水射流切割隧道掘进机
阅读：1047发布：2020-06-17
专利汇可以提供水射流切割隧道掘进机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及到 隧道掘进机 领域。 水 射流切割隧道掘进机，刀盘上有第一 滚刀 、与第一滚刀垂直布置的第二滚刀、布置在第一滚刀和第二滚刀外侧的第三滚刀，第三滚刀有多把，彼此相邻的第三滚刀中央的刀盘上布置有高压水出口，高压水出口连接通过高压水管连接高压 泵 。本发明克服现有隧道掘进机掘进速度慢、效率低、成本高、工期长等缺点。，下面是水射流切割隧道掘进机专利的具体信息内容。
水射流切割隧道掘进机
技术领域
[0001] 本发明涉及到隧道掘进机领域。
背景技术
[0002] 隧道掘进机是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，该装备由前盾、支撑盾、伸缩盾、止行盾、刀盘、后配套组成。按掘进机在工作面上的切削过程，分为全断面掘进机和部分断面掘进机。按破碎岩石原理不同，又可分滚压式（盘形滚刀）掘进机和铣切式掘进机。中国产品多为滚压式全断面掘进机，适于中硬岩至硬岩。工作时掘进机在推进油缸的轴向压力作用下，电动机驱动滚刀刀盘旋转，将岩石切压破碎，其周围有勺斗，随转动而卸到运输带上。隧道掘进机在掘进过程中滚刀与岩石摩擦发热，其温度可达300多度，使滚刀磨损加重，寿命缩短，约300-500米即需更换，使刀具成本占总成本的比例较高。刀盘在掘进过程中承受高强度冲击载荷，振动十分剧烈，导致关键构件过早损伤失效，主轴承损坏，机械寿命缩短，岩石裂隙也严重影响着掘进速度及施工速度，据报道在我国其最高月掘进曾达1209.8米，效率并不是很高。
[0003] 高压水射流切割技术其原理是水在加压泵中加压，通过高压管，然后从切割喷头射出来，从而产生高压水射流。20世纪末，水切割技术引入我国，21世纪初期，便携式水切割技术出现。便携式水切割技术属低压水射流技术，即利用较低压力（25 Mpa-50Mpa）即可实现金属及其他材料的切割作业。其具有体积小、切割范围广、切割时无热量产生、切割速度快及效率高的特点，可对钢板、陶瓷、大理石、水泥制品等进行切割，但在切割过程中其不具备碾压破碎功能。
发明内容
[0004] 本发明所解决的技术问题是：如何使高压水射流切割技术与滚压式相结合，使得同时具备两者的优势。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：水射流切割隧道掘进机，刀盘（1）上有第一滚刀（5）、与第一滚刀（5）垂直布置的第二滚刀（4）、布置在第一滚刀（5）和第二滚刀（4）外侧的第三滚刀（3），第三滚刀（3）有多把，彼此相邻的第三滚刀（3）中央的刀盘（1）上布置有高压水出口（2），高压水出口（2）连接通过高压水管连接高压泵。
[0006] 作为一种优选方式：彼此相邻的第三滚刀（3）中央的刀盘（1）上布置有2-5个高压水出口（2）。
[0007] 作为一种优选方式：高压水出口（2）方向与刀盘（1）成30度夹角并且偏向刀盘（1）的轴线方向。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明克服现有隧道掘进机掘进速度慢、效率低、成本高、工期长等缺点。本方案中在掘进机刀盘上设置若干高压水出口（切割喷头），高压水出口（切割喷头）与刀盘面呈30度角并且偏向刀盘的轴线方向，在掘进机后配套部分设置加压泵，通过高压管连接加压泵和切割喷头，机器工作时在喷头处形成高压水流，切割岩石。与单一破岩相比，通过高压水切割可人为改变岩石裂隙，且切割喷头与刀盘面呈30度角时所产生的岩石裂隙，在此裂隙条件下滚刀破碎岩石时岩石具有最小的跃进点荷数、抗侵入系数、侵入功及主裂纹扩展能量，岩石极容易破碎，使掘进机的掘进速度明显提高，同时降低刀盘震动，延长主轴承寿命，且在切割过程中，残留在岩石与刀盘接触面上的水可对滚刀进行降温，延长滚刀寿命。本方案可明显加快施工速度、缩短工期、延长机械寿命，降低施工总成本。附图说明
[0009] 图1是本发明的结构示意图；图2是本发明滚刀结构示意图（第一滚刀、第二滚刀、第三滚刀结构都是如此）；
图3是本发明高压水出口设置角度示意图；
其中，1、刀盘，2、高压水出口，3、第三滚刀，4、第二滚刀，5、第一滚刀，6、滚压砂轮，7、连接轴，8、高压水出口方向与高压水出口所在的刀盘的半径组成的面。
图3是本发明高压水出口设置角度示意图；
其中，1、刀盘，2、高压水出口，3、第三滚刀，4、第二滚刀，5、第一滚刀，6、滚压砂轮，7、连接轴，8、高压水出口方向与高压水出口所在的刀盘的半径组成的面。
具体实施方式
[0010] 如图1-图3所示，本发明是在现有的滚压式隧道掘进机基础上的改进，现有的滚压式隧道掘进机的刀盘上设置有第一滚刀、第二滚刀、第三滚刀，第一滚刀、第二滚刀、第三滚刀采用同轴砂轮对岩石滚压式掘进。由于隧道掘进机在掘进过程中滚刀与岩石摩擦发热和刀盘在掘进过程中承受高强度冲击载荷导致滚刀（第一滚刀、第二滚刀、第三滚刀）容易损坏，滚刀轴容易损坏，严重影响着掘进速度及施工速度，本发明为了克服以上问题，在第三滚刀之间开有高压水出口，高压水出口连接通过高压水管连接高压泵，使得在能够降低摩擦产生的热量，并且使得高压水出口方向与刀盘成30度夹角并且偏向刀盘的轴线方向，即在图3中高压水出口方向与高压水出口所在的刀盘的半径组成的面垂直于刀盘面（∠b等于90度），高压水出口方向刀盘成30度夹角（∠a等于30度）。使得在岩石上产生30度角岩石裂隙缝隙，在此裂隙条件下滚刀破碎岩石时岩石具有最小的跃进点荷数、抗侵入系数、侵入功及主裂纹扩展能量，岩石极容易破碎，使掘进机的掘进速度明显提高，同时降低刀盘震动，延长主轴承寿命，且在切割过程中，残留在岩石与刀盘接触面上的水可对滚刀进行降温，延长滚刀寿命。
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