本實(shí)用新型屬于盾構(gòu)機(jī)裝置，尤其涉及一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀裝置。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門(mén)學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。

目前，盾構(gòu)法隧道施工廣泛應(yīng)用于城市地鐵、公路隧道建設(shè)中。隨著過(guò)江、過(guò)河及海底隧道建設(shè)項(xiàng)目的增多，地質(zhì)條件及施工技術(shù)難度也越來(lái)越大，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件，超大直徑隧道，長(zhǎng)距離盾構(gòu)施工過(guò)程中，當(dāng)?shù)侗P(pán)刀具磨損嚴(yán)重，掘進(jìn)速度將下降，刀盤(pán)扭矩不斷增加，嚴(yán)重影響施工作業(yè)效率，危機(jī)刀盤(pán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。如果不采取有效合理的開(kāi)艙作業(yè)方法，進(jìn)行檢修、更換刀盤(pán)刀具，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，作為盾構(gòu)施工隧道重大風(fēng)險(xiǎn)之一，容易造成經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)、人身安全等方面的巨大損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提出一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀裝置的技術(shù)方案，在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)輻條內(nèi)實(shí)現(xiàn)常壓進(jìn)艙更換刀具。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀裝置，在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的輻條工作艙內(nèi)安裝有多把切削刀具；所述輻條工作艙是常壓工作艙，在所述刀盤(pán)上安裝有刀箱，每把所述切削刀具安裝在所述刀箱上；所述刀盤(pán)與刀箱之間設(shè)有密封閥門(mén)，所述刀箱的后端設(shè)有切削刀安裝夾具，所述切削刀安裝夾具設(shè)有使所述切削刀具脫出和裝入的夾具絲桿。

更進(jìn)一步，所述切削刀具設(shè)有包括刀軸和安裝在所述刀軸前端的刀頭，所述刀箱設(shè)有與所述刀軸配合的刀具安裝孔，所述切削刀具的刀軸安裝在所述刀箱的刀具安裝孔內(nèi)，所述刀軸的后端設(shè)有刀具固定蓋，所述刀軸通過(guò)刀具固定蓋與所述刀箱固定連接。

更進(jìn)一步，為了保證密封的可靠性，所述密封閥門(mén)是設(shè)有主閘板和副閘板的雙閘板閥，所述主閘板或副閘板關(guān)閉時(shí)切斷所述刀箱的刀具安裝孔與刀盤(pán)外部的連通空間。

更進(jìn)一步，為了幫助切削刀具的安裝，所述刀箱的后端設(shè)有用于幫助所述刀軸裝入的助力螺桿，所述刀具固定蓋設(shè)有與所述助力螺桿對(duì)應(yīng)的助力通孔。

更進(jìn)一步，所述切削刀安裝夾具設(shè)有安裝在所述刀箱后端夾具架體，所述夾具絲桿安裝在所述夾具架體上；所述切削刀具的刀軸設(shè)有尾端開(kāi)口的中心通孔，所述刀具固定蓋設(shè)有與所述夾具絲桿配合的絲孔，所述夾具絲桿從所述絲孔旋入所述刀軸的中心通孔。

更進(jìn)一步，所述刀箱設(shè)有用于釋放刀箱內(nèi)部壓力的放氣閥，所述刀箱設(shè)有用于向刀箱內(nèi)部注入油脂的油脂供給閥。

更進(jìn)一步，所述刀箱設(shè)有用于測(cè)量?jī)?nèi)部密封狀態(tài)的壓力表。

本實(shí)用新型的有益效果是：對(duì)于開(kāi)挖直徑大于14米的盾構(gòu)機(jī),通過(guò)合理優(yōu)化刀盤(pán)結(jié)構(gòu)，輻條內(nèi)部設(shè)有獨(dú)立的密閉工作艙，作業(yè)人員可以在常壓條件下，進(jìn)入密閉艙室檢查、更換刀盤(pán)面板上的刀具，避免了人員常壓及帶壓進(jìn)入開(kāi)挖艙作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，減少了安全事故隱患，可顯著降低設(shè)備維修成本，具有凸出的應(yīng)用效果。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)輻條常壓工作艙結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型換刀裝置整體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型換刀裝置立體結(jié)構(gòu)圖，省略了盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)、放氣閥、油脂供給閥和壓力表；

