CN112065417B - 一种中心突出防结饼刀盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心突出防结饼刀盘，属于盾构机领域，可以解决盾构机在穿越复合地层时结泥饼这一难题，同时相对于现有的解决方法，更加简单易行，包括刀盘本体，刀盘本体包括的中间部分以及位于中间部分外围的周缘部分，中间部分由外侧向内侧渐次向刀盘本体一侧突出，在刀盘本体的几何中心处形成突出点；刀盘中间部分设有多个用于安装刀具的安装孔，安装孔绕突出点圆周阵列。

Description

一种中心突出防结饼刀盘

技术领域

本发明属于盾构机领域，具体的，涉及一种中心突出防结饼刀盘。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

一般隧道穿越的复合地层多为泥岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩。在这些地层中盾构机掘进常常会遇到刀盘结泥饼这一难题。刀盘泥饼产生的原因有以下几点：刀盘的设中心开口率偏小，渣土改良不到位，刀盘牛腿中心加水量不足，推力大、刀盘、刀具对卵石的破碎率偏大，土仓内土压偏大，刀具切割下来的的土体不能顺利通过刀盘中心进入土仓。一旦处理不当，结泥饼发生会对整个盾构隧道的掘进产生很大的影响。一般来说盾构机刀盘结泥饼的危害主要有以下几点：盾构机刀盘结泥饼后掘进速度缓慢、刀盘扭矩、总推力增大、渣温升高、渣土改良困难、多出渣、卡刀盘、易造成螺机出口喷涌，如不及时处理，将导致部分甚至全部刀具偏磨。甚至造成盾构机卡壳而延误工期的问题以及地表沉降等重大灾害。

目前一般都是通过渣土改良和增大刀盘中心面板开口率的方式。对于渣土改良主要是通过化学的方式来对掌子面的土体进行改良，来改变掌子面土体的特性，降低开挖土体的粘性来达到防结泥饼的作用；而对于增大刀盘中心面板的开口率是通过物理机械的方式适当增加刀盘面板中心开口率，对刀盘牛腿进行改造，减少硬弯、死角，保证渣土能够顺利地进入土仓，牛腿随着刀盘的转动与主被动搅拌棒共同工作，改变渣土的和易性。此外，通过增设中心冲刷装置以及外刀筒优化也是一种解决方式。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种中心突出防结饼刀盘，该装置可以解决盾构机在穿越复合地层时结泥饼这一难题，同时相对于现有的解决方法，更加简单易行。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种中心突出防结饼刀盘，包括刀盘本体，刀盘本体包括的中间部分以及位于中间部分外围的周缘部分，中间部分由外侧向内侧渐次向刀盘本体一侧突出，在刀盘本体的几何中心处形成突出点；刀盘中间部分设有多个用于安装刀具的安装孔，安装孔绕突出点圆周阵列。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种中心突出防结饼刀盘，包括呈圆盘状的刀盘本体以及安装于刀盘本体的多个刀具；多个刀具呈多圈圆形阵列，由外圈向内圈刀具的高度的渐次升高。

第三方面，本发明的技术方案还提供了一种中心突出防结饼刀盘，包括呈圆盘状的第一刀盘以及呈环状的第二刀盘，第一刀盘设于第二刀盘内，第一刀盘和第二刀盘之间使用连接器连接，当刀盘整体旋转时，第一刀盘与第二刀盘位于相异的平面。

本发明的具体原理是，通过对于

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)本发明中，针对于中心面板的突起提出了三种实现方式，可以针对于工程中的实际情况进行选择，可以更好地防止现实盾构工程中的结泥饼现象。

2)本发明所提供的三种方案中，每种方案都具有很好的灵活性，都是可以根据实际工程的需求来选择合适的参数，根据不同的地层来决定中心刀盘突起的程度。

3)本发明所提供的三种方案中，均可在一定程度上实现盾构机刀盘中心面板的突起，进而可以很好的防止盾构机在复合地层中掘进时结泥饼现象的发生。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例1中的刀盘剖面示意图，

