一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构及其使用方法与流程

1.本发明属于盾构机技术领域，具体涉及一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构及其使用方法。


背景技术：

2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机，盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建，它区别于敞开式施工法，使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
3.由于土壤或者刀盘结构问题，在刀盘的中心刀区域和辐板上容易形成泥饼，现有技术中，通过人工清理的方法具有一定危险性，造成人员伤亡事故，加大泡沫注入量不仅会增加成本，同时还增加环境污染，为此我们提出一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构及其使用方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构及其使用方法，旨在解决现有技术中的通过人工清理的方法具有一定危险性，造成人员伤亡事故，加大泡沫注入量不仅会增加成本，同时还增加环境污染的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构，包括刀盘主体，包括刀盘主体，所述刀盘主体的一侧设置有盾构机主体，所述盾构机主体内转动设置有驱动盘，所述驱动盘靠近刀盘主体的一侧设置有并接盘，所述驱动盘的另一侧固定连接有主轴，所述刀盘主体上设置有十字板和四个扇形盾盘，每个所述扇形盾盘上均设置有一组定刀组件和两组第一动刀组件，所述十字板上设置有多组第二动刀组件和多组刮刀组件，每个所述扇形盾盘靠近驱动盘的一端均设置有插接部，所述驱动盘和并接盘之间设置有加强盘，每个所述插接部均与加强盘可拆卸连接。
7.作为本发明一种优选的方案，每组所述定刀组件包括梯形板和多个定切刀，所述扇形盾盘靠近驱动盘的一侧开设有安装槽，所述梯形板通过螺栓固定连接于安装槽内，所述安装槽开设有多个定刀槽，多个所述定切刀均固定连接于梯形板靠近扇形盾盘的一侧，每个所述定切刀贯穿其中一个定刀槽并向外延伸。
8.作为本发明一种优选的方案，每组所述第一动刀组件包括第一滚刀和第一固定架，所述扇形盾盘靠近驱动盘的一侧开设有第一滚槽，所述第一滚刀转动连接于第一滚槽的内壁之间，所述第一固定架通过螺栓固定连接于扇形盾盘靠近驱动盘的一侧，所述第一固定架位于第一滚槽的边缘，所述扇形盾盘的边缘处均开设有斜槽。
9.作为本发明一种优选的方案，每组所述第二动刀组件包括第二滚刀和第二固定
架，所述十字板靠近驱动盘的一侧开设有第二滚槽，所述第二滚刀转动连接于第二滚槽的内壁之间，所述第二固定架通过螺栓固定连接于十字板靠近驱动盘的一侧。
10.作为本发明一种优选的方案，每组所述刮刀组件包括u形板和两个定刮刀，所述十字板靠近驱动盘的一侧开设有侧接槽，所述u形板通过螺栓固定连接于侧接槽内，所述定刮刀固定连接于u形板的两端。
11.作为本发明一种优选的方案，所述刀盘主体远离盾构机主体的一侧设置有多个定位块，所述十字板的每个端部均固定连接于两个定位块之间，所述十字板的中心处开设有第一定位孔，所述第一定位孔内通过螺栓固定连接有锥形十字刀，所述锥形十字刀贯穿十字槽并向外延伸。
12.作为本发明一种优选的方案，所述并接盘靠近十字板的一侧开设有四个插槽，每个所述插接部插入其中一个插槽内并与加强盘接触，所述加强盘通过螺栓与四个插接部固定连接，所述十字板靠近驱动盘的一侧固定连接有多个第二定位桩，所述加强盘和并接盘靠近十字板的一侧均开设有多个第二定位孔，每个所述第二定位桩插入其中一个第二定位孔内，所述加强盘通过螺栓与第二定位桩固定连接。