圖4是圖3的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖5是本實(shí)用新型的刀具更換前輻條內(nèi)結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)用新型換刀裝置安裝示意圖，松開(kāi)防轉(zhuǎn)螺栓，將切削刀安裝夾具安裝在刀箱上。

圖7是本實(shí)用新型切削刀退出操作示意圖，拉動(dòng)切削刀具向刀箱的后端方向移動(dòng)、關(guān)閉密封閥門(mén)；

圖8是本實(shí)用新型換刀裝置整體拆卸操作示意圖，將刀箱連同切削刀具和切削刀安裝夾具整體拆卸；

圖9是本實(shí)用新型換刀裝置分解拆卸操作示意圖，將切削刀具從刀箱中取出；

圖10是本實(shí)用新型安裝操作示意圖，將新切削刀具10a裝入刀箱、將切削刀安裝夾具安裝在刀箱上、將刀箱安裝在密封閥門(mén)結(jié)構(gòu)上；

圖11是本實(shí)用新型換刀裝置整體安裝操作示意圖，將助力螺桿安裝在刀箱的后端；通過(guò)螺母推動(dòng)切削刀具進(jìn)入安裝位置。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖4，一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀裝置，在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)01的輻條工作艙02內(nèi)安裝有多把切削刀具10。所述輻條工作艙是常壓工作艙，在所述刀盤(pán)上安裝有刀箱20，每把所述切削刀具安裝在所述刀箱上；所述刀盤(pán)與刀箱之間設(shè)有密封閥門(mén)30，所述刀箱的后端設(shè)有切削刀安裝夾具40，所述切削刀安裝夾具設(shè)有使所述切削刀具脫出和裝入的夾具絲桿41。

所述切削刀具設(shè)有包括刀軸11和安裝在所述刀軸前端的刀頭12，所述刀箱設(shè)有與所述刀軸配合的刀具安裝孔21，所述切削刀具的刀軸安裝在所述刀箱的刀具安裝孔內(nèi)，所述刀軸的后端設(shè)有刀具固定蓋13，所述刀軸通過(guò)刀具固定蓋與所述刀箱固定連接。

所述密封閥門(mén)是設(shè)有主閘板31和副閘板32的雙閘板閥，所述主閘板或副閘板關(guān)閉時(shí)切斷所述刀箱的刀具安裝孔與刀盤(pán)外部的連通空間。

所述刀箱的后端設(shè)有用于幫助所述刀軸裝入的助力螺桿22，所述刀具固定蓋設(shè)有與所述助力螺桿對(duì)應(yīng)的助力通孔14。

所述切削刀安裝夾具設(shè)有安裝在所述刀箱后端夾具架體42，所述夾具絲桿安裝在所述夾具架體上；所述切削刀具的刀軸設(shè)有尾端開(kāi)口的中心通孔15，所述刀具固定蓋設(shè)有與所述夾具絲桿配合的絲孔16，所述夾具絲桿從所述絲孔旋入所述刀軸的中心通孔。

所述刀箱設(shè)有用于釋放刀箱內(nèi)部壓力的放氣閥51，所述刀箱設(shè)有用于向刀箱內(nèi)部注入油脂的油脂供給閥52。

所述刀箱設(shè)有用于測(cè)量?jī)?nèi)部密封狀態(tài)的壓力表53。

一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀方法，所述方法是上述的裝置的切削刀具更換方法；所述方法包括：

a. 將切削刀安裝夾具安裝在刀箱上，使切削刀安裝夾具的絲桿旋入刀具固定蓋的絲孔；

b.松開(kāi)切削刀具與刀箱之間的連接，如圖6所示；

c. 轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀安裝夾具的絲桿，拉動(dòng)切削刀具向刀箱的后端方向移動(dòng)；

