一种带环切边刀的盾构机

摘要

本发明属于一种带环切边刀的盾构机。包括机体、传动轴、出土箱、输送带、刀架壳体和切削刀。刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀。每个环边切刀呈拱形，每个环边切刀的外侧端设有刀齿，环边切刀的内侧部呈间隔距离设有与刀架壳体或刀盘的侧边固定为一体用的螺栓孔。各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度大于刀盘上切削刀伸出刀盘外侧的长度。本发明利用环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行切割分离，能达到理想的切割隧洞壁面效果，具有结构简单，使用方便，切割效果好，施工成本低，节省能源和使用效果好的优点。

权利要求

1.一种带环切边刀的盾构机, 包括机体、传动轴、出土箱、输送带、刀架壳体和切削刀，其特征在于：

刀架壳体的前端侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；

或刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；

或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；

每个环边切刀呈拱形，每个环边切刀的外侧端设有刀齿，环边切刀的内侧部呈间隔距离设有与刀架壳体或刀盘的侧边固定为一体用的螺栓孔；

各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度大于刀盘上切削刀伸出刀盘外侧的长度；

所述的刀架壳体的前端侧边、或刀盘的侧边、或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个供各环边切刀的内侧部卡卧的凹槽，各凹槽内对应环边切刀的螺栓孔设有带内螺纹的固定栓孔，环边切刀通过数个固定螺栓固定在凹槽内；

所述的环边切刀的拱形弧度与刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边弧度相同。

2.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的各环边切刀的刀齿外端面呈5～15°的斜面。

3.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线为向刀架壳体旋转向倾斜的斜面，斜面夹角为5～15°。

4.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线为向刀架壳体旋转向倾斜的锯齿状间隔式斜面，锯齿状间隔式斜面夹角为

5～15°。

5.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的各环边切刀的刀齿为矩齿形刀齿。

6.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的各环边切刀的刀齿为锯齿形刀齿。

7.按权利要求1所述的一种带环切边刀的盾构机,其特征在于：所述的环边切刀用钢制成。

说明书

一种带环切边刀的盾构机

技术领域

[0001] 本发明属于一种带环切边刀的盾构机。

背景技术

[0002] 目前，盾构机依靠刀架壳体前端面的刀盘和其上配置的切削刀及切削类刀具完成对地下施工地层的切割掘进加工出铺设管道所需的隧洞，而后将所铺设的管道壁块推靠在
盾构机后部，通过位于管通后部的顶管机顶入盾构机所加工的隧洞中，从而完成隧洞管道
壁的铺设。

[0003] 盾构机刀盘上配置的各切削刀大多位于同一切削平面上，亦有位于刀盘中部的各切削刀凸出设置。理想的经过刀盘上各切削刀切割掘进加工出的隧洞壁面应平整、无凹面，
以利于后期管道壁块的铺设。否则，还需对凹凸隧道壁面进行铺平填补，或加大管道壁后注
水泥浆的工作量和成本，也易引起隧洞管道壁的凹陷及塌落。由于地下施工地层的多样性，
如包括粉质粘土、粉细砂、中粗砂、圆砾地层、强、中风化岩、各种岩质层等，使目前刀盘上配
置的各切削刀切割掘进完成隧洞壁面加工后难于达到理想的切割隧洞壁面效果。刀盘上配
置的各切削刀在掘进过程中是平面或中部凸进切割推进的，隧洞壁周边掘进与其它部位面
掘进同平面进行，不但难于达到理想的切割隧洞壁面效果，亦使刀盘和各切削刀受力大，造
成需求动力大，能源损耗大。

发明内容

[0004] 本发明的目的是设计一种带环切边刀的盾构机，利用环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行切割分离，能达到理想的切割隧洞壁面效果，具有结构简单，使用方便，切割效果
好，施工成本低，节省能源和使用效果好的优点。

