阅读说明：本技术 一种全断面大直径竖井掘进机及其掘进装置 (Full-section large-diameter shaft heading machine and heading device thereof ) 是由 刘飞香 刘在政 彭正阳 姚满 梁兴生 任庆成 徐涛 李政 赵苗苗 丁张飞 郝蔚祺 于 2019-12-25 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种全断面大直径竖井掘进机及其掘进装置,掘进装置包括支撑主体、安装在支撑主体上的刀盘以及用于带动刀盘上的刀具动作的驱动部件,刀盘至少包括中心环刀盘和外环刀盘,中心环刀盘和外环刀盘上均设有可将对应的刀具推送至预设深度的推送组件,且中心环刀盘或外环刀盘上对应的推送组件可单独动作,以实现分步掘进。本申请所提供的掘进装置,利用推送组件的设置,可将中心环刀盘或外环刀盘上对应的刀具推送至预设深度,当开启驱动部件后,可实现仅中心环刀盘上的刀具与掘进面接触或者外环刀盘上的刀具与掘进面接触,实现分步掘进,如此设置,对驱动部件的扭矩要求大大降低,实现了较小扭矩下大直径竖井掘进机的分步开挖。(The application discloses full-section major diameter shaft entry driving machine and entry driving device thereof, entry driving device is including supporting the main part, install the blade disc on supporting the main part and be used for driving the driver part of the cutter action on the blade disc, the blade disc includes centre ring blade disc and outer loop blade disc at least, all be equipped with on centre ring blade disc and the outer loop blade disc and can be with the propelling movement subassembly of the cutter propelling movement to presetting the degree of depth that corresponds, and the propelling movement subassembly that corresponds on centre ring blade disc or the outer loop blade disc can move alone, in order to realize the substep tunnelling. The application provides a heading device utilizes the setting of propelling movement subassembly, can with the cutter propelling movement that corresponds on centre ring blade disc or the outer loop blade disc to predetermineeing the degree of depth, after opening drive unit, can realize only cutter on the centre ring blade disc and the contact of tunnelling face or cutter and the contact of tunnelling face on the outer loop blade disc, realize the substep tunnelling, so set up, require greatly reduced to drive unit's moment of torsion, realized under the less moment of torsion the substep excavation of major diameter shaft entry driving machine.)

一种全断面大直径竖井掘进机及其掘进装置

技术领域

本申请涉及工程设备领域，特别是涉及一种掘进装置。此外，本申请还涉及一种包括上述掘进装置的全断面大直径竖井掘进机。

背景技术

随着地下空间逐渐被开发和使用，多种工程中均需要进行垂直掘进，竖井掘进机是垂直掘进时所必须的装备。与传统的钻爆法、钻井法等凿井方式相比，竖井掘进机集垂直掘进、渣土运输和钢管片支护于一体，具有高效、安全、经济等优点。

然而，对于大直径的竖井掘进机而言，驱动部件需要提供较大的扭矩才能满足刀盘的开挖要求，而为了提供较大的扭矩则需扩大驱动部件的直径，直径的扩大必将对现有生产条件提出极高的要求；而且，还需要评估设备的驱动部件等机构在运输过程中的可行性，造成成本较大，效率较低等问题。

因此，如何降低掘进装置中驱动部件的直径，降低其加工和运输成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种掘进装置，该掘进装置通过分步掘进，可有效降低掘进装置中驱动部件的直径，进而降低其加工和运输成本。本申请的另一目的是提供一种包括上述掘进装置的全断面大直径竖井掘进机。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种掘进装置，包括支撑主体、安装在所述支撑主体上的刀盘以及用于带动所述刀盘上的刀具动作的驱动部件，所述刀盘至少包括中心环刀盘和外环刀盘，所述中心环刀盘和所述外环刀盘上均设有可将对应的刀具推送至预设深度的推送组件，且所述中心环刀盘或所述外环刀盘上对应的所述推送组件可单独动作，以实现分步掘进；所述推送组件包括固定部分、活动部分和用于推动所述活动部分伸出预设深度的驱动部件，所述刀具安装在所述活动部分的底部，所述活动部分在移动预设深度后可与所述固定部分卡接。

