联合破岩的水力截割滚刀制造技术

本实用新型专利技术公开了联合破岩的水力截割滚刀。它包括刀具主体，刀具中轴，刀具加强部位，高压水注水孔，中部连接装置和高压水射流通道；所述刀具中轴位于所述刀具主体的横向中心线上；所述刀具加强部位位于所述刀具主体上；所述高压水注水孔位于所述刀具中轴内、且横向贯穿所述刀具主体侧面；所述中部连接装置位于所述高压水注水孔中部；所述高压水射流通道布置于所述刀具主体内、且与所述中部连接装置相连通。本实用新型专利技术具有破岩效率较高，破岩效果较好，磨损率较小的优点。

Hydraulic cutting hob combined with rock breaking

【技术实现步骤摘要】
联合破岩的水力截割滚刀
本技术涉及硬岩隧道掘进装备
，更具体地说它是联合破岩的水力截割滚刀。
技术介绍
随着全断面岩石掘进机在水利工程、地铁工程、交通工程等隧道建设工程方面的广泛应用，对TBM掘进装置的性能也提出了更高的要求。现有TBM滚刀多采用常截面型盘形滚刀，该类型滚刀具有耐磨损、易切削等特点，受到隧道施工建设的欢迎。当前我国大型工程建设突飞猛进，特别是在引水隧洞、交通硐室、防护工程等领域，TBM的掘进作用日益突出，提高TBM的掘进效率，对TBM滚刀的升级换代迫在眉睫。现有TBM滚刀的常规结构，第一种滚刀方式为：采用普通滚轮式滚刀；第二种滚刀方式为：在TBM刀盘空白位置上随机打孔案装水射流结构，使水射流结构与普通滚轮式滚刀间隔布置；但是采用上述第一种滚刀方式进行破岩，破坏岩石所需最大力较大，且易磨损滚刀，破岩效率较低；采用上述第二种滚刀方式，如申请号为：201310188881.X，专利名称为《高压水射流在掘进机刀盘中的布置方法与结构》；其在传统TBM刀盘主体结构形式基础上，在TBM刀盘的空白位置随机布置若干高压水喷嘴，具有提高TBM的破岩效率，降低刀盘温度，对环境防尘降温；但是，由于其需在TBM刀盘上专门开设安装高压水刀的开孔，结构复杂，成本较高，随机对机械滚刀进行降温，并不具有针对性，由于其处于常开状态，易造成水资源浪费，且达不到预计效果。因此，现亟需开发一种结构简单，降低TBM刀盘的开孔率，能调控水射流的启闭，破岩效率较高的联合破岩的机械滚刀。专利
技术实现思路
本技术的目的是为了提供一种联合破岩的水力截割滚刀，结构简单，降低TBM刀盘的开孔率，能调控水射流的启闭，破岩效率较高，破岩效果较好，磨损率较小。为了实现上述目的，本技术的技术方案为：联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：包括刀具主体，刀具中轴，刀具加强部位，高压水注水孔，中部连接装置和高压水射流通道；所述刀具中轴位于所述刀具主体的横向中心线上；所述刀具加强部位位于所述刀具主体上；所述高压水注水孔位于所述刀具中轴内、且横向贯穿所述刀具主体侧面；所述中部连接装置位于所述高压水注水孔中部；所述高压水射流通道布置于所述刀具主体内、且与所述中部连接装置相连通。在上述技术方案中，所述高压水射流通道有多个；所述高压水射流通道以所述中部连接装置为中心呈辐射状布置；所述高压水射流通道上设有喷嘴；所述喷嘴与所述高压水射流通道连通。在上述技术方案中，所述高压水射流通道上设有水流控制阀；所述水流控制阀位于所述中部连接装置与所述喷嘴之间。在上述技术方案中，有刀具转向传感器设于所述刀具主体侧面上；有传感线路通道位于所述刀具主体内、且位于所述刀具加强部位内，且位于所述水流控制阀与所述刀具转向传感器之间。在上述技术方案中，所述传感线路通道呈中空结构；有传感线路设于所述传感线路通道内；所述水流控制阀与所述刀具转向传感器通过所述传感线路连接。在上述技术方案中，所述刀具主体呈滚轮形；所述刀具主体至少为单滚轮结构或双滚轮结构中的一种。在上述技术方案中，当所述刀具主体为单滚轮结构时，所述刀具加强部位位于所述刀具主体两侧面上；所述高压水射流通道位于所述刀具主体的纵向中心面上；所述喷嘴设于所述刀具主体外周上。在上述技术方案中，当所述刀具主体为双滚轮结构时，所述刀具主体包括第一刀具主体和第二刀具主体；所述刀具加强部位分别位于所述第一刀具主体和第二刀具主体的两侧面上；所述第一刀具主体和第二刀具主体并列连接；所述高压水射流通道位于二个并列设置的所述刀具加强部位的连接面上；所述喷嘴设于二个并列设置的所述刀具加强部位的连接面的外周上。在上述技术方案中，所述高压水射流通道有六条。本技术具有如下优点：(1)本技术将高压水射流喷嘴与机械滚刀集成化布置形成水力截割滚刀，不需要在TBM刀盘上打孔，结构简单，成本较低，设于机械滚刀中的高压水射流喷嘴对机械滚刀进行针对性的降温，其简化了现有联合破岩中水力破岩构件和机械破岩构件分开布置的刀盘布置结构形式；本技术将机械滚刀结构和高压水射流结构集成布置，优化了刀盘布置方式，形成一种新的刀具；本技术在现有的TBM刀盘上基础上不做大幅变动就能实现，工业上的可实现程度更高；本技术所述的联合破岩的水力截割滚刀采用单滚刀结构或双滚刀结构；当水力截割滚刀采用单滚刀结构时，水力截割滚刀的水射流喷嘴和机械滚刀的切割部分(即刀具主体)都在刀具的周向最外侧；当水力截割滚刀采用双滚刀结构时，水力截割滚刀的水射流喷嘴位于二个滚轮(即机械滚刀)的连接处，机械滚刀的切割部分(即刀具主体)在刀具的周向最外侧(如图14所示)；破岩效果较好，破岩效率较高；(2)本技术刀具转向传感器可以根据机械滚刀的转动情况，通过控制相应高压水射流通道的开闭控制高压水的破岩，能够最大程度上提高高压水的破岩能力，同时能够解决水射流喷嘴常开造成的水资源浪费问题；(3)本技术高压水射流喷嘴和机械滚刀集成一体，与高压水射流喷嘴与机械滚刀分开布置相比，高压水射流喷出的水雾对机械刀具的降温防磨损的效果更好；与简单叠加方式相比，本专利技术水力截割滚刀的水雾覆盖机械刀具部分更加均匀，且有水流在刀具内部流动，降温效果更好；(4)本技术水力截割滚刀，由滚刀的水力切割部分(即高压水射流)在刀盘滚动方向的前方预切槽，水力切割会形成一定宽度和深度的槽(即水力切槽)，水力切割过程会对掌子面的岩石形成初步破碎，在此基础上，TBM的水力截割滚刀的刀具主体(即机械滚刀)跟进，滚压切削水力切槽；水力截割滚刀的机械滚刀跟进使水力切槽形成的岩石裂隙延伸拓展，相邻水力截割滚刀之间的裂隙交汇；相邻水力截割滚刀之间的岩块被切削成三角形岩石渣片和椭圆形或板形岩石渣片；由于切割力的叠加作用，本专利技术破岩时安装有水力截割滚刀的机械刀盘贯入度相对较小；(5)本技术高压水射流喷出的水雾对机械刀具的降温防磨损的效果更好；在实现同等破岩效果的基础上，本专利技术采用水力截割滚刀，能够减少TBM刀盘上的开孔数量(将高压水射流和机械刀具简单叠加需要专门为高压水射流喷嘴开孔)，对于TBM的刀盘稳定性和强度要求有益，降低了TBM刀盘制造和材料工艺难度。附图说明图1为本技术局部剖视结构示意图。图2为本技术主视透视图一。图3为图2的A处放大图。图4为图1的右视局部透视结构示意图。图5为图1的剖视结构示意图。图6为图1的左视局部透视结构示意图。图7为现有传统机械刀具破岩工作示意图。图8为本技术位于掌子面上破岩示意图一。图9为本技术主视结构示意图二。图10为图9的局部透视结构示意图。图11为图10的A处放大图。图12为本技术位于掌子面上破岩示意图。图13为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：包括刀具主体(1)，刀具中轴(2)，刀具加强部位(3)，高压水注水孔(4)，中部连接装置(5)和高压水射流通道(6)；/n所述刀具中轴(2)位于所述刀具主体(1)的横向中心线上；/n所述刀具加强部位(3)位于所述刀具主体(1)上；/n所述高压水注水孔(4)位于所述刀具中轴(2)内、且横向贯穿所述刀具主体(1)；/n所述中部连接装置(5)位于所述高压水注水孔(4)中部；/n所述高压水射流通道(6)布置于所述刀具主体(1)内、且与所述中部连接装置(5)相连通。/n

