CN221119960U - 沉井掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉井掘进机，属于竖井挖掘设备技术领域，为了解决现有沉井掘进机无法挖掘中硬或极硬地层的问题，本实用新型所述沉井掘进机包括依次连接的支腿、主机、回转架、挖掘臂和冲击破挖装置，冲击破挖装置含有依次连接的冲击器和破碎头，冲击器能够击打破碎头破岩。冲击器能够击打破碎头，利用大冲击功和高频冲击破碎坚硬岩石地层，所述沉井掘进机既能适应软土软岩地层的竖井开挖，又能适用于中硬或极硬地层的竖井开挖。

Description

沉井掘进机

技术领域

本实用新型涉及竖井挖掘设备技术领域，具体的是一种沉井掘进机。

背景技术

沉井法又称沉箱凿井法，是把预制好的一段整体井壁或现浇筑的井壁下沉，并在它的支护下边掘进边下沉的一种大直径竖井施工工法。沉井掘进机就是依托沉井工法开发的自动化挖掘设备，开挖、出渣、支护同步进行，以取代传统的人工开挖、水枪、抓斗或长臂挖掘机，实现打井不下井的高效施工。

现有沉井掘进机的截割头通常为横轴式结构或纵轴式结构，无论是横轴式结构还是纵轴式结构，均为截齿类截割头，即截割头上设置有截齿类。通过压力贯入和扭矩旋转破岩，一般适用软土、软岩或一般硬岩(如砂岩)地层；对于中硬或极硬(页岩、花岗岩)地层，现有沉井掘进机无法适用。

实用新型内容

为了解决现有沉井掘进机无法挖掘中硬或极硬地层的问题，本实用新型提供了一种沉井掘进机，所述沉井掘进机含有冲击器，冲击器能够击打破碎头破岩，所述沉井掘进机既能适应软土软岩地层的竖井开挖，又能适用于中硬或极硬地层的竖井开挖。

本实用新型实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种沉井掘进机，包括依次连接的支腿、主机、回转架、挖掘臂和冲击破挖装置，冲击破挖装置含有依次连接的冲击器和破碎头，冲击器能够击打破碎头破岩。

上述技术方案的有益效果是：冲击器能够击打破碎头破岩，所述沉井掘进机既能适应软土软岩地层的竖井开挖，又能适用于中硬或极硬地层的竖井开挖。

回转架和挖掘臂之间连接有第一驱动装置，挖掘臂的一端通过转轴与回转架连接，所述转轴的轴线与主机的轴线垂直，第一驱动装置能够驱动挖掘臂和冲击破挖装置绕所述转轴摆动。

挖掘臂含有筒体、第二驱动装置和伸缩梁，筒体的一端通过所述转轴与回转架连接，伸缩梁套设于筒体内，伸缩梁穿过筒体的另一端，第二驱动装置能够驱动伸缩梁伸缩。

伸缩梁的一端位于筒体内，伸缩梁的另一端位于筒体外，冲击破挖装置位于伸缩梁的另一端，冲击破挖装置为潜孔锤或破碎锤。

冲击破挖装置还含有第三驱动装置和钻杆，钻杆的一端与第三驱动装置连接，钻杆的一端与破碎头连接，冲击器位于钻杆内。

第三驱动装置和钻杆均位于伸缩梁的另一端内，破碎头位于伸缩梁的另一端外，第三驱动装置能够驱动钻杆和破碎头旋转。

破碎头含有一个或多个钻头，所述钻头为硬岩钻头或软岩钻头，所述硬岩钻头的工作端设置有多个球齿。

伸缩梁的另一端外套设有吸渣罩，吸渣罩与伸缩梁之间形成环形的吸渣腔，吸渣罩连接有排渣管。

主机呈直立的圆柱形结构，主机内设置有第一通道，回转架内设置有第二通道，第一通道的轴线、第二通道的轴线和主机的轴线重合，排渣管穿过第一通道和第二通道。

支腿呈水平状态，支腿沿主机的直径方向延伸，支腿的一端与主机连接，支腿的另一端能够与井壁抵接，支腿能够伸缩。

本实用新型实施例的有益效果是：冲击器能够击打破碎头，利用大冲击功和高频冲击破碎坚硬岩石地层，所述沉井掘进机既能适应软土软岩地层的竖井开挖，又能适用于中硬或极硬地层的竖井开挖。

