一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置
阅读说明：本技术 一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置 (Anti-winding cutter head device for cutter head of micro-shield pipe jacking machine ) 是由 孙余好 邢鹏飞 吴亚华 李品瑞 黄志华 李苏霖 周煌 吴昊 张�浩 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明属于地下管道施工技术领域,尤其涉及一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置。本发明通过切割刀单元,设置在顶管机刀盘上并用于安装切割刀单元的槽体单元,以及设置在槽体单元上并用于带动切割刀单元平移的活动板单元实现了刀头随刀盘旋转前进的同时自身左右往复运动以实现切割破碎纤维阻挡物,从而避免纤维阻挡物缠绕刀盘的技术效果。本发明具有锯齿形刀头快速挖掘土壤,刀头大锯齿上设有多个小锯齿槽在左右往复运动时可快速切割破碎纤维阻挡物,刀柄处设置有遮挡板使得挖掘时产生的泥沙被阻挡在安装槽之外,以及设计了可打开式滑动槽能够轻松安装遮挡板同时方便替换磨损刀头的优点。(The invention belongs to the technical field of underground pipeline construction, and particularly relates to an anti-winding cutter head device for a cutter head of a micro-shield pipe jacking machine. According to the invention, through the cutting knife unit, the groove body unit which is arranged on the cutter head of the pipe pushing jack and used for mounting the cutting knife unit and the movable plate unit which is arranged on the groove body unit and used for driving the cutting knife unit to translate, the left and right reciprocating motion of the cutter head is realized while the cutter head moves forwards along with the rotation of the cutter head, so that the technical effect of cutting broken fiber barriers is realized, and the fiber barriers are prevented from winding the cutter head. The invention has the advantages that the saw-tooth-shaped cutter head can rapidly excavate soil, the plurality of small saw-tooth grooves are arranged on the large saw tooth of the cutter head, the broken fiber barriers can be rapidly cut when the cutter head reciprocates left and right, the baffle plate is arranged at the position of the cutter handle, so that silt generated during excavation is blocked outside the installation groove, and the openable sliding groove is designed, so that the baffle plate can be easily installed, and meanwhile, the worn cutter head can be conveniently replaced.)
技术领域