13.作为本发明一种优选的方案，所述并接盘和加强盘靠近驱动盘的一侧均开设有花键，所述驱动盘靠近加强盘的一侧固定连接有花形槽，所述花形槽插入花键并向外延伸，所述并接盘靠近驱动盘的一侧固定连接有多个第一定位桩，所述驱动盘靠近加强盘的一侧开设有多个第一定位孔，每个所述第一定位桩插入其中一个第一定位孔内，且驱动盘通过螺栓与刀盘主体固定连接，所述刀盘主体的圆周表面开设有边槽。
14.作为本发明一种优选的方案，所述盾构机主体靠近刀盘主体的一侧设置有凹槽和多个喷淋器，所述凹槽内安装有螺旋输送器，每个所述喷淋器的喷射方向不同，多个所述扇形盾盘之间固定连接有环形板。
15.一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构的使用方法，包括如下步骤：
16.s1.在主轴安装后，由外部设备驱动主轴转动，主轴带动驱动盘转动，驱动盘带动花形槽转动，花形槽带动并接盘和加强盘同时转动，最后带动刀盘主体、扇形盾盘、十字板整体结构转动，达到破碎土壤结构的目的；
17.s2.扇形盾盘转动时带动多个第一滚刀和定切刀同时转动，相邻的两个第一滚刀切割方向不同，第一滚刀在与土壤结构接触时能够自转，定切刀的位置整齐排列，两种破碎方式相互配合使用，能够更好地破碎土壤结构；
18.s3.十字板转动时带动锥形十字刀转动，锥形十字刀位于刀盘主体前进方向的中心处，锥形十字刀转动时形成一个突破点，能够破碎质地更加坚硬的土壤结构，同时多个第二滚刀在与土壤结构接触时能够自转，多个第二滚刀的移动轨迹形成多个规则大小的圆形，使得破碎的土壤结构更加均匀，避免其土壤结构过大，减少结构过大的土壤结构形成泥饼可能。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本方案中扇形盾盘与十字板之间存在空隙，刀盘主体、扇形盾盘、十字板整体镂空设计，与土壤结构的接触面较小，在其表面上土壤结构面积有限，从而减少土壤结构形成泥饼的可能性。
21.2、本方案中在扇形盾盘转动时带动多个第一滚刀和定切刀同时转动，相邻的两个
第一滚刀切割方向不同，第一滚刀在与土壤结构接触时能够自转，定切刀的位置整齐排列，两种破碎方式相互配合使用，能够更好地破碎土壤结构。
22.3、本方案中锥形十字刀位于刀盘主体前进方向的中心处，锥形十字刀转动时形成一个突破点，能够破碎质地更加坚硬的土壤结构，同时多个第二滚刀在与土壤结构接触时能够自转，多个第二滚刀的移动轨迹形成多个规则大小的圆形，使得破碎的土壤结构更加均匀，避免其土壤结构过大，减少结构过大的土壤结构形成泥饼可能。
附图说明
23.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
24.在附图中：
25.图1为本发明的整体结构示意图；
26.图2为本发明的侧视结构示意图；
27.图3为本发明的盾构机主体结构示意图；
28.图4为本发明的刀盘主体侧视；
29.图5为本发明的刀盘主体连接爆炸结构示意图；
30.图6为本发明的驱动连接爆炸结构示意图；
31.图7为本发明的图6的a处放大结构示意图；
32.图8为本发明的驱动盘结构示意图；
33.图9为本发明的十字板爆炸结构示意图；
34.图10为本发明的图9的b处放大结构示意图。
35.图中标号说明：1、刀盘主体；2、盾构机主体；3、驱动盘；4、花形槽；5、主轴；6、并接盘；7、加强盘；8、花键；9、插槽；11、第一定位桩；12、扇形盾盘；13、环形板；14、插接部；15、第一滚槽；16、第一滚刀；17、第一固定架；18、安装槽；19、梯形板；20、定切刀；21、定刀槽；22、第一定位孔；23、第二定位孔；24、十字板；25、定位块；26、第二滚槽；27、第二滚刀；28、第二固定架；29、侧接槽；30、u形板；31、定刮刀；32、十字槽；33、锥形十字刀；34、边槽；36、第二定位桩；37、斜槽；38、凹槽；39、螺旋输送器；40、喷淋器。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设
置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.实施例
40.请参阅图1-图10，本实施例提供的技术方案如下：
