一种适应高温地层的新型滚刀结构

摘要

本发明涉及地下工程应用的盾构刀具技术领域，具体涉及一种适应高温地层的新型滚刀结构，包括刀轴、轴承、隔圈和设置在轴承两侧的端盖，轴承和隔圈装配在刀轴上，隔圈设在相邻轴承之间，刀轴内设有轴向孔，端盖与刀轴连接处的端盖上设有第一径向孔，第一径向孔与轴承外端的油腔连通，隔圈上设有第二径向孔，第二径向孔与轴承内端的油腔连通，刀轴上设有连通第一径向孔与轴向孔的第三径向孔和连通第二径向孔和轴向孔的第四径向孔，轴向孔的端部开口处连接有堵头。本发明能够增大滚刀内腔体积，增加润滑油储量，增强滚刀内部油液流动性，实现油路流转顺畅，高温向低温传递迅速，降低滚刀内部温度，增加润滑油、轴承及密封件使用寿命，增强滚刀性能。

权利要求

1.一种适应高温地层的新型滚刀结构，包括刀轴、轴承、隔圈和设置在轴承两侧的端盖，所述轴承和隔圈装配在刀轴上，所述隔圈设在相邻两个轴承之间，其特征在于，所述刀轴内设有轴向孔，所述端盖与刀轴连接处的端盖上设有第一径向孔，所述第一径向孔与轴承外端的油腔连通，所述隔圈上设有第二径向孔，所述第二径向孔与轴承内端的油腔连通，所述刀轴上设有连通第一径向孔与轴向孔的第三径向孔和连通第二径向孔和轴向孔的第四径向孔，所述轴向孔的端部开口处连接有堵头；

所述轴向孔贯穿到所述刀轴的两端，其两端开口处均连接有堵头，所述轴向孔的轴心位置设有导热管，所述导热管的外壁与所述轴向孔的内壁之间设有间隙，所述导热管的两端分别与对应的堵头连接。

2.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述导热管为空心铜管，所述导热管内部设有高导热材料。

3.根据权利要求2所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述高导热材料为导热石墨或实心铜管。

4.根据权利要求2所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述堵头设置为空心堵头，所述空心堵头的内孔与所述导热管的内孔相通，所述高导热材料设置在所述空心堵头和所述导热管的内孔内，所述空心堵头外端连接有封堵高导热材料的塞子。

5.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述导热管为组合热管，所述组合热管包括两个热管，两个热管的蒸发端连为一体，且位于所述轴向孔的中部，两个热管的冷凝端位于所述轴向孔的端部且用堵头封闭。

6.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述端盖与刀轴连接处的刀轴上还加工有环槽。

7.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述轴承的外侧连接有刀毂，所述刀毂的外侧连接有刀圈和挡圈。

8.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述刀轴上对称装配有两个轴承。

9.根据权利要求1所述的一种适应高温地层的新型滚刀结构，其特征在于，所述端盖包括上端盖和下端盖，所述下端盖通过轴肩定位在刀轴上，所述上端盖通过锁紧螺母锁紧在刀轴上。

说明书

一种适应高温地层的新型滚刀结构

技术领域

[0001] 本发明涉及地下工程应用的盾构刀具技术领域，具体涉及一种适应高温地层的新型滚刀结构。

背景技术

[0002] 滚刀是一种破碎坚硬岩石的挖掘工具，安装于盾构、TBM、顶管等大型非开挖施工设备的开挖刀盘上，其作用是碾压掌子面岩石并将岩石从掌子面上剥落下来，滚刀主要有
刀圈、刀毂、刀轴、轴承、浮动密封、端盖等部件组成。

[0003] 滚刀在破岩过程中与岩石摩擦会产生较大热量，且随着盾构机和TBM开挖直径的增大，刀盘边缘区域滚刀运行线速度增加，产生更多热量，由于现有滚刀内腔体积小，润滑
油量少，导致滚刀内部油温升高较快，滚刀密闭式的内部结构，导致润滑油流动性差，从而
造成滚刀散热困难；高温时间过久会造成滚刀的润滑油、密封、轴承过热提前失效，导致整
个滚刀报废，影响施工进度，加大施工成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种适应高温地层的新型滚刀结构，通过在端盖，刀轴，隔圈开孔，能够增大滚刀内腔体积，增加润滑油存储量，降低润滑
油升温速度，且能够增强滚刀内部油液流动性，实现油路流转顺畅，能快速将油温带动到刀
轴心部，通过在轴向孔轴心位置设置导热管，并在导热管内设置高导热材料，实现高温向低
温传递迅速，刀轴内部温度迅速向刀轴端部传递，降低滚刀内部温度，增加润滑油、轴承及
密封件使用寿命，增强滚刀性能。