[0005] 为此，本发明包括机体、传动轴、出土箱、输送带、刀架壳体和切削刀。其中：

[0006] 刀架壳体的前端侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；

[0007] 或刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；

[0008] 或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀。

[0009] 每个环边切刀呈拱形，每个环边切刀的外侧端设有刀齿，环边切刀的内侧部呈间隔距离设有与刀架壳体或刀盘的侧边固定为一体用的螺栓孔。

[0010] 各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度大于刀盘上切削刀伸出刀盘外侧的长度。

[0011] 所述的刀架壳体的前端侧边、或刀盘的侧边、或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个供各环边切刀的内侧部卡卧的凹槽，各凹槽内对应环边切刀的螺栓
孔设有带内螺纹的固定栓孔，环边切刀通过数个固定螺栓固定在凹槽内。

[0012] 所述的环边切刀的拱形弧度与刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边弧度相同。

[0013] 所述的各环边切刀的刀齿外端面呈5～15°的斜面。

[0014] 所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线为向刀架壳体旋转向倾斜的斜面，斜面夹角为5～15°。

[0015] 所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线为向刀架壳体旋转向倾斜的锯齿状间隔式斜面，锯齿状间隔式斜面夹角为5～15°。

[0016] 所述的各环边切刀的刀齿为矩齿形刀齿。所述的各环边切刀的刀齿为锯齿形刀齿。所述的环边切刀用钢制成。

[0017] 上述结构达到了本发明的目的。

[0018] 本发明利用环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行切割分离，能达到理想的切割隧洞壁面效果，具有结构简单，使用方便，切割效果好，施工成本低，节省能源和使用效果好的
优点。

[0019] 本发明与传统技术的优点如下：

[0020] (1)本发明能利用凸出刀盘面其它切削刀的、沿隧洞周边环形分布的各环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行环条状切割分离，使刀盘前端地层与刀盘外侧地层(隧洞壁外
侧地层) 先行分离，而后再用分布在刀盘前端面上的各切削刀对分离后的隧洞壁地层进行
切割掘进，位于刀盘前端面上的各切削刀的打击刀不会波及隧洞壁周边外地层，从而保证
了理想的切割隧洞壁面效果。

[0021] (2)本发明能保证了理想的切割隧洞壁面效果，达到壁面平整、光滑、无凹面，对圆砾地层、强、中风化岩、各种岩质层等地质效果更好，不但利于后期管道壁块的铺设，节省管
道壁后注水泥浆量，节约施工成本。

[0022] (3)本发明利用环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行环条状切割分离，由于环条状切割时，环切边刀与地层接触面小，对刀盘的反作用力小，需求动力小，能源损耗小，且分
离后的掘进面前端地层亦使刀盘上的各切削刀所需求的动力大幅度减小，节省能源效果显
著，测算在岩层中能源节省10%左右。

[0023] (4)本发明只需在现有盾构机的刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边加设各环切边刀即可，改造成本低。各环切边刀制造、安装、更换方便，易于推广使用。

附图说明

[0024] 图1为传统的盾构机的刀架壳体和刀盘部位的局部结构示意图。

[0025] 图2为本发明的环切边刀的结构示意图。

[0026] 图3为图2的A‑A剖面结构示意图。

[0027] 图4为本发明的使用状态的结构示意图。

[0028] 图5为本发明的使用状态的剖面结构示意图。

[0029] 图6为本发明的环切边刀刀齿的结构示意图。

[0030] 图7为本发明的使用状态时环切边刀的展开结构示意图。

[0031] 图8为本发明的使用状态时另一环切边刀的展开结构示意图。具体实施方案

[0032] 如图1至图8所示，一种带环切边刀的盾构机，包括机体8、传动轴4、出土箱5、输送带7、刀架壳体2和切削刀1。由于本发明为在传统盾构机的改进, 机体、带动刀架壳体和刀
盘22及其上众多个切削刀的传动轴、轴承副3、位于刀盘后侧承接切削渣土的出土箱及其上
与输送带相通的出土口6、传送带支撑框架11等均为传统盾构机结构，故不再累述。

