一种集成高压水发生装置的TBM刀盘的制作方法

本发明涉及高压水破岩技术领域，特别是指一种集成高压水发生装置的tbm刀盘。

背景技术：

搭载高压水辅助破岩技术的tbm需要在后配套布置高压泵组，通过长距离的高压管路将高压水输送到tbm刀盘处，经回转接头进入刀盘，有分水阀块分散到各个喷水口。由于高压泵站方在距离刀盘上喷水嘴较远，且由于刀盘是旋转部件，在将高压水输送到刀盘的过程中必须经过高压回转接头，高压水在长距离输送过程中压力损失较大，且存在很多的安全隐患，大流量高压力的回转接头体积大，受到旋转密封限制，回转接头使用寿命不稳定。高压大流量回转接头的输送能力目前制约了高压水辅助破岩技术在tbm上的搭载。

此外，采用高压水破岩，必不可少的一个关键装置就是高压水喷射装置，高压水喷射装置用于高压水破岩需要具备较高的承压能力、耐磨性能和便于更换。而现有的高压水喷射装置结构复杂、承压能力不高，且与现有tbm的兼容性差，因此，研制一种集成高压水发生装置的tbm刀盘很有必要。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种集成高压水发生装置的tbm刀盘，解决了现有技术中大流量高压力的回转接头和高压水喷射装置使用寿命不稳定、兼容性不佳的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种集成高压水发生装置的tbm刀盘，包括设置在主机上的刀盘本体，所述刀盘本体上设有滚刀和高压喷射机构，刀盘本体后部中心处设有集成高压水发生装置，集成高压水发生装置的出水端与高压喷射机构相连接，集成高压水发生装置的进水端与供水系统相连接。

所述集成高压水发生装置包括与刀盘本体固定连接的高压泵体，高压泵体的出液口通过高压管与高压喷射机构相连接，高压泵体的泵轴外端连接有空心传动轴，空心传动轴通过低压回转接头与供水系统相连接。

所述空心传动轴通过安装座设置在主机内，所述泵轴为中空曲轴，中空曲轴与空心传动轴相连通，中空曲轴上设有开口，开口与高压泵体的进液口相对应。

所述高压喷射机构包括高压喷头，高压喷头镶嵌在刀盘本体内，高压管与高压喷头相连通，刀盘本体前端面上设有保护块，保护块与高压喷头相对应。

所述高压喷射机构包括包括保护组件和喷水机构；保护组件包括保护块基体，保护块基体的后端焊接在刀盘本体上，保护块基体的前端面上镶嵌有耐磨合金块，保护块基体内设有安装腔道，喷水机构的一端位于安装腔道内，安装腔道的前端设有防堵细长孔，喷水机构的高压水经防堵细长孔喷出。

所述喷水机构包括宝石喷嘴和管件，管件的一端设有头部调整件、另一端设有尾部调整件，宝石喷嘴通过锁紧螺母与头部调整件相连接，尾部调整件上设有弯头，弯头与高压管相连接。

所述所述宝石喷嘴的中心轴线与防堵细长孔的中心轴线重合；尾部调整件通过螺钉连接在刀盘本体上的安装法兰上。

本发明采用集成高压水发生装置对原水进行先输送再加压，在刀盘近距离加压，替代了高压旋转接头先加压再输送时的大流量高压力转接方式，有效避免高压旋转喷头易失效带来的施工风险，提高施工效率和施工安全。高压喷射机构可实现从刀盘背部拆卸喷水机构，便于喷水机构的维护和更换，提高维修和更换效率，且该高压喷射机构与现有tbm兼容性较好，且具有较高的承压能力，加快高压水破岩的推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主视示意图。

图2为实施例1中本发明侧视示意图。

图3为图2中a处局部放大图。

图4为实施例2中高压喷射机构与刀盘本体连接状态示意图。

图5为实施例2中保护组件结构示意图。

图6为实施例2中喷水机构结构示意图。

具体实施方式

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付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。

实施例1，如图1和2所示，一种集成高压水发生装置的tbm刀盘，包括设置在主机1上的刀盘本体2，所述刀盘本体2上设有滚刀4和高压喷射机构3，滚刀4进行机械破岩，高压喷射机构3进行高压水射流破岩，刀盘本体2后部中心处设有集成高压水发生装置5，集成高压水发生装置5的出水端与高压喷射机构3相连接，集成高压水发生装置5的进水端与供水系统6相连接。集成高压水发生装置5将供水系统提供的常压水变为高压水，并将高压水输送至高压喷射机构形成高压水射流；集成高压水发生装置改变传统高压回转接头的转接方式，减少压力损失，提高系统施工安全系数。

