[发明专利]辅助机械连续破岩的刀具安装座、组合破岩刀具及方法

说明书

本发明提供了一种辅助机械连续破岩的刀具安装座、破岩刀具及方法，本发明在刀具安装座上设置相应的卡槽、滑轨和滑槽，可以灵活调整刀具的相对位置、切割角度，进行联合刀具的实时调整靶距，联合刀具包括带腔切刀和水射流装置，水射流内置于带腔切刀内部，切刀刀体为其提供了外部保护，能够实现辅助机械连续破岩；本发明具有连续辅助机械破岩功能的优点，同时可以通过自由度调节满足联合破岩联合模式/优势参数研究的需求。

技术领域

本发明属于TBM及盾构机掘进机技术领域，涉及一种辅助机械连续破岩的刀具安装座、组合破岩刀具及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

全断面岩石隧道掘进机(TBM)作为一种高度集成的隧道施工机械，具有掘进速度快、围岩扰动小、安全可靠等优点，被广泛岩石隧道施工中。然而，在遭遇高围压、高磨蚀性硬岩和极硬岩时，滚刀破岩能力表现严重不足，出现贯入度低、刀具刀盘异常损坏等一系列工程，严重制约了TBM掘进效率。为了提高刀具破碎极硬岩石的能力，基于水射流辅助破岩技术概念被提出，并迅速成为了国内外地下工程领域研究的热点。

现阶段水射流装置搭载于TBM进行辅助破岩方式在理论与技术方面皆取得一定进展，但仍需进展大量室内联合破岩试验，进一步进行深入研究。传统的试验方式中，单独水射流喷嘴与单独的滚刀进行简单配合，以研究水射流的辅助破岩效果及机理。在实施过程中遭遇以下问题：1.水射流喷嘴缺乏针对性的保护措施，当前水射流喷嘴保护装置一般为保护罩，距离岩石面较远，增加了靶距，降低了水射流的切割效果；2.水射流喷嘴保护罩不具备主动破岩能力，联合破岩过程中留有的岩脊，会致使保护罩偏转或异常失效导致水刀损毁连续破岩终止；3.水射流喷嘴与滚刀配合方式单一，射流靶距、冲击切割角度等调节繁复，缺乏方便快捷的多自由度调整、配合与模式切换；

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种辅助机械连续破岩的刀具安装座、破岩刀具及方法，本发明具有切割角度可调、靶距可调、切割轨迹可调、保护喷嘴的优点，安装的联合刀具具有切割、挤压、刮蹭破除岩脊、岩渣的功能，保障连续辅助机械联合破岩，同时可以通过自由度调节满足联合破岩联合模式/优势参数研究的需求。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种辅助机械连续破岩的刀具安装座，包括联合刀具支座、附轨夹板和刀具；

所述联合刀具支座通过竖向滑槽与滚刀刀座相连，通过联合刀具支座与滚刀相对位置的改变，可以实现试验时联合刀具的靶距调节，并且联合刀具支座上设置有横向滑槽，为附轨夹板提供横向平移导轨；

所述附轨夹板包括对称设置的两个组件，每个组件均包括连接板和夹板，所述连接板与联合刀具支座通过横向滑槽可移动相连，连接板在横向滑槽上左右移动调节联合刀具与滚刀同异轨迹组合破岩方式；连接板设有弧形滑轨，可为附轨夹板提供转动导轨，以实现与联合刀具支座的夹角可调；

所述夹板和连接板连接，且两个夹板之间设置所述联合刀具，所述联合刀具和夹板之间通过弧形卡槽的实现角度可调。

所述联合刀具包括带腔切刀和水射流装置，所述带腔切刀包括切刀刀体、切刀刀刃，所述切刀刀体和夹板连接，所述切刀刀刃设置于切刀刀体上，且切刀刀刃上设置有凹槽，凹槽与带腔切刀内部通孔相连，水射流装置安装于通孔处，喷嘴设置于所述凹槽处。

进一步，水射流装置安装于带腔切刀内部形成联合刀具。在切刀的保护下可以实现联合刀具的主动破岩。

作为可选择的实施方式，所述联合刀具支座通过竖向滑槽与滚刀刀具相连，实现刀具安装座与滚刀前后相对位置的改变，从而调节靶距。