一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘的制作方法

本发明涉及盾构机领域，具体涉及一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘。

背景技术：

1、盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，是一种集机械、电气、液压、流体、光、传感及信息技术于一体的大型隧道自动化施工设备。

2、刀盘是盾构机上的一个重要的部件，用于对掌子面岩体的破岩切削作业，传统刀盘多为采用机械式滚刀来破岩，但在掘进的过程中滚刀不可避免的会出现磨损、崩刃、偏磨等损坏情况，带来较大的经济损失的同时对施工周期有也造成一定的影响。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，以解决目前滚刀易磨坏导致较大的经济损失和影响施工周期的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，包括刀盘本体和管路盒，所述刀盘本体靠近掌子面的端面设有高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀，所述高压水射流磨料辅助破岩装置设置在刀盘本体中心处，所述高压水射流刀位于刀盘本体边缘处，所述管路盒设置在刀盘本体内，所述管路盒用于安装高压管路，所述高压管路用于向高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀供给高压水。

3、本方案的原理是：刀盘上的滚刀转动对掌子面岩体进行切割，高压水射流磨料辅助破岩装置中喷射出含有磨料的水射流对掌子面中部岩体进行冲击切割，高压水射流刀对掌子面边缘处岩体进行冲击切割，通过高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀辅助滚刀进行切割，减少滚刀的磨损。

4、本方案优点：本方案通过水流辅助切割的方式，减少滚刀的磨损，同时提高岩体切割的效率；在刀盘不同位置设置不同类型的辅助刀具，节约成本和充分提高整体装置的破岩效率。

5、优选的，所述高压水射流磨料辅助破岩装置包括：刀具和喷嘴组件，所述刀具内设有通孔，所述通孔用于安装喷嘴组件，所述刀具内部安装有多组喷嘴组件，所述喷嘴组件包括喷嘴本体和快速接头，所述喷嘴本体一端位于通孔内且与刀具连接，所述喷嘴本体另外一端通过快速接头与高压水管连通，所述喷嘴本体内设有连通的第一流道、混合腔和第二流道，所述第一流道与高压水管连通，所述第二流道与通孔连通，所述喷嘴本体侧面设有空气磨料接口，所述空气磨料接口与混合腔连通。通过刀具喷嘴结构，实现让安装在其内部的喷嘴更接近掌子面的同时，不被复杂的外部环境所破坏，实现更好的辅助破岩效果。

6、优选的，所述刀具的高度小于刀盘本体上滚刀的高度，所述高压水射流刀的高度小于刀盘本体上滚刀的高度。在保护高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀的同时，可以实现更小的靶距和避免刀具直接参与破岩而造成破坏。

7、优选的，所述刀具靠近掌子面的面上设有喷射口，所述喷射口与通孔连通，所述喷射口为倾斜状。喷射口倾斜设置可以让水流倾斜冲击进入掌子面内，更容易使得掌子面产生裂纹，且避免与后续水流直接垂直接触，削减影响后续水流的冲击力。

8、优选的，所述高压水射流磨料辅助破岩装置设置在刀盘上两组径向设置的滚刀之间，两组径向设置所述滚刀之间至少设置有两组高压水射流磨料辅助破岩装置，所述高压水射流磨料辅助破岩装置采用脉冲的方式运行，不同高压水射流磨料辅助破岩装置间隔预设时间段运行。采用脉冲的方式避免水流与前序掌子面的积水接触，避免影响到水流的冲击力和减少水资源消耗；不同高压水射流磨料辅助破岩装置间隔预设时间段运行，这样可以形成不规则的水流冲击轨迹线，提高掌子面的破碎效果，可避免水流受到掌子面的积水作用导致冲击力削弱，还可在间隔时间内将增加边缘处高压水射流刀的水流供给，提高掌子面的破碎速度。