[0005] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

[0006] 一种适应高温地层的新型滚刀结构，包括刀轴、轴承、隔圈和设置在轴承两侧的端盖，所述轴承和隔圈装配在刀轴上，所述隔圈设在相邻两个轴承之间，所述刀轴内设有轴向
孔，所述端盖与刀轴连接处的端盖上设有第一径向孔，所述第一径向孔与轴承外端的油腔
连通，所述隔圈上设有第二径向孔，所述第二径向孔与轴承内端的油腔连通，所述刀轴上设
有连通第一径向孔与轴向孔的第三径向孔和连通第二径向孔和轴向孔的第四径向孔，所述
轴向孔的端部开口处连接有堵头。

[0007] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述轴向孔贯穿到所述刀轴的两端，其两端开口处均连接有堵头，所述轴向孔的轴心位置设有导热管，所述导热
管的外壁与所述轴向孔的内壁之间设有间隙，所述导热管的两端分别与对应的堵头连接。

[0008] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述导热管为空心铜管，所述导热铜管内部设有高导热材料。

[0009] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述高导热材料为导热石墨或实心铜管。

[0010] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述堵头设置为空心堵头，所述空心堵头的内孔与所述导热管的的内孔相通，所述高导热材料设置在所述空心
堵头和所述导热管的内孔内，所述空心堵头外端连接有封堵高导热材料的塞子。

[0011] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述导热管为组合热管，所述组合热管包括两个热管，两个热管的蒸发端连为一体，且位于所述轴向孔的中部，
两个热管的冷凝端位于所述轴向孔的端部且用堵头封闭。

[0012] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述端盖与刀轴连接处的刀轴上还加工有环槽。

[0013] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述轴承的外侧连接有刀毂，所述刀毂的外侧连接有刀圈和挡圈。

[0014] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述刀轴上对称装配有两个轴承。

[0015] 进一步地，在上述的一种适应高温地层的新型滚刀结构中，所述端盖包括上端盖和下端盖，所述下端盖通过轴肩定位在刀轴上，所述上端盖通过锁紧螺母锁紧在刀轴上。

[0016] 本发明的一种适应高温地层的新型滚刀结构的有益效果：

[0017] 本发明通过在端盖，刀轴，隔圈开孔，能够增大滚刀内腔体积，增加润滑油存储量，降低润滑油升温速度，且能够增强滚刀内部油液流动性，实现油路流转顺畅，能快速将油温
带动到刀轴心部，然后通过刀轴端部传递出去。

[0018] 本发明通过在轴向孔轴心位置设置导热管，导热管为铜管或组合热管，其导热系数大，滚刀内部的润滑油将热量带到刀轴心部后与导热管接触，导热管能快速将热量传导
到刀轴端部再传导到滚刀外部，实现高温向低温传递迅速，降低滚刀内部温度，增加润滑
油、轴承及密封件使用寿命，增强滚刀性能。

[0019] 本发明通过在导热管内设置高导热材料，高导热材料安装在滚刀内部，方便散热，能进一步增大导热管的导热系数，滚刀内部的润滑油将热量带到刀轴心部的导热管处，导
热管将热量传递至高导热材料，高导热材料能将滚刀内部温度迅速吸走，并传导到滚刀外
部。

[0020] 本发明的滚刀的安装外形尺寸没有变化，可以适用于现有的所有刀盘。

附图说明

[0021] 图1是根据本发明实施例的一种适应高温地层的新型滚刀结构的整体结构示意图。

[0022] 图中：1是塞子，2是堵头，3是O型圈，4是刀轴，5是O型圈，6是端盖，7是浮封座，8是O型圈，9是刀圈，10是挡圈，11是刀毂，12是O型圈，13是锁紧螺母，14是O型圈，15是高导热材
料，16是导热管，17是轴承，18是隔圈。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的一种适应高温地层的新型滚刀结构做更加详细的描述。