d. 當(dāng)切削刀具的前端移動(dòng)到密封閥門(mén)之后的位置時(shí)，關(guān)閉密封閥門(mén)，如圖7所示；

e. 將刀箱連同切削刀具和切削刀安裝夾具整體拆卸、脫開(kāi)密封閥門(mén)，如圖8所示；

f. 將切削刀安裝夾具與刀箱分離，將切削刀具從刀箱中取出，如圖9所示；

g. 將新切削刀具10a裝入刀箱，將切削刀安裝夾具安裝在刀箱上，使夾具絲桿從刀具固定蓋的絲孔旋入刀軸的中心通孔，并使新切削刀具的前端位于刀箱之內(nèi)；

h. 將刀箱連同新切削刀具和切削刀安裝夾具整體安裝在密封閥門(mén)上，如圖10所示；

i. 開(kāi)啟密封閥門(mén)；

j. 轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀安裝夾具的絲桿，推動(dòng)切削刀具向刀箱的前端方向移動(dòng)進(jìn)入安裝位置；

k. 將切削刀具固定在刀箱上，如圖2所示；

l. 拆卸切削刀安裝夾具，拆卸助力螺桿，如圖5所示。

在步驟d中，關(guān)閉密封閥門(mén)后，開(kāi)啟放氣閥釋放刀箱內(nèi)的壓力。

在步驟h中，將助力螺桿安裝在刀箱的后端；在步驟j中，當(dāng)助力螺桿從刀具固定蓋的助力通孔中伸出后，在助力螺桿上旋入螺母，通過(guò)螺母推動(dòng)切削刀具進(jìn)入安裝位置，如圖11所示。

實(shí)施例一：

如圖1至圖4，一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀裝置，在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)01的輻條工作艙02內(nèi)安裝有多把切削刀具10。

輻條工作艙是常壓工作艙，在刀盤(pán)上設(shè)有多個(gè)刀座03，每個(gè)刀座上固定安裝有一個(gè)密封閥門(mén)30，每個(gè)密封閥門(mén)上安裝有一個(gè)刀箱20，每把切削刀具安裝在一個(gè)刀箱上，刀箱通過(guò)螺栓33固定在密封閥門(mén)上。

切削刀具設(shè)有包括刀軸11和安裝在所述刀軸前端的刀頭12，刀軸設(shè)有尾端開(kāi)口的中心通孔15。刀軸的后端設(shè)有刀具固定蓋13，刀具固定蓋的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的定位面18，刀具固定蓋通過(guò)四只螺栓13a固定在刀軸的后端。刀具固定蓋的中心設(shè)有絲孔16。刀具固定蓋還設(shè)有四個(gè)助力通孔14。

密封閥門(mén)30是設(shè)有主閘板31和副閘板32的雙閘板閥，密封閥門(mén)的前端固定在盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)上。

刀箱設(shè)有與刀軸配合的刀具安裝孔21，刀箱的后端設(shè)有寬度K與刀具固定蓋的定位面對(duì)應(yīng)的刀具定位槽25，刀箱的前端通過(guò)螺栓33固定在密封閥門(mén)的后端。每把切削刀具安裝在一個(gè)刀箱上；切削刀具的刀軸以滑動(dòng)配合安裝在刀箱的刀具安裝孔內(nèi)，刀具固定蓋通過(guò)螺栓17與刀箱固定連接。刀箱的側(cè)壁上設(shè)有用于釋放刀箱內(nèi)部壓力的放氣閥51和用于向刀箱內(nèi)部注入油脂的油脂供給閥52。刀箱的側(cè)壁上還設(shè)有用于測(cè)量?jī)?nèi)部密封狀態(tài)的壓力表53。

主閘板或副閘板關(guān)閉時(shí)切斷刀箱的刀具安裝孔與刀盤(pán)外部的連通空間。壓力表可觀察刀箱內(nèi)的氣體壓力，放氣閥可釋放刀箱內(nèi)的氣體壓力。

為了幫助切削刀具裝入刀箱，在安裝切削刀具時(shí)可采用助力螺桿22，助力螺桿是雙頭螺桿。在刀箱的后端設(shè)有四個(gè)助力螺孔23，四個(gè)助力螺孔的位置對(duì)應(yīng)于刀具固定蓋的四個(gè)助力通孔14，有四只助力螺桿22安裝在助力螺孔中，裝入切削刀具時(shí)，助力螺桿從刀具固定蓋的助力通孔中穿出，采用螺母24推動(dòng)切削刀具進(jìn)入刀箱。

