一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置.pdf

一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置，涉及隧道掘进的技术领域，顶管机的前端设置刀盘，主驱动装置的输出端与刀盘的法兰固定连接，然后再把主驱动装置固定连接在前盾锥环的压力舱隔板上。主驱动装置驱使刀盘沿回转中心轴旋转时，刀盘的主动破碎板随扭腿旋转并相对于前盾锥环产生交替变化的剪切空间，使大粒径岩石在随主动破碎板旋转时被被动挡板卡住，大粒径岩石进而受到剪切为主挤压为辅的力而被破碎成多个小块，破裂的岩石小碎块通过漏渣梯形板上的漏渣空排到排渣装置，扭腿旋转时在空间上形成的锥面的母线与前盾锥环构成的空间锥面的母线平行，使大粒径岩石必须经过变位剪切空间而碎裂，减少无效的滚动。

1.  一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置，包括刀盘，前盾锥环和主驱动装置，其特征在于：所述刀盘包括刀具、刀盘面板、扭腿、主动破碎板和法兰，其中，法兰固定连接在所述主驱动装置的输出端上，法兰上连接着多条相对回转中心轴呈辐射状分布的扭腿，扭腿的端部连接在刀盘面板上，刀盘面板上镶嵌固定着刀具，所述扭腿外侧均固定着一个主动破碎板，且主动破碎板端部径向有高低差；所述前盾锥环包括被动挡板、漏渣梯形板、梯形板和压力舱隔板，压力舱隔板固定连接在主驱动装置上，所述的被动挡板呈辐射状固定在压力舱隔板上，所述的漏渣梯形板和梯形板均设置在相邻两被动挡板之间，且漏渣梯形板位于前盾锥环底部，漏渣梯形板径向有高低差，被动挡板相对于漏渣梯形板和梯形板所围的锥面凸出，即被动挡板、漏渣梯形板和梯形板所围成的前盾锥环纵剖面为方波形状；所述扭腿与前盾锥环构成了岩石破碎的交替变化的剪切空间。

