一种多模式掘进机

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，更具体地说，涉及一种多模式掘进机。

背景技术

公开号为CN114086979A的中国专利，公开了一种子母结构的硬岩TBM，该硬岩TBM分为环形部分(称之为母TBM)和位于中心的小硬岩TBM(称之为子TBM)两部分。该TBM具有两种工作模式，一种模式是母TBM和子TBM结合在一起工作，类似于常规硬岩TBM。另一种模式是子TBM可从母TBM中分离出来，作为一台独立的TBM单独工作，子TBM先开挖一个小直径超前隧洞以释放地应力，然后母TBM进行扩挖。

公开号为CN113863945A的中国专利，公开了一种具有新型TBM掘进模式的三模掘进机，该发明适用于盾构技术领域，配备有两套排渣系统，即螺旋输送机排渣系统及泥浆管排渣系统，可以满足三种排渣方式，与泥水模式共用进、排浆管路。在TBM模式下掘进时，采用进浆管先往土仓内灌浆，使泥浆包裹岩石通过排浆管排渣；若遇到过大石头发生堵管时，利用螺旋输送机进行排渣；若需要提高掘进效率，利用泥浆管路和螺旋输送机同时排渣。

而上述的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进。

综上所述，如何有效地解决目前的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多模式掘进机，该多模式掘进机可以有效地解决目前的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多模式掘进机，包括中心刀盘和环形刀盘，所述中心刀盘嵌入在所述环形刀盘中；还包括转移装置，所述中心刀盘与所述环形刀盘可拆卸固定连接；所述转移装置与所述中心刀盘连接，在所述中心刀盘与所述环形刀盘之间拆卸时，所述转移装置能够将所述中心刀盘向后转移以让出所述环形刀盘中部空间。

在该多模式掘进机中，在使用时，当全断面模式掘进时，可以使中心刀盘嵌入在环形刀盘中，且之间固定连接，以使得环形刀盘能够带动中心刀盘同步转动以掘进。而在当地层完整性好，需要转换成中间取芯模式掘进时，又或者是当地层情况较差，需要人工钻爆超前处理时，此时可以由转移装置驱动，以带动中心刀盘向后转移以让出环形刀盘中部空间，不仅可以使环形刀盘单独掘进，以进行中心取芯模式掘进，还可以让挖掘器械从环形刀盘的中部进入，以进行人工钻爆超前处理。在该多模式掘进机中，将中心刀盘和环形刀盘进行可拆卸固定连接，以使得环形刀盘可以将扭矩传递至中心刀盘，以能够进行全断面模式掘进。而且拆卸时，可以通过转移装置能够将所述中心刀盘向后转移以让出所述环形刀盘中部空间，以可以进行中间取芯模式掘进或人工钻爆超前处理，进而大大提高了使用需求，以适应多种不同地质工况掘进需求。综上所述，该多模式掘进机能够有效地解决目前的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进的问题。

优选地，所述中心刀盘分离成多个彼此之间横向分离设置的扇形刀盘；各个所述扇形刀盘分别与所述环形刀盘可拆卸固定连接；所述转移装置能够将各个所述扇形刀盘分批向后转移。

优选地，各个所述扇形刀盘上均设置有用于与所述转移装置可拆卸连接的连接部，各个所述扇形刀盘上的所述连接部在同一个与所述环形刀盘同轴的圆周上。

优选地，所述环形刀盘上与各个所述扇形刀盘相对应的部分，在后侧具有用于容纳所述扇形刀盘的容纳空腔，所述容纳空腔内具有与所述扇形刀盘可拆卸安装的安装部；所述转移装置用于将所述扇形刀盘轴向向后平移后径向向外移动以进入所述容纳空腔。

优选地，所述转移装置包括用于驱动所述扇形刀盘轴向移动的牵引装置和用于驱动所述扇形刀盘径向移动的提升装置。

优选地，包括驱动机构和底座，所述驱动机构连接在所述环形刀盘和所述底座之间，所述转移装置安装于所述底座上。

优选地，所述中心刀盘分离成两个彼此之间横向分离设置的扇形刀盘，所述扇形刀盘为半圆形刀盘。

优选地，各个所述扇形刀盘均与所述环形刀盘通过滑槽滑动连接。

优选地，所述中心刀盘沿中心刀具的一条边界所在的平面分离成两个所述扇形刀盘。

附图说明

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为本发明实施例提供的多模式掘进机刀盘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的多模式掘进机刀盘的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的环形刀盘的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的环形刀盘的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的中心刀盘的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的中心刀盘的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的多模式掘进机中间取芯掘进工作示意图；