本发明属于地下管道施工技术领域，尤其涉及一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置。
背景技术
地下管道，是指是敷设在地下用于输送液体、气体或松散固体的管道。铺设地下管道，当前采用较多的是非开挖施工技术，尤其在穿越闹市区、交通干线时，为不影响地面交通，地下顶管尤为常见且必要。非开挖作业时需要用到一种微型盾构机样式的液压顶管机来挖掘管道线路，顶管机一般拥有一个可旋转的刀盘，带动设置在其上的切削刀头旋转来切削土体从而形成一条管线以用于后续铺设管道。然而顶管穿越的地质环境往往较为复杂，例如下穿构筑物或道路时，常遇见增强地基稳定性而埋设的土工格栅或土工织物，固结土体提高承载力用的塑料排水板，诸如此类的筋状或丝状土工障碍物会对挖掘过程产生不利影响，在切削刀头不足以切碎塑料纤维时，这些纤维便会缠绕在刀盘之上直至刀盘停止旋转，以致对旋转电机造成伤害，所以市场上急需一种可实现快速切割纤维避免缠绕的微盾构顶管机刀盘用刀头装置。
专利公开号为CN109915158B，公开日为2019.06.21的中国发明公开了盾构机的刀具，用于切割地下固结排水板及编织物，包括：刀体、刀头和刀头利刃；刀头镶嵌在所述刀体的头部，刀头利刃镶嵌在刀头上，刀头利刃的高度大于预定高度，刀头利刃的刃口夹角小于预定角度，刀头利刃呈三面设置，其侧面呈倒梯形。
虽然该发明中的刀头利刃能够将固结排水板及编织物切成分段的效果，降低排水板及编织物对刀盘的缠绕；但是该发明缺点在于刀头利刃无法自主运动，只能被刀盘带动切割，切割效率不够高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置，本发明通过切割刀单元，设置在顶管机刀盘上并用于安装切割刀单元的槽体单元，以及设置在槽体单元上并用于带动切割刀单元平移的活动板单元实现了刀头随刀盘旋转前进的同时自身左右往复运动以实现切割破碎纤维阻挡物，从而避免纤维阻挡物缠绕刀盘的技术效果。本发明具有锯齿形刀头快速挖掘土壤，刀头大锯齿上设有多个小锯齿槽在左右往复运动时可快速切割破碎纤维阻挡物，刀柄处设置有遮挡板使得挖掘时产生的泥沙被阻挡在安装槽之外，以及设计了可打开式滑动槽能够轻松安装遮挡板同时方便替换磨损刀头的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置，包括切割刀单元，设置在顶管机刀盘预设的刀体槽上并用于安装所述切割刀单元的槽体单元，以及设置在所述槽体单元上并通过带动所述切割刀单元往复移动的方式以用于提高对杂物切碎能力的活动板单元。
进一步优选的技术方案在于：所述切割刀单元包括设置在所述活动板单元上的刀柄部，以及设置在所述刀柄部上的刀头部。
进一步优选的技术方案在于：所述刀头部包括设置在所述刀柄部上的长刀头，设置在所述刀柄部上且位于所述长刀头左右两侧的两个所述短刀头，以及设置在所述刀柄部上且位于所述短刀头异于所述长刀头一侧的弧面刀头。
进一步优选的技术方案在于：所述刀头部还包括设置在所述长刀头、短刀头以及弧面刀头上的锯齿槽。
进一步优选的技术方案在于：所述刀柄部包括用于安装所述长刀头、短刀头以及弧面刀头的刀柄块，设置在所述刀柄块底面上并用于安装所述活动板单元的刀柄安装槽，以及设置在所述刀柄块底面上的刀柄螺孔；所述活动板单元包括设置在所述刀柄安装槽上的固定柱，设置在所述固定柱环形面上的固定环，设置在所述固定环上并用于与所述刀柄螺孔连接的固定环螺孔，以及用于螺接所述刀柄螺孔与所述固定环螺孔的固定环螺栓。
进一步优选的技术方案在于：所述刀柄部还包括设置在所述刀柄块上并用于遮挡挖掘时溅射泥土的遮挡板；所述槽体单元包括用于安装所述切割刀单元和所述活动板单元的安装槽体，设置在所述安装槽体侧面上并用于安装所述遮挡板的容纳槽，以及设置在所述容纳槽侧面上并与所述遮挡板贴合的滚动柱。
进一步优选的技术方案在于：所述刀柄部还包括设置在所述遮挡板侧面上的滑动板；所述槽体单元还包括设置在所述安装槽体侧面上并用于安装所述滑动板的滑动槽，以及设置在所述容纳槽侧面上并用于顶起所述遮挡板侧面的弹簧。
进一步优选的技术方案在于：所述槽体单元还包括设置在所述滑动槽上的盖板，设置在所述盖板与所述安装槽体顶面上的合页，以及设置在所述盖板上并用于连接所述安装槽体顶面的锁定板。
进一步优选的技术方案在于：所述活动板单元还包括设置在所述固定柱底面上的活动板，设置在所述活动板侧面上的推动柱，以及设置在所述安装槽体侧面上并用于推动所述推动柱的气缸。
进一步优选的技术方案在于：所述槽体单元还包括设置在所述安装槽体内底面上并用于安装所述活动板的限位槽。
本发明通过切割刀单元，设置在顶管机刀盘上并用于安装切割刀单元的槽体单元，以及设置在槽体单元上并用于带动切割刀单元平移的活动板单元实现了刀头随刀盘旋转前进的同时自身左右往复运动以实现切割破碎纤维阻挡物，从而避免纤维阻挡物缠绕刀盘的技术效果。本发明具有锯齿形刀头快速挖掘土壤，刀头大锯齿上设有多个小锯齿槽在左右往复运动时可快速切割破碎纤维阻挡物，刀柄处设置有遮挡板使得挖掘时产生的泥沙被阻挡在安装槽之外，以及设计了可打开式滑动槽能够轻松安装遮挡板同时方便替换磨损刀头的优点。
