用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，包括壳体，双刀座旋转装置和可伸缩支撑装置，所述双刀座旋转装置包括主体，所述主体上安装有两套沿所述空腔轴线OA中心对称的外形相同的第一刀具组件和第二刀具组件，其中一个刀具组件为滚刀类刀具组件，另外一个刀具组件为切削类刀具组件，所述滚刀类组件的轴线与所述隧道开口孔轴线OB重合；轴线OA相对于轴线OB的倾斜角为α。本发明专利技术中的双刀座旋转装置倾斜的圆柱体，能可靠地承受开挖面反作用力；可以使安装有滚刀和先行刀的复合刀盘根据不同地质状况选择刀具，还可以进行常压换刀，避免工作人员进入高压作业环境，既保障了施工人员的人身安全，又节省了施工人员换压进舱的时间，方便快捷。

An adaptive tool changing device for the compound cutter of a shield machine

The invention discloses a tool changer for adaptability of shield machine composite cutter comprises a double knife seat rotation device and a telescopic supporting device, the double knife seat rotating device comprises a main body, wherein the body is provided with a set of two along the cavity axis OA centrosymmetric shape first tool assembly and the second components of the same tool, a tool assembly for hob cutter assembly, a tool assembly for cutting tool assembly, axis of the hob assembly and the tunnel opening hole axis OB axis OA axis tilted with respect to coincidence; the OB angle is alpha. The invention of the double cylinder cutter seat rotating device tilt, can reliably under excavation surface reaction; can make the installation of the hob and first knife cutter according to the selection of composite tools of different geological conditions, can also be used for pressure change knife, avoid the staff into the high-pressure working environment, ensuring the construction of the personal safety, and save the construction personnel to change pressure into the cabin, convenient and quick.

【技术实现步骤摘要】
用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置
本专利技术属于隧道掘进施工盾构设备维护
，特别涉及一种安装于盾构机复合刀盘上的适应性换刀装置。
技术介绍
在复合地层中的盾构施工中，经常需要根据不同的地质状况对刀具配置方案进行个性化设计。例如当土质以流动性较差的粘土为主时，刀盘装配切削类刀具有利于土体切削分块；当土质以硬度较大的岩石为主时，则需要使用滚动类刀具进行破岩和碾碎，否则就会导致切削类刀具的严重磨损，造成成本的显著增加。因此，在复合地层施工中滚动类刀具和切削类刀具往往配合使用。而现有的盾构机刀具均为前装式，掘进中途重新调整刀盘布局，不仅意味着工作人员需要经历繁琐耗时的升压-降压过程，还要面临高压泥浆水或有毒气体的威胁。
技术实现思路
针对上述问题，本文提供一种用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，使刀盘可以根据不同地质状况自动调整刀具配置方案，还可以进行常压换刀，以达到保护工作人员人身安全、提高作业效率的目的。