技术领域
[0001] 本
发明涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种硬岩隧道掘进机刀盘。本发明还涉及一种包含上述硬岩隧道掘进仅刀盘的硬岩隧道掘进机。
背景技术
[0002] 一般地，穿山隧道的打通及城市地
铁的修建等
基础设施的建设均离不开隧道掘进机，尤其是适应于硬质
地层挖掘的硬岩隧道掘进机。刀盘作为硬岩隧道掘进机关键部件，其状态直接影响着掘进机的效率和
机体的受
力状态，因此优化硬岩隧道掘进机刀盘的结构显得尤为必要。
[0003] 为延长硬岩隧道掘进机刀盘的使用寿命，通常在硬岩隧道掘进机搭载高能热力束流组件来辅助破岩，刀盘在掘进过程中遇到硬质岩层时，启动高能热力束流组件，高能热力束流组件通过
微波快速加热
岩石，降低硬质岩层的点
载荷强度和
抗拉强度，从而降低刀盘的切屑难度，防止刀盘上的刀刃因磨损或崩刃而失效。
[0004] 然而，为满足刀盘较大的切削面积，现有刀盘的具有多个微波发射口，每个微波发射口对应安装一个高能热力束流组件，高能热力束流组件数量较多，致使制造成本过高；另一方面，过多的高能热力束流组件使刀盘的结构变复杂，导致刀盘的检修难度加大，从而导致维护成本增高。
[0005] 因此，如何优选现有硬岩隧道掘进机刀盘的结构以降低成本是本领域技术人员需解决的技术问题。
发明内容
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硬岩隧道掘进机及其刀盘，由于夹持组件带动高能热力束流组件择一地插入发射孔内，避免增设大量的高能热力束流组件，有利于降低成本。
[0007] 其具体方案如下：
[0008] 本发明提供一种硬岩隧道掘进机刀盘，包括：
[0009] 设有若干发射孔的刀盘本体；
[0010] 一组用于设于刀盘本体远离岩层一侧的高能热力束流组件；
[0011] 用于将高能热力束流组件夹持至任一发射孔内的夹持组件。
[0012] 优选地，高能热力束流组件包括：
[0013] 相对固定的回转接头；
[0014] 分别设于回转接头两端的固定管道和回转管道，回转管道相对于固定管道转动。
[0015] 优选地，全部发射孔到刀盘本体中心的径向距离不同。
[0016] 优选地，夹持组件包括：
[0017] 相对设置的第一夹持臂和第二夹持臂；
[0018] 分别与第一夹持臂和第二夹持臂相连、用于驱动二者相互靠拢或相互分散以夹紧或松开高能热力束流组件的夹持驱动件；
[0019] 与夹持驱动件相连并用于通过夹持驱动件带动高能热力束流组件靠近或远离对应的发射孔的
支撑摆臂。
[0020] 优选地，还包括若干一一对应地设于全部发射孔内并用于保护高能热力束流组件的防护板。
[0021] 优选地，还包括：
[0022] 与刀盘本体相连并用于驱动刀盘本体转动的主驱动件；
[0023] 用于检测刀盘本体施加至岩层的破岩压力的压力检测件；
[0024] 与主驱动件和压力检测件相连的
控制器，控制器用于根据压力检测件发送的
信号在破岩压力达到预设压力时降低主驱动件的转速直至刀盘本体的转速达到预设转速。
[0025] 优选地，还包括：
[0026] 与控制器相连并用于检测刀盘本体的当前转速的转速检测件；
[0027] 与控制器相连并用于驱动支撑摆臂摆动的摆动驱动件；
[0028] 夹持驱动件与控制器相连，控制器用于根据转速检测件发送的信号在当前转速达到预设转速时启动夹持驱动件夹持高能热力束流组件，并用于在夹持驱动件夹持高能热力束流组件后根据输入的预设路径控制摆动驱动件驱动支撑摆臂沿预设路径移动以使高能热力束流组件依次插入对应的发射孔内。
