隧道掘进设备及维护方法与流程

    专利2026-08-18  14


    本公开涉及隧道掘进领域,尤其涉及一种隧道掘进设备及维护方法。


    背景技术:

    1、隧道掘进机被广泛应用于地铁、铁路、水利、矿山及国防等领域的隧道建设中。全断面隧道掘进机在施工过程中的刀具损耗大,刀具更换频繁,使得刀具检测更换作业时间占据隧道施工周期的10%以上。若不能及时发现失效的刀具并将其换下,则会造成刀盘本体的磨损,项目将面临停工维修的风险,严重制约项目工期。

    2、隧道掘进机机刀盘是一个直立的平面机械结构,作业空间狭小、高压、潮湿、黑暗,刀盘表面结构复杂。而当刀盘结泥饼后会造成刀盘排渣困难,进而造成盾构扭矩、推力大幅度增加,推进速度减慢,刀盘刀具异常温度及磨损,严重影响盾构掘进施工安全。相应地,刀盘刀具的检测作业通常是在开挖仓内液面降至合适液位之后,由人工头戴矿灯爬入开挖仓内,先利用铁锹或风犒来清除泥饼,再使用高压水冲洗干净刀盘之后,对刀具逐个检查磨损情况并记录,人工成本高、效率低且危险性较大。

    3、在一些相关技术中,采用机器人检测方案实现刀盘刀具的检测作业和冲洗,这种方式在空间占用、操作便捷性、环境适应性等方面上仍存在不足,例如机器人操作独立于机器人仓的仓门,存在着配合不良导致干涉的风险;受附着泥沙影响,机器人仓的仓门易出现闸门关不上、关不严的问题,从而存在因无法阻断土仓压力与泥渣进入机器人仓而造成机器人损坏的风险。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本公开实施例提供一种隧道掘进设备,能够在满足刀盘维护作业的同时降低维护仓的仓门与刀盘维护装置发生干涉的风险。

    2、在本公开的一个方面,提供一种隧道掘进设备,包括:

    3、盾体,具有维护仓,所述维护仓具有可开闭的仓门;

    4、刀盘,包括盘体和设置在所述盘体上的刀具,并可转动地设置在所述盾体的前侧;和

    5、刀盘维护装置,设置在所述仓门上,被配置为随所述仓门的开启从所述维护仓内伸出到所述盾体和所述刀盘之间的开挖仓,以进行刀盘维护作业,以及随所述仓门的关闭从所述开挖仓缩回到所述维护仓。

    6、在一些实施例中,所述盾体包括隔板,所述隔板位于所述开挖仓远离所述刀盘的一侧,所述维护仓设置在所述隔板上,且位于所述隔板远离所述刀盘的一侧。

    7、在一些实施例中,所述隔板具有通孔,所述维护仓包括与隔板连接的侧壁,所述侧壁与隔板连接的区域围在所述通孔的外侧,所述仓门的一端与所述隔板或所述侧壁铰接,通过所述仓门相对于所述隔板的转动实现所述通孔的开启或关闭。

    8、在一些实施例中,所述维护仓还包括与所述侧壁连接的可拆卸封板,所述仓门、所述侧壁和所述可拆卸封板共同围出所述维护仓的仓内空间。

    9、在一些实施例中,所述侧壁中位于所述维护仓下侧的部分设有排污孔。

    10、在一些实施例中,所述维护仓设有仓门驱动机构,所述刀盘维护装置与所述仓门铰接,并与连接所述维护仓的内壁的连杆铰接,所述刀盘维护装置在所述仓门驱动机构驱动所述仓门开启或关闭时,在所述连杆的带动下相对于所述仓门转动。

    11、在一些实施例中,所述仓门驱动机构包括直线驱动元件,所述直线驱动元件与所述仓门和所述维护仓的内壁均铰接。

    12、在一些实施例中,所述刀盘维护装置包括:

    13、底座,一端与所述仓门内侧表面铰接;

    14、转动机构,设置在所述底座上,被配置为相对于所述底座绕至少一个方向的轴线转动;和

    15、至少一种维护元件,设置在所述转动机构上。

    16、在一些实施例中,所述至少一种维护元件包括:

    17、清洁元件,被配置为对所述盘体、所述刀具和所述维护仓中的至少一个进行清洁;和/或

    18、检测元件,被配置为对所述盘体和所述刀具中的至少一个进行检测观察。

    19、在一些实施例中,所述转动机构包括:

    20、回转部,设置在所述底座上,并能够绕垂直于所述底座的底板的轴线转动;和

    21、俯仰部,设置在所述回转部上,并能够绕平行于所述底座的底板的轴线转动。

    22、在一些实施例中,所述隧道掘进设备还包括:

    23、清洗机构,设置在所述隔板上,被配置为对所述仓门、所述刀盘维护装置和所述仓门开闭所述维护仓的结合部位中的至少一个进行清洗。

    24、在本公开的一个方面,提供一种根据前述的隧道掘进设备的维护方法,包括:

    25、在进行所述隧道掘进设备的维护时,开启所述仓门,以使所述刀盘维护装置随所述仓门的开启从所述维护仓内伸出到所述开挖仓;

    26、配合所述刀盘的转动,通过所述刀盘维护装置进行所述刀盘的检测和/或清洁。

    27、在一些实施例中,所述维护方法还包括:

    28、在所述隧道掘进设备的掘进过程中,所述仓门关闭,以使所述维护仓相对于所述开挖仓密封分隔。

    29、在一些实施例中,在开启所述仓门之前,所述维护方法还包括:

    30、对所述维护仓和/或所述开挖仓进行加压,并在所述维护仓和所述开挖仓压力一致时开启所述仓门。

    31、在一些实施例中,在关闭所述仓门之后,所述维护方法还包括:

    32、通过所述刀盘维护装置检测所述维护仓内清洁状态,并对所述维护仓进行清洗。

    33、因此,根据本公开实施例,将刀盘维护装置设置在盾体的维护仓的仓门上,刀盘维护装置能够随着仓门的开启和关闭从维护仓伸入或缩回,以实现刀盘维护装置在开挖仓的刀盘维护作业和收合入维护仓,从而在满足刀盘维护作业的同时降低仓门与刀盘维护装置发生干涉的风险。并且,有利于提高刀盘维护装置的收放效率,使维护仓结构更紧凑,占用较少空间。



    技术特征:

    1.一种隧道掘进设备,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述盾体(10)包括隔板(12),所述隔板(12)位于所述开挖仓(sc)远离所述刀盘(20)的一侧,所述维护仓(mb)设置在所述隔板(12)上,且位于所述隔板(12)远离所述刀盘(20)的一侧。

    3.根据权利要求2所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述隔板(12)具有通孔,所述维护仓(mb)包括与隔板(12)连接的侧壁(13),所述侧壁(13)与隔板(12)连接的区域围在所述通孔的外侧,所述仓门(11)的一端与所述隔板(12)或所述侧壁(13)铰接,通过所述仓门(11)相对于所述隔板(12)的转动实现所述通孔的开启或关闭。

    4.根据权利要求3所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述维护仓(mb)还包括与所述侧壁(13)连接的可拆卸封板(14),所述仓门(11)、所述侧壁(13)和所述可拆卸封板(14)共同围出所述维护仓(mb)的仓内空间。

    5.根据权利要求3所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述侧壁(13)中位于所述维护仓(mb)下侧的部分设有排污孔(131)。

    6.根据权利要求2所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述维护仓(mb)设有仓门驱动机构(15),所述刀盘维护装置(30)与所述仓门(11)铰接,并与连接所述维护仓(mb)的内壁的连杆(16)铰接,所述刀盘维护装置(30)在所述仓门驱动机构(15)驱动所述仓门(11)开启或关闭时,在所述连杆(16)的带动下相对于所述仓门(11)转动。

    7.根据权利要求6所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述仓门驱动机构(15)包括直线驱动元件,所述直线驱动元件与所述仓门(11)和所述维护仓(mb)的内壁均铰接。

    8.根据权利要求1所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述刀盘维护装置(30)包括:

    9.根据权利要求8所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述至少一种维护元件包括:

    10.根据权利要求8所述的隧道掘进设备,其特征在于,所述转动机构包括:

    11.根据权利要求2所述的隧道掘进设备,其特征在于,还包括:

    12.一种根据权利要求1~11任一所述的隧道掘进设备的维护方法,其特征在于,包括:

    13.根据权利要求12所述的维护方法,还包括:

    14.根据权利要求12所述的维护方法,其特征在于,在开启所述仓门(11)之前,所述维护方法还包括:

    15.根据权利要求12所述的维护方法,其特征在于,在关闭所述仓门(11)之后,所述维护方法还包括:


    技术总结
    本公开涉及一种隧道掘进设备及维护方法。隧道掘进设备包括:盾体(10),具有维护仓(MB),所述维护仓(MB)具有可开闭的仓门(11);刀盘(20),包括盘体(21)和设置在所述盘体(21)上的刀具(22),并可转动地设置在所述盾体(10)的前侧;和刀盘维护装置(30),设置在所述仓门(11)上,被配置为随所述仓门(11)的开启从所述维护仓(MB)内伸出到所述盾体(10)和所述刀盘(20)之间的开挖仓(SC),以进行刀盘(20)维护作业,以及随所述仓门(11)的关闭从所述开挖仓(SC)缩回到所述维护仓(MB)。

    技术研发人员:杨航,姜礼杰,彭飞虎,吴乾坤,李正道,孙颜明,钱豪,张天增,赵海壮,买世浩
    受保护的技术使用者:中铁工程装备集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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