一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，解决了现有技术中刀盘易磨损、掘进效果不佳的问题。本实用新型专利技术包括刀盘本体，刀盘本体上设有滚刀和高压喷嘴，高压喷嘴与高压水系统相连接。本实用新型专利技术采用滚刀与高压喷嘴相结合的刀盘，通过高压喷嘴与滚刀的合理布置，使高压喷嘴中高压水的水楔的作用充分作用在滚刀产生的微小裂纹处将其扩展成较明显的裂缝，使岩渣快速剥落。

A TBM cutter head for rock breaking assisted by high pressure water

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘
本技术涉及高压辅助破岩
，特别是指一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘。
技术介绍
传统的隧道硬岩掘进机（TBM）采用机械式破岩，通过滚刀对硬岩实施压、滚、磨等作用，使硬岩产生高应力区和裂痕，随着裂痕扩展形成碎石片，从而实现硬岩隧道掘进的目的，但该种破岩方式对滚刀的磨损极为严重。近年来，国内外学者提出了一种应用高压水射流辅助TBM滚刀破岩的概念，这种概念就是应用高压水的冲击力来实现对TBM滚刀辅助硬岩的目的。如何通过高压水射流提高刀具的贯入能力、提高对岩石的剥落效率是高压水辅助破岩刀盘设计的关键点。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中的不足，本技术提出一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，解决了现有技术中刀盘易磨损、掘进效果不佳的问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，包括刀盘本体，刀盘本体上设有滚刀和高压喷嘴，高压喷嘴与高压水系统相连接。所述滚刀包括边滚刀和中心滚刀，中心滚刀设置在刀盘本体的中心处，边滚刀分布在以刀盘本体为圆心的不同半径的同心圆上，同一个同心圆上设有至少一个边滚刀。所述高压喷嘴设置在边滚刀刀刃的投影线上且位于边滚刀的两侧。所述高压喷嘴设置在相邻两个同心圆之间。所述高压喷嘴倾斜设置在滚刀滚动方向的后刀刃两侧。所述高压喷嘴的中心轴线与岩石面之间的角度为30°。所述倾斜设置的两个高压喷嘴的喷射线的交点位于滚刀刀刃的下方。本技术采用滚刀与高压喷嘴相结合的刀盘，通过高压喷嘴与滚刀的合理布置，使高压喷嘴中高压水的水楔的作用充分作用在滚刀产生的微小裂纹处将其扩展成较明显的裂缝，使岩渣快速剥落。本技术的刀具在高压喷嘴作用下，所受推力小，贯入能力强，提高岩石剥落速度，提高掘进效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术整体结构示意图。图2为实施例1中本技术高压喷嘴与滚刀布置示意图。图3为实施例2中本技术高压喷嘴与滚刀布置示意图。图4为实施例3中本技术高压喷嘴与滚刀布置示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1，如图1所示，一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，包括刀盘本体1，刀盘本体1上设有滚刀2和高压喷嘴3，滚刀2和高压喷嘴3均与刀盘本体进行同步转动，刀盘本体1由主驱动带动其转动，高压喷嘴3与高压水系统相连接。高压水系统中的水经高压喷嘴变成高压水射流，配合滚刀进行机械破岩与高压水破岩联合破岩，提高TBM掘进效率，降低刀具磨损。进一步，如图2所示，所述滚刀2包括边滚刀21和中心滚刀22，中心滚刀22设置在刀盘本体1的中心处，边滚刀21分布在以刀盘本体1为圆心的不同半径的同心圆上，同一个同心圆上设有至少一个边滚刀21。边滚刀21以最高点刀刃为准，布置在不同直径同心圆上。高压喷嘴3设置在边滚刀21刀刃的投影线上且位于边滚刀21的两侧，即滚刀前后各布置一个高压水喷嘴，前方高压水喷嘴提前将岩石切处一条窄缝，同时释放岩石内部应力，便于滚刀贯入，滚刀贯入岩石，受到滚刀侧向力的影响，刀刃两侧产生较明显的裂纹，使岩石剥落。滚刀两侧岩石剥落的同时，刀刃顶部岩石产生微小裂纹。刀盘旋转一圈，滚刀前方高压水喷嘴冲蚀微小裂纹，在水楔的作用下，微小裂纹扩展成有利于滚刀贯入的较明显的裂缝，滚刀在具有明显裂缝的岩石中掘进时，提高刀具的贯入能力，提高破岩效率。实施例2，如图3所示，一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，高压喷嘴3设置在相邻两个同心圆之间，即位于两个边滚刀之间，滚刀与滚刀之间布置高压水喷嘴，提前对相邻刀刃之间的岩石切除窄缝；滚刀挤压岩石，由于预制切缝的存在，使刀刃侧向岩石存在了临空面，岩石在剪切力作用下很快从母体剥落。破岩过程中刀具在贯入岩石过程中岩石给滚刀刀刃的侧向力减小，破岩更加容易，滚刀推力下降约40%左右，降低滚刀推力，使其贯入能力大大提高，提高破岩效率。其他结构与实施例1相同。实施例3，如图4所示，一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，所述高压喷嘴3倾斜设置在滚刀2滚动方向的后刀刃两侧。所述高压喷嘴3的中心轴线与岩石面之间的角度为30°。倾斜设置的两个高压喷嘴3的喷射线的交点位于滚刀2刀刃的下方。滚刀在掌子面滚动破岩，在滚刀滚动方向的后面刀刃两侧布置两个倾斜的高压水喷嘴，喷嘴轴线与岩石面角度为30度，滚刀碾压岩石后形成微小裂隙，高压水能够将微小裂隙劈裂，高压水具有明显的水楔作用，水楔能够沿着微小裂隙将掌子面表层岩渣剥落下来，即右侧喷嘴将滚刀刀刃左侧岩石破除，左侧喷嘴将右侧岩石破除，使岩渣从母体剥落，提高破岩效果。其他结构与实施例1相同。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，其特征在于：包括刀盘本体（1），刀盘本体（1）上设有滚刀（2）和高压喷嘴（3），高压喷嘴（3）与高压水系统相连接；所述滚刀（2）包括边滚刀（21）和中心滚刀（22），中心滚刀（22）设置在刀盘本体（1）的中心处，边滚刀（21）分布在以刀盘本体（1）为圆心的不同半径的同心圆上，同一个同心圆上设有至少一个边滚刀（21）；所述高压喷嘴（3）设置在边滚刀（21）刀刃的投影线上且位于边滚刀（21）的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，其特征在于：包括刀盘本体（1），刀盘本体（1）上设有滚刀（2）和高压喷嘴（3），高压喷嘴（3）与高压水系统相连接；所述滚刀（2）包括边滚刀（21）和中心滚刀（22），中心滚刀（22）设置在刀盘本体（1）的中心处，边滚刀（21）分布在以刀盘本体（1）为圆心的不同半径的同心圆上，同一个同心圆上设有至少一个边滚刀（21）；所述高压喷嘴（3）设置在边滚刀（21）刀刃的投影线上且位于边滚刀（21）的两侧。


2.根据权利要求1所述的用于高压水辅助破岩的TBM刀盘，...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐志冲，高翔，杨添任，张九宇，崔彦斌，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，中铁高新工业股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41