全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法制造方法及图纸

一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法，盾体包括前盾和尾盾，尾盾与前盾尾部连接；主驱动，设置于前盾内部，伸缩臂通过铰接装置与主驱动连接；可变径刀盘，包括外刀盘、内刀盘及中心刀盘，可变径刀盘与主驱动连接，主驱动可带动可变径刀盘沿轴线相对于盾体移动，并带动可变径刀盘旋转，外刀盘可通过伸缩臂沿径向外扩或内缩；推进装置，设置于前盾内部，以推动前盾移动；开挖装置，设置于外刀盘上。于外刀盘上。于外刀盘上。

【技术实现步骤摘要】
全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法


[0001]本专利技术涉及隧洞施工设备
，具体涉及一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及掘进机和使用方法。

技术介绍

[0002]目前,全断面硬岩隧洞掘进机，也简称TBM；
[0003]TBM施工技术作为目前较为先进的隧洞施工技术，已被广泛应用于交通、水利等行业的隧道的施工，在质量、工期、安全、环境保护与文明施工方面表现出了突出优势，但在国内常规水电站和抽水蓄能电站施工中应用较少；抽水蓄能电站均为有限空间内的地下洞室群，立面交叉多、短洞多、转弯多、断面尺寸变化频繁，而TBM设备装拆时间长、要求高，施工工期优势在短隧道施工中或不同洞径施工中无法得到充分体现；目前针对不同洞径的隧洞，现有TBM中，在洞内施工过程中仅能实现设备直径的由大变小，对直径由小变大多采用在洞外重新组装的方式，或者采用在洞内需变径处人工开挖设置安装洞，更换另一种规格的TBM刀盘重新掘进，存在设备拆除安装时间长，辅助操作繁琐的问题；因此，寻求一种可洞内任意扩径和缩径的TBM，可极大地提升抽水蓄能电站地下洞室开挖施工的适应性、安全性，提高施工效率，降低施工成本。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，面对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，操作简单、便于组装且能够实现洞内连续变径的TBM及其使用方法。
[0005]本申请旨在解决
技术介绍
中的问题之一。
[0006]可变径全断面硬岩隧洞掘进机，也简称可变径TBM；
>[0007]本专利技术所采用的技术方案为：为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置；
[0008]一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，包括：
[0009]盾体，包括前盾和尾盾，尾盾与前盾尾部连接；
[0010]主驱动，设置于前盾内部，伸缩臂通过铰接装置与主驱动连接；
[0011]可变径刀盘，包括外刀盘、内刀盘及中心刀盘，可变径刀盘与主驱动连接，主驱动可带动可变径刀盘沿轴线相对于盾体移动，并带动可变径刀盘旋转，外刀盘可通过伸缩臂沿径向外扩或内缩；
[0012]推进装置，设置于前盾内部，以推动前盾移动；
[0013]开挖装置，设置于外刀盘上。
[0014]主驱动可带动可变径刀盘沿轴线相对于盾体移动，轴线为前进方向的轴心或者盾体的轴心，或者旋转切削掘进的轴心。
[0015]本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：
[0016]优选的，外刀盘包括外伸缩刀盘和分外刀盘，外伸缩刀盘可沿外刀盘圆周方向旋
转伸缩，并与分外刀盘连接。
[0017]优选的，内刀盘包括刀头伸缩装置和可伸缩刀头，外刀盘和中心刀盘工作面为同一平面，可伸缩刀头设置于外刀盘后部，内刀盘伸出后的工作面和中心刀盘同一平面。
[0018]优选的，可伸缩刀头通过刀头伸缩装置实现伸缩。
[0019]优选的，开挖装置包括移动副和扩挖机构，移动副用于限位可变径刀盘，移动副设置在可变径刀盘的径向路径上，可变径刀盘铰接伸缩臂的一端。
[0020]优选的，扩挖机构设置在的开挖装置和前盾连接处外端。
[0021]本专利技术提供的技术方案从结构强度、体积紧凑、生产效率、生产成本和结构自身特点来说，都具有明显的优势；
[0022]结构强度：优选的可变径装置采用了外刀盘和内刀盘的结构设计，这种设计增强了整个装置的结构强度；外刀盘由外伸缩刀盘和分外刀盘组成，外伸缩刀盘可沿外刀盘圆周方向旋转伸缩，并与分外刀盘连接；内刀盘由中心刀盘和可伸缩刀头组成，中心刀盘与外刀盘处于同一平面，可伸缩刀头设置于外刀盘后部；这种结构设计提高了整个可变径装置的刚度和稳定性，使其能够应对高强度的岩石掘进工作；
[0023]体积紧凑：优选的可变径装置在结构设计上考虑了体积紧凑的因素；通过采用外伸缩刀盘和分外刀盘的设计，可变径装置可以在掘进过程中灵活地调整直径大小，从而适应不同断面尺寸的隧洞；这种可变径的设计使得装置整体的体积较小，可以在有限的空间内进行操作和移动，提高了施工的灵活性和适应性；