【技术特征摘要】
1.联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：包括刀具主体(1)，刀具中轴(2)，刀具加强部位(3)，高压水注水孔(4)，中部连接装置(5)和高压水射流通道(6)；
所述刀具中轴(2)位于所述刀具主体(1)的横向中心线上；
所述刀具加强部位(3)位于所述刀具主体(1)上；
所述高压水注水孔(4)位于所述刀具中轴(2)内、且横向贯穿所述刀具主体(1)；
所述中部连接装置(5)位于所述高压水注水孔(4)中部；
所述高压水射流通道(6)布置于所述刀具主体(1)内、且与所述中部连接装置(5)相连通。


2.根据权利要求1所述的联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：所述高压水射流通道(6)有多个；所述高压水射流通道(6)以所述中部连接装置(5)为中心呈辐射状布置；
所述高压水射流通道(6)上设有喷嘴(6.1)；所述喷嘴(6.1)与所述高压水射流通道(6)连通。


3.根据权利要求2所述的联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：所述高压水射流通道(6)上设有水流控制阀(7)；所述水流控制阀(7)位于所述中部连接装置(5)与所述喷嘴(6.1)之间。


4.根据权利要求3所述的联合破岩的水力截割滚刀，其特征在于：有刀具转向传感器(8)设于所述刀具主体(1)侧面上；
有传感线路通道(9)位于所述刀具主体(1)内、且位于所述刀具加强部位(3)内，且位于所述水流控制阀(7)与所述刀具转向传感器(8)之间。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐福通，卢景景，周辉，张传庆，邱浩权，马啸，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42