一种盾构隧道掘进机刀具装置的制作方法

本发明涉及到盾构隧道掘进机技术领域，尤其涉及一种盾构隧道掘进机刀具装置。

背景技术：

盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构隧道掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构隧道掘进机主要分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式。

盾构隧道掘进机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

敞开式：手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均较其它方式更容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。

机械切削式：指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏时不如敞开式。此外，使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。

网格式：采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进时，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工时务必采取有效措施，防止盾构后退。

挤压式：全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压式施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。

公开号为CN 203685197U，公开日为2014年07月02日的中国专利文献公开了一种盾构机刀具，其特征在于：包括刀头、主合金体和辅合金体，所述刀头的斜面端头上设置有开式槽和内凹槽，所述开式槽的底面和侧面上分别开设有锁紧槽，所述开式槽底面上的锁紧槽数量为两个，分别开设在底面两侧；所述开式槽侧面上的锁紧槽数量为一个，设置在开式槽侧面中部；所述主合金体上一体式设置有与锁紧槽相适配的锁紧条，所述主合金体通过锁紧条固定在开式槽内的锁紧槽中；所述内凹槽的两侧壁上分别开设有定位槽，两个定位槽分别设置在内凹槽的上部和下部，所述辅合金体上一体式设置有与定位槽相适配的定位条，所述辅合金体通过定位条固定在内凹槽内的定位槽中。

该专利文献公开的盾构机刀具，虽然通过锁紧槽和锁紧条的配合能够在一定程度上提高合金体在刀头上的稳固性；但是，该盾构机刀具在遇到遇到砂砾、卵石地层时，刀具的合金体同样会受到较大的磨损，长时间使用后稳固性下降，进而严重影响盾构机开挖效率。

技术实现要素：

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种盾构隧道掘进机刀具装置，本发明能够改善切削面土体的流塑性和渗透性，从而能够提高刀具开挖效率，而且能够有效降低对刀具的冲击力，减小刀具的磨损，延长刀具的使用寿命；喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状，能进一步保障喷洒均匀性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头、主合金体和辅合金体，刀头上开有锁紧槽和定位槽，主合金体上连接有锁紧条，主合金体通过锁紧条固定在刀头的锁紧槽中，辅合金体上连接有定位块，辅合金体通过定位块嵌在刀头的定位槽中，其特征在于：还包括固定座，所述固定座上设置有台阶，所述刀头固定在台阶上，所述固定座上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸、泡沫储罐、泡沫喷管和喷淋头，泡沫储罐的一端与活塞气缸连接，另一端与泡沫喷管的一端连接，泡沫喷管的另一端与喷淋头连接，所述喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状。

所述泡沫喷管为文丘里管，包括压缩段、圆柱段和扩张段，压缩段、圆柱段和扩张段为一体成型而成，喷淋头与扩张段连接。

所述喷淋头上设置有多根射流管，多根射流管均匀分布在喷淋头上。

所述固定座上固定有卡座，活塞气缸卡接在卡座上。

所述台阶上开有凹槽座，刀头嵌合在凹槽座内。

所述固定座上设置有平衡支架，平衡支架上连接有卡箍，卡箍位于平衡支架的中心处，泡沫喷管卡接在卡箍上。

所述刀头上开有定位孔，台阶上固定有定位筋，定位筋插接在定位孔内。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

一、本发明，固定座上设置有台阶，所述刀头固定在台阶上，所述固定座上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸、泡沫储罐、泡沫喷管和喷淋头，泡沫储罐的一端与活塞气缸连接，另一端与泡沫喷管的一端连接，泡沫喷管的另一端与喷淋头连接，所述喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状，通过设置泡沫喷射器，刀具开挖时，推动活塞气缸，活塞气缸将泡沫储罐内的泡沫液体通过喷淋头喷到隧道切削土体上，能够改善砂砾、卵石地层等切削面土体的流塑性和渗透性，从而能够提高刀具开挖效率，而且能够有效降低对刀具的冲击力，减小刀具的磨损，延长刀具的使用寿命；喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状，能进一步保障喷洒均匀性。

二、本发明，泡沫喷管为文丘里管，包括压缩段、圆柱段和扩张段，压缩段、圆柱段和扩张段为一体成型而成，喷淋头与扩张段连接，采用文丘里结构的泡沫喷管，能够提高喷淋头的喷出压力，使泡沫良好的附着在切削面土体上，进而保障开挖效率，减小刀具磨损。

三、本发明，喷淋头上设置有多根射流管，多根射流管均匀分布在喷淋头上，通过射流管能够进一步保证喷出的泡沫液体具有较高的速度，利于提高泡沫液体渗透到切削面土体的渗透率，使切削面土体流塑性更好，利于提高开挖效率。