[0029] 优选地，还包括：
[0030] 与控制器相连并用于检测支撑摆臂路径的路径检测件；
[0031] 控制器用于根据路径检测件发送信号在支撑摆臂沿预设路径移动完毕后控制摆动驱动件驱动支撑摆臂复位；
[0032] 与控制器相连并用于检测支撑摆臂是否复位的复位检测件；
[0033] 控制器用于根据复位检测件发送的信号在支撑摆臂复位后增大主驱动件的转速。
[0034] 本发明还提供一种硬岩隧道掘进机，盾体和上述任一项的硬岩隧道掘进机刀盘，硬岩隧道掘进机刀盘设于盾体前端。
[0035] 相对于背景技术，本发明提供一种硬岩隧道掘进机刀盘，包括刀盘本体、一组高能热力束流组件和夹持组件。当刀盘本体前方的岩层硬度较高时，夹持组件夹持高能热力束流组件，并带动高能热力束流组件插入任一发射孔，高能热力束流组件通过发射孔加热岩层，从而降低岩层的点载荷强度和抗拉强度，实现降低刀盘本体的破岩难度。
[0036] 进一步地，由于夹持组件的设置，使得一组高能热力束流组件能够选择性地插入全部发射孔中，避免增设多组高能热力束流组件至刀盘本体，相较于现有刀盘，高能热力束流组件的数量减少，制造成本降低，且刀盘本体的结构简单，维护成本也随之有所降低。另外，高能热力束流组件设于刀盘本体远离岩层一侧，防止高能热力束流组件的被岩体刮伤，有利于延长高能热力束流组件的使用寿命，进一步降低维护成本。因此，本发明所提供的硬岩隧道掘进机刀盘有利于降低成本。
[0037] 本发明所提供的包括包含上述硬岩隧道掘进机刀盘的硬岩隧道掘进机具有相同的有益效果。
附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明一种具体实施例所提供硬岩隧道掘进机刀盘的剖面结构图；
[0040] 图2为图1的主视图；
[0041] 图3为图1中高能热力束流组件的结构图。
[0042] 附图标记如下：
[0043] 刀盘本体1、高能热力束流组件2、防护板3、盾体4和夹持组件5；
[0044] 发射孔11、单刃
滚刀12和多刃滚刀13；
[0045] 高能热力束流发生器21、
能量发射器22、回转接头23、固定管道24和回转管道25。
具体实施方式
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0048] 请参考图1至图3，图1为本发明一种具体实施例所提供硬岩隧道掘进机刀盘的剖面结构图；图2为图1的主视图；图3为图1中高能热力束流组件的结构图。
[0049] 本发明实施例公开了一种硬岩隧道掘进机刀盘包括刀盘本体1、高能热力束流组件2和夹持组件5。
[0050] 其中，刀盘本体1设有若干供高能热力束流组件2插入的发射孔11。在该具体实施例中，发射孔11具体为沿刀盘本体1厚度方向贯穿的通孔。刀盘本体1呈圆盘状，且刀盘本体1靠近岩层的一侧设有若干单刃滚刀12和多刃滚刀13，以便刀盘本体1利用单刃滚刀12和多刃滚刀13对岩层进行机械滚压式切削破岩。当然，单刃滚刀12和多刃滚刀13的设置方式可参照现有技术，在此不再详述。
[0051] 需特别说明的是，本发明有且仅有一组高能热力束流组件2，当夹持组件5夹紧高能热力束流组件2后，夹持组件5带动高能热力束流组件2在各发射孔11之间移动，以降低刀盘本体1不同
位置的岩层硬度。
[0052] 当刀盘本体1前方的岩层硬度较低时，直接利用刀盘本体1进行机械滚压式切削破岩；当刀盘本体1前方的岩层硬度较高时，夹持组件5夹持高能热力束流组件2，并带动高能热力束流组件2插入相应的发射孔11内，高能热力束流组件2通过发射孔11加热岩层，降低岩层的点载荷强度和抗拉强度，再利用刀盘本体1进行破岩，从而采用辅助加热和机械滚压式交替工作的联合破岩方式，实现降低刀盘本体1的使用寿命。