41.一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构，包括刀盘主体1，刀盘主体1的一侧设置有盾构机主体2，盾构机主体2内转动设置有驱动盘3，驱动盘3靠近刀盘主体1的一侧设置有并接盘6，驱动盘3的另一侧固定连接有主轴5，刀盘主体1上设置有十字板24和四个扇形盾盘12，每个扇形盾盘12上均设置有一组定刀组件和两组第一动刀组件，十字板24上设置有多组第二动刀组件和多组刮刀组件，每个扇形盾盘12靠近驱动盘3的一端均设置有插接部14，驱动盘3和并接盘6之间设置有加强盘7，每个插接部14均与加强盘7可拆卸连接。
42.在本发明的具体实施例中，主轴5与盾构机主体2内的驱动设备连接，由外部设备驱动主轴5转动，主轴5带动驱动盘3转动，驱动盘3带动花形槽4转动，花形槽4带动并接盘6和加强盘7同时转动，最后带动刀盘主体1、扇形盾盘12、十字板24整体结构转动，达到破碎土壤结构的目的，扇形盾盘12与十字板24之间存在空隙，刀盘主体1、扇形盾盘12、十字板24整体镂空设计，与土壤结构的接触面较小，在其表面上土壤结构面积有限，从而减少土壤结构形成泥饼的可能性，在刀盘主体1前进时，土壤结构能够更快地穿越空隙进入刀盘主体1和盾构机主体2之间，最后通过螺旋输送器39输送出去，在扇形盾盘12转动时带动多个第一滚刀16和定切刀20同时转动，相邻的两个第一滚刀16切割方向不同，第一滚刀16在与土壤结构接触时能够自转，定切刀20的位置整齐排列，两种破碎方式相互配合使用，能够更好地破碎土壤结构，十字板24转动时带动锥形十字刀33转动，锥形十字刀33位于刀盘主体1前进方向的中心处，锥形十字刀33转动时形成一个突破点，能够破碎质地更加坚硬的土壤结构，同时多个第二滚刀27在与土壤结构接触时能够自转，多个第二滚刀27的移动轨迹形成多个规则大小的圆形，使得破碎的土壤结构更加均匀，避免其土壤结构过大，减少结构过大的土壤结构形成泥饼可能，需要进行说明的是，以上均为现有技术，本方案不做赘述。
43.具体的，每组定刀组件包括梯形板19和多个定切刀20，扇形盾盘12靠近驱动盘3的一侧开设有安装槽18，梯形板19通过螺栓固定连接于安装槽18内，安装槽18开设有多个定刀槽21，多个定切刀20均固定连接于梯形板19靠近扇形盾盘12的一侧，每个定切刀20贯穿其中一个定刀槽21并向外延伸。
44.在本发明的具体实施例中，安装时，首先将梯形板19插入安装槽18内，对应的定切刀20贯穿定刀槽21，然后通过螺栓对梯形板19进行固定，在扇形盾盘12转动时，定切刀20和第一滚刀16其凸起结构，能够破碎土壤结构。
45.具体的，每组第一动刀组件包括第一滚刀16和第一固定架17，扇形盾盘12靠近驱动盘3的一侧开设有第一滚槽15，第一滚刀16转动连接于第一滚槽15的内壁之间，第一固定架17通过螺栓固定连接于扇形盾盘12靠近驱动盘3的一侧，第一固定架17位于第一滚槽15的边缘，扇形盾盘12的边缘处均开设有斜槽37。
46.在本发明的具体实施例中，第一滚刀16可以从扇形盾盘12靠近驱动盘3的一侧进行安装，将第一滚刀16插入第一滚槽15内，然后固定第一固定架17，在第一固定架17的限制
下，使得第一滚刀16能够在稳定地在第一滚槽15内转动，且第一滚刀16在与土壤结构接触时能够自转，能够更好地破碎土壤结构。
47.具体的，每组第二动刀组件包括第二滚刀27和第二固定架28，十字板24靠近驱动盘3的一侧开设有第二滚槽26，第二滚刀27转动连接于第二滚槽26的内壁之间，第二固定架28通过螺栓固定连接于十字板24靠近驱动盘3的一侧。
48.在本发明的具体实施例中，第二滚刀27与第一滚刀16形状相同，第一滚刀16的刀具直径大于第二滚刀27，直径不同的结构破碎范围更广，多个第二滚刀27在与土壤结构接触时能够自转，多个第二滚刀27的移动轨迹形成多个规则大小的圆形，使得破碎的土壤结构更加均匀，避免其土壤结构过大，减少结构过大的土壤结构形成泥饼可能性。
49.具体的，每组刮刀组件包括u形板30和两个定刮刀31，十字板24靠近驱动盘3的一侧开设有侧接槽29，u形板30通过螺栓固定连接于侧接槽29内，定刮刀31固定连接于u形板30的两端。
