一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘及泥水盾构机

1.本发明属于地质工程、岩土工程、隧道与地下建筑工程，隧道开挖领域，具体涉及一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘及泥水盾构机。


背景技术：

2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)。在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活，因此盾构机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
3.刀盘是盾构机的核心部件，刀盘开口率(开孔率)一般指刀盘开口区域面积与刀盘总面积的比值。刀盘开口直接影响渣土流动性、刀盘刀具发热、磨损、切削效率和可靠性，在隧道开挖过程中，会遇到不同条件的围岩，常常需要频繁更换刀盘，以适应相应的围岩条件继续掘进，但每次更换刀盘都会消耗大量的人力物力以及施工时间，且带压更换刀具对作业人员而言有一定危险性。因此，需要设计开发一种新型的盾构机刀盘。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了提供一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘及泥水盾构机。实现了刀盘开口率的快速、简单、便利的调整，可以采用一个盾构机刀盘实现多种围岩条件的开挖。有效减少盾构机刀盘整体的更换次数，提高施工安全性和效率。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，包括刀盘本体以及设置于刀盘本体开口边处的隔离片，所述的隔离片通过旋转伸出或缩入刀盘本体。
7.优选地，所述的刀盘本体具有多个沿周向分布的扇形部，各扇形部的一侧为开口边，隔离片设有多个，分别可旋转地从各扇形部开口边伸出或缩入扇形部。
8.优选地，所述的刀盘本体具有四个沿周向分布呈的扇形部，各扇形部的一侧为开口边，隔离片设有四个，分别可旋转地从各扇形部的开口边伸出或缩入扇形部。
9.优选地，四个扇形部分布呈“十”字型。
10.优选地，多个扇形部的顶点相交于刀盘本体的中心处，每个扇形部的开口边一侧设有用于容纳隔离片的空腔，多个隔离片呈扇形，顶点相交于刀盘本体的中心处，并可绕刀盘本体的中心处旋转。
11.优选地，所述的隔离片的厚度小于扇形部的厚度。
12.优选地，该刀盘还包括中央控制系统，所述的中央控制系统具有电连接的控制器和通信线路，所述的控制器用于控制隔离片的旋转，所述的通信线路用于将包括确定的刀盘开孔率在内的数据传输到控制器中。
13.优选地，所述的控制器包括传动连接的驱动电机和驱动齿轮组；所述的驱动齿轮组包括与隔离片(12)连接的从动齿轮以及设置于驱动电机输出轴上并与从动齿轮相啮合
的主动齿轮。
14.本发明第二方面提供一种泥水盾构机，包括所述的刀盘。
15.优选地，所述的刀盘设置于盾构机的前部。
16.本发明的泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘在隧道开挖过程中，通过已知的隧道围岩情况，确定出所需盾构开孔率大小(例如可以采用信息采集系统通过压力感知设备(例如压力传感器)测定待挖围岩条件，并将测定结果传送至处理分析单元进行分析，处理分析单元经计算得出需要的开孔率)，然后将所需开孔率大小通过通信线路传输给控制器，由控制器带动隔离片转动，改变开孔率大小，然后进行隧道开挖。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明的泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，通过可折入式隔离片，改变刀盘开孔率，适应不断改变的围岩条件，而且开孔率调整范围大。泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘在隧道开挖中具有简单、投资少、效果好、运行稳定等特点。在隧道开挖工程中具有广阔的应用前景。
附图说明
19.图1为本发明泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘的结构示意图；
20.图中：1
‑
刀盘本体；11
‑
扇形部；12
‑
隔离片；111
‑
开口边。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
22.实施例1
23.一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，如图1所示，包括刀盘本体1以及设置于刀盘本体1开口边处的隔离片12，隔离片12通过旋转伸出或缩入刀盘本体1。
24.更具体地：
25.刀盘本体1具有多个沿周向分布的扇形部11，各扇形部11的一侧为开口边111，隔离片12设有多个，分别可旋转地从各扇形部11开口边111伸出或缩入扇形部11。优选多个扇形部11的顶点相交于刀盘本体1的中心处，每个扇形部11的开口边111一侧设有用于容纳隔离片12的空腔，多个隔离片12呈扇形，顶点相交于刀盘本体1的中心处，并可绕刀盘本体1的中心处旋转。进一步隔离片12的厚度小于扇形部11的厚度，从而可折入扇形部11内。如图1所示，本实施例中优选刀盘本体1具有四个沿周向分布呈的扇形部11，各扇形部11的一侧为开口边111，隔离片12设有四个，分别可旋转地从各扇形部11的开口边111伸出或缩入扇形部11。进一步优选四个扇形部11均匀分布呈“十”字型。