[0053] 进一步地，由于夹持组件5的设置，使得一组高能热力束流组件2能够选择性地插入全部发射孔11中，避免增设多组高能热力束流组件2至刀盘本体1，相较于现有刀盘，高能热力束流组件2的数量减少，制造成本降低，且刀盘本体1的结构简单，维护成本也随之有所降低。另外，高能热力束流组件2设于刀盘本体1远离岩层一侧，防止高能热力束流组件2的被岩体刮伤，有利于延长高能热力束流组件2的使用寿命，进一步降低维护成本。因此，本发明所提供的硬岩隧道掘进机刀盘有利于降低成本。
[0054] 高能热力束流组件2包括高能热力束流发生器21和能量发射器22，其中，高能热力束流发生器21固定于盾体4内，能量发射器22在夹持组件5的夹持下相对于能量发射器22伸缩或转动。防止连接于高能热力束流发生器21和能量发射器22之间的管道打结，在该具体实施例中，高能热力束流组件2包括回转接头23、固定管道24和回转管道25。回转接头23相对固定，在该具体实施例中，盾体4内设有安装
支架，回转接头23固设于安装支架上。此处的高能热力束流包括微波、
等离子体、
电子束等。
[0055] 固定管道24和回转管道25分别设于回转接头23的两端，固定管道24的两端分别与回转接头23和高能热力束流发生器21相连，回转管道25的两端分别与回转接头23和能量发射器22相连，固定管道24与回转管道25连通高能热力束流发生器21和能量发射器22，为热量传输提供条件。重要的是，回转管道25与固定管道24转动连接，当夹持组件5带动回转管道25动作时，回转管道25的
姿态相对于固定管道24改变，回转管道25相对于固定管道24转动，防止回转管道25打结，保证热量顺利传输，可靠性较高。
[0056] 在该具体实施例中，回转接头23与回转管道25之间设有回转支撑件，回转支撑件可以是
滚动轴承，回转接头23与回转支撑件的
内圈过盈连接，回转管道25与回转支撑件的
外圈过盈连接，从而使回转管道25在
滚动体支撑下相对于回转接头23转动。当然，回转接头23与回转管道25的连接方式不限于此。
[0057] 当然，还可在每个发射孔11内固设一根与回转接头23择一对接的回转管道25，相应地，回转接头23远离固定管道24的一端设有管道
阀门，当回转接头23与回转管道25接头接通后，管道阀门开启，回转管道25与固定管道24相连通，此方式仍不影响实现本发明的目的。
[0058] 本
申请中全部发射孔11到刀盘本体1中心的径向距离不同，当插入发射孔11内的高能热力束流组件2随刀盘本体1同步转动时，高能热力束流组件2在岩层表面形成圆环形破岩轨迹，具有不同径向尺寸的高能热力束流组件2形成不同直径的圆环形破岩轨迹，便于破岩轨迹遍布岩层，使热
辐射面积能够达到最大，有利于增大刀盘本体1的破岩深度，从而提升破岩效率。
[0059] 可选地，夹持组件5包括第一夹持臂、第二夹持臂、夹持驱动件和支撑摆臂，其中，第一夹持臂和第二夹持臂相对设置，夹持驱动件分别与第一夹持臂和第二夹持臂相连，以便夹持驱动件驱动第一夹持臂和第二夹持臂相互靠拢或相互分离，从而实现夹紧或松开高能热力束流组件2。在该具体实施例中，夹持驱动件可以是双
活塞杆
液压缸，但不限于此。支撑摆臂与支撑驱动件相连，当第一夹持臂和第二夹持臂夹紧高能热力束流组件2时，支撑摆臂带动支撑驱动件摆动，从而带动高能热力束流组件2靠近或远离对应的发射孔11，便于高能热力束流组件2插入发射孔11或从发射孔11脱出。当然，夹持组件5的结构不限于此。夹持组件5可以是六自由
机械臂或X-Y型伸缩移动模组。
