[发明专利]全断面切削矩形顶管机切削机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下工程施工设备，具体是一种非开挖工程使用的矩形顶管设备中使用的全断面切削矩形顶管机切削机构。

背景技术

非开挖地下工程顶管施工是一种取代人工开挖的管道敷设方法，仅需在管道敷设的起点和终点开挖工作井，使用顶管设备利用液压油缸直接在地下土层中掘进，将管道连通。

矩形顶管是顶管施工中的一种，主要应用于地铁人行通道、高压电缆等工程的非开挖施工。其使用矩形管道进行管线敷设，相对传统圆形顶管有效截面积大、适应尺寸范围广、空间利用率高等优点。

现有矩形顶管设备的切削机构主要有以下几种形式：

1、多平行轴偏心转动（仿形架）结构。它由多轴（通常为4轴）带动一个整体切削刀盘在其共同作用下旋转切削。其缺陷是：工艺实现较困难、产品可靠性较低、土体搅拌不充分、传动效率低下。

2、摆动伸缩刀盘结构。它在刀盘背后增加一组由偏转轮带动的辅助刀排。在主刀盘摆动的过程中按预设运动轨迹运动，实现切削。其缺陷是：结构复杂、密封困难、传动效率低下。

3、大小组合刀盘结构。它由多个刀盘组合，使得切削轨迹类似于矩形。其缺陷是：非全断面切削（80-85%）、脱困能力较低、土体搅拌不均匀。

4、多刀盘交叠组合结构。它将多个同样的刀盘前后错开放置，使得切削轨迹类似于矩形。其缺陷是：脱困能力较低、土体搅拌不均匀。

5、多刀盘公-自转结构。将小刀盘自转的同时沿着内置齿圈公转，以齿圈控制刀盘姿态做到全断面切削。其缺陷是：制造困难、可靠性很低、施工难度较大对操作人员要求较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现矩形全断面切削、脱困能力强、结构简单、可靠性高、对施工人员技术要求低、土体搅拌充分的全断面切削矩形顶管机切削机构。

本发明的全断面切削矩形顶管机切削机构包括有一个安装座，安装座前端面上安装有切削面位于同一平面的四个刀盘；四个刀盘的转轴中心分别位于一个正方形的四个顶点上，并由位于安装座中心的同一主轴驱动同步等速旋转；刀盘的端面轮廓为长度方向尺寸大于宽度方向尺寸的长形，刀盘的边缘排布有切削刃；每一个刀盘的长度方向垂直于与其相邻的刀盘的长度方向，且每一个刀盘的最大切削半径与相邻刀盘的最大切削半径有相重叠的部分，使四个刀盘同步等速旋转时不相干涉。

所述安装座上部设置有检查孔。

所述安装座上部两侧设置有进水孔。

所述安装座下部设置有螺旋输送机入口。

本发明优点体现在：

1、能够实现全断面切削：4个刀盘围绕各自传动输出轴做圆周运动，将4个圆形的运动轨迹互相干涉，形成类似于矩形的运动轨迹。切削面占比达到95%以上。

2、较强的脱困能力：4刀盘可由同一个主轴带动工作，其工作时任一刀盘遇到阻碍，旋转阻力逐步增大，无法继续顶进时，其他刀盘形成不受迎面阻力的怠速状态，其液压动力会传递至受阻刀盘，设备动力的75%以上可共同时作用于受阻位置，故此型设备的脱困能力得到极大的提高。

3. 结构相对简单： 2阶传动仅在传动箱内发生。仅比传统的圆形顶管机略微复杂。可使用成熟的圆形顶管机的密封系统，使得其密封的可靠性较高。故能够提高生产效率、降低制造风险、施工风险、降低事故发生率。

4. 土体搅拌充分：由于在传动结构解决了刀盘干涉问题。故所有刀盘均在同一工作面工作，使得土体可得到充分搅拌。

附图说明

图1是本发明实施例的安装座前端面结构示意图。

图2是发明实施例的侧面剖视结构示意图；

具体实施方式

如图所示，该全断面切削矩形顶管机切削机构包括有一个安装座1，安装座前端面上安装有切削面位于同一平面的四个刀盘2；四个刀盘的转轴3中心分别位于一个正方形的四个顶点上，并由位于安装座中心的同一主轴4驱动同步等速旋转；刀盘2的端面轮廓为长度方向尺寸大于宽度方向尺寸的长形，刀盘2的边缘排布有切削刃5；每一个刀盘2的长度方向垂直于与其相邻的刀盘的长度方向，且每一个刀盘2的最大切削半径与相邻刀盘的最大切削半径有相重叠的部分，使四个刀盘同步等速旋转时不相干涉。安装座1上部设置有检查孔6。安装座上部两侧设置有进水孔7。安装座下部设置有螺旋输送机入口8，与后部的螺旋输送机连通。