用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换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工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，包括壳体、旋转装置和可伸缩支撑装置，壳体的内腔为一截锥体表面形成的空腔，空腔的轴线OA与隧道开口孔的轴线OB的夹角为α；壳体与盾构机的刀盘面板焊接；旋转装置嵌装在壳体的空腔内，并安装有两套沿空腔轴线OA中心对称的结构相同的滚刀组件，其中一套工作滚刀组件的轴线与隧道开口孔轴线OB重合，壳体与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；可伸缩支撑装置包括直线型泥浆排放套管和液压缸，套管的轴线与工作滚刀组件的轴线重合，套管可沿工作滚刀组件的轴线前后移动。本发明专利技术保证了工作人员的人身安全，减少了停机换刀的次数，提高了作业效率，降低了施工成本。

Automatic switching device for the working hob and the spare hob of the shield machine

The invention discloses an automatic switching device of shield machine and spare hob hob, which comprises a shell, a rotating device and telescopic supporting device, the inner cavity of the casing into a cone cavity is formed on the surface of the included angle between the axis OA and tunnel cavity opening hole axis OB alpha; panel welding shell and the shield machine cutter; rotating device embedded in the shell cavity, and installed two sets of structure along the cavity axis OA center symmetric same hob assembly, including a tunnel axis and the hob assembly opening hole axis OB overlap, perimeter between the front end and the main body and the shell in the blade receiving chamber is provided with a sealing exchange telescopic device; the supporting device comprises a linear type mud discharge casing and the hydraulic cylinder, hob axis and a work component casing to coincide with the axis of sleeve assembly along the work of hob Move around the axis. The invention ensures the personal safety of the staff, reduces the number of stop switching times, improves the operation efficiency and reduces the construction cost.