附图说明
图1为本发明中防缠绕刀头装置整体的结构示意图。
图2为本发明中切割刀单元整体以及和活动板单元连接方式的结构示意图。
图3为本发明中槽体单元内部的结构示意图。
图4为本发明中滑动板安装在滑动槽的结构示意图。
图5为本发明中盖板与合页连接方式的结构示意图。
图6为本发明中锁定板安装位置的结构示意图。
图7为本发明中限位槽安装活动板方式的结构示意图。
图8为本发明中防缠绕刀头装置在顶管机刀盘排列方式的结构示意图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，非对本发明的范围进行限定。
实施例：如附图1、2、3、4、5、6、7及附图8所示，一种用于微盾构顶管机刀盘的防缠绕刀头装置，包括切割刀单元1，设置在顶管机刀盘A预设的刀体槽上并用于安装所述切割刀单元1的槽体单元3，以及设置在所述槽体单元3上并通过带动所述切割刀单元1往复移动的方式以用于提高对杂物切碎能力的活动板单元2。
在本实施例中，顶管机刀盘A连接在顶管机的动力装置之上，例如液压动力装置，为顶管机刀盘A提供了向前顶起的力和旋转力，所述槽体单元3设置在顶管机刀盘A的预留安装槽上，顶管机刀盘A以圆心为对称点设置了若干个预留安装槽用于安装所述槽体单元3，所述槽体单元3内置滑动槽，所述切割刀单元1安装在所述槽体单元3内置滑动槽之上，并通过内置在槽体单元3底面上的所述活动板单元2带动所述切割刀单元1沿所述槽体单元3的开槽长边方向往复运动，这样一来，在顶管机刀盘A旋转带动所述切割刀单元1旋转的同时所述切割刀单元1还可以自身往复运动，可以有效切割打碎一些埋藏在地下的塑料纤维，避免这些塑料纤维缠绕在顶管机刀盘A上。
此外，在现有技术中，顶管机刀盘A一般会预留刀体槽用于安装所述槽体单元3，可采用螺接固定或者其他固定形式将所述槽体单元3固定在刀体槽中。
此外，所述活动板单元2为一个中间开槽口的板，该槽口可用于安装所述切割刀单元1，并通过螺接或者焊接固定。
所述切割刀单元1包括设置在所述活动板单元2上的刀柄部101，以及设置在所述刀柄部101上的刀头部102。
在本实施例中，所述刀柄部101下部预先设有安装在所述活动板单元2上的安装槽，可以牢牢固定在所述活动板单元2上，并可实现活动安装，这样一来，如果所述切割刀单元1长时间工作后产生磨损无法实现功能，可以及时更换。
此外，所述刀头部102整体为锯齿状结构，设置在所述刀柄部101的顶面上，当所述活动板单元2带动所述刀柄部101左右移动时，所述刀头部102随之左右移动，形成类似电锯的动作，可有效锯断、打碎地表下纤维状阻挡物，避免纤维状阻挡物缠绕顶管机刀盘A，在一些使用场景中，例如在打通高速公路路基下的塑料排水板的管线时，对于避免塑料排水板中的塑料纤维对顶管机刀盘A形成缠绕的效果很好。
所述刀头部102包括设置在所述刀柄部101上的长刀头102a，设置在所述刀柄部101上且位于所述长刀头102a左右两侧的两个所述短刀头102b，以及设置在所述刀柄部101上且位于所述短刀头102b异于所述长刀头102a一侧的弧面刀头102c。
在本实施例中，所述长刀头102a、短刀头102b与所述弧面刀头102c三种不同的刀头顶部形成了一个椭圆形，这样的设计可以在顶管机刀盘A旋转时平滑接触土质，可以更高效的实现挖土作用，并且三个刀头之间形成的锯齿形空隙，相对于普通的椭圆形刀头，挖土效率更高，同时锯齿形的设计不同于传统椭圆形刀头遇到纤维状阻挡物被缠绕卡死，锯齿形的设计在挖土时遇到纤维状阻挡物可以对其进行初步的锯断绞碎，被缠绕的现象大大降低。
所述刀头部102还包括设置在所述长刀头102a、短刀头102b以及弧面刀头102c上的锯齿槽102d。
在本实施例中，所述长刀头102a、短刀头102b均为类梯形结构，两侧均有斜面，所述锯齿槽102d即设置在这些斜面上，纤维状阻挡物被初步绞碎后会卡在所述长刀头102a、短刀头102b之间的空隙中，此时随着所述刀头部102左右移动，纤维状阻挡物会沿着这些斜面移动，所以就会被沿斜面线性阵列设置的所述锯齿槽102d锯碎，变成短而小的纤维，这样一来顶管机刀盘A被缠绕的可能性就会大大降低。
此外，所述弧面刀头102c的外侧面为弧形，未设有所述锯齿槽102d，而内侧面的斜面设有所述锯齿槽102d，目的是使得纤维状阻挡物通过外侧面为弧形斜面滑进内侧与所述短刀头102b形成的槽中，将纤维状阻挡物卡在槽内，便于接下来将纤维锯开。