9、优选的，所述所述空气磨料接口处设有单向进气阀。减少物质从高压气口排出，造成充气管路结构堵塞。

10、优选的，所述刀具靠近掌子面端设有合金防护板，所述合金防护板固定在刀具上。通过合金防护板增加刀具的强度和耐磨性。

11、优选的，所述高压管路上设有分配阀，所述分配阀位于管路盒内。通过分配阀将水流分成多路，通过分配阀方便控制每一路高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀的开启和关闭。

12、优选的，所述管路盒上设有开口，所述开口处设有法兰，所述法兰以可拆卸的方式与管路盒连接。设置法兰方便对管路盒内部零件进行拆卸和安装。

13、优选的，还包括排水装置，所述排水装置用于排出掌子面与刀盘之间的积水。及时排出掌子面处的积水，避免影响滚刀等刀具的切割效率。

技术特征：

1.一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于，包括刀盘本体和管路盒，所述刀盘本体靠近掌子面的端面设有高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀，所述高压水射流磨料辅助破岩装置设置在刀盘本体中心处，所述高压水射流刀位于刀盘本体边缘处，所述管路盒设置在刀盘本体内，所述管路盒用于安装高压管路，所述高压管路用于向高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀供给高压水。

2.根据权利要求1所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述高压水射流磨料辅助破岩装置包括：刀具和喷嘴组件，所述刀具内设有通孔，所述通孔用于安装喷嘴组件，所述刀具内部安装有多组喷嘴组件，所述喷嘴组件包括喷嘴本体和快速接头，所述喷嘴本体一端位于通孔内且与刀具连接，所述喷嘴本体另外一端通过快速接头与高压水管连通，所述喷嘴本体内设有连通的第一流道、混合腔和第二流道，所述第一流道与高压水管连通，所述第二流道与通孔连通，所述喷嘴本体侧面设有空气磨料接口，所述空气磨料接口与混合腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述刀具的高度小于刀盘本体上滚刀的高度，所述高压水射流刀的高度小于刀盘本体上滚刀的高度。

4.根据权利要求2所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述刀具靠近掌子面的面上设有喷射口，所述喷射口与通孔连通，所述喷射口为倾斜状。

5.根据权利要求1所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述高压水射流磨料辅助破岩装置设置在刀盘上两组径向设置的滚刀之间，两组径向设置所述滚刀之间至少设置有两组高压水射流磨料辅助破岩装置，所述高压水射流磨料辅助破岩装置采用脉冲的方式运行，不同高压水射流磨料辅助破岩装置间隔预设时间段运行。

6.根据权利要求2所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述空气磨料接口处设有单向进气阀。

7.根据权利要求2所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述刀具靠近掌子面端设有合金防护板，所述合金防护板固定在刀具上。

8.根据权利要求1所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述高压管路上设有分配阀，所述分配阀位于管路盒内。

9.根据权利要求1所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：所述管路盒上设有开口，所述开口处设有法兰，所述法兰以可拆卸的方式与管路盒连接。

10.根据权利要求1所述的一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，其特征在于：还包括排水装置，所述排水装置用于排出掌子面与刀盘之间的积水。

技术总结本发明涉及盾构机领域，公开了一种搭载于盾构机上的高压水射流辅助破岩新型刀盘，包括刀盘本体和管路盒，刀盘本体靠近掌子面的端面设有高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀，高压水射流磨料辅助破岩装置设置在刀盘本体中心处，高压水射流刀位于刀盘本体边缘处，管路盒设置在刀盘本体内，管路盒用于安装高压管路，高压管路用于向高压水射流磨料辅助破岩装置和高压水射流刀供给高压水。本方案通过水流辅助切割的方式，减少滚刀的磨损，同时提高岩体切割的效率；在刀盘不同位置设置不同类型的辅助刀具，节约成本和充分提高整体装置的破岩效率。技术研发人员：李伟,许京伟,姚磊,邱健,于汝受保护的技术使用者：济南重工集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10