【技术实现步骤摘要】
用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置
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刀盘上的备用滚刀自动切换装置。
技术介绍
滚刀因其工作环境恶劣而极易磨损，而在现今的所有设计中，每个刀座孔均只能安装一把滚刀，施工时需要根据个别滚刀的磨损情况频繁地停机更换，这是导致施工效率低下的重要原因。并且由于此时盾构机正处于施工过程中，为了维持开挖面稳定和防止涌水，开挖面压力必须保持不变，工作人员需先进入升压舱逐步升压后再进入高压作业环境，作业完成后再逐步降压退出，不仅繁琐耗时，还对工作人员的生命健康造成很大威胁。这就需要设计一种能够携带备用滚刀的新型机械，它不仅可以延长单次检修后的掘进里程，减少停机换刀的次数，还可以隔离高低压，以达到保护工作人员人身安全、提高作业效率，减少施工成本的目的。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提供一种用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，其结构简单合理，可以隔离高低压，保证了工作人员的人身安全；减少了停机换刀的次数，提高了作业效率，降低了施工成本。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工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，包括壳体、旋转装置和可伸缩支撑装置，所述壳体的内腔为一截锥体表面形成的空腔，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔的轴线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；所述旋转装置嵌装在所述壳体的空腔内，所述旋转装置包括主体，所述主体的形状与所述壳体内腔的形状相吻合，主体后端设有外齿圈，所述壳体上设有与所述外齿圈啮合的主动齿轮，所述主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中心对称的结构相同的滚刀组件，所述滚刀组件包括刀座、滚刀和密封结构，所述刀座的后端依次设有第一电动球阀和一个锥套；两套滚刀组件中，其中一套为工作滚刀组件，该工作滚刀组件的轴线与所述隧道开口孔轴线OB重合，另外一套为备用滚刀组件，所述壳体与所述主体的前端之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室；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工作滚刀组件的轴线重合，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工作滚刀组件的轴线前后移动。进一步讲，本专利技术用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，其中，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备用滚刀切换动作。该自动化设计实现了滚刀的集中更换，不仅增强了施工的延续性，还减少了停机检修的次数，有效地提高了盾构机施工效率。(2)使用本专利技术滚刀自动切换装置，待盾构机掘进到适宜换刀作业的区域，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。(3)本专利技术中用到的密封件均可使用允许可调节液压的管状密封件，在更换滚刀时通过对管密封件减压来减小体积，可以防止密封件在旋转装置转动时密封件承受砂土或碎石的磨损而破坏，转动动作完毕时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是带有本专利技术盾构机备用滚刀自动切换装置的盾构机的整体侧剖面图；图2是带有本专利技术盾构机备用滚刀自动切换装置的盾构机刀盘主视图；图3是本专利技术中滚刀和滚刀支承件的立体图；图4是本专利技术盾构机备用滚刀自动切换装置工作状态的纵剖图；图5是图4中所示左部分的局部结构放大图；图6是本专利技术盾构机备用滚刀自动切换装置位于隧道开口部分的立体图；图7是换刀动作之前将套管回退后的状态示意图；图8是换刀动作过程中，退下滚刀组件B的状态示意图。图中：1-壳体，2-旋转装置，3-可伸缩支撑装置，4-隧道开口孔，4A-滚刀支撑上表面，4B-滚刀支撑下表面，5-滚刀容纳室，6-摆动液压缸，7-第一密封构件，8-第二密封件，9-交换密封件，10-刀座，10A-备用刀座，10B-工作刀座，11-滚刀，11A-备用滚刀，11B-工作滚刀，12-泥浆排放套管，13-外齿圈，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-管密封件，24-主动齿轮，25-第五密封件，26-隔压板，27-盾构机体，28-土舱，29-旋转环体，30-旋转轴承，32-支撑腿，33-刀盘驱动装置，33a-齿圈，33b-小齿轮，33c-电动机，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，44-滚刀组件，45-泥浆排放通道，46-支撑轴，47-第三密封件，48-备用滚刀自动切换装置，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以及驱动小齿轮33b的电动机33c。在中心鱼尾刀36的正后方设有穿过隔压板26的检修孔43，从而允许工人在停机维修期间从空气舱35进入人舱20进行常压换刀作业。此外，所述螺旋运料器34穿过隔压板26，使得在土舱28在保压的同时将泥浆水排出到空气舱35。如图2所示，所述刀盘面板22包括从中心鱼尾刀36径向延伸的多个主轮辐37，在主轮辐37上相对于盾构轴线O-O周向布置的中间环38和外环39，以便连接主轮辐37和子轮辐40。泥浆水入口在41处。本专利技术设计的用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置48以预定间距径向地安装在主轮辐37和子轮辐40前部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，包括壳体(1)、旋转装置(2)和可伸缩支撑装置(3)，其特征在于：所述壳体(1)的内腔为一截锥体表面形成的空腔，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔(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；所述旋转装置(2)嵌装在所述壳体(1)的空腔内，所述旋转装置(2)包括主体，所述主体的形状与所述壳体内腔的形状相吻合，主体后端设有外齿圈(13)，所述壳体(1)上设有与所述外齿圈(13)啮合的主动齿轮(24)，所述主动齿轮(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中心对称的结构相同的滚刀组件，所述滚刀组件包括刀座、滚刀和密封结构，所述刀座的后端依次设有第一电动球阀(16A)和一个锥套(17)；两套滚刀组件中，其中一套为工作滚刀组件，该工作滚刀组件的轴线与所述隧道开口孔(4)轴线OB重合，另外一套为备用滚刀组件，所述壳体(1)与所述主体的前端之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室(5)；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)的轴线与所述工作滚刀组件的轴线重合，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)的驱动下沿所述工作滚刀组件的轴线前后移动。...

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构机工作滚刀与备用滚刀的自动切换装置，包括壳体(1)、旋转装置(2)和可伸缩支撑装置(3)，其特征在于：所述壳体(1)的内腔为一截锥体表面形成的空腔，所述空腔的轴线OA与隧道开口孔(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；所述旋转装置(2)嵌装在所述壳体(1)的空腔内，所述旋转装置(2)包括主体，所述主体的形状与所述壳体内腔的形状相吻合，主体后端设有外齿圈(13)，所述壳体(1)上设有与所述外齿圈(13)啮合的主动齿轮(24)，所述主动齿轮(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中心对称的结构相同的滚刀组件，所述滚刀组件包括刀座、滚刀和密封结构，所述刀座的后端依次设有第一电动球阀(16A)和一个锥套(17)；两套滚刀组件中，其中一套为工作滚刀组件，该工作滚刀组件的轴线与所述隧道开口孔(4)轴线OB重合，另外一套为备用滚刀组件，所述壳体(1)与所述主体的前端之间设有用于容纳刀刃的刀刃容纳室(5)；所述...

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