图2是本发明实施例2中的刀盘剖面示意图，

图3是本发明实施例3中的刀盘剖面示意图。

图中：11、第一刀盘本体；12、第一土仓；13、第一刀具；21、第二刀盘主体；22、第二土仓；23、安装孔；24、外圈刀具；25、中圈刀具；26、内圈刀具；31、外环刀盘；32、第三土仓；33、连接器；34、第三刀具；35、中心刀盘。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种中心突出防结饼刀盘，该装置可以解决盾构机在穿越复合地层时结泥饼这一难题，同时相对于现有的解决方法，更加简单易行。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，实施例1中，公开了一种中心突出防结饼刀盘，其特征在于，包括第一刀盘本体11，第一刀盘本体11包括的中间部分以及位于中间部分外围的周缘部分，中间部分由外侧向内侧渐次向刀盘本体一侧突出，在刀盘本体的几何中心处形成突出点；刀盘中间部分设有多个用于安装刀具的安装孔23，安装孔23绕突出点圆周阵列。

第一刀盘本体11的中间部分，也即刀盘中心，面板本身突起，这种方式需要设计刀盘时针对具体的工程进行相应的设计。而安装于第一刀盘本体11的第一刀具13采用正常盾构机刀盘上的刀具即可。

本实施例中，所述刀盘本体的外缘呈的圆形。

可以理解的是，本实施例中的刀盘除第一刀盘本体11外，还包括第一土仓12，第一土仓12设在第一刀盘本体11的后侧。

构成一整个刀盘的构件，还包括进浆管道和排浆管道，进浆管道的出口与土仓连通；排浆管道的排浆进口与土仓连通。

第一刀盘本体11中间部分突出的方向与周缘部分垂直，可以理解的是，请参考图1，本实施例中间部分由外侧向内侧渐次向刀盘本体一侧突出的部分呈直圆锥状，在旋转时，绕突出点，也即所述突出部分的顶点转动。

本实施例在具体使用的时候，本实施例所公开的刀盘安装在盾构机后，在旋转并带动的道具钻进时，由于刀具的前端并不是位于一个平面内的，在盾构机的前侧，除了沿刀盘旋转轴至刀盘边缘的离心力外，还存在的由刀盘本体向土仓的的运动趋势，可以有效脱离依附在刀盘的土料，避免形成泥饼。

应当清楚，盾构机的前方与盾构机的掘进方向相同。

除本实施例中所述的刀盘外，盾构机还包括各种盾体，可以对已挖掘但还未衬砌的隧道段起临时支撑作用，各盾体还用于承受周围土层的压力。在各盾体的掩护下，盾构机的挖掘、排土、衬砌等作业得以顺利进行。

相对于开挖面而言，本发明的刀盘在是实际作用使用过程中，刀具的切割面的为的圆锥面，因此虽然增大了实际作业面的面积，但是由于钻头的具有如前分析的两种的向心力方向，仍能在保持不结饼的情况下快速推进。与此同时，还可以不断地调整刀盘的动作，实现多种动作，如旋转、俯仰、伸缩、侧移等。

实施例2

本发明的一种典型的实施方式中，如图2所示，实施例2中，公开了一种中心突出防结饼刀盘，包括呈圆盘状的第二刀盘本体以及安装于刀盘本体的多个刀具；多个刀具呈多圈圆形阵列，由外圈向内圈刀具26的高度的渐次升高。