26.该刀盘还包括中央控制系统，中央控制系统具有电连接的控制器和通信线路，控制器用于控制隔离片12的旋转，通信线路用于将包括确定的刀盘开孔率在内的数据传输到控制器中。控制器可以采用传动连接的驱动电机和驱动齿轮组；驱动齿轮组包括与隔离片12连接的从动齿轮以及设置于驱动电机输出轴上并与从动齿轮相啮合的主动齿轮。可以将从动齿轮设置在多个隔离片12的顶点交汇处，并与多个隔离片共同连接，实现多个隔离片的共同旋转；或者主动齿轮设置在多个隔离片12的顶点交汇处，每个隔离片12上分别设有从动齿轮，多个从动齿轮同时与主动齿轮相啮合；或者控制器可以采用其他能够驱动隔离
片12旋转的机构。
27.本实施例的泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘在隧道开挖过程中，通过已知的隧道围岩情况，确定出所需盾构开孔率大小(例如可以采用信息采集系统通过压力感知设备(例如压力传感器)测定待挖围岩条件，并将测定结果传送至处理分析单元进行分析，处理分析单元经计算得出需要的开孔率)，然后将所需开孔率大小通过通信线路传输给控制器，由控制器带动隔离片12转动，改变开孔率大小，然后进行隧道开挖。能够根据隧道不同围岩状况控制刀盘改变刀盘开孔率，能够适应更复杂的隧道内环境。
28.实施例2
29.一种泥水盾构机，包括实施例1的刀盘。刀盘设置于盾构机的前部。
30.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，包括刀盘本体(1)以及设置于刀盘本体(1)开口边处的隔离片(12)，所述的隔离片(12)通过旋转伸出或缩入刀盘本体(1)。2.根据权利要求1所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，所述的刀盘本体(1)具有多个沿周向分布的扇形部(11)，各扇形部(11)的一侧为开口边(111)，隔离片(12)设有多个，分别可旋转地从各扇形部(11)开口边(111)伸出或缩入扇形部(11)。3.根据权利要求2所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，所述的刀盘本体(1)具有四个沿周向分布呈的扇形部(11)，各扇形部(11)的一侧为开口边(111)，隔离片(12)设有四个，分别可旋转地从各扇形部(11)的开口边(111)伸出或缩入扇形部(11)。4.根据权利要求3所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，四个扇形部(11)分布呈“十”字型。5.根据权利要求2所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，多个扇形部(11)的顶点相交于刀盘本体(1)的中心处，每个扇形部(11)的开口边(111)一侧设有用于容纳隔离片(12)的空腔，多个隔离片(12)呈扇形，顶点相交于刀盘本体(1)的中心处，并可绕刀盘本体(1)的中心处旋转。6.根据权利要求5所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，所述的隔离片(12)的厚度小于扇形部(11)的厚度。7.根据权利要求5所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，该刀盘还包括中央控制系统，所述的中央控制系统具有电连接的控制器和通信线路，所述的控制器用于控制隔离片(12)的旋转，所述的通信线路用于将包括确定的刀盘开孔率在内的数据传输到控制器中。8.根据权利要求7所述的一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘，其特征在于，所述的控制器包括传动连接的驱动电机和驱动齿轮组；所述的驱动齿轮组包括与隔离片(12)连接的从动齿轮以及设置于驱动电机输出轴上并与从动齿轮相啮合的主动齿轮。9.一种泥水盾构机，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述的刀盘。10.根据权利要求9所述的一种泥水盾构机，其特征在于，所述的刀盘设置于盾构机的前部。

技术总结
本发明涉及一种泥水盾构机可折入式空隙可变刀盘及泥水盾构机，该刀盘包括刀盘本体(1)以及设置于刀盘本体(1)开口边处的隔离片(12)，隔离片(12)通过旋转伸出或缩入刀盘本体(1)。与现有技术相比，本发明通过隔离片以及中央控制系统的设置，可以快速、简便、精确的改变盾构机刀盘整体的开口率，有效减少盾构机刀盘整体的更换次数，提高施工安全性和效率。提高施工安全性和效率。提高施工安全性和效率。


技术研发人员：刘中欣 王东欣 张庆军 杨云 牛得草 王建秀 李胡博强 张玉龙 焦磊 李桂杰 刘龙飞
受保护的技术使用者：中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司 同济大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/9/28