优选的，所述驱动部件为顶推油缸，所述顶推油缸的上端安装在所述支撑主体上。

优选的，所述固定部分和所述活动部分均呈筒状，且所述固定部分与所述活动部分套接。

优选的，所述活动部分的顶部设有供所述驱动部件抵接的横梁。

优选的，所述推送组件还包括：

安装在所述活动部分上的横向弹性部分、与所述横向弹性部分连接的压块、安装在所述固定部分上的纵向弹性部分和定位卡槽，以及用于横向推动所述压块的侧推油缸；所述定位卡槽在纵向具有预设高度，所述压块可在所述活动部分下移的过程中横向移动并与所述定位卡槽卡接，以使所述活动部分与所述固定部分的纵向实现固定，所述纵向弹性部分用于在所述顶推油缸退回或所述压块脱离所述定位卡槽后，带动所述活动部分复位。

优选的，所述推送组件还包括设置在所述固定部分上的定位块和设置在所述活动部分上的限位块，所述定位块和所述限位块分别用于限位所述压块的横向极限位置。

优选的，所述定位卡槽靠近顶推油缸的一端设有凸台，所述压块可与所述凸台卡接。

优选的，所述刀盘还包括至少一个中间环刀盘，各环刀盘均包括沿径向延伸的若干组刀具，每组所述刀具均对应设有所述推送组件，且位于同一环刀盘上的所述推送组件可同步动作。

本申请还提供一种全断面大直径竖井掘进机，包括上述任意一项所述的掘进装置。

本申请所提供的掘进装置，包括支撑主体、安装在所述支撑主体上的刀盘以及用于带动所述刀盘上的刀具动作的驱动部件，所述刀盘至少包括中心环刀盘和外环刀盘，所述中心环刀盘和所述外环刀盘上均设有可将对应的刀具推送至预设深度的推送组件，且所述中心环刀盘或所述外环刀盘上对应的所述推送组件可单独动作，以实现分步掘进；所述推送组件包括固定部分、活动部分和用于推动所述活动部分伸出预设深度的驱动部件，所述刀具安装在所述活动部分的底部，所述活动部分在移动预设深度后可与所述固定部分卡接。本申请所提供的掘进装置，利用所述推送组件的设置，可将所述中心环刀盘或所述外环刀盘上对应的刀具推送至预设深度，当开启所述驱动部件后，可实现仅所述中心环刀盘上的刀具与掘进面接触或者所述外环刀盘上的刀具与掘进面接触，实现分步掘进，如此设置，对所述驱动部件的扭矩要求大大降低，实现了较小扭矩下大直径竖井掘进机的分步开挖；并且，通过所述固定部分和活动部分的设置，方便实现分步掘进。

本申请所提供的全断面大直径竖井掘进机设有上述掘进装置，由于所述掘进装置具有上述技术效果，因此，设有该掘进装置的全断面大直径竖井掘进机也应当具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的掘进装置一种

具体实施方式

的侧视图；

图2为本申请所提供的掘进装置一种具体实施方式的俯视图；

图3为本申请所提供的掘进装置在中心环处于初始状态时的横截面示意图；

图4为本申请所提供的掘进装置在中心环处于开挖状态时的横截面示意图；

其中：推送组件-1、活动部分-2、左压块-21、左弹簧-22、左限位块-23、横梁-24、固定部分-3、左定位块-31、左定位卡槽-32、纵向弹性部件-33、分环刀盘-4、驱动部件-5、钢管环-6、顶推油缸-61、油缸箱体-62、左侧推油缸-63、中心环刀盘-7、中间环刀盘-8、外环刀盘-9。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种掘进装置，该掘进装置加工方便，成本低，运输便捷。本申请的另一核心是提供一种包括上述掘进装置的全断面大直径竖井掘进机。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1至图4，图1为本申请所提供的掘进装置一种具体实施方式的侧视图；图2为本申请所提供的掘进装置一种具体实施方式的俯视图；图3为本申请所提供的掘进装置在中心环处于初始状态时的横截面示意图；图4为本申请所提供的掘进装置在中心环处于开挖状态时的横截面示意图。

在该实施方式中，掘进装置包括支撑主体、刀盘、驱动部件5。

其中，刀盘安装支撑主体上，支撑主体具体可以为钢管环6，驱动部件5用于带动刀盘上的刀具转动，实现掘进目的。

进一步，刀盘至少包括中心环刀盘7和外环刀盘9，即刀盘可以分割为中心环刀盘7和外环刀盘9，具体的，刀盘包括沿钢管环6的不同径向分布的若干排刀具，将每排刀具等比例划分后，位于中部的刀具属于中心环刀盘7，位于边部的刀具属于外环刀盘9；中心环刀盘7和外环刀盘9上均设有可将对应的刀具推送至预设深度的推送组件1，且中心环刀盘7或外环刀盘9上对应的推送组件1可单独动作，即位于中心环刀盘7上的刀具可以同时伸出，位于外环刀盘9上的刀具可以同时伸出，当中心环刀盘7上的刀具伸出时，开启驱动部件5，对以实现分步掘进。