[0060] 为延长高能热力束流组件2的使用寿命，本发明还包括若干个防护板3，每个发射孔11内对应固设一个防护板3，防止高能热力束流组件2直接与岩层相抵，避免高能热力束流组件2被岩层刮伤。在实际破岩过程中，防护板3与高能热力束流组件2保持一定距离。防护板3优选圆盘状金属板，但不限于此。
[0061] 本发明还包括主驱动件、压力检测件和控制器。主驱动件与刀盘本体1相连，用于驱动刀盘本体1转动。主驱动件的结构具体参照现有技术，在此不再详述。压力检测件用于检测刀盘本体1施加至岩层的破岩压力，压力检测件设于刀盘本体1靠近岩层的一侧，可以是压力
传感器，但不限于此。控制器分别与主驱动件和压力检测件电连接。
[0062] 当压力检测件检测到破岩压力达到预设压力时，意味着岩层硬度较高，压力检测件发送至控制器，控制器降低主驱动件的转速，直至刀盘本体1的转速达到预设转速，为高能热力束流组件2插入发射孔11提供条件，否则控制器控制主驱动件按原有转速高速转动，从而实现
自动调节刀盘本体1的转动，防止刀刃崩刃，可靠性较高，自动化程度较高，有利于提升刀盘本体1的破岩效率和使用寿命。
[0063] 此处的预设转速是指能够将高能热力束流组件2插入发射孔11时刀盘本体1的最低转速。
[0064] 本发明还包括与控制器相连的转速检测件和摆动驱动件。其中，转速检测件用于检测刀盘本体1的当前转速，可以是
编码器，但不限于此。摆动驱动件与支撑摆臂相连，用于驱动支撑摆臂摆动，可以使两端分别与盾体4和支撑摆臂转动连接的液压缸，但不限于此。
[0065] 关键的是，夹持驱动件也与控制器相连，当转速检测件检测到前转速达到预设转速时，转速检测件发送信号至控制器，控制器启动夹持驱动件，夹持驱动件驱动第一夹持臂和第二夹持臂相互靠近以夹紧高能热力束流组件2，从而实现自动夹紧高能热力束流组件2；接着，在夹持驱动件夹持高能热力束流组件2后，控制器根据输入的预设路径控制摆动驱动件驱动支撑摆臂沿预设路径移动，使高能热力束流组件2依次插入对应的发射孔11内。此处的预设路径是指支撑摆臂插入发射孔11的顺序线路，可预先输入至控制器中，从而自动控制高能热力束流组件2的插入顺序。例如，支撑摆臂先带动高能热力束流组件2插入与刀盘中心最远的发射孔11内，依次类推，直至支撑摆臂带动高能热力束流组件2插入与刀盘中心最近的发射孔11内，便为高能热力束流组件2加热整个岩层。
[0066] 本发明还包括与控制器相连的路径检测件和复位检测件，其中，路径检测件用于检测支撑摆臂路径，判断支撑摆臂是否沿预设路线完成移动，路径检测件可以是
位置传感器或障碍物检测传感器，在此不作限定。复位检测件用于检测支撑摆臂是否复位，可以是障碍物检测传感器或行程
开关，在此不作限定。
[0067] 当路径检测件检测到支撑摆臂沿预设路径移动完毕后，路径检测件发送信号至控制器，控制器控制摆动驱动件驱动支撑摆臂复位，从高能热力束流组件2从发射孔11内自动脱出，从而自动分离高能热力束流组件2和刀盘本体1，否则控制器控制摆动驱动件驱动支撑摆臂继续沿预设线路移动，自动化程度高。
[0068] 当复位检测件检测到支撑摆臂复位后，复位检测件发送信号至控制器，控制器增大主驱动件的转速，使刀盘本体1自动进入高速破岩状态，破岩效率较高，否则控制器控制主驱动件继续按预设转速转动。
[0069] 本发明还提供一种硬岩隧道掘进机，包括盾体4和上述硬岩隧道掘进机刀盘，硬岩隧道掘进机刀盘设于盾体4前端，具有相同的有益效果。
[0070] 以上对本发明所提供的硬岩隧道掘进机及其刀盘进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
