一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置的制作方法

本发明属于隧道开挖，具体涉及一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置。

背景技术：

1、目前的盾构开挖隧道时常常会碰到超硬岩地层，目前对硬岩地层一般采用爆破处理，目前的爆破方法一般采用水磨钻在隧道端面上钻出若干临空面，之后在孔内放置劈裂棒，利用液压撑破(亦或爆破)岩石。传统的水磨钻的钻筒是直接和驱动电机的电机轴连接在一起的，由于其推进位置在旁边的固定杆上，并且较重的钻筒没有得到有效的定位和支撑，很容易出现钻筒被卡住的情况，不适用于大量钻孔任务的隧道任务当中，为此亟需提出一种盾构掘进设备。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，包括基座以及一端连接有定位钻的钻杆，钻杆活动连接于基座的上端；所述钻杆外同轴连接有第一钻筒，第一钻筒外同轴连接有第二钻筒；所述基座的上端安装有第一驱动机构，用以通过第一驱动机构驱动钻杆、第一钻筒和第二钻筒于基座的一端同步钻孔；所述基座的上端还安装有第二驱动机构，用以通过第二驱动机构调节第一钻筒在钻杆轴向的相对位置；所述基座的上端还安装有第三驱动机构，用以通过第三驱动机构调节第二钻筒在第一钻筒轴向的相对位置。

4、作为本发明中一种优选的技术方案，所述钻杆外设置有第一环形凸起，第一环形凸起的外壁上设置有第一外螺纹，第一钻筒的内壁上设置有与第一外螺纹螺纹连接的第一内螺纹；所述第二钻筒的内壁上设置有第二环形凸起，第二环形凸起的内壁上设置有第二内螺纹，第一钻筒的外壁上设置有与第二内螺纹螺纹连接的第二外螺纹。

5、作为本发明中一种优选的技术方案，所述基座的中部安装有至少两个轴承座，钻杆的后部匹配贯穿所有轴承座的内圈；所述基座的一端安装有两排活动球支撑座，两排活动球支撑座分别支撑于第二钻筒的两侧，每个活动球支撑座上均安装有活动支撑于第二钻筒下端的活动球。

6、作为本发明中一种优选的技术方案，所述活动球支撑座还包括第一夹紧座和第二夹紧座，第一夹紧座的中部与第二夹紧座的中部均开设有弧形槽，两个弧形槽配合形成优弧槽，活动球活动嵌设于优弧槽内；所述第一夹紧座两端分别设置第一插接口和第一插接块，第二夹紧座的一端设置有与第一插接口配合插接的第二插接块，第二夹紧座的另一端设置有与第一插接块配合插接的第二插接口；所述第一夹紧座两端和第二夹紧座的两端均通过定位螺栓连接于基座上。

7、作为本发明中一种优选的技术方案，所述第一驱动机构包括安装于基座另一端的第一电机以及安装于第一电机电机轴上的螺杆，钻杆的另一端开设有螺纹孔，螺杆螺纹连接于螺纹孔内。

8、作为本发明中一种优选的技术方案，所述第二驱动机构包括第二电机、第一驱动轴和第一涡轮，第一钻筒的外壁上设置有与第一涡轮相配合的环形齿；第一驱动轴同轴安装于第二电机的电机轴上，第一涡轮同轴套接于第一驱动轴外；所述第一驱动轴上开设有沿其轴向延伸的第一滑槽，第一涡轮内设置有与第一滑槽相对应的第二滑槽，第一滑槽内滑动连接有与第二滑槽配合卡接的第一卡接件，且第一卡接件能够滑动至第二滑槽外以使得第一涡轮转动设置于第一驱动轴外。

9、作为本发明中一种优选的技术方案，所述第一涡轮通过套接于第一驱动轴外的第一轴承与第二电机转动连接；所述第一卡接件远离第一涡轮的一端螺纹连接有第一螺栓，第一滑槽内设置有第一卡接定位孔和第一旋转定位孔，当第一螺栓螺纹连接于第一卡接定位孔内时，第一卡接件与第二滑槽配合卡接；当第一螺栓螺纹连接于第一旋转定位孔内时，第一卡接件位于第二滑槽外。