[0033] 本发明在刀架壳体的前端侧边呈间隔距离设有数个环边切刀9；或刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环边切刀；或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个环
边切刀。

[0034] 每个环边切刀呈拱形，每个环边切刀的外侧端设有刀齿，环边切刀的内侧部呈间隔距离设有与刀架壳体或刀盘的侧边固定为一体用的螺栓孔92。

[0035] 各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度大于刀盘上切削刀伸出刀盘外侧的长度，以保证各环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行环条状切割分离。即使刀盘前端地层
(即刀盘上切削刀待切部位)与刀盘外侧地层(隧洞壁外侧地层) 先行分离。

[0036] 各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度应大于刀盘上切削刀伸出刀盘外侧的长度至少为25cm以上，或者至保证各环边切刀外侧端伸出刀盘外侧周边的长度至少大于
刀盘上相邻1～1.5米内的切削刀伸出刀盘外侧的长度至少为25cm以上。即在刀盘前端地层
与刀盘外侧地层(隧洞壁外侧地层) 先行用各环边切刀形成一环周的分离缝，条状缝使隧
洞壁周边内外地层分离。此后，刀盘上其它切削刀在切割刀盘前端地层面时，不会对己分离
的隧洞壁周边地层进行扰动，保证理想的切割隧洞壁面效果，尤其对圆砾地层、强、中风化
岩、各种岩质层等地质效果更好。

[0037] 所述的刀架壳体的前端侧边、或刀盘的侧边、或刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈间隔距离设有数个供各环边切刀的内侧部卡卧的凹槽21，各凹槽内对应环边切刀的螺
栓孔设有带内螺纹的固定栓孔12，各环边切刀通过数个(4个)固定螺栓10固定在对应的凹
槽内, 即各环边切刀通过数个固定螺栓固定在对应的凹槽内的固定栓孔中。当各环边切刀
通过固定螺栓固定在对应的凹槽内后，各环边切刀的外侧面与对应的刀架壳体的前端侧边
面、或刀盘的侧边面、或刀架壳体的前端侧边面和刀盘的侧边面在同一个平面上。

[0038] 所述的环边切刀的拱形弧度与刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边弧度相同。

[0039] 所述的各环边切刀的刀齿外端面呈5～15°的斜面，以利于切割地层。

[0040] 如图7所示，所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线93为向刀架壳体旋转向(图中箭头指向)倾斜的斜面，斜面夹角为5～15°，以利于切割地层。

[0041] 如图8所示，所述的各环边切刀的刀齿外端面的连线为向刀架壳体旋转向(图中箭头指向)倾斜的锯齿状间隔式斜面，锯齿状间隔式斜面夹角为5～15°，以利于切割地层。

[0042] 所述的各环边切刀的刀齿为矩齿形刀齿91。所述的各环边切刀的刀齿为锯齿形刀齿94。

[0043] 所述的环边切刀用钢制成, 如采用与传统切削刀相同的工具钢制造环边切刀。

[0044] 如图4和图5所示，使用时，将各环边切刀用固定螺栓固定在刀架壳体的前端侧边和刀盘的侧边呈对应的凹槽内。盾构时，传动轴带动刀架壳体和刀盘及周边上各环边切刀、
其端面上众多个切削刀同时旋转，位于刀架壳体和刀盘周边上的各环边切刀先行与切割地
层面接触并先行切割形成一环周且位于隧洞壁周边的条状缝，条状缝使隧洞壁周边内外地
层分离，而后刀盘上其它切削刀在切割刀盘前端地层面，不会对己分离的隧洞壁周边地层
进行扰动，保证理想的切割隧洞壁面效果。

[0045] 总之，本发明利用环切边刀先行对隧洞壁周边地层进行切割分离，能达到理想的切割隧洞壁面效果，具有结构简单，使用方便，切割效果好，施工成本低，节省能源和使用效
果好的优点。