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，包括壳体，双刀座旋转装置和可伸缩支撑装置，所述壳体的内腔为圆筒形状的空腔，所述空腔的轴线OA相对于隧道开口孔的轴线OB交于O点，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔的轴线OB的夹角为α；设定所述空腔轴线OA的A点所在位置为前端，所述壳体与盾构机的刀盘面板焊接；所述双刀座旋转装置嵌套于所述壳体的空腔内，所述双刀座旋转装置包括主体，所述主体的外形与所述壳体内腔的形状相吻合，所述主体的前端与所述壳体之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室；所述主体的后端设有环形齿轮，所述壳体上设有与所述环形齿轮啮合的驱动齿轮，所述驱动齿轮由一摆动液压缸驱动；所述主体上安装有两套沿所述空腔轴线OA中心对称的外形相同的第一刀具组件和第二刀具组件，其中一个刀具组件为滚刀类刀具组件，另外一个刀具组件为切削类刀具组件，所述滚刀类刀具组件包括滚刀刀座、滚动类刀具和密封结构，所述切削类刀具组件包括切刀刀座、切削类刀具和密封结构，所述滚刀刀座和切刀刀座的后端依次均设有第一电动球阀和一个锥套；所述滚刀类组件的轴线与所述隧道开口孔轴线OB重合；所述双刀座旋转装置的主体上设有两个用于安装第一刀具组件和第二刀具组件的刀座孔，所述主体上位于所述刀座孔的前端处设有刀座定位台阶；所述滚刀刀座和所述切刀刀座的结构相同，均为扁筒状的刀座，在扁筒状刀座的短边方向穿过一用于支撑刀具的支撑轴；所述扁筒状刀座的外形与所述刀座孔的形状相契合，所述扁筒状刀座的前端与所述刀座定位台阶接触，所述扁筒状刀座的后端设有泥浆排放通道；所述壳体与所述主体的前端之间且位于刀刃容纳室的周边处设有交换密封装置，所述交换密封装置包括贯通于所述壳体的实体部分的液压管和与该液压管贯通的密封囊；所述可伸缩支撑装置包括直线型泥浆排放套管和液压缸，所述直线型泥浆排放套管的轴线与所述第二刀具组件的轴线重合，所述直线型泥浆排放套管的前端设有与所述锥套配合的插头和第二电动球阀，所述直线型泥浆排放套管在所述液压缸的驱动下沿所述第二刀具组件的轴线前后移动。进一步讲，本专利技术用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，其特征在于：所述壳体的前方在位于隧道开口孔处与盾构机的刀盘面板焊接，所述第二刀具组件中的刀具突出于所述隧道开口孔。所述双刀座旋转装置中的第一刀具组件和第二刀具组件可围绕所述空腔的轴线OA旋转180°。所述直线型泥浆排放套管包括相互嵌套的外管和内管，外管与盾构机土仓面板固定，内管与所述液压缸相连。所述壳体前端开口的内沿与所述主体的前端面之间、所述刀座与所述主体之间、所述主体的外回转面与所述壳体之间、所述锥套与所述插头之间、所述外管和内管之间均设有密封结构。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中的双刀座旋转装置结构简单，其倾斜的圆柱体型能可靠地承受开挖面反作用力，且可以在短时间内通过自动旋转完成刀具切换动作。该设计实现了刀盘布局不受任何地层限制地进行自由设计，增强了盾构机对复合地层的适应性，有效地提高了施工效率；2、使用本专利技术适应性换刀装置可以对复合刀盘上的两个不同功能的刀具进行常压换刀，避免工作人员进入高压环境，既保障了施工人员的人身安全，又节省了施工人员换压进舱的时间，方便快捷；3、本专利技术中所涉及到的密封件均可使用允许可调节液压的管状密封件，在双刀座旋转装置工作时通过对管密封件减压来减小体积，可以防止密封件在装置旋转时承受砂土或碎石的磨损而破坏，更换动作完毕后通过加压来使管密封件膨胀，避免高压泥浆水涌入人舱；4、本专利技术中的可伸缩支撑装置的泥浆排放套管是直线型设计，可以让排出泥浆水更顺畅无阻，并且液压缸可以支撑开挖面的反作用力。在换刀操作需要空间时液压缸可以自动进行缩放，为工作人员提供空间。附图说明图1是安装有本专利技术适应性换刀装置的盾构机的整体侧剖面图；图2是图1所示盾构机中刀盘的端向视图；图3是本专利技术中滚刀类刀具组件的立体图；图4是本专利技术中切削类刀具组件的立体图；图5是本专利技术明滚刀工作状态的纵剖图；图6是图5中的双刀座旋转装置的局部放大图；图7是本专利技术中滚刀工作状态的隧道开口处的端向图；图8是本专利技术适应性换刀装置工作位置1的纵剖图；图9是本专利技术适应性换刀装置工作位置2的纵剖图；图10是本专利技术适应性换刀装置换刀状态1的纵剖图；图11是本专利技术适应性换刀装置换刀状态2的纵剖图。图中：1-壳体，2-双刀座旋转装置，3-可伸缩支撑装置，4-隧道开口孔，4A-支撑上表面，4B-支撑下表面，5-刀刃容纳室，6-摆动液压缸，7-第一密封件，8-第二密封件，9-交换密封件，10A-切刀刀座，10B-滚刀刀座，11A-切削类刀具，11B-滚动类刀具，12-泥浆排放套管，13-环形齿轮，14-液压缸，15-刀座孔，16A-第一电动球阀，16B-第二电动球阀，17-锥套，18-插头，19-第四密封件，20-人舱，21-液压管，22-刀盘面板，23-密封囊，24-驱动齿轮，25-第五密封件，26-隔压板，27-盾构机体，28-土仓，29-旋转环体，30-旋转轴承，32-支撑腿，33a-齿圈，33b-驱动小齿轮，34-螺旋运料器，35-空气舱，36-中心鱼尾刀，37-主轮辐，38-中间环，39-外环，40-子轮辐，41-泥浆水入口，42A-固定式切刀，42B-周边刮刀，42C-超挖刀，43-检修孔，45-泥浆排放通道，46-支撑轴，47-第三密封件，48-适应性换刀装置，OA-旋转轴线，OB隧道开口孔的垂线，α-旋转轴线OA相对于隧道开口孔的垂线OB的倾斜角。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。如图1所示，本专利技术中涉及的盾构机主要包括盾构机体27、旋转环体29、刀盘面板22、螺旋运料器34、空气舱35和人舱20，在盾构机体27前部设置有隔压板26，隔压板26前部设有平衡开挖面泥浆水压力的土舱28，在隔压板26后方，所述旋转环体29在旋转轴承30的支撑下围绕盾构轴线O-O旋转。