[实用新型]一种破岩滚刀、盾构机刀盘及盾构机

说明书

技术领域

本实用新型属于硬岩钻掘施工技术领域，具体涉及一种破岩滚刀、盾构机刀盘及盾构机。

背景技术

在全断面硬岩隧道掘进施工中，最常用的是机械滚刀，在可连续回转的刀盘上沿半径方向按设定的刀间距布置若干把盘形滚刀，在轴向压力作用下刀刃切入待切削岩体，刀具产生的裂纹互相贯通使岩体破碎成小片脱落下来，刀盘持续的旋转和推进实现钻掘。此方式完全依靠机械作用进行破岩，切削效率难以提高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种破岩滚刀，包括滚刀座和滚刀刀圈，还包括用于切削硬岩的水射流破岩装置。水射流破岩装置布置在滚刀座上，水射流破岩装置的喷射方向与滚刀刀圈呈夹角布置。

本实用新型涉及的破岩滚刀，利用滚刀刀刃锥面对高压水射流导流偏转，使水射流进入滚刀刀圈贯入硬岩作用段，利用水射流提高滚刀挤压岩体所产生裂纹的扩展速度和长度，并及时将破碎的碎屑和石粉冲刷走。从而提高破岩速度和体积，减少空气中粉尘含量，降低刀具温度。

作为上述技术方案的进一步改进：

水射流破岩装置布置在滚刀刀圈两侧。

在滚刀刀圈两侧都布置高压水射流破岩装置，一方面可以进一步提高破岩速度和体积，另外一方面可以使滚刀刀圈两侧受力相同，从而避免了滚刀刀圈的偏磨问题。

水射流破岩装置布置在滚刀刀圈的一侧。

对于离盾构机刀盘回转中心距离较近的滚刀，存在较大的径向外推反作用力，这种反作用力容易造成滚刀刀圈偏磨。为了解决上述问题，在滚刀刀圈的单侧布置高压水射流破岩装置，使滚刀刀圈两侧受力接近，减轻偏磨。具体地讲，刀圈本身承受两侧基本一样大的切削反作用力和单向径向外推力，加入的水射流会减轻内侧的切削反作用力，使刀具两侧反作用力差值减小，从而减轻偏磨。

水射流破岩装置的喷射方向与滚刀刀圈的夹角为15～60度。

这个夹角范围能够在避免水射流破岩装置与滚刀刀圈干涉的情况下，确保水射流喷出口与滚刀刀圈的距离最短，从而避免高压水射流破岩装置在工作中由于喷射距离远而影响破岩速度和体积。

水射流破岩装置形成的水射流与滚刀刀圈的接触长度大于滚刀刀圈切入岩体深度3～5mm。

高压水射流覆盖滚刀刀圈与所述滚刀刀圈的接触长度比滚刀刀圈贯入岩体长度大一点，能够确保高压水射流对岩体的有效切削作用，从而确保破岩体积和速度的提高。

水射流破岩装置形成的水射流的扩散角为5～30度。

这个扩散角范围能够确保水射流完全覆盖滚刀刀圈在岩体上的切入段，从而确保高压水射流的切割效率。

水射流破岩装置包括喷头和与喷头连接的输水管路。滚刀座上设有固定夹，喷头布置在固定夹内。

根据本实用新型第二方面的盾构机刀盘，包括上文所述的破岩滚刀。

作为上述技术方案的进一步改进：

在盾构机刀盘的外缘布置1～3圈上文所述的破岩滚刀。对于掘进断面直径较大、滚刀数量较多的情况，可以只在刀盘外圈线速度较高的一圈或数圈布置上述带水射流破岩装置的破岩滚刀，或只在刀盘中心区域布置上述带水射流破岩装置的破岩滚刀。这样可以减少总体高压水流量需求，从而节省成本。

根据本实用新型第三方面的盾构机刀盘，包括上述所述的盾构机刀盘。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，利用水射流提高滚刀挤压岩体所产生裂纹的扩展速度和长度，并及时将破碎的碎屑和石粉冲刷走。从而提高破岩速度和体积，减少空气中粉尘含量，降低刀具温度。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本实用新型中实施例1的破岩滚刀；

图2示意性显示了本实用新型中实施例1的破岩滚刀；

图3示意性显示了本实用新型中实施例1的破岩滚刀的工作状态；

图4示意性显示了本实用新型中实施例1的破岩滚刀的工作状态；

图5示意性显示了本实用新型中实施例2的破岩滚刀；

图6示意性显示了本实用新型中的盾构机刀盘。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1