2.  根据权利要求1所述的复合地层顶管机的变位剪切破碎装置，其特征在于：所述扭腿旋转时在空间上形成的锥面母线与前盾锥环的空间锥面母线平行。

3.  根据权利要求1所述的复合地层顶管机的变位剪切破碎装置，其特征在于：所述前盾锥环纵剖面中的被动挡板为梯形。

一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置
技术领域
本发明属于隧道掘进技术领域，具体涉及一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置。
背景技术
随着国家地下网的发展，对能够破碎岩石的顶管机的需求日益增多。岩石破碎顶管机主要是泥水形式的顶管机，这种顶管机在岩石层中推进时，刀具切削下来的较小的岩石颗粒可以通畅的通过排泥管排出，而大粒径岩石会卡在排泥管中，造成拍泥管堵塞，以致于切削下来的岩石不能正常排出，直接影响了施工进度，这就要求对大粒径的岩石进行二次破碎。
国内已经产生了多个这个方面的技术方案，如：专利号（201220006391.4）的一种具有二次破碎功能的泥水顶管机，它的二次破碎过程可通过两种方式来实现。第一种方式是通过隔舱板的多边形的洞口与多边形的刀盘安装板之间的间隙在刀盘旋转过程中的忽大忽小来实现卵石或者岩石的多次破碎；第二种方式是刀臂支撑臂与多孔板之间形成一个夹角α，岩石在夹角α之间被破碎。再如：专利号（200720191490.3）的偏压破碎泥水平衡顶管机,它的二次破碎过程是刀盘上安装的外齿轮与安装在前段机壳的内齿轮组成少齿差传动，进行二次减速，由于刀盘在偏心轴上做偏心旋转，刀盘有径向移动，产生径向的压力对岩石进行了二次破碎。此外还有专利号（200920069594.6）不等边多边形偏心破碎顶管机，专利号（03229682.7）的多边形破碎泥水顶管机等，大多利用刀盘与前盾壳体间的偏心旋转产生的空间变化而令岩石大碎块挤压破碎，刀盘支撑臂与多孔板呈喇叭口形状，岩石大碎块不会主动向喇叭口西口方向进行挤压破碎，大碎块需要在此空间内多次滚动，直到遇见合适的角度被卡住才能被破碎，进而影响破碎效率和排渣效率。
发明内容
本发明的目的是解决上述难题，提供一种具有变位剪切空间，使岩石能够受到快速平行剪切作用而破碎，并减少大粒径岩石无效滚动的复合地层顶管机的变位挤压破碎装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置，包括刀盘，前盾锥环和主驱动装置，所述刀盘包括刀具、刀盘面板、扭腿、主动破碎板和法兰，其中，法兰固定连接在所述主驱动装置的输出端上，法兰上连接着多条相对回转中心轴呈辐射状分布的扭腿，扭腿的端部连接在刀盘面板上，刀盘面板上镶嵌固定着刀具，所述扭腿外侧均固定着一个主动破碎板，且主动破碎板端部径向有高低差；所述前盾锥环包括被动挡板、漏渣梯形板、梯形板和压力舱隔板，压力舱隔板固定连接在主驱动装置上，所述的被动挡板呈辐射状固定在压力舱隔板上，所述的漏渣梯形板和梯形板均设置在相邻两被动挡板之间，且漏渣梯形板位于前盾锥环底部，漏渣梯形板径向有高低差，被动挡板相对于漏渣梯形板和梯形板所围的锥面凸出，即被动挡板、漏渣梯形板和梯形板所围成的前盾锥环纵剖面为方波形状；所述扭腿与前盾锥环构成了岩石破碎的交替变化的剪切空间。
复合地层顶管机的变位剪切破碎装置的扭腿旋转时在空间上形成的锥面母线与前盾锥环的空间锥面母线平行。
所述前盾锥环纵剖面中的被动挡板为梯形。
本发明的增益效果是：
本发明的扭腿外侧固定的有径向高低差的主动破碎板随刀盘旋转时，与纵剖面为方波形状的前盾锥环构成岩石破碎的交替变化的剪切空间，当刀盘刀具切削下来的大粒径岩石落在交替变化的剪切空间内时，大粒径岩石会在随着扭腿旋转时被前盾锥环的被动挡板卡住，进而受剪切为主挤压为辅的力而被碎裂成多个小碎块，扭腿旋转时在空间上形成的锥面的母线与前盾锥环构成的空间锥面的母线平行，使大粒径岩石必须经过此变位错动空间的作用而碎裂，减少了大粒径岩石无效的滚动，改善了破碎效果，提高了泥水排渣效率。
附图说明
图1为复合地层顶管机的变位剪切破碎装置的剖视结构示意图。
图2为本发明的前盾锥环结构示意图。
图3为本发明破碎空间剪切状态的结构示意图之一。
图4为本发明破碎空间剪切状态的结构示意图之二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1、图2和图3，图中序号：1为刀盘、2为前盾锥环、3为主驱动装置、4为排渣装置、101为刀具、102为刀盘面板、103为扭腿、104为主动破碎板、105为法兰、201为被动挡板、202为漏渣梯形板、203为梯形板、204为压力舱隔板。
 实施例一：参见图1、图2和图3，一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置包括位于顶管机前端的刀盘1、前盾锥环2以及主驱动装置3，刀盘1的法兰105上先固定连接在主驱动装置3的输出端上，然后主驱动装置3再固定连接在前盾锥环2的压力舱隔板204上，而排渣装置4位于主驱动装置3下部，如图1所示。
刀盘包括刀具101、刀盘面板102、扭腿103、主动破碎板104和法兰105，法兰105上连接着六条相对回转中心轴呈辐射状分布的扭腿103，扭腿103的端部连接在刀盘面板10上，刀盘面板102上镶嵌固定着刀具101，所述的扭腿103外侧都固定着一个主动破碎板104，且主动破碎板104端部径向有高低差。
如图2所示，前盾机构2包括被动挡板201、漏渣梯形板202、梯形板203和压力舱隔板204，压力舱隔板204与主驱动装置3固定连接，被动挡板201呈辐射状固定在压力舱隔板204上，漏渣梯形板202和梯形板203均设置在相邻两被动挡板201之间，且漏渣梯形板202位于前盾锥环2底部，漏渣梯形板202径向有高低差，被动挡板201相对于漏渣梯形板202和梯形板203所围的锥面凸出。
被动挡板201、漏渣梯形板202和梯形板203所围成的前盾锥环纵剖面为方波形状，如图3所示。
主驱动装置3驱使刀盘1沿回转中心旋转时，刀盘1的主动破碎板104随扭腿103旋转时，相对于前盾锥环2产生位置变化，进而构成破碎岩石的交替变化的剪切空间。
主驱动装置3驱使刀盘1沿回转中心轴旋转时，如图3展开图所示，刀盘1的各主动破碎板104随扭腿103运行方向前进（旋转）并相对于前盾锥环2产生交替变化的剪切空间，使大粒径岩石在随主动破碎板104旋转时被被动挡板201卡住，大粒径岩石受到剪切为主挤压为辅的力而被破碎呈多个小块，同时有径向高低差的主动破碎板104将不同粒径的大粒径岩石分类剪切，如此循环，改变了之前以挤压破碎为主的方式，减少了大粒径岩石无效的滚动，提高了破碎效果，提高了泥水排渣效率。
实施例二：参见图1和图4，本实施例一种复合地层顶管机的变位剪切破碎装置的结构与实施例一基本相同，相同之处不再重述，其不同之处在于：如图4展开图所示，前盾锥环4的纵剖面中的被动挡板201为梯形，主驱动装置3驱使刀盘1沿回转中心轴旋转时，如图4展开图所示，刀盘1的各主动破碎板104随扭腿103运行方向前进（旋转）并相对于前盾锥环2产生交替变化的剪切空间，使大粒径岩石在随主动破碎板104旋转时被梯形的被动挡板201卡住，大粒径岩石受到剪切为主挤压为辅的力而被破碎呈多个小块，同时有径向高低差的主动破碎板104将不同粒径的大粒径岩石分类剪切，如此循环，改变了之前以挤压破碎为主的方式，减少了大粒径岩石无效的滚动，提高了破碎效果，提高了泥水排渣效率。