10、作为本发明中一种优选的技术方案，所述第三驱动机构包括第三电机、第二驱动轴和第二涡轮，第二驱动轴同轴安装于第三电机的电机轴上，第二涡轮同轴套接于第二驱动轴外；所述第二驱动轴上开设有沿其轴向延伸的第一滑槽，第二涡轮内设置有与第一滑槽相对应的第二滑槽，第一滑槽内滑动连接有与第二滑槽配合卡接的第二卡接件，且第二卡接件能够滑动至第二滑槽外以使得第二涡轮转动设置于第二驱动轴外。

11、作为本发明中一种优选的技术方案，所述第二涡轮通过套接于第二驱动轴外的第二轴承与第三电机转动连接；所述第二卡接件远离第二涡轮的一端螺纹连接有第二螺栓，第一滑槽内设置有第一卡接定位孔和第一旋转定位孔，当第二螺栓螺纹连接于第一卡接定位孔内时，第二卡接件与第二滑槽配合卡接；当第二螺栓螺纹连接于第一旋转定位孔内时，第二卡接件位于第二滑槽外。

12、有益效果：本发明将钻杆、第一钻筒和第二钻筒同轴连接，可以避免第一钻筒和第二钻筒被卡住，在钻孔时，通过第一驱动机构驱动钻杆、第一钻筒和第二钻筒于基座的一端同步钻孔，利用钻杆、第一钻筒和第二钻筒先后钻孔，针对超硬岩地层，可以降低掘进难度；同时利用第二驱动机构和第三驱动机构可以调整三者在轴向的相对位置，进而根据实际情况保证钻孔的顺利。

技术特征：

1.一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，包括基座(1)以及一端连接有定位钻的钻杆(2)，钻杆(2)活动连接于基座(1)的上端；所述钻杆(2)外同轴连接有第一钻筒(3)，第一钻筒(3)外同轴连接有第二钻筒(4)；所述基座(1)的上端安装有第一驱动机构(5)，用以通过第一驱动机构(5)驱动钻杆(2)、第一钻筒(3)和第二钻筒(4)于基座(1)的一端同步钻孔；所述基座(1)的上端还安装有第二驱动机构(6)，用以通过第二驱动机构(6)调节第一钻筒(3)在钻杆(2)轴向的相对位置；所述基座(1)的上端还安装有第三驱动机构(7)，用以通过第三驱动机构(7)调节第二钻筒(4)在第一钻筒(3)轴向的相对位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述钻杆(2)外设置有第一环形凸起(21)，第一环形凸起(21)的外壁上设置有第一外螺纹，第一钻筒(3)的内壁上设置有与第一外螺纹螺纹连接的第一内螺纹；所述第二钻筒(4)的内壁上设置有第二环形凸起(41)，第二环形凸起(41)的内壁上设置有第二内螺纹，第一钻筒(3)的外壁上设置有与第二内螺纹螺纹连接的第二外螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述基座(1)的中部安装有至少两个轴承座(8)，钻杆(2)的后部匹配贯穿过所有轴承座(8)的内圈；所述基座(1)的一端安装有两排活动球支撑座(9)，两排活动球支撑座(9)分别支撑于第二钻筒(4)的两侧，每个活动球支撑座(9)上均安装有活动支撑于第二钻筒(4)下端的活动球(91)。

