[发明专利]具有直线式安装座的刀具组件

说明书

一种用于TBM刀具组件(115)的直线式安装组件(100)，包括第一和第二壳座(120)，它们具有：上下耳部(121)；和直线式通道(123)，其成适当尺寸以接收刀具组件的端部。壳座包括第一引导部(122)和第二引导部(124)，它们限定了前后抵接面。楔组件(130)包括螺栓，螺栓延伸穿过第一引导部并且接合楔形件(132)，楔形件配置用于将刀具轴(117)夹持到壳座。后支撑组件包括：夹块(142)，夹块抵接后抵接面；桥接块(143)，桥接块抵接前抵接面；和螺栓，螺栓延伸穿过夹块和桥接块。桥接块抵接轴以提供支撑。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年10月28日提交的临时申请62/247,714的权益，其全部内容以引用的方式并入本申请。

背景技术

隧道掘进机(“TBM”)是用于在各种土壤层和岩石层中形成隧道的隧道挖掘设备。传统TBM以最少限度的附带干扰来产生光滑的圆形隧道壁。如Lindbergh等人的美国专利8,172,334(全部内容以引用的方式并入本申请)中讨论的那样，传统TBM通常包括支撑着多个刀具组件的全断面可旋转驱动刀盘。通常，刀盘可以具有可旋转地安装到刀盘上的20、50、100个或更多个刀具组件。

使得TBM有效和可靠的一个突破是由James S.Robbins研发的旋转头的发明。最初，Robbins的TBM采用了以圆周运动旋转的刚性锥钉，但是锥钉会频繁断裂。他发现，通过用更持久耐用的可旋转刀具组件替换这些磨式锥钉，显著减少了上述问题。从那以后，现代TBM包括可旋转刀具组件。

在操作中，把刀盘推压在待掘进的表面上，使得至少一些刀具组件强力地接合该表面。在一些TBM中，多组相对的液压缸接合隧道壁以便锚固TBM，并且另外的推进缸将旋转刀盘压在岩石表面或土地表面上。刀盘围绕纵向轴线旋转，使得随着刀具组件强力地压在表面上，刀具组件沿着表面滚动，以使该表面的物质断裂、松散、研磨、去除和/或破裂。

如在Lindbergh等人的专利中所示的那样，可旋转刀具组件安装在TBM刀盘组件的壳体中，使得刀圈从刀盘组件的面向前延伸，以接合地质岩壁。在TBM运行期间，在刀盘围绕其轴线旋转的同时，通常利用液压致动器用大力将刀盘组件压到岩面上。刀具组件的外刀圈产生了局部应力，以导致壁的表面断裂和破碎。收集以及去除断裂和松散的物质，以逐渐形成隧道。

在Turner的美国专利4,548,443中公开了另一种示例性隧道掘进机，其全部内容以引用的方式并入本申请。在Spencer的美国专利RE31511中公开了一种用于TBM的主框架，其全部内容以引用的方式并入本申请。在Brown的美国专利5,205,613中公开了一种具有连续向前推进力的TBM，其全部内容以引用方式并入本申请。在Lindbergh等人的美国专利8,172,334中公开的TBM和用于TBM的刀盘组件以及传感器设备提供了一种用于无线监测刀具组件操作的方式。

刀盘组件和刀具组件在隧道掘进操作期间承受非常高的力。一旦开始挖掘隧道，就很难维修或更换刀具组件，原因在于难以在现场接近刀具组件，并且刀具组件很重，通常为数百磅。隧道一般位于显著深度处，相应地周围压力很高。因此，至关重要的是即使在与隧道掘进相关的极端条件下也要将刀具组件非常牢固并且可靠地安装在刀盘中。

本文中，图1示出了Lindbergh等人的用于隧道掘进机的传统刀具组件壳体的分解图。刀具组件10包括设在刀毂12上的刀圈15，刀毂12安装成围绕轴13旋转。轴承组件(未示出)大体安装在轴13上，以便刀毂12和刀圈15围绕轴13旋转。