為了順利拆裝切削刀具，所述刀箱的后端設(shè)有切削刀安裝夾具40，切削刀安裝夾具包括夾具絲桿41和夾具架體42。夾具架體是一個(gè)門(mén)形架體，門(mén)形架體的開(kāi)口寬度對(duì)應(yīng)于刀具固定蓋定位面的寬度K，使切削刀具也沿夾具架體的開(kāi)口移動(dòng)。夾具絲桿安裝在門(mén)形夾具架體的封閉端，具絲桿伸入門(mén)形夾具架體的開(kāi)口中。門(mén)形夾具架體的開(kāi)口端通過(guò)螺栓43安裝在刀箱的后端。安裝后，切削刀安裝夾具的絲桿旋入刀具固定蓋的絲孔16，夾具絲桿的前端進(jìn)入刀軸的中心通孔。旋轉(zhuǎn)絲桿，可使切削刀具脫出和裝入刀箱。

實(shí)施例二：

一種超大直徑盾構(gòu)機(jī)常壓換刀方法，本方法是實(shí)施例一所示裝置的切削刀具更換方法。

如圖1、圖5，切削刀具在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)上的安裝狀態(tài)如圖5所示。當(dāng)切削刀具磨損或損壞后，需要更換。在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)01的輻條工作艙20內(nèi)保持常壓，人員可進(jìn)入工作艙更換切削刀具。

更換切削刀具的方法包括：

a. 檢查刀箱是否存在漏水現(xiàn)象，若漏水，通過(guò)油脂供給閥52注入油脂，密封止水；然后，將夾具架體42的前端與刀箱20的后端通過(guò)螺栓43連接，使切削刀安裝夾具40安裝在刀箱上；使切削刀安裝夾具的絲桿41旋入刀具固定蓋的絲孔。

b. 卸下連接刀箱與刀具固定蓋連接的螺栓（包括圖中的螺栓17），松開(kāi)切削刀具與刀箱之間的連接，如圖6所示。

c. 轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀安裝夾具的絲桿，拉動(dòng)切削刀具向刀箱的后端方向移動(dòng)；

d. 當(dāng)切削刀具的前端移動(dòng)到密封閥門(mén)之后的位置時(shí)，關(guān)閉密封閥門(mén)30，主閘板31和副閘板32均關(guān)閉。關(guān)閉密封閥門(mén)后，開(kāi)啟放氣閥釋放刀箱內(nèi)的壓力。如圖7所示。

e. 卸下螺栓33，將刀箱連同切削刀具和切削刀安裝夾具整體拆卸、脫開(kāi)密封閥門(mén)，如圖8所示；

f. 將切削刀安裝夾具與刀箱分離，將切削刀具從刀箱中取出。操作時(shí)將切削刀安裝夾具從刀箱上卸下，再?gòu)牡断渲谐槌銮邢鞯毒?。如圖9所示；

g. 將新切削刀具10a裝入刀箱，將切削刀安裝夾具安裝在刀箱上，使夾具絲桿從刀具固定蓋的絲孔旋入刀軸的中心通孔，并使新切削刀具的前端位于刀箱之內(nèi)，即切削刀具的刀頭12不要凸出刀箱的前端。

h. 將刀箱連同新切削刀具和切削刀安裝夾具整體安裝在密封閥門(mén)上，將助力螺桿22安裝在刀箱的后端；如圖10所示；

i. 開(kāi)啟密封閥門(mén)；

j. 轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀安裝夾具的絲桿，推動(dòng)切削刀具向刀箱的前端方向移動(dòng)，當(dāng)助力螺桿從刀具固定蓋的助力通孔中伸出后，在助力螺桿上旋入螺母24，通過(guò)螺母推動(dòng)切削刀具，如圖11所示；最終使切削刀具進(jìn)入安裝位置。

k. 通過(guò)螺栓17固定連接刀具固定蓋與刀箱，將切削刀具固定在刀箱上，如圖2所示的狀態(tài)。

l. 拆卸切削刀安裝夾具，拆卸助力螺桿，如圖5所示。可在刀箱的四個(gè)助力螺孔23中旋入四只螺栓，進(jìn)一步固定刀具固定蓋。