图8为本发明实施例提供的多模式掘进机中心钻爆掘进工作示意图；

图9为本发明实施例提供的中心刀盘撤出侧向示意图；

图10为本发明实施例提供的中心刀盘撤出轴向示意图。

附图中标记如下：

环形刀盘1、中心刀盘2、牵引装置3、提升装置4、滑槽11、容纳空腔12、扇形刀盘21、中心刀具22、滑块23。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种多模式掘进机，以有效地解决目前的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进的问题。

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。

请参阅图1-图10，图1为本发明实施例提供的多模式掘进机刀盘的结构示意图；图2为本发明实施例提供的多模式掘进机刀盘的剖面结构示意图；图3为本发明实施例提供的环形刀盘的结构示意图；图4为本发明实施例提供的环形刀盘的剖面结构示意图；图5为本发明实施例提供的中心刀盘的结构示意图；图6为本发明实施例提供的中心刀盘的剖面结构示意图；图7为本发明实施例提供的多模式掘进机中间取芯掘进工作示意图；图8为本发明实施例提供的多模式掘进机中心钻爆掘进工作示意图；图9为本发明实施例提供的中心刀盘撤出侧向示意图；图10为本发明实施例提供的中心刀盘撤出轴向示意图。

在一些实施例中，提供了一种多模式掘进机，具体的该多模式掘进机主要包括中心刀盘2、环形刀盘1和转移装置。

其中中心刀盘2与环形刀盘1相嵌套配合，即中心刀盘2能够嵌入安装在环形刀盘1的中孔中，以组合形成一个完整的刀盘，以能够进行全断面模式掘进。同样的，中心刀盘2也能够从环形刀盘1的中孔内移出，以使得环形刀盘1单一的掘进，以完成中间取芯模式掘进。而当中心刀盘2完全让开时，以留出空间，以使得可以进入挖掘器械，此时可以进行人工钻爆模式。

其中环形刀盘1的内边界和外边界一般均为同轴的圆周，当然可以是均采用方形，若其它结构形状，因为绕中间的轴线旋转，所以掘进会形成圆环形通道。其中中心刀盘2外轮廓也可以是呈圆形、方形或其它形状，但掘进会形成圆柱型通道。

其中中心刀盘2与环形刀盘1可拆卸固定连接，以在固定连接时，环形刀盘1所受到的扭矩能够传递至中心刀盘2，以使得环形刀盘1能够带动中心刀盘2转动。在应用时，环形刀盘1的转动可以由对应的驱动机构驱动，在进行全断面模式掘进，驱动机构驱动环形刀盘1转动，而环形刀盘1将扭矩传递至中心刀盘2，以同步转动，以使得同步掘进。需要说明的是，其中中心刀盘2和环形刀盘1可拆卸固定连接，如通过螺钉、螺栓进行固定连接。也可以是通过销轴进行固定连接，如中心刀盘2和环形刀盘1沿轴向滑动配合，而在中心刀盘2嵌入时，可以通过销轴锁死，而其中销轴的移动可以通过伸缩驱动装置驱动实现。

其中转移装置与中心刀盘2连接，在中心刀盘2与环形刀盘1之间拆卸时，此时转移装置能够将中心刀盘2向后转移以让出环形刀盘1中部空间，以使得可以进行中间取芯模式掘进和中心钻爆掘进。在中心刀盘2和环形刀盘1拆卸时，环形刀盘1可以将扭矩传递中心刀盘2，也可以不将扭矩传递至中心刀盘2，为了保证惯性均匀，此处优选环形刀盘1和中心刀盘2仍然保持扭矩传递，当然在拆卸过程中，一般不保持连接。在拆卸状态下，转移装置可以带动中心刀盘2移动，以能够移动到目标位置。其中转移装置，可以采用机械手，也可以是由多个驱动装置组成的组合驱动装置。其中转移装置可以仅仅轴向退出，也开始倾斜退出，还可以是沿其它路径退出。