附图说明

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

图1是本实用新型所述沉井掘进机的工作状态示意图。

图2是冲击破挖装置部位的示意图。

图3是破碎头含有多个钻头的示意图。

图4是主机和回转架的剖视示意图。

附图标记说明如下：

1、井壁；2、支腿；3、主机；4、回转架；5、挖掘臂；6、第一驱动装置；7、冲击破挖装置；8、排渣管；9、抓斗；

31、第一通道；

41、第二通道；

51、筒体；52、第二驱动装置；53、伸缩梁；54、吸渣腔；55、吸渣罩；

71、第三驱动装置；72、钻杆；73、冲击器；74、破碎头；75、球齿。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了便于理解和描述，本实用新型的下述描述中采用了绝对位置关系，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，方位词“下”表示图1中的下侧方向。本实用新型采用了阅读者或使用者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本实用新型保护范围的限定。

如图1至图2所示，本实用新型实施例所述的一种沉井掘进机，包括依次连接的支腿2、主机3、回转架4、挖掘臂5和冲击破挖装置7，冲击破挖装置7含有依次连接的冲击器73和破碎头74，冲击器73能够击打破碎头74破岩。

冲击器73能够击打破碎头74，破碎头74利用大冲击功和高频冲击破碎坚硬岩石地层，所述沉井掘进机既能适应软土软岩地层的竖井开挖，又能适用于中硬或极硬地层的竖井开挖。冲击器73可以为现有技术产品，通过快速注入、排出气体或液体介质，从而使破碎头74作快速往复运动，进而形成一定频率的破岩冲击力。

如图1所示，主机3呈直立的圆柱形结构，主机3的轴线沿上下方向延伸，回转架4和挖掘臂5之间连接有第一驱动装置6，挖掘臂5的一端通过转轴与回转架4连接，所述转轴的轴线与主机3的轴线垂直，第一驱动装置6能够驱动挖掘臂5和冲击破挖装置7绕所述转轴摆动。

挖掘臂5的上端通过转轴与回转架4连接，第一驱动装置6可以采用液压缸，所述转轴的轴线呈水平状态，所述转轴的轴线与主机3的轴线之间存在间距，第一驱动装置6能够通过伸出或收回驱动挖掘臂5和冲击破挖装置7摆动，从而调节所述沉井掘进机在水平方向的挖掘范围。

挖掘臂5含有筒体51、第二驱动装置52和伸缩梁53，筒体51的上端通过所述转轴与回转架4连接，伸缩梁53套设于筒体51内，伸缩梁53穿过筒体51的下端，第二驱动装置52能够驱动伸缩梁53沿筒体51的延伸方向伸缩滑动，第二驱动装置52为伸缩梁53在筒体51内腔中伸缩提供动力，第二驱动装置52可以设置于筒体51内，第二驱动装置52可以采用液压缸。

如图1和图2所示，伸缩梁53的上端位于筒体51内，伸缩梁53的上端与第二驱动装置52连接，伸缩梁53的上端位于筒体51外，冲击破挖装置7位于伸缩梁53的下端，冲击破挖装置7可以为现有的潜孔锤或破碎锤。冲击器73为现有的潜孔锤或破碎锤内的冲击器。

冲击破挖装置7还含有第三驱动装置71和钻杆72，钻杆72的上端与第三驱动装置71连接，钻杆72的下端与破碎头74连接，冲击器73位于钻杆72内。第三驱动装置71和钻杆72均位于伸缩梁53的下端内，伸缩梁53呈管状结构，破碎头74位于伸缩梁53的下端外，第三驱动装置71能够驱动钻杆72和破碎头74绕钻杆72的轴线旋转。

第三驱动装置71可以采用电机，第三驱动装置71含有壳体和输出轴，第三驱动装置71的壳体与伸缩梁53直接或间接连接固定，第三驱动装置71的输出轴与钻杆72同轴连接固定。钻杆72与破碎头74通过键连接；第三驱动装置71工作时，钻杆72将扭矩传递到破碎头74上以破碎岩石。同时，在冲击器73作用下破碎头74通过高频振动实现破岩。