本申请所提供的掘进装置，利用推送组件1的设置，可将中心环刀盘7或外环刀盘9上对应的刀具推送至预设深度，当开启驱动部件5后，可实现仅中心环刀盘7上的刀具与掘进面接触或者外环刀盘9上的刀具与掘进面接触，实现分步掘进，如此设置，对驱动部件5的扭矩要求大大降低，实现了较小扭矩下大直径竖井掘进机的分步开挖。

在上述各实施方式的基础上，推送组件1包括固定部分3、活动部分2和驱动部件，驱动部件具体可以为顶推油缸61，顶推油缸61用于推动活动部分2伸出预设深度，顶推油缸61的上端安装在支撑主体上，刀具安装在活动部分2的底部，可以跟随活动部分2移动，活动部分2在移动预设深度后可与固定部分3卡接，使得活动部分2固定在预设深度处，方便刀具掘进。

在上述各实施方式的基础上，固定部分3和活动部分2均呈筒状，且活动部分2套设在固定部分3内。

在上述各实施方式的基础上，活动部分2的顶部设有供驱动部件抵接的横梁24，即顶推油缸61的底部伸出端可与横梁24抵接，并向下推动横梁24。

在上述各实施方式的基础上，推送组件1还包括：

安装在活动部分2上的横向弹性部分、与横向弹性部分连接的压块、安装在固定部分3上的纵向弹性部分和定位卡槽，以及用于横向推动压块的侧推油缸。

其中，横向弹性部件的一端安装在活动部分2上，另一端与压块连接，压块可在横梁24上沿横向移动，纵向弹性部分的底部安装在固定部分3，顶部安装在活动部分2上。

进一步，定位卡槽在纵向具有预设高度，预设高度应当与预设深度相同，压块可在活动部分2下移的过程中横向移动并与定位卡槽卡接，以使活动部分2与固定部分3的纵向实现固定，纵向弹性部分用于在顶推油缸61退回或压块脱离定位卡槽后，带动活动部分2复位。

在上述各实施方式的基础上，推送组件1还包括设置在固定部分3上的定位块和设置在活动部分2上的限位块，定位块和限位块分别用于限位压块的横向极限位置。具体的，定位块安装在固定部分3上靠近顶推油缸61的一侧，限位块安装在活动部分2的横梁24上，当压块移动至与限位块卡接时，刚好与定位卡槽位置对应。

其中，定位块用于在初始状态时限制压块的水平位置，定位卡槽则用于在开挖状态时限制压块的水平位置。

在上述各实施方式的基础上，定位卡槽靠近顶推油缸61的一端设有凸台，压块可与凸台卡接，以防止压块脱离定位卡槽。

在上述各实施方式的基础上，刀盘还包括至少一个中间环刀盘8，各环刀盘均包括沿径向延伸的若干组刀具，每组刀具均对应设有推送组件1，且位于同一环刀盘上的推送组件1可同步动作。

具体的，刀盘还可以分为四环或者五环，每一环刀盘上对应的刀具均可单独伸出至与掘进面接触。

进一步，横向弹性部分优选为弹簧，横向弹性部分包括左弹簧22和右弹簧，压块包括左压块21和右压块，纵向弹性部分同样可以为弹簧，定位卡槽包括左定位卡槽32和右定位卡槽，侧推油缸包括左侧推油缸63和右侧推油缸，左侧推油缸63和右侧推油缸均安装在油缸箱体62内，油缸箱体62安装在顶推油缸61的底部，左侧推油缸63和右侧推油缸可分别向左和向右推出，以推动左压块21和右压块。

进一步，位于中心环上方的顶推油缸61的作用是向下推动推送组件1的活动部分2，使安装在其下端的刀具能够与开挖面接触，顶推油缸61的上端固定于钢管环6上，下端则与油缸箱体62相连；油缸箱体62中安装有两组侧推油缸，用于推动压块。

