[发明专利]用于岩石隧道掘进机的刀盘装置

说明书

本发明提供了一种用于岩石隧道掘进机的刀盘装置，包括刀盘和与刀盘连接的刀盘冷却系统，所述刀盘包括设置在刀盘正面上的喷嘴，所述刀盘冷却系统包括：冷却液供应源；添加剂供应源；混合单元，用于接受来自冷却液供应源的冷却液和来自添加剂供应源的添加剂，并输出混合流体；设置在混合单元下游的膨胀发泡器，其接受所述混合流体和来自压缩空气源的压缩空气，从而产生并输出泡沫流体，其中，所述泡沫流体经所述喷嘴喷出。

技术领域

本发明涉及一种用于岩石隧道掘进机的刀盘装置，其包括刀盘以及与刀盘相连接的刀盘冷却系统。

背景技术

岩石隧道掘进机(TBM)是利用回转刀具开挖、同时破碎洞内围岩及掘进以形成整个隧道断面的隧道施工机械，主要用于水利水电、铁路公路等山顶隧道。岩石隧道掘进机的掘进开挖地层往往属于岩石坚硬的地层，因此，岩石隧道掘进机的刀盘滚刀容易过热，磨损消耗大，同时粉尘量也很大。尤其是，安装在刀盘的边缘区域中的滚刀偏载受力，轨迹线长，因此此区域的破碎岩石最多，施工过程温度最高，最容易产生异常的损坏。

特别是在开挖Ⅱ类或Ⅲ类地层时，开挖面的裂隙少，石英含量高。因此，岩石隧道掘进机的刀盘滚刀灌入岩壁比较困难。在这种情况下，边缘滚刀最容易过热损坏，刀圈磨损加剧，同时粉尘产生严重。滚刀过多的异常损耗和刀圈的大量消耗增加了施工成本，同时也增加了换刀时间，影响掘进机的使用效率。

目前，岩石隧道掘进机主要是在刀盘的前部配置了一定数量的喷水口，通过一定的压力(例如8～10巴)将水从开有细孔的喷嘴中喷出，形成一道圆锥形水雾。通过刀盘的旋转可将整个水雾扩散至掌子面，从而达到降低刀盘及滚刀的温度且抑制粉尘的作用。

然而，这种方式无法有效地带走刀盘处的热量，尤其是对边缘区域的滚刀的降温效果不佳，同时抑制粉尘的作用也不够明显。因此，在实际应用中通常需要在刀盘的边缘区域增加直接冲刷的水路，才能保证刀盘的边缘区域滚刀不至于过热异常损坏。然而，增设这种直接冲刷的水路是相当困难的。这不但是基于考虑成本的原因，更重要的是刀盘边缘区域的结构复杂，空间有限。而且，如果要在刀盘的边缘区域增加直接冲刷的水路，则很容易降低边缘滚刀的强度设计，导致整个刀盘的寿命缩短。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种用于岩石隧道掘进机的刀盘装置，其包括刀盘和与刀盘相连的刀盘冷却系统。这种刀盘装置的刀盘冷却系统具有简单的结构，能够很好地降低刀盘的温度，同时抑制粉尘的产生。

本发明提供了一种用于岩石隧道掘进机的刀盘装置，包括刀盘和与刀盘连接的刀盘冷却系统，所述刀盘包括设置在刀盘正面上的喷嘴，所述刀盘冷却系统包括：冷却液供应源；添加剂供应源；混合单元，用于接受来自冷却液供应源的冷却液和来自添加剂供应源的添加剂，并输出混合流体；设置在混合单元下游的膨胀发泡器，其接受所述混合流体和来自压缩空气源的压缩空气，从而产生并输出泡沫流体，其中，所述泡沫流体经所述喷嘴喷出。

在一个实施例中，所述喷嘴仅设置在所述刀盘正面上。

在一个实施例中，所述喷嘴以环形对称的方式设置在所述刀盘的中心滚刀和边缘滚刀之间的区域内。

在一个实施例中，还包括设置在刀盘背面的接渣斗处的喷嘴。

在一个实施例中，所述喷嘴以朝向所述刀盘的径向外侧倾斜的方式设置。

在一个实施例中，设置有两圈所述喷嘴，其中外圈喷嘴以朝向径向外侧倾斜的方式设置，而内圈喷嘴以朝向所述刀盘的径向内侧倾斜的方式设置。

在一个实施例中，在所述混合单元和膨胀发泡器之间设置有流量计。

在一个实施例中，在所述混合单元和流量计之间设置有安全阀，用以保证所述刀盘冷却系统的压力。

在一个实施例中，在所述刀盘的中心区域安装有回转接头，所述泡沫流体通过所述回转接头分配至各个喷嘴中。