4.根据权利要求3所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述活动球支撑座(9)还包括第一夹紧座(92)和第二夹紧座(93)，第一夹紧座(92)的中部与第二夹紧座(93)的中部均开设有弧形槽，两个弧形槽配合形成优弧槽，活动球(91)活动嵌设于优弧槽内；所述第一夹紧座(92)两端分别设置第一插接口和第一插接块，第二夹紧座(93)的一端设置有与第一插接口配合插接的第二插接块，第二夹紧座(93)的另一端设置有与第一插接块配合插接的第二插接口；所述第一夹紧座(92)两端和第二夹紧座(93)的两端均通过定位螺栓连接于基座(1)上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述第一驱动机构(5)包括安装于基座(1)另一端的第一电机(51)以及安装于第一电机(51)电机轴上的螺杆(52)，钻杆(2)的另一端开设有螺纹孔，螺杆(52)螺纹连接于螺纹孔内。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述第二驱动机构(6)包括第二电机(61)、第一驱动轴(62)和第一涡轮(63)，第一钻筒(3)的外壁上设置有与第一涡轮(63)相配合的环形齿；所述第一驱动轴(62)同轴安装于第二电机(61)的电机轴上，第一涡轮(63)同轴套接于第一驱动轴(62)外；所述第一驱动轴(62)上开设有沿其轴向延伸的第一滑槽，第一涡轮(63)内设置有与第一滑槽相对应的第二滑槽，第一滑槽内滑动连接有与第二滑槽配合卡接的第一卡接件(64)，且第一卡接件(64)能够滑动至第二滑槽外以使得第一涡轮(63)转动设置于第一驱动轴(62)外。

7.根据权利要求6所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述第一涡轮(63)通过套接于第一驱动轴(62)外的第一轴承(65)与第二电机(61)转动连接；所述第一卡接件(64)远离第一涡轮(63)的一端螺纹连接有第一螺栓(66)，第一滑槽内设置有第一卡接定位孔和第一旋转定位孔，当第一螺栓(66)螺纹连接于第一卡接定位孔内时，第一卡接件(64)与第二滑槽配合卡接；当第一螺栓(66)螺纹连接于第一旋转定位孔内时，第一卡接件(64)位于第二滑槽外。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述第三驱动机构(7)包括第三电机(71)、第二驱动轴(72)和第二涡轮(73)，第二钻筒(4)的外壁上设置有与第二涡轮(73)相配合的环形齿；所述第二驱动轴(72)同轴安装于第三电机(71)的电机轴上，第二涡轮(73)同轴套接于第二驱动轴(72)外；所述第二驱动轴(72)上开设有沿其轴向延伸的第一滑槽，第二涡轮(73)内设置有与第一滑槽相对应的第二滑槽，第一滑槽内滑动连接有与第二滑槽配合卡接的第二卡接件(74)，且第二卡接件(74)能够滑动至第二滑槽外以使得第二涡轮(73)转动设置于第二驱动轴(72)外。

9.根据权利要求8所述的一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，其特征在于，所述第二涡轮(73)通过套接于第二驱动轴(72)外的第二轴承(75)与第三电机(71)转动连接；所述第二卡接件(74)远离第二涡轮(73)的一端螺纹连接有第二螺栓(76)，第一滑槽内设置有第一卡接定位孔和第一旋转定位孔，当第二螺栓(76)螺纹连接于第一卡接定位孔内时，第二卡接件(74)与第二滑槽配合卡接；当第二螺栓(76)螺纹连接于第一旋转定位孔内时，第二卡接件(74)位于第二滑槽外。

技术总结本发明属于隧道开挖技术领域，公开了一种用于超硬岩地层的盾构掘进装置，包括基座以及一端连接有定位钻的钻杆，钻杆活动连接于基座的上端；所述钻杆外同轴连接有第一钻筒，第一钻筒外同轴连接有第二钻筒；所述基座的上端安装有第一驱动机构，用以通过第一驱动机构驱动钻杆、第一钻筒和第二钻筒于基座的一端同步钻孔；所述基座的上端还安装有第二驱动机构，用以通过第二驱动机构调节第一钻筒在钻杆轴向的相对位置；所述基座的上端还安装有第三驱动机构，用以通过第三驱动机构调节第二钻筒在第一钻筒轴向的相对位置。本发明可以避免第一钻筒和第二钻筒被卡住，针对超硬岩地层，可以降低掘进难度。技术研发人员：李研,冯通,王旭波,赵强,麻超,董聪慧受保护的技术使用者：中铁七局集团第三工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10