在该多模式掘进机中，在使用时，当全断面模式掘进时，可以使中心刀盘2嵌入在环形刀盘1中，且之间固定连接，以使得环形刀盘1能够带动中心刀盘2同步转动以掘进。而在当地层完整性好，需要转换成中间取芯模式掘进时，又或者是当地层情况较差，需要人工钻爆超前处理时，此时可以由转移装置驱动，以带动中心刀盘2向后转移以让出环形刀盘1中部空间，不仅可以使环形刀盘1单独掘进，以进行中心取芯模式掘进，还可以让挖掘器械从环形刀盘1的中部进入，以进行人工钻爆超前处理。在该多模式掘进机中，将中心刀盘2和环形刀盘1进行可拆卸固定连接，以使得环形刀盘1可以将扭矩传递至中心刀盘2，以能够进行全断面模式掘进。而且拆卸时，可以通过转移装置能够将所述中心刀盘2向后转移以让出所述环形刀盘1中部空间，以可以进行中间取芯模式掘进或人工钻爆超前处理，进而大大提高了使用需求，以适应多种不同地质工况掘进需求。综上所述，该多模式掘进机能够有效地解决目前的多模掘进机无法进行中心钻爆式掘进的问题。

在一些实施例中，可以使中心刀盘2为一个整体结构件，即无法在现场快速分离。但是这种方式，会导致中心刀盘2的体积很大，在后期通过转移装置向后转移时，无法很好的让出环形刀盘1的中部空间。

在一些实施例中，区别于整体结构件，可以使中心刀盘2分离成多个彼此之间横向分离设置的扇形刀盘21。其中扇形，可以半圆形、三分之一圆形或其它形状，如可以近似三角形，又可以直接为三角形，此处的扇形也可以是作为瓣型理解，即将圆形的中心刀盘2分离成多瓣结构。其中分离界线可以经过中心刀盘2轴线，也可以不经过中心刀盘2的轴线，如附图所示，分离界线偏离中心刀盘2轴线设置，以分离成一个大半圆形的扇形刀盘21和一个小半圆形的扇形刀盘21。相邻扇形刀盘21之间分隔边界可以是直线型，也可以曲线型，如呈梅花状。

其中分离设置是指可以分散成多个单体结构，以可以逐个取出，或逐个放入。因此各个扇形刀盘21分别与环形刀盘1可拆卸固定连接，以分别固定在环形刀盘1上，以使得各个扇形刀盘21单独从环形刀盘1处获取扭矩，同时借助于这种连接，可以对各个扇形刀盘21分别起到支撑的作用。

其中转移装置能够将各个扇形刀盘21分批向后转移，其中分批是指，可以不用将所有扇形刀盘21全部一次性转移，一般至少分两批向后转移，以形成分批。其中分批，如逐个向后转移，当然也可以是至少一批次中运输两个或更多的扇形刀盘21。

在使用时，因为转移装置能够分批转移，大大降低了转移装置的工作压力，同时分批次转移，能够有效地实现，转移装置将不同批的扇形刀盘21转移到不同的位置，以将多个扇形刀盘21之间的位置关系进行重新调整、即分散处理，以方便让开环形通道的中部空间。

在一些实施例中，可以使各个扇形刀盘21上均设置有用于与转移装置可拆卸连接的连接部，各个扇形刀盘21上的连接部在同一个与环形刀盘1同轴的圆周上。这使得在转移装置转移不同的扇形刀盘21时，无需改变转移装置的位置。即在使用时，先驱动环形刀盘1转动，以使得对应一个(一批)扇形刀盘21的连接部转动到转移装置处，然后拆卸该扇形刀盘21与环形刀盘1之间的连接，并使该扇形刀盘21的连接部与转移装置连接，然后由转移装置将扇形刀盘21转移出去；然后继续旋转环形刀盘1，以使得下一个(下一批)扇形刀盘21的连接部转动到转移装置处，然后拆卸该扇形刀盘21与环形刀盘1之间的连接，以及与转移装置进行连接，以由转移装置继续将刀盘转移出去。直到完成各个或各批扇形刀盘21的转移。这种转移方式，可以固定转移装置的位置，降低转移装置的制造难度，同时借助于环形刀盘1所形成的转动驱动，以及各个扇形刀盘21与环形刀盘1之间的连接，以使得无需转移装置变更转移路径，即可转移各批扇形刀盘21。