所述刀盘本体的端面的为平面。

可以理解的是，第二刀盘主体21后侧也设有第二土仓22，构成一整个刀盘的构件，还包括进浆管道和排浆管道，进浆管道的出口与土仓连通；排浆管道的排浆进口与土仓连通。

刀盘本体开设多个呈多圈圆形阵列的安装孔23，所述刀具安装于安装孔23中。

本实施例中的，共包括3圈刀具，分别为外圈刀具24、中圈刀具25和内圈刀具26，其依次沿着由外圈向内圈的方向设置。

与实施例1原理相似的，本实施例在具体使用的时候，本实施例所公开的刀盘安装在盾构机后，在旋转并带动的道具钻进时，由于刀具的前端并不是位于一个平面内的，在盾构机的前侧，除了沿刀盘旋转轴至刀盘边缘的离心力外，还存在的由刀盘本体向土仓的的运动趋势，可以有效脱离依附在刀盘的土料，避免形成泥饼。相对于开挖面而言，本发明的刀盘在是实际作用使用过程中，刀具的切割面的为的圆锥面，因此虽然增大了实际作业面的面积，但是由于钻头的具有如前分析的两种的向心力方向，仍能在保持不结饼的情况下快速推进。与此同时，还可以不断地调整刀盘的动作，实现多种动作，如旋转、俯仰、伸缩、侧移等。

实施例3

本发明的一种典型的实施方式中，如图3所示，实施例3中，公开了一种中心突出防结饼刀盘，包括呈圆盘状的第一刀盘以及呈环状的第二刀盘，第一刀盘设于第二刀盘内，第一刀盘和第二刀盘之间使用连接器33连接，当刀盘整体旋转时，第一刀盘与第二刀盘位于相异的平面。

本实施例中，依据具体的位置，将第一刀盘命名为外环刀盘31，将第二刀盘命名为中心刀盘35。

还包括第三刀具34，所述第一刀盘本体11开设多个呈多圈圆形阵列的安装孔23，所述刀具安装于安装孔23中。

连接器33的长度大于所述的外环刀盘31与中心刀盘35之间的间距，此连接器33应该使用特殊的材质以保证中心刀盘35有着很好的伸缩性，可以在不同的地层使得中心刀盘35的伸出长度不同，变换成不同样式的刀盘形状，使得此刀盘可以适应不同的地层，达到防结泥饼的效果，具有很好的灵活性。

本实施例中，连接器33为链索。

可以理解的是，与实施例1原理相似的，本实施例在具体使用的时候，本实施例所公开的刀盘安装在盾构机后，在旋转并带动的道具钻进时，由于刀具的前端并不是位于一个平面内的，在盾构机的前侧，除了沿刀盘旋转轴至刀盘边缘的离心力外，还存在的由刀盘本体向土仓的的运动趋势，可以有效脱离依附在刀盘的土料，避免形成泥饼。相对于开挖面而言，本发明的刀盘在是实际作用使用过程中，刀具的切割面的为的圆锥面，因此虽然增大了实际作业面的面积，但是由于钻头的具有如前分析的两种的向心力方向，仍能在保持不结饼的情况下快速推进。与此同时，还可以不断地调整刀盘的动作，实现多种动作，如旋转、俯仰、伸缩、侧移等。

实施例4

本发明的一种典型的实施方式中，除如实施例1～实施例3所述的中心突出防结饼刀盘，还公开了一种包括如实施例1～实施例3任意一个实施例所述的中心突出防结饼刀盘的盾构机。关于盾构机的具体结构，其可以是现有的任意一种盾构机，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种中心突出防结饼刀盘，其特征在于，包括呈圆盘状的第一刀盘以及呈环状的第二刀盘，第一刀盘设于第二刀盘中心，第一刀盘和第二刀盘之间使用连接器连接，当刀盘整体旋转时，第一刀盘与第二刀盘位于相异的平面；

其中，所述连接器为链索以保证第一刀盘有着很好的伸缩性，可以在不同的地层使得第一刀盘的伸出长度不同，变换成不同样式的刀盘形状，使得此刀盘可以适应不同的地层，达到防结泥饼的效果。

2.如权利要求1所述的一种中心突出防结饼刀盘，其特征在于，还包括刀具，所述第一刀盘本体开设多个呈多圈圆形阵列的安装孔，所述刀具安装于安装孔中。

3.如权利要求1所述的一种中心突出防结饼刀盘，其特征在于，所述连接器的长度大于所述的第一刀盘与第二刀盘之间的间距。

Images