和后刀盘组合结构均为横向并排设置的一组刀盘，相邻两个刀盘切削轨迹的圆周相切。可在硬岩地质条件下快速、高效以及安全掘进，进而提高施工功效和降低施工成本。进而提高施工功效和降低施工成本。进而提高施工功效和降低施工成本。


技术研发人员：尹晨 胡潜华 秦巍 章志华 林炳成 杨浩 李强 林烁 杨豪 彭永洪
受保护的技术使用者：中交（广州）建设有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/8/13