[0024]生产效率：优选的可变径装置具有较高的生产效率；可伸缩刀头通过刀头伸缩装置实现伸缩，可以根据需要调整刀头的长度，从而适应不同岩石层的掘进工作；同时，开挖装置包括扩挖机构及移动副，移动副用于限位可变径刀盘，使可变径刀盘垂直主驱动的运动轴线向外移动，即沿盾体或外刀盘的径向路径向外移动，径向是指盾体中心向外辐射的半径，而且该移动副径向移动的中心和伸缩臂的轴心应该属于同一平面，从而使伸缩臂的两个端点的相对旋转运动，转变为可变径刀盘的径向移动；这种结构设计可以有效地提高掘进速度和生产效率，缩短施工周期；
[0025]生产成本：优选的可变径装置在生产成本方面具有一定优势；其结构设计相对简洁，采用了合理的组合和布局，减少了零部件的数量和制造成本；同时，由于装置体积紧凑，可以在施工现场更方便地组装和拆卸，减少了运输和安装的成本。
[0026]应用上述的一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，得到一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置的使用方法，包括以下步骤：
[0027]第一步，扩径准备：主驱动沿轴向推动可变径刀盘伸出，向前掘进一段距离，储备扩挖空间；
[0028]第二步，刀盘扩挖：开挖装置内部移动副沿径向伸出外刀盘，在主驱动的带动下外刀盘旋转，进而带动扩挖机构扩挖外圈土体，得到扩径空间，主驱动带动可变径刀盘沿轴向回缩，可变径刀盘即可在扩挖空间处完成刀盘的扩径；
[0029]第三步，刀盘扩径：中心刀盘保持原位置，外刀盘通过主驱动的伸缩臂沿径向伸出，扩大直至所需直径，外伸缩刀盘旋转伸出，与分外刀盘相连形成组合刀盘，同时内刀盘上的可伸缩刀头在刀头伸缩装置的驱动下沿轴向伸出，与外刀盘刀头保持在同一平面。
[0030]优选的，刀盘缩径包括以下步骤：第四步，中心刀盘保持原位置，内刀盘上的可伸
缩刀头在刀头伸缩装置的驱动下沿轴向回缩，外伸缩刀盘与分外刀盘断开，沿圆周方向旋转回缩，外刀盘在伸缩臂的驱动下沿径向回缩。
[0031]优选的，第五步，推进装置通过抵在隧洞的洞壁岩体上，给主机提供前进的推进力。
[0032]应用上述的一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置及使用方法，得到一种全断面硬岩隧洞掘进机。
[0033]本专利技术具有以下有益效果：
[0034]1、本专利技术的设备克服了常规TBM需拖出洞外或额外设置工作井的问题，在洞内即可实现刀盘的变径，减少人工开挖变径处设备安装洞的工作，减少设备拆装环节，缩短了施工工期；
[0035]2、采用本专利技术可实现刀盘直接由大变小和由小变大，并且可连续任意变径，能适应多种直径隧洞的开挖，应用范围广，施工效率高；
[0036]3、本专利技术操作简单，无需组装和拆卸，施工方便；
[0037]总的来说，本专利技术操作简单、便于组装，与现有技术相比，本专利技术设备无需退至洞外进行拆机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，其特征在于，包括：盾体(100)，包括前盾(110)和尾盾(120)，尾盾(120)与前盾(110)尾部连接；主驱动(200)，设置于前盾(110)内部，伸缩臂(220)通过铰接装置(210)与主驱动(200)连接；可变径刀盘(300)，包括外刀盘(310)、内刀盘(320)及中心刀盘(321)，可变径刀盘(300)与主驱动(200)连接，主驱动(200)可带动可变径刀盘(300)沿轴线相对于盾体(100)移动，并带动可变径刀盘(300)旋转，外刀盘(310)可通过伸缩臂(220)沿径向外扩或内缩；推进装置(400)，设置于前盾(110)内部，以推动前盾(110)移动；开挖装置(500)，设置于外刀盘(310)上。2.如权利要求1所述的一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，其特征在于，外刀盘(310)包括外伸缩刀盘(311)和分外刀盘(312)，外伸缩刀盘(311)可沿外刀盘(310)圆周方向旋转伸缩，并与分外刀盘(312)连接。3.如权利要求1所述的一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，其特征在于，内刀盘(320)包括刀头伸缩装置(322)和可伸缩刀头(323)，外刀盘(310)和中心刀盘(321)工作面为同一平面，可伸缩刀头(323)设置于外刀盘(310)后部，内刀盘(320)伸出后的工作面和中心刀盘(321)同一平面。4.如权利要求1所述的一种全断面硬岩隧洞掘进机用可变径装置，其特征在于，开挖装置(500)包括移动副(510)和扩挖机构(520)，移动副(510)用于限位可变径刀盘(300)，移动副(510)设置在可变径刀盘(300)的径向路径上，可变径刀盘(300)铰接伸缩臂(220...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雨琳，金勇，王爽，郭雷，刘磊，胡凯，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：