四、本发明，固定座上固定有卡座，活塞气缸卡接在卡座上，能够提高活塞气缸工作稳定性，从而使泡沫液体喷洒定向更准，利于保障开挖效率。

五、本发明，台阶上开有凹槽座，刀头嵌合在凹槽座内，凹槽座具有限位作用，刀头能够良好的嵌合在凹槽座内，不易在工作时发生震动移位，利于延长整个刀具的使用寿命。

六、本发明，固定座上设置有平衡支架，平衡支架上连接有卡箍，卡箍位于平衡支架的中心处，泡沫喷管卡接在卡箍上，能够进一步保障泡沫喷管的工作稳定性，防止晃动，从而保证泡沫液体喷洒可靠性。

七、本发明，刀头上开有定位孔，台阶上固定有定位筋，定位筋插接在定位孔内，通过设置定位筋，能够使刀头与固定座牢固的固定在一起，提高使用稳定性。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例4的结构示意图；

图3为本发明实施例5的结构示意图；

图4为本发明实施例5中平衡支架的结构示意图；

图中标记：1、刀头，2、主合金体，3、辅合金体，4、锁紧槽，5、定位槽，6、锁紧条，7、定位块，8、固定座，9、台阶，10、活塞气缸，11、泡沫储罐，12、泡沫喷管，13、喷淋头，14、压缩段，15、圆柱段，16、扩张段，17、射流管，18、卡座，19、凹槽座，20、平衡支架，21、卡箍，22、定位孔，23、定位筋，30、喷孔，31、喷嘴。

具体实施方式

实施例1

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头1、主合金体2和辅合金体3，刀头1上开有锁紧槽4和定位槽5，主合金体2上连接有锁紧条6，主合金体2通过锁紧条6固定在刀头1的锁紧槽4中，辅合金体3上连接有定位块7，辅合金体3通过定位块7嵌在刀头1的定位槽5中，还包括固定座8，所述固定座8上设置有台阶9，所述刀头1固定在台阶9上，所述固定座8上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸10、泡沫储罐11、泡沫喷管12和喷淋头13，泡沫储罐11的一端与活塞气缸10连接，另一端与泡沫喷管12的一端连接，泡沫喷管12的另一端与喷淋头13连接，所述喷淋头13上均匀分布有多个喷孔30，喷淋头13的中心处设置有喷嘴31，喷嘴31呈喇叭状。

本实施例为最基本的实施方式，固定座上设置有台阶，所述刀头固定在台阶上，所述固定座上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸、泡沫储罐、泡沫喷管和喷淋头，泡沫储罐的一端与活塞气缸连接，另一端与泡沫喷管的一端连接，泡沫喷管的另一端与喷淋头连接，所述喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状，通过设置泡沫喷射器，刀具开挖时，推动活塞气缸，活塞气缸将泡沫储罐内的泡沫液体通过喷淋头喷到隧道切削土体上，能够改善砂砾、卵石地层等切削面土体的流塑性和渗透性，从而能够提高刀具开挖效率，而且能够有效降低对刀具的冲击力，减小刀具的磨损，延长刀具的使用寿命；喷淋头上均匀分布有多个喷孔，喷淋头的中心处设置有喷嘴，喷嘴呈喇叭状，能进一步保障喷洒均匀性。

实施例2

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头1、主合金体2和辅合金体3，刀头1上开有锁紧槽4和定位槽5，主合金体2上连接有锁紧条6，主合金体2通过锁紧条6固定在刀头1的锁紧槽4中，辅合金体3上连接有定位块7，辅合金体3通过定位块7嵌在刀头1的定位槽5中，还包括固定座8，所述固定座8上设置有台阶9，所述刀头1固定在台阶9上，所述固定座8上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸10、泡沫储罐11、泡沫喷管12和喷淋头13，泡沫储罐11的一端与活塞气缸10连接，另一端与泡沫喷管12的一端连接，泡沫喷管12的另一端与喷淋头13连接，所述喷淋头13上均匀分布有多个喷孔30，喷淋头13的中心处设置有喷嘴31，喷嘴31呈喇叭状。

所述泡沫喷管12为文丘里管，包括压缩段14、圆柱段15和扩张段16，压缩段14、圆柱段15和扩张段16为一体成型而成，喷淋头13与扩张段16连接。

本实施例为一较佳实施方式，泡沫喷管为文丘里管，包括压缩段、圆柱段和扩张段，压缩段、圆柱段和扩张段为一体成型而成，喷淋头与扩张段连接，采用文丘里结构的泡沫喷管，能够提高喷淋头的喷出压力，使泡沫良好的附着在切削面土体上，进而保障开挖效率，减小刀具磨损。

实施例3

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头1、主合金体2和辅合金体3，刀头1上开有锁紧槽4和定位槽5，主合金体2上连接有锁紧条6，主合金体2通过锁紧条6固定在刀头1的锁紧槽4中，辅合金体3上连接有定位块7，辅合金体3通过定位块7嵌在刀头1的定位槽5中，还包括固定座8，所述固定座8上设置有台阶9，所述刀头1固定在台阶9上，所述固定座8上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸10、泡沫储罐11、泡沫喷管12和喷淋头13，泡沫储罐11的一端与活塞气缸10连接，另一端与泡沫喷管12的一端连接，泡沫喷管12的另一端与喷淋头13连接，所述喷淋头13上均匀分布有多个喷孔30，喷淋头13的中心处设置有喷嘴31，喷嘴31呈喇叭状。