进一步，活动部分2的下端安装有刀具，而左压块21、右压块则通过固定在活动部分2上的左弹簧22、右弹簧和横梁24安装在活动部分2的上端，且横梁24上焊接有左限位块23和右限位块，用于限制左压块21和右压块的水平位移；固定部分3上焊接有左定位块31、右定位块和左定位卡槽32、右定位卡槽。

在一种具体实施例中，驱动部件5和分环刀盘4安装在钢管环6之上，刀盘则分为中心环刀盘7、中间环刀盘8和中心环刀盘7；推送组件1包括活动部分2和固定部分3。下面以中心环刀盘7上的推送组件1为例，说明掘进机构的工作原理。由于推送组件1左、右侧的动作一致，所以仅以左侧动作为例说明中心环刀盘7的开挖过程。

初始状态下，位于钢管环6上的顶推油缸61和左侧推油缸63处于收缩状态，左压块21在左弹簧22和左定位块31的作用下处于固定状态。此时，左弹簧22处于原长状态或处于少量压缩状态，支撑活动部分2的纵向弹性部件33，在活动部分2的重力作用下处于压缩状态。

在一种具体实施例中，活动部分2与固定部分3采用间隙配合，活动部分2依靠安装于固定部分3的纵向弹性部件33实现竖直方向上的定位。

开始动作时，安装于钢管环6上的顶推油缸61带动油缸箱体62向下动作，其与横梁24接触并逐渐将活动部分2向下推出。当推出一定距离（推出距离大于刀具的预设深度）后，顶推油缸61停止动作，而安装于油缸箱体62中的左侧推油缸63将左压块21推出；当左压块21与左限位块23接触时，左侧推油缸63停止动作，而顶推油缸61则开始收缩，活动部分2则在纵向弹性部件33的弹力作用下向上移动。当左压块21与左定位卡槽32卡接成功后，顶推油缸61停止动作；然后，将左侧推油缸63收回。

具体的，纵向弹性部件33的上端与横梁24抵接，纵向弹性部件33的下端安装在支撑板上，支撑板安装在固定部分3上，支撑板可以为条形板，活动部件2的桶臂上设有沿竖直方向延伸的避让槽，横梁24的形状也可以为条形板，为了便于装配，横梁24在活动部件2上的安装位置，应当与避让槽错开。

此时，左压块21在左弹簧22和左定位卡槽32的作用下处于固定状态，而活动部分2则由于左压块21下移而整体向下移动。同时，顶推油缸61全部缩回，带动油缸箱体62重新回到初始状态。此时，由于只有刀盘中的中心环刀盘7的刀具与开挖面接触，所以驱动部件5则只需带动中心环进行开挖。这种情况下对驱动部件5扭矩的要求大大降低，实现了较小扭矩下大直径竖井掘进机的分步开挖。

当中心环刀盘7开挖结束后，顶推油缸61向下动作，当油缸箱体62接触横梁24时，顶推油缸61停止动作，左侧推油缸63则开始伸出，当其接触左压块21时，停止动作，而顶推油缸61则继续伸出，当左压块21与左定位卡槽32完全分离时，顶推油缸61停止动作而左侧推油缸63则开始缩回，左压块21则在左弹簧22的作用下在横梁24上向右移动。当左弹簧22恢复原长状态且左侧推油缸63全部缩回后，顶推油缸61则开始缩回，最终恢复到初始位置，而活动部分2也在纵向弹性部件33的作用下恢复到最初状态，完成中心环刀盘7的推送和复位动作。

此后，中间环刀盘8和外环刀盘9上对应的推动组件则重复与中心环刀盘7的推动组件相同的动作，从而实现整个开挖面的分步开挖。

本实施例所提供的掘进装置，依靠顶推油缸61将中心环刀盘7的活动部分2推出并利用压块固定，使安装在其上的刀具与开挖面接触，驱动部件5则带动此部分刀具进行开挖；开挖结束后，中心环刀盘7的活动部分2在顶推油缸61和纵向弹性部件33的作用下重新回到初始位置，而径向其他分环刀盘4则开始相同的动作，在驱动部件5的带动下实现其他开挖面的开挖；分步开挖所需驱动部件5提供的扭矩相较于大直径开挖大大降低，解决了所需驱动部件5扭矩和直径过大的问题。

除了上述掘进装置以外，本申请还提供了一种包括上述掘进装置的全断面大直径竖井掘进机，该全断面大直径竖井掘进机的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的掘进装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。