在一些实施例中，为了方便布置，所述环形刀盘1上与各个所述扇形刀盘21相对应的部分，在后侧具有用于容纳所述扇形刀盘21的容纳空腔12，以用于容纳对应的扇形刀盘21，以使得各个扇形刀盘21有序的放置在对应的容纳空腔12。其中容纳空腔12大小可以与扇形刀盘21相适应，也可以是容纳空腔12大于扇形刀盘21。

在一些实施例中，容纳空腔12内具有与所述扇形刀盘21可拆卸安装的安装部，以使得对应的扇形刀盘21进入对应的容纳空腔12之后，将安装部与扇形刀盘21进行固定连接，以固定住扇形刀盘21，以使得位于容纳空腔12中的扇形刀盘21能够跟随环形刀盘1一起转动。其中扇形刀盘21上与安装部连接的连接对象，可以是与扇形刀盘21嵌入在环形刀盘1中部时与环形刀盘1连接的连接对象一致，也可以不同。

具体的，扇形刀盘21上具有第一连接对象和第二连接对象，扇形刀盘21位于容纳空腔12时，扇形刀盘21的第一连接对象与容纳空腔12中的安装部进行可拆卸固定连接；而在扇形刀盘21嵌入在环形刀盘1中，以组成一个大刀盘时，此时扇形刀盘21的第二连接对象与环形刀盘1进行可拆卸固定连接。其中第一连接对象和第二连接对象可以为同一结构，如均为具有螺栓穿孔的连接结构。

对应的，其中转移装置用于将扇形刀盘21轴向向后平移后径向向外移动以进入环形刀盘1后侧的所述容纳空腔12中。具体的，可以使其中的转移装置包括用于驱动所述扇形刀盘21轴向移动的牵引装置3和用于驱动扇形刀盘21径向移动的提升装置4。其中牵引装置3和提升装置4均可以采用伸缩油缸，当然也可以是采用电缸等驱动装置。

其中转移装置可以是安装环形刀盘1上，也可以是安装在其它位置。如在多模式掘进机包括驱动机构和底座，其中驱动机构连接在环形刀盘1和底座之间，此时可以使转移装置安装于所述底座上。其中的牵引装置3可以设置在底座和提升装置4之间，也可以是提升装置4设置在牵引装置3和底座之间。对于后者，具体的，提升装置4的驱动端与牵引装置3的座体连接，而牵引装置3的驱动端用于与扇形刀盘21连接，而提升装置4的座体安装在底座上。

在一些实施例中，为了方便布置，以及方便拆卸，此处优选其中中心刀盘2分离成两个彼此之间横向分离设置的扇形刀盘21，所述扇形刀盘21为半圆形刀盘。此处的半圆形，并不要求完全的半圆形，其中圆弧边沿所对应的圆心角可以大于180度或小于180度，当然也可以是等于180度，因此此处的半圆形刀盘只需要整体看起来呈半圆形即可。如当中心刀盘2的中心位置具有中心刀具22时，此时可以沿中心刀具22的一条边界所在的平面分离成两个所述扇形刀盘21。

需要说明的是，对应中心刀盘1来说，可以整体呈圆柱型，也可以是刀盘部分呈圆柱型，而后面呈方块型。对于上述后者中心刀盘1，其中刀盘部分分离呈扇形，而其后的方块部分可以跟随前部的刀盘部分做相同平面分割，同样的环形刀盘2的前部具有与中心刀盘1的刀盘部分相配合的圆柱孔，而其后具有与中心刀盘1的后侧块型部分相配合的矩形腔体。

在一些实施例中，为了方便扇形刀盘21的移动，可以使扇形刀盘21均与所述环形刀盘1通过滑槽11滑动连接。如在环形刀盘1上设置有滑槽11，其中滑槽11的形状和要求，并不具体限定，一般嵌入在环形刀盘1内，以避免干涉。而其中扇形刀盘21上可以设置有与上述滑槽11配合的滑块23，其中滑块23可以为一般的辊体、块体，还可以采用轮体。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。