进一步，所述集成高压水发生装置5包括与刀盘本体2固定连接的高压泵体501，高压泵体501随刀盘本体转动，高压泵体相对泵轴转动，泵体内部有多组沿刀盘径向布置的活塞，泵体部分通过螺栓安装在刀盘上，也可以在刀盘的制作过程中集成在刀盘中，活塞由曲轴驱动沿刀盘径向移动，实现增压功能。高压泵体501的出液口通过高压管7与高压喷射机构3相连接，从高压泵体出来的高压水经高压管进入高压喷射机构，在高压喷射机构处形成高压水射流进行破岩。高压泵体501的泵轴外端连接有空心传动轴502，空心传动轴502通过低压回转接头503与供水系统6相连接，低压回转接头503承受较低水压力，同时为避免小的扭力，空心传动轴502通过低压回转接头503与供水系统6转动连接。所述空心传动轴502通过安装座504设置在主机1内，所述泵轴为中空曲轴，刀盘本体带动高压泵体转动，中空曲轴与高压泵体发生相对转动，活塞由曲轴驱动沿刀盘径向移动，实现增压功能。中空曲轴与空心传动轴502相连通，中空曲轴上设有开口，开口与高压泵体501的进液口相对应，供水系统将常压的水经低压回转接头输送进空心传动轴内，然后经中空曲轴上的开口进入高压本体进行加压变为高压水，高压水经高压管进入高压喷射机构，在高压喷射机构处形成高压水射流进行破岩。

进一步，如图3所示，所述高压喷射机构3包括高压喷头3-1，高压喷头3-1镶嵌在刀盘本体2内，且通过螺栓与刀盘本体可拆卸连接，便于更换。高压管7与高压喷头3-1相连通，刀盘本体2前端面上设有保护块3-2，保护块3-2与高压喷头3-1相对应，即保护块装置设置在高压喷头外端的周围，提高耐磨性，对高压喷头进行保护。该高压喷射机构结构简单，与tbm兼容性好，且便于更换。

实施例2，如图4和5所示，一种集成高压水发生装置的tbm刀盘，所述高压喷射机构3包括包括保护组件和喷水机构；根据需要刀盘上可设置多个保护组件和喷水机构。高压水系统中的高压水进入喷水机构，喷水机构经保护组件喷出，保护组件用于对喷水机构的保护，防止刀盘掘进过程中对喷水机构造成损坏。保护组件包括保护块基体201，保护块基体具有保护喷水机构不被渣石磨损的作用。保护块基体表面有耐磨层，提高耐磨块的耐磨性，保护块基体201的后端焊接在刀盘本体2上，保护块基体201的前端面上镶嵌有耐磨合金块202，耐磨合金块提高保护块基体前端的耐磨性。保护块基体201内设有安装腔道203，喷水机构的一端位于安装腔道203内，安装腔道203的前端设有防堵细长孔204，喷水机构的高压水经防堵细长孔204喷出。细长孔直径、长度根据喷水压力、喷水量、地质条件设计，高压水不喷射有石块等进入细长孔时，高压水能将石块等冲出，起到防堵的作用。

进一步，如图5和6所示，所述喷水机构包括宝石喷嘴302和管件304，宝石喷嘴即采用硬度较大的喷嘴。管件304的一端设有头部调整件303、另一端设有尾部调整件305，喷水机构两端有调整装置，可以调节喷水机构整体的长短，从而人工调节喷嘴到岩石的距离，控制破岩效果。宝石喷嘴302通过锁紧螺母301与头部调整件303相连接，宝石喷嘴孔随着使用时间增加，喷嘴孔变大，磨损到一定程度可拆除压紧螺母更换新的宝石喷嘴。尾部调整件305上设有弯头306，弯头306与高压管7相连接。高压水系统的高压水经弯头进入喷水机构，喷水机构由宝石喷嘴控制喷出的水柱直径，控制喷水量，可根据不同的地质情况更换不同直径的宝石喷嘴，提高装置的适用范围和不同地质情况。所述所述宝石喷嘴302的中心轴线与防堵细长孔204的中心轴线重合，减少高压水压力损失，提高装置的承压能力。尾部调整件305通过螺钉连接在刀盘本体2上的安装法兰8上，喷水机构通过螺钉从刀盘换刀空间处用安装，操作人员不需接触岩石就可以更换喷水机构，使喷射装置便于拆装和更换。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。