[0024] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0025] 参见图1，本实施例公开了一种适应高温地层的新型滚刀结构，包括刀轴4、轴承17、隔圈18和设置在轴承17两侧的端盖6，轴承17和隔圈18装配在刀轴4上，隔圈18设在相邻
两个轴承17之间，刀轴4轴心轴线位置内设有轴向孔，端盖6与刀轴4连接处的端盖6上均布
设有若干第一径向孔，第一径向孔与轴承17外端的油腔连通，隔圈18上均布设有若干第二
径向孔，第二径向孔与轴承17内端的油腔连通，刀轴4上设有连通第一径向孔与轴向孔的第
三径向孔和连通第二径向孔和轴向孔的第四径向孔，轴向孔的端部开口处连接有堵头2，堵
头2与轴向孔孔壁之间设有O型圈3及O型圈14。端盖6，刀轴4，隔圈18开孔，能够增大滚刀内
腔体积，增加润滑油存储量，降低润滑油升温速度，还能够使端盖6、刀轴4和隔圈18位置的
润滑油保持联通，增强滚刀内部油液流动性，实现油路流转顺畅，随着滚刀的公转和自转，
在滚刀旋转破岩过程中产生的热量会快速传导至周围油中，然后润滑油循环不断地流向刀
轴4心部的轴向孔内，能快速将油温带动到刀轴4心部，然后通过刀轴4端部传递出去。

[0026] 本实施例中，优选地，轴向孔贯穿到刀轴4的两端，其两端开口处均连接有堵头2，轴向孔的轴心位置设有导热管16，导热管16的外壁与轴向孔的内壁之间设有间隙，导热管
16的两端分别与对应的堵头2连接。导热管16的导热性能需优于刀轴4，滚刀内部的润滑油
将热量带到刀轴4心部后与导热管16接触，导热管16能快速将热量传导到刀轴4端部再传导
到滚刀外部，实现高温向低温传递迅速，降低滚刀内部温度，增加润滑油、轴承17及密封件
使用寿命，增强滚刀性能。

[0027] 本实施例中，优选地，导热管16为空心铜管，空心铜管的导热系数高，能快速将热量传导到刀轴4端部再传导到滚刀外部，导热铜管内部设有高导热材料15，能进一步增加导
热管16的导热系数，滚刀内部的润滑油将热量带到刀轴4心部的导热管16处，导热管16将热
量传递至高导热材料15，高导热材料15能将滚刀内部温度迅速吸走，并传导到滚刀外部。

[0028] 本实施例中，具体地，高导热材料15为导热石墨或实心铜管等，若为实心铜管，需要与外部空心铜管紧密接触。

[0029] 本实施例中，优选地，堵头2设置为空心堵头2，空心堵头2的内孔与导热管16的的内孔相通，高导热材料15设置在空心堵头2和导热管16的内孔内，空心堵头2外端连接有封
堵高导热材料15的塞子1。能够使高导热材料15更接近刀轴4端部，能进一步提高传热效率。

[0030] 本实施例中，优选地，导热管16为组合热管，组合热管包括两个热管，两个热管的蒸发端连为一体，且位于轴向孔的中部，两个热管的冷凝端位于轴向孔的端部且用堵头2封
闭。热管的传热系数高，能快速将热量传导到刀轴4端部再传导到滚刀外部，实现高温向低
温传递迅速，降低滚刀内部温度，增加润滑油、轴承17及密封件使用寿命，增强滚刀性能。

[0031] 本实施例中，优选地，端盖6与刀轴4连接处的刀轴4上还加工有环槽。能够进一步增大滚刀内腔体积，且第一径向孔与第三径向孔都直接与环槽连通，使轴承17外端的润滑
油与轴向孔内的润滑油的流通性更好。

[0032] 本实施例中，具体地，轴承17的外侧连接有刀毂11，刀毂11内侧连接有浮封座7，浮封座7与刀毂11之间设有O型圈8，刀毂11的外侧连接有刀圈9和挡圈10。刀轴4上对称装配有
两个轴承17。端盖6包括上端盖6和下端盖6，下端盖6通过轴肩定位在刀轴4上，下端盖6和刀
轴4之间设有O型圈5，上端盖6通过锁紧螺母13锁紧在刀轴4上，锁紧螺母13与上端盖6之间
设有O型圈12。

[0033] 除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第
二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部
分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等
类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及
其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或
者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

[0034] 上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和
改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范
围。