所述刀盘面板22由多个从旋转环体29伸出的支撑腿32支撑。空气舱35中安装刀盘驱动装置33，刀盘驱动装置33包括设置在旋转环体29背面的齿圈33a，与齿圈33a啮合的小齿轮33b以及驱动小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，包括壳体(1)，双刀座旋转装置(2)和可伸缩支撑装置，其特征在于：所述壳体(1)的内腔为圆筒形状的空腔，所述空腔的轴线OA相对于隧道开口孔(4)的轴线OB交于O点，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔(4)的轴线OB的夹角为α；设定所述空腔轴线OA的A点所在位置为前端，所述壳体(1)与盾构机的刀盘面板(22)焊接；所述双刀座旋转装置(2)嵌套于所述壳体(1)的空腔内，所述双刀座旋转装置(2)包括主体，所述主体的外形与所述壳体内腔的形状相吻合，所述主体的前端与所述壳体(1)之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室(5)；所述主体的后端设有环形齿轮(13)，所述壳体(1)上设有与所述环形齿轮(13)啮合的驱动齿轮(24)，所述驱动齿轮(24)由一摆动液压缸(6)驱动；所述主体上安装有两套沿所述空腔轴线OA中心对称的外形相同的第一刀具组件和第二刀具组件，其中一个刀具组件为滚刀类刀具组件，另外一个刀具组件为切削类刀具组件，所述滚刀类刀具组件包括滚刀刀座(10B)、滚动类刀具(11B)和密封结构，所述切削类刀具组件包括切刀刀座(10A)、切削类刀具(11A)和密封结构，所述滚刀刀座(10B)和切刀刀座(10B)的后端依次均设有第一电动球阀(16A)和一个锥套(17)；所述滚刀类组件的轴线与所述隧道开口孔(4)轴线OB重合；所述双刀座旋转装置(2)的主体上设有两个用于安装第一刀具组件和第二刀具组件的刀座孔(15)，所述主体上位于所述刀座孔(15)的前端处设有刀座定位台阶；所述滚刀刀座(10B)和所述切刀刀座(10A)的结构相同，均为扁筒状的刀座，在扁筒状刀座的短边方向穿过一用于支撑刀具的支撑轴(46)；所述扁筒状刀座的外形与所述刀座孔(15)的形状相契合，所述扁筒状刀座的前端与所述刀座定位台阶接触，所述扁筒状刀座的后端设有泥浆排放通道(45)；所述壳体(1)与所述主体的前端之间且位于刀刃容纳室(5)的周边处设有交换密封装置(9)，所述交换密封装置(9)包括贯通于所述壳体(1)的实体部分的液压管(21)和与该液压管(21)贯通的密封囊(23)；所述可伸缩支撑装置(3)包括直线型泥浆排放套管(12)和液压缸(14)，所述直线型泥浆排放套管(12)的轴线与所述第二刀具组件的轴线重合，所述直线型泥浆排放套管(12)的前端设有与所述锥套(17)配合的插头(18)和第二电动球阀(16B)，所述直线型泥浆排放套管(12)在所述液压缸(14)的驱动下沿所述第二刀具组件的轴线前后移动。...

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构机复合刀盘的适应性换刀装置，包括壳体(1)，双刀座旋转装置(2)和可伸缩支撑装置，其特征在于：所述壳体(1)的内腔为圆筒形状的空腔，所述空腔的轴线OA相对于隧道开口孔(4)的轴线OB交于O点，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔(4)的轴线OB的夹角为α；设定所述空腔轴线OA的A点所在位置为前端，所述壳体(1)与盾构机的刀盘面板(22)焊接；所述双刀座旋转装置(2)嵌套于所述壳体(1)的空腔内，所述双刀座旋转装置(2)包括主体，所述主体的外形与所述壳体内腔的形状相吻合，所述主体的前端与所述壳体(1)之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室(5)；所述主体的后端设有环形齿轮(13)，所述壳体(1)上设有与所述环形齿轮(13)啮合的驱动齿轮(24)，所述驱动齿轮(24)由一摆动液压缸(6)驱动；所述主体上安装有两套沿所述空腔轴线OA中心对称的外形相同的第一刀具组件和第二刀具组件，其中一个刀具组件为滚刀类刀具组件，另外一个刀具组件为切削类刀具组件，所述滚刀类刀具组件包括滚刀刀座(10B)、滚动类刀具(11B)和密封结构，所述切削类刀具组件包括切刀刀座(10A)、切削类刀具(11A)和密封结构，所述滚刀刀座(10B)和切刀刀座(10B)的后端依次均设有第一电动球阀(16A)和一个锥套(17)；所述滚刀类组件的轴线与所述隧道开口孔(4)轴线OB重合；所述双刀座旋转装置(2)的主体上设有两个用于安装第一刀具组件和第二刀具组件的刀座孔(15)，所述主体上位于所述刀座孔(15)的前端处设有刀座定位台阶；所述滚刀刀座(10B)和所述切刀刀座(10A)的结构相同，均为扁筒状的刀座，在扁筒状刀座的短边方向穿过一用于支撑刀具的支撑轴(46)；所述扁筒状刀座的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建琴，孟秋杰，乔金丽，郭伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12