一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，喷头和滚刀在刀盘上相交叉设置，所述喷头通过底座设置在所述刀盘上，该缓冲装置包括缓冲机构和辅助机构；所述缓冲机构包括设置在所述喷头底部两侧的支撑板，在所述支撑板上设有导向孔，在所述导向孔内设有导向杆，所述导向杆的另一端固定在所述底座上，且在所述导向杆上套设有环形弹簧；所述辅助机构包括设置在所述喷头侧壁上的多个滑杆和设置在所述底座侧壁上与所述滑杆相对应的滑槽。本发明专利技术使喷头受力均匀、改善滚刀的受力情况，从而防止滚刀发生偏磨，提高了刀盘的使用寿命，以及掘进机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置
本专利技术涉及掘进设备
，具体涉及一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置。
技术介绍
现有的盾构/TBM因其具有较快的施工进度、安全的掘进模式成为隧道施工的首选装备。但是在掘进过程中，如果遇到极硬岩地段，刀具会受到严重的磨损破坏，而过多的更换滚刀不仅会增加成本，还会严重影响掘进速度，延长施工工期。而采用高压水射流辅助破岩能有效降低超硬岩石对刀具的磨损，减少换刀次数与TBM检修时间，从而降低TBM施工成本。另外，水射流具有明显的降尘作用，改善了工作面的环境。因此在遇到极硬岩掘进地段，高压水射流和滚刀复合破岩被广泛被应用。现有刀盘上设有高压水射流喷嘴和滚刀，由于高压水从喷嘴中射出时会产生很大的反作用力，致使安装喷嘴的位置处很容易松动或者破损，另外该反作用力也会致使刀盘产生波动，从而导致滚刀发生偏磨和崩刃，同时在反作用的作用下喷嘴也很容易发生崩裂，影响掘进效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种缓冲效果好、防止滚刀偏磨、提高破岩效率的高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，喷头和滚刀在刀盘上相交叉设置，所述喷头通过底座设置在所述刀盘上，该缓冲装置包括缓冲机构和辅助机构；所述缓冲机构包括设置在所述喷头底部两侧的支撑板，在所述支撑板上设有导向孔，在所述导向孔内设有导向杆，所述导向杆的另一端固定在所述底座上，且在所述导向杆上套设有环形弹簧；所述辅助机构包括设置在所述喷头侧壁上的多个滑杆和设置在所述底座侧壁上与所述滑杆相对应的滑槽。针对上述技术方案，缓冲装置用来对在高压水射流时产生的反作用力进行缓冲，从而防止滚刀发生偏磨；导向杆起到导向的作用，避免喷头发生偏移，环形弹簧起到缓冲的作用，用来缓冲反作用力；辅助机构起到辅助缓冲的作用，在喷头受到反作用力时滑杆在滑槽内产生小距离的滑动，给予喷头一定的缓冲；在缓冲装置和辅助机构的配合作用下，在高压水射流时给喷头进行缓冲，防止反作用力对刀盘产生振动，防止滚刀发生偏磨，延长滚刀寿命。优选的，在所述喷头侧壁与所述底座侧壁之间固定设有多个缓冲座，所述缓冲座包括固定在所述喷头侧壁上的缓冲块和与所述缓冲块连接的具有弹性的支撑爪。在喷头内的高压水射流时，对喷头会产生向下或者一侧的压力，缓冲座用来对该力进行缓冲；另外对于离刀盘回转中心距离较近的滚刀，存在较大的径向外推反作用力，这种反作用力容易造成刀盘周边滚刀偏磨，通过缓冲座对该力进行缓冲，从而有效避免周边滚刀偏磨的问题。优选的，在所述喷头底部和底座之间均布设有多个压簧。对水射流产生的反作用力起到更好的缓冲作用，同时增加喷头在缓冲过程中的稳定性。优选的，在所述底座上设有垫板，在所述垫块和底座之间设有回转机构。回转机构用来平衡喷头和滚刀之间的受力，有效防止滚刀偏磨。优选的，所述回转机构包括设置在所述垫块底部的转动盘和设置在所述底座上的稳定盘，所述转动盘的外表面和所述稳定盘的内表面均为球面，所述转动盘与所述稳定盘相对转动。由于喷头高压水射流是直接射在滚刀刀刃上的，在滚刀受力不均时，滚刀会发生偏磨，此时喷头受到的反作用力也会改变，通过转动盘和稳定盘相对转动，使喷头射流的角度发生小角度改变，降低对喷头的破损力，同时也改变了滚刀的受力状态，改善滚刀磨损或崩齿的情况；另外当滚刀和喷头之间或者喷头两侧滚刀之间卡有石块时，喷头随转动盘发生小角度转动，改变石块、滚刀的受力情况，有利于石块顺利排出，防止滚刀卡住。优选的，所述转动盘与所述稳定盘之间的转动角度为1-2°。该角度既可以改变其受力情况，始终保持其受力均匀，又对水射流的角度不会产生影响，确保水射流与滚刀的接触长度在设定范围内。优选的，所述缓冲装置包括固定在所述喷头底部的底板，在所述底板的底部设有支撑腿，在所述底板的上方通过压缩弹簧连接有缓冲挡板，所述缓冲挡板的两侧分别卡装在设置在所述喷头和底座侧壁上的缓冲槽。该缓冲装置通过缓冲挡板起到主要的缓冲作用，在喷头受到反作用力时，缓冲挡板随喷头向后产生小距离移动，同时缓冲挡板在压缩弹簧的弹性下进一步缓冲，降低反作用力对喷头和刀盘的影响。