如图2和图3所示，当冲击破挖装置7为现有的潜孔锤时，破碎头74含有一个或多个钻头。即破碎头74为一个大钻头，或者，破碎头74含有多个并排设置的小钻头。所述钻头为硬岩钻头或软岩钻头，所述硬岩钻头的工作端设置有多个球齿75，球齿75为硬质合金材料，以切削和破碎岩石。所述软岩钻头的工作端设置多个柱状齿。所述钻头可以根据需要更换为硬岩钻头或软岩钻头。

如图1和图2所示，伸缩梁53的下端外套设有吸渣罩55，吸渣罩55的开口(也可以称为入口)朝下，吸渣罩55与伸缩梁53之间形成环形的吸渣腔54，吸渣罩55连接有排渣管8，吸渣腔54内负压时起集渣作用。排渣管8的一端与吸渣罩55连接，排渣管8的另一端连接有泥浆泵，排渣管8的内部与吸渣腔54连通。在水下沉井工况下，通过泥浆泵或气举循环的作用，将裹挟渣石的泥浆运送至井上。

如图4所示，主机3呈直立的圆柱形结构，主机3含有防脱机构，所述防脱机构能够防止回转架4脱离主机3，主机3内设置有第一通道31，回转架4内设置有第二通道41，第一通道31的轴线、第二通道41的轴线和主机3的轴线重合，第一通道31和第二通道41上下连通，排渣管8依次穿过第一通道31和第二通道41，回转架4旋转时不会影响排渣管8。

主机3能够支撑回转架4并提供动力使其回转，主机3内还设置有旋转驱动装置，所述旋转驱动装置能够驱动回转架4绕主机3的轴线360°旋转，所述旋转驱动装置可以含有依次连接的电机、减速器和齿轮，回转架4的上端外可以设置有齿圈，所述旋转驱动装置的齿轮与齿圈啮合，从而可以实现回转架4旋转。回转架4的作用在于连接主机3与挖掘臂5，并带动挖掘臂5回转。

如图1所示，支腿2的作用在于支撑主机3，将主机3与井壁1固定并随其下沉，支腿2呈水平状态，支腿2沿主机3的直径方向延伸，支腿2的一端与主机3连接，支腿2的另一端能够与井壁1抵接，支腿2能够伸缩。沿主机3的直径方向，支腿2位于主机3的两侧，支腿2可以采用现有的液压缸。井壁1可以为预制或现浇，支护开挖面并为掘进机提供固定支撑。另外，所述沉井掘进机还可以含有抓斗9，在干式沉井工况下，抓斗9可以将渣石收集并输送至井上。

所述沉井掘进机通过冲击实现中硬或极硬岩层的破岩开挖，通过钻头截齿(球齿或柱状齿)的贯入和旋转扭矩实现软土软岩的开挖；破碎的渣石，水下沉井工况通过排渣管输送至井外，干式沉井工况通过抓斗输送至井外；挖掘臂5在回转架4和第一驱动装置6的复合运动下，实现井孔开挖的全断面覆盖。

下面介绍所述沉井掘进机的工作过程。

始发：将所述沉井掘进机按照图1所示组装完毕后，通过支腿2固定在井壁1上，并跟随井壁1下沉至始发位置。

破岩：当挖掘软土或软岩地层时，在挖掘臂5内置第二驱动装置52的压力作用下，破碎头74的球齿75贯入岩层，在第三驱动装置71的驱动作用下，钻杆72带动破碎头74旋转，在贯入压力和旋转扭矩的复合作用下，软岩破碎成为渣石颗粒；当挖掘中硬或极硬地层时，气压或油压驱动冲击器73击打破碎头74，使破碎头74对岩层产生一定频率的大冲击功，并在破碎头74扭矩的复合作用下，硬岩破碎成渣石颗粒，如图2所示。

排渣：水下沉井工况，通过泥浆泵或者气举循环，在破碎头74下端附近的吸渣腔54处形成负压，以泥浆为介质，将渣石颗粒裹挟通过排渣管输送至井外；干式沉井工况，通过抓斗9抓取渣石颗粒，再提升输送至井外。

