一种具有冷冻功能的盾构刀盘及盾构机的制作方法

本发明涉及一种盾构机刀盘及盾构机，尤其涉及一种具有冷冻功能的盾构刀盘及盾构机。

背景技术：

在地下工程领域，盾构法施工的应用越来越广泛。地下工程中的盾构机体积庞大、重量大，地下工作空间有限。泥水平衡盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送泥渣、拼装隧道衬砌、等功能，已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

目前，泥水平衡盾构机开仓主要采用常压直接开仓法和带压开仓法，采用常压直接开仓法时，掌子面和开挖空间顶部容易发生透水，并携带大量泥沙进入泥水仓，造成重大事故。采用带压开仓法，存在施工难度大，技术难度高，费用昂贵等问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种具有冻结功能的盾构刀盘及盾构机，在需要带压开仓的地方，采用冻结法施工，将掌子面等压力高的区域冻结后，进行刀具更换及维修工作。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有冷冻功能的盾构刀盘，包括由多个辐条梁组成的圆盘状刀盘本体以及设在刀盘本体上的冷冻管路，所述辐条梁由装有若干滚刀的主辐条梁和装有若干刮刀的副辐条梁组成，若干条主、副辐条梁以刀盘本体中心为中心呈辐射状分布且交替设置，所述副辐条梁内端通过主环梁 连接在与其相邻的主辐条梁上，其外端通过圆环梁与其相邻的主辐条梁外端连接，所述圆环梁和主环梁之间设有用于连接所述相邻主、副辐条梁的环形加强筋；所述若干条主、副辐条梁背部均设有沿其长度方向布置的冷却液通道，分别开设在主、副辐条梁背部的冷却液通道按照主、副辐条梁的排布方式顺序连通形成冷冻管路。

在上述技术方案中，所述的冷冻管路的入口和出口均设在刀盘本体中心。

在上述技术方案中，所述的主辐条梁和副辐条梁的背部两侧均设有冷却液通道。

在上述技术方案中，所述的辐条梁由八条主辐条梁和八条副辐条梁组成，八条主辐条梁中的四条相对布置的主辐条梁两两相接，于刀盘本体中心位置相互交叉并互成90°夹角，相交的四条主辐条梁外侧安装有刮刀。

进一步地，两两相接的四条主辐条梁位于所述刀盘本体中心的相交处均安装中心双联滚刀。

在上述技术方案中，所述的副辐条梁前工作面上设有刮刀保护块。

一种包含上述具有冷冻功能的盾构刀盘的盾构机，还包括主驱动、前盾、中盾、推进油缸、铰接油缸、盾尾、管片安装机、后配套系统及冷冻站，所述冻结站放置于盾构机后配套系统内，该冻结站由冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵和冷却塔构成，所述清水泵进口与水源连接，其出口通过管路与冷却塔连通，所述盐水箱内设有盐水泵，该盐水泵将盐水箱内的盐水泵入冷冻机内进行冷却，所述冷冻机的出口通过管路与冷冻管路连接。

本发明的有益效果是：本发明在需要带压开仓的地方，采用冻结法施工，将掌子面等压力高的区域冻结后，进行刀具更换及维修工作，降低施工难度，为施工提供便利条件，且采用本发明具有冷冻功能的盾构机在使用时只需要花费一定时间对目标区域冻结以及清理冻结区域，能在较短时间内恢复工作，不会对施工造成重大影响。另外，本发明的冷冻管路的走向使得冷冻液从刀盘中心流出经过刀盘主辐条梁和副辐条梁内后从刀盘中心返回且流经刀盘背部每一个主辐条梁和副辐条梁内。刀盘背部设置多条冷冻管路，冷冻管路的布置最大程度的覆盖刀盘本体，可以有效地减少冷量的交互时间，使得冻结形成一个封闭的整体，薄弱点得到了加固；冻结效果较好。冷冻管路采用在合金钢材上加工出管路通孔的形式，再焊接在刀盘背部，所以冷冻管路的存在不降低刀盘本身的强度，同时冷冻管路的强度容易保证。

附图说明

附图1为本发明具有冷冻功能的盾构机刀盘的前工作面布置图；

附图2为图1中A-A的剖视结构示意图；

附图3为图1中B-B的剖视结构示意图；

附图4为本发明具有冷冻功能的盾构机刀盘的背部冷冻管路布置示意图；

附图5为本发明具有冷冻功能的盾构机刀盘的冷冻管路流向图。

图中标号代表的意义为：主辐条梁1，副辐条梁2，主环梁3，圆环梁4，环形加强筋5，滚刀6，滚刀刀箱7，刮刀8，中心双联滚刀9，复合超挖刀10，滚刀超挖刀11，边刮刀12，冷冻管路20、21，刮刀保护块22，冷冻管路一100，冷冻管路一进口101，冷冻管路一出口102，冷冻管路二200，冷冻管路二进口201，冷冻管路二出口202。

具体实施方式

需要指出的是：在本发明的描述中，需要理解的上，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造的操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相邻”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明技术方案中，主、副辐条梁上分别安装滚动和刮刀的安装面为刀盘的前工作面，与所述刀盘前工作面的相对面为刀盘的背部。

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：参见图1至图4，一种具有冷冻功能的盾构刀盘，包括由多个辐条梁组成的圆盘状刀盘本体以及设在刀盘本体上的冷冻管路，所述辐条梁由装有若干滚刀的主辐条梁和装有若干刮刀的副辐条梁组成，若干条主、副辐条梁以刀盘本体中心为中心呈辐射状分布且交替设置，所述副辐条梁内端通过主环梁 连接在与其相邻的主辐条梁上，其外端通过圆环梁与其相邻的主辐条梁外端连接，该副辐条梁前工作面上设有刮刀保护块。所述圆环梁和主环梁之间设有用于连接所述相邻主、副辐条梁的环形加强筋；所述若干条主、副辐条梁背部均设有沿其长度方向布置的冷却液通道，分别开设在主、副辐条梁背部的冷却液通道按照主、副辐条梁的排布方式顺序连通形成冷冻管路。所述的冷冻管路的入口和出口均设在刀盘本体中心。

所述的主辐条梁和副辐条梁的背部两侧均设有冷却液通道。

所述的辐条梁由八条主辐条梁和八条副辐条梁组成，八条主辐条梁中的四条相对布置的主辐条梁两两相接，于刀盘本体中心位置相互交叉并互成90°夹角，相交的四条主辐条梁外侧安装有刮刀。两两相接的四条主辐条梁位于所述刀盘本体中心的相交处均安装中心双联滚刀。

所述冷冻管路内流通的液体为工业盐水，所述工业盐水温度为-10度到-40度。所述工业盐水的流向为从刀盘本体中心流出经过主辐条梁和副辐条梁内后从刀盘本体中心返回（参见图5）。所述的工业盐水流经刀盘背部每一个主辐条梁和副辐条梁内。

实施例2：图未画出，一种包含上述具有冷冻功能的盾构刀盘的盾构机，还包括主驱动、前盾、中盾、推进油缸、铰接油缸、盾尾、管片安装机、后配套系统及冷冻站，所述冻结站放置于盾构机后配套系统内，该冻结站由冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵和冷却塔构成，所述清水泵进口与水源连接，其出口通过管路与冷却塔连通，所述盐水箱内设有盐水泵，该盐水泵将盐水箱内的盐水泵入冷冻机内进行冷却，所述冷冻机的出口通过管路与冷冻管路连接。本实施例中盾构机的主驱动、前盾、中盾、推进油缸、铰接油缸、盾尾、管片安装机、后配套系统均采用现有技术的结构和连接方式，在此不详述。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。