优选的，所述缓冲槽的竖直长度大于所述缓冲挡板的长度。优选的，所述支撑腿呈折线形倾斜设置。这样设计的支撑腿稳定性更强，同时使喷头和底座之间具有缓冲安全距离。优选的，所述压缩弹簧的下部宽度大于其上方宽度。可以更好的起到缓冲作用。本专利技术的有益效果是：本专利技术对喷头受到的反作用力进行缓冲，改善滚刀的受力情况，从而防止滚刀发生偏磨；同时确保喷头受力均匀，从而提高了水射流辅助破岩的作用，使滚刀受力可显著降低，从而降低了刀盘的电机功率，极大地提高了刀盘的使用寿命，以及掘进机的工作效率。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为本专利技术实施例二的结构示意图；图3为本专利技术转动盘和稳定盘的连接示意图；图4为底座的俯视图；图5为本专利技术实施例三的结构示意图。图中：1喷头，2底座，3支撑板，4导向杆，5环形弹簧，6压簧，7滑槽，8滑杆，9缓冲块，10支撑爪，11回转机构，12稳定盘，13转动盘，14底板，15支撑腿，16压缩弹簧，17缓冲挡板，18缓冲槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1如图1所示，一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，喷头1和滚刀在刀盘上相交叉设置，喷头1通过底座2设置在刀盘上，该缓冲装置包括缓冲机构和辅助机构，且喷头1的底部通过管道与外部的高压水相连。缓冲机构包括设置在喷头1底部两侧的支撑板3，在支撑板3上设有导向孔，在导向孔内设有导向杆4；导向杆4的另一端固定在底座2上，且在导向杆4上套设有环形弹簧5。在喷头1底部和底座2之间还均布设有多个压簧6。辅助机构包括设置在喷头1侧壁上的多个滑杆8和设置在底座2侧壁上与滑杆8相对应的滑槽7。在喷头1侧壁与底座2侧壁之间固定设有多个缓冲座，缓冲座包括固定在喷头1侧壁上的缓冲块9和与缓冲块9连接的具有弹性的支撑爪10。高压水射流与滚刀复合破岩的原理主要是通过滚刀刀刃对高压水射流的导流偏转，使水射流进入滚刀刀圈贯入硬岩作用段，从而利用水射流提高滚刀挤压岩体所产生裂纹的扩展速度。本实施例的工作原理：在水射流开始时会对喷头1产生瞬间极大的反作用力，该反作用力的破坏力很大，容易引起滚刀受力不均发生偏磨；喷头1在反作用力的作用下滑杆8沿滑槽7向后做小幅度移动，起到初步缓冲的作用，在后移过程中环形弹簧5和压簧6进行压缩对受力进一步缓冲，导向杆4起到导向的作用，避免喷头1发生偏移造成局部受力不均匀。在施工过程中由于喷头1所在刀盘的位置不同，其侧壁上受力也不同，缓冲座对侧壁受力进行缓冲，使刀盘上整体受力更加均匀，减轻滚刀偏磨的情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，喷头和滚刀在刀盘上相交叉设置，所述喷头通过底座设置在所述刀盘上，其特征在于，该缓冲装置包括缓冲机构和辅助机构；所述缓冲机构包括设置在所述喷头底部两侧的支撑板，在所述支撑板上设有导向孔，在所述导向孔内设有导向杆，所述导向杆的另一端固定在所述底座上，且在所述导向杆上套设有环形弹簧；所述辅助机构包括设置在所述喷头侧壁上的多个滑杆和设置在所述底座侧壁上与所述滑杆相对应的滑槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，喷头和滚刀在刀盘上相交叉设置，所述喷头通过底座设置在所述刀盘上，其特征在于，该缓冲装置包括缓冲机构和辅助机构；所述缓冲机构包括设置在所述喷头底部两侧的支撑板，在所述支撑板上设有导向孔，在所述导向孔内设有导向杆，所述导向杆的另一端固定在所述底座上，且在所述导向杆上套设有环形弹簧；所述辅助机构包括设置在所述喷头侧壁上的多个滑杆和设置在所述底座侧壁上与所述滑杆相对应的滑槽。


2.根据权利要求1所述的高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，其特征在于，在所述喷头侧壁与所述底座侧壁之间固定设有多个缓冲座，所述缓冲座包括固定在所述喷头侧壁上的缓冲块和与所述缓冲块连接的具有弹性的支撑爪。


3.根据权利要求2所述的高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，其特征在于，在所述喷头底部和底座之间均布设有多个压簧。


4.根据权利要求3所述的高压水射流与滚刀复合破岩的喷头缓冲装置，其特征在于，在所述底座上设有垫板，在所述垫块和底座之间设有回转机构。


5.根据权利要求4所述的高压水射流与滚刀复合破...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，卢高明，韩伟锋，杨延栋，翟乾智，范文超，李宏波，褚长海，王利明，周振建，赵海雷，陈瑞祥，吕乾乾，王雅文，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41