全断面覆盖：通过回转架4的回转和第一驱动装置6驱使的挖掘臂5摆动，使冲击破挖装置7的开挖曲线实现全断面覆盖。

挖掘臂5收回，所述沉井掘进机跟随井壁1下沉。

重复循环上述动作，完成所述沉井掘进机的持续推进工作。

其中，所述沉井掘进机的冲击破挖装置7采用潜孔锤式钻头代替现有技术中截割齿类截割头，利用冲击器73产生的大冲击功和高频冲击作用于破碎头74可以实现破碎坚硬岩石地层。另外，所述沉井掘进机的冲击破挖装置7采用潜孔锤式钻头代替现有技术中截割齿类截割头，利用破碎头74上截齿的压力贯入和低速自转，可以实现开挖软岩地层。其中，破碎头74可以是单个大直径钻头，破碎头74也可以是多个小直径钻头的排列组合。破碎头74还可以是工程机械常用的破碎锤的锤头或钎头。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本实用新型涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案、实施例与实施例之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种沉井掘进机，其特征在于，所述沉井掘进机包括依次连接的支腿(2)、主机(3)、回转架(4)、挖掘臂(5)和冲击破挖装置(7)，冲击破挖装置(7)含有依次连接的冲击器(73)和破碎头(74)，冲击器(73)能够击打破碎头(74)破岩。

2.根据权利要求1所述的沉井掘进机，其特征在于，回转架(4)和挖掘臂(5)之间连接有第一驱动装置(6)，挖掘臂(5)的一端通过转轴与回转架(4)连接，所述转轴的轴线与主机(3)的轴线垂直，第一驱动装置(6)能够驱动挖掘臂(5)和冲击破挖装置(7)绕所述转轴摆动。

3.根据权利要求2所述的沉井掘进机，其特征在于，挖掘臂(5)含有筒体(51)、第二驱动装置(52)和伸缩梁(53)，筒体(51)的一端通过所述转轴与回转架(4)连接，伸缩梁(53)套设于筒体(51)内，伸缩梁(53)穿过筒体(51)的另一端，第二驱动装置(52)能够驱动伸缩梁(53)伸缩。

4.根据权利要求3所述的沉井掘进机，其特征在于，伸缩梁(53)的一端位于筒体(51)内，伸缩梁(53)的另一端位于筒体(51)外，冲击破挖装置(7)位于伸缩梁(53)的另一端，冲击破挖装置(7)为潜孔锤或破碎锤。

5.根据权利要求4所述的沉井掘进机，其特征在于，冲击破挖装置(7)还含有第三驱动装置(71)和钻杆(72)，钻杆(72)的一端与第三驱动装置(71)连接，钻杆(72)的一端与破碎头(74)连接，冲击器(73)位于钻杆(72)内。

6.根据权利要求5所述的沉井掘进机，其特征在于，第三驱动装置(71)和钻杆(72)均位于伸缩梁(53)的另一端内，破碎头(74)位于伸缩梁(53)的另一端外，第三驱动装置(71)能够驱动钻杆(72)和破碎头(74)旋转。

7.根据权利要求1所述的沉井掘进机，其特征在于，破碎头(74)含有一个或多个钻头，所述钻头为硬岩钻头或软岩钻头，所述硬岩钻头的工作端设置有多个球齿(75)。

8.根据权利要求3所述的沉井掘进机，其特征在于，伸缩梁(53)的另一端外套设有吸渣罩(55)，吸渣罩(55)与伸缩梁(53)之间形成环形的吸渣腔(54)，吸渣罩(55)连接有排渣管(8)。

9.根据权利要求8所述的沉井掘进机，其特征在于，主机(3)呈直立的圆柱形结构，主机(3)内设置有第一通道(31)，回转架(4)内设置有第二通道(41)，第一通道(31)的轴线、第二通道(41)的轴线和主机(3)的轴线重合，排渣管(8)穿过第一通道(31)和第二通道(41)。

10.根据权利要求1所述的沉井掘进机，其特征在于，支腿(2)呈水平状态，支腿(2)沿主机(3)的直径方向延伸，支腿(2)的一端与主机(3)连接，支腿(2)的另一端能够与井壁(1)抵接，支腿(2)能够伸缩。