50.在本发明的具体实施例中，两个定刀槽21位于第二滚刀27的两侧，但是第二滚刀27与定刮刀31运动轨迹的直径不同，第二滚刀27与定刮刀31间隔式设计，在土壤结构接触时，能够具有更大的破碎空间和面积，使其破碎的突然结构更加细小，进一步减少土壤结构形成泥饼的可能性。
51.具体的，刀盘主体1远离盾构机主体2的一侧设置有多个定位块25，十字板24的每个端部均固定连接于两个定位块25之间，十字板24的中心处开设有第一定位孔22，第一定位孔22内通过螺栓固定连接有锥形十字刀33，锥形十字刀33贯穿十字槽32并向外延伸。
52.在本发明的具体实施例中，定位块25的设置，使得十字板24固定后更加坚固，增强刀盘主体1和十字板24的结构强度，锥形十字刀33位于十字板24的中心处，在刀盘主体1前进时，锥形十字刀33转动能够形成一个突破点，使得土壤结构能够从中心扩散，能够破碎质地更加坚硬的土壤结构。
53.具体的，并接盘6靠近十字板24的一侧开设有四个插槽9，每个插接部14插入其中一个插槽9内并与加强盘7接触，加强盘7通过螺栓与四个插接部14固定连接，十字板24靠近驱动盘3的一侧固定连接有多个第二定位桩36，加强盘7和并接盘6靠近十字板24的一侧均开设有多个第二定位孔23，每个第二定位桩36插入其中一个第二定位孔23内，加强盘7通过螺栓与第二定位桩36固定连接。
54.在本发明的具体实施例中，在每个插接部14插入对应的插槽9内后，多个扇形盾盘12在并接盘6的连接下限制其移动，结构更加稳定，在第二定位桩36插入第二定位孔23内后，通过螺栓对加强盘7和第二定位孔23进行固定，加强盘7、并接盘6和第二定位孔23在固定后构成一个整体，使得并接盘6、加强盘7和扇形盾盘12和十字板24交错固定，构成一个更加稳定的整体，加强整体结构强度。
55.具体的，并接盘6和加强盘7靠近驱动盘3的一侧均开设有花键8，驱动盘3靠近加强盘7的一侧固定连接有花形槽4，花形槽4插入花键8并向外延伸，并接盘6靠近驱动盘3的一侧固定连接有多个第一定位桩11，驱动盘3靠近加强盘7的一侧开设有多个第一定位孔22，每个第一定位桩11插入其中一个第一定位孔22内，且驱动盘3通过螺栓与刀盘主体1固定连接，刀盘主体1的圆周表面开设有边槽34。
56.在本发明的具体实施例中，花键8的设置，用于对接花形槽4，在花形槽4的驱动下
带动加强盘7和并接盘6同时转动，第一定位桩11的部分结构位于第一定位孔22内，从驱动盘3远离加强盘7的一侧安装螺栓，使得第一定位桩11与驱动盘3进行固定，使得驱动盘3、加强盘7和并接盘6构成一个整体，转动时更加稳定。
57.具体的，盾构机主体2靠近刀盘主体1的一侧设置有凹槽38和多个喷淋器40，凹槽38内安装有螺旋输送器39，每个喷淋器40的喷射方向不同，多个扇形盾盘12之间固定连接有环形板13。
58.在本发明的具体实施例中，在刀盘主体1前进时，土壤结构能够穿越空隙进入刀盘主体1和盾构机主体2之间，最后通过螺旋输送器39输送出去，每个喷淋器40不同方向的设计，且喷射的水方向不同，能够清理不同位置的土壤结构，自动清理刀盘主体1整体结构上的土壤结构，减少土壤结构残留。
59.一种防止盾构机刀盘结泥饼的刀盘结构的使用方法，包括如下步骤：
60.s1.在主轴5安装后，由外部设备驱动主轴5转动，主轴5带动驱动盘3转动，驱动盘3带动花形槽4转动，花形槽4带动并接盘6和加强盘7同时转动，最后带动刀盘主体1、扇形盾盘12、十字板24整体结构转动，达到破碎土壤结构的目的；
61.s2.扇形盾盘12转动时带动多个第一滚刀16和定切刀20同时转动，相邻的两个第一滚刀16切割方向不同，第一滚刀16在与土壤结构接触时能够自转，定切刀20的位置整齐排列，两种破碎方式相互配合使用，能够更好地破碎土壤结构；
62.s3.十字板24转动时带动锥形十字刀33转动，锥形十字刀33位于刀盘主体1前进方向的中心处，锥形十字刀33转动时形成一个突破点，能够破碎质地更加坚硬的土壤结构，同时多个第二滚刀27在与土壤结构接触时能够自转，多个第二滚刀27的移动轨迹形成多个规则大小的圆形，使得破碎的土壤结构更加均匀，避免其土壤结构过大，减少结构过大的土壤结构形成泥饼可能。
63.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。