所述泡沫喷管12为文丘里管，包括压缩段14、圆柱段15和扩张段16，压缩段14、圆柱段15和扩张段16为一体成型而成，喷淋头13与扩张段16连接。

所述喷淋头13上设置有多根射流管17，多根射流管17均匀分布在喷淋头13上。

本实施例为又一较佳实施方式，喷淋头上设置有多根射流管，多根射流管均匀分布在喷淋头上，通过射流管能够进一步保证喷出的泡沫液体具有较高的速度，利于提高泡沫液体渗透到切削面土体的渗透率，使切削面土体流塑性更好，利于提高开挖效率。

实施例4

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头1、主合金体2和辅合金体3，刀头1上开有锁紧槽4和定位槽5，主合金体2上连接有锁紧条6，主合金体2通过锁紧条6固定在刀头1的锁紧槽4中，辅合金体3上连接有定位块7，辅合金体3通过定位块7嵌在刀头1的定位槽5中，还包括固定座8，所述固定座8上设置有台阶9，所述刀头1固定在台阶9上，所述固定座8上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸10、泡沫储罐11、泡沫喷管12和喷淋头13，泡沫储罐11的一端与活塞气缸10连接，另一端与泡沫喷管12的一端连接，泡沫喷管12的另一端与喷淋头13连接，所述喷淋头13上均匀分布有多个喷孔30，喷淋头13的中心处设置有喷嘴31，喷嘴31呈喇叭状。

所述泡沫喷管12为文丘里管，包括压缩段14、圆柱段15和扩张段16，压缩段14、圆柱段15和扩张段16为一体成型而成，喷淋头13与扩张段16连接。

所述喷淋头13上设置有多根射流管17，多根射流管17均匀分布在喷淋头13上。

所述固定座8上固定有卡座18，活塞气缸10卡接在卡座18上。

所述台阶9上开有凹槽座19，刀头1嵌合在凹槽座19内。

本实施例为又一较佳实施方式，固定座上固定有卡座，活塞气缸卡接在卡座上，能够提高活塞气缸工作稳定性，从而使泡沫液体喷洒定向更准，利于保障开挖效率。台阶上开有凹槽座，刀头嵌合在凹槽座内，凹槽座具有限位作用，刀头能够良好的嵌合在凹槽座内，不易在工作时发生震动移位，利于延长整个刀具的使用寿命。

实施例5

一种盾构隧道掘进机刀具装置，包括刀头1、主合金体2和辅合金体3，刀头1上开有锁紧槽4和定位槽5，主合金体2上连接有锁紧条6，主合金体2通过锁紧条6固定在刀头1的锁紧槽4中，辅合金体3上连接有定位块7，辅合金体3通过定位块7嵌在刀头1的定位槽5中，还包括固定座8，所述固定座8上设置有台阶9，所述刀头1固定在台阶9上，所述固定座8上连接有泡沫喷射器，泡沫喷射器包括活塞气缸10、泡沫储罐11、泡沫喷管12和喷淋头13，泡沫储罐11的一端与活塞气缸10连接，另一端与泡沫喷管12的一端连接，泡沫喷管12的另一端与喷淋头13连接，所述喷淋头13上均匀分布有多个喷孔30，喷淋头13的中心处设置有喷嘴31，喷嘴31呈喇叭状。

所述泡沫喷管12为文丘里管，包括压缩段14、圆柱段15和扩张段16，压缩段14、圆柱段15和扩张段16为一体成型而成，喷淋头13与扩张段16连接。

所述喷淋头13上设置有多根射流管17，多根射流管17均匀分布在喷淋头13上。

所述固定座8上固定有卡座18，活塞气缸10卡接在卡座18上。

所述台阶9上开有凹槽座19，刀头1嵌合在凹槽座19内。

所述固定座8上设置有平衡支架20，平衡支架20上连接有卡箍21，卡箍21位于平衡支架20的中心处，泡沫喷管12卡接在卡箍21上。

所述刀头1上开有定位孔22，台阶9上固定有定位筋23，定位筋23插接在定位孔22内。

本实施例为最佳实施方式，固定座上设置有平衡支架，平衡支架上连接有卡箍，卡箍位于平衡支架的中心处，泡沫喷管卡接在卡箍上，能够进一步保障泡沫喷管的工作稳定性，防止晃动，从而保证泡沫液体喷洒可靠性。刀头上开有定位孔，台阶上固定有定位筋，定位筋插接在定位孔内，通过设置定位筋，能够使刀头与固定座牢固的固定在一起，提高使用稳定性。