所述刀柄部101包括用于安装所述长刀头102a、短刀头102b以及弧面刀头102c的刀柄块101a，设置在所述刀柄块101a底面上并用于安装所述活动板单元2的刀柄安装槽101b，以及设置在所述刀柄块101a底面上的刀柄螺孔101c；所述活动板单元2包括设置在所述刀柄安装槽101b上的固定柱201，设置在所述固定柱201环形面上的固定环202，设置在所述固定环202上并用于与所述刀柄螺孔101c连接的固定环螺孔203，以及用于螺接所述刀柄螺孔101c与所述固定环螺孔203的固定环螺栓204。
在本实施例中，所述固定柱201为一个圆柱体，其顶面面积与所述刀柄安装槽101b圆形开槽的槽口面积相仿，能够刚好插入所述刀柄安装槽101b中，完成了所述活动板单元2对所述切割刀单元1的固定作用，同时采用了螺接的方式对二者连接进行了加固作用，便于安装和更换所述切割刀单元1。
所述刀柄部101还包括设置在所述刀柄块101a上并用于遮挡挖掘时溅射泥土的遮挡板101d；所述槽体单元3包括用于安装所述切割刀单元1和所述活动板单元2的安装槽体301，设置在所述安装槽体301侧面上并用于安装所述遮挡板101d的容纳槽302，以及设置在所述容纳槽302侧面上并与所述遮挡板101d贴合的滚动柱303。
在本实施例中，掘进过程中会有部分泥土进入所述槽体单元3中，会对置于所述槽体单元3中的活动板单元2造成损伤，所以在所述刀柄块101a上设置了所述遮挡板101d，并且在所述安装槽体301两侧分别设置了所述容纳槽302用于安装所述遮挡板101d，防止泥土进入所述槽体单元3中，所述遮挡板101d中间处预留了安装孔，用于使得所述刀柄块101a穿过所述遮挡板101d并安装在其上，所述槽体单元3左右两侧预先设置了所述容纳槽302，用于安装所述遮挡板101d使其可以跟随所述刀柄块101a左右移动。
此外，为了避免所述容纳槽302同样进入泥土，在所述容纳槽302开口处可旋转地设置了两个所述滚动柱303，所述滚动柱303安装在所述容纳槽302内侧面的弧形槽里，所述滚动柱303可在该弧形槽内旋转，并与所述遮挡板101d贴合，一方面实现了所述容纳槽302整体的密闭性，另一方面协助了所述遮挡板101d固定所述遮挡板101d，并使其平滑的左右移动。
此外，所述遮挡板101d的长度比所述安装槽体301开口长度略长一点，安装时先将所述遮挡板101d一端插入所述容纳槽302中，这样所述遮挡板101d另一端便可顺利进入所述安装槽体301中并安装在对面的所述容纳槽302中。
所述刀柄部101还包括设置在所述遮挡板101d侧面上的滑动板101e；所述槽体单元3还包括设置在所述安装槽体301侧面上并用于安装所述滑动板101e的滑动槽304，以及设置在所述容纳槽302侧面上并用于顶起所述遮挡板101d侧面的弹簧305。
在本实施例中，所述遮挡板101d与所述安装槽体301侧面仍有一定的空隙，容易使得泥沙进入所述安装槽体301，所以在所述遮挡板101d侧面上设置了所述滑动板101e，通过卡合在所述滑动槽304中，实现了对所述安装槽体301进一步的密封。
此外，所述滑动槽304有一部分与所述容纳槽302连通，这样一来，所述滑动板101e即可很好地遮挡所述滑动槽304与所述容纳槽302连接处的缝隙。
此外，所述遮挡板101d在左右运动的过程中容易撞到所述容纳槽302侧面，所以设置了所述弹簧305起到一个缓冲作用，当运动幅度过大时也不会相撞，同样也使得所述滑动板101e不会撞到所述滑动槽304的内侧面。
所述槽体单元3还包括设置在所述滑动槽304上的盖板306，设置在所述盖板306与所述安装槽体301顶面上的合页307，以及设置在所述盖板306上并用于连接所述安装槽体301顶面的锁定板308。
在本实施例中，所述遮挡板101d与所述滑动板101e加在一起的宽度大于所述安装槽体301的开口宽度，无法直接安装进去，所以设置了可自由开合的所述盖板306，并通过所述合页307与所述安装槽体301顶面活动连接，安装时打开所述盖板306并将所述滑动板101e放入所述滑动槽304中即可。
所述活动板单元2包括设置在所述刀柄安装槽101b中的固定柱201，设置在所述固定柱201底面上的活动板205，设置在所述活动板205侧面上的推动柱206，以及设置在所述安装槽体301侧面上并用于推动所述推动柱206的气缸207。
在本实施例中，所述气缸207通过导线与设置在顶管机刀盘（A）上的电源以及控制系统连接，对其顶起和收缩行为进行操控，所述气缸207分别设置在所述安装槽体301左右两侧，通过交替推动使得所述活动板205左右移动，并通过所述固定柱201传递到所述刀柄部101，使其左右移动。
所述槽体单元3还包括设置在所述安装槽体301内底面上并用于安装所述活动板205的限位槽309。
在本实施例中，所述活动板205在左右移动的过程中易发生旋转错位的现象，使得两个所述气缸207受力不均导致卡死或者崩断所述推动柱206，所以在所述安装槽体301内底面上设置了所述限位槽309，使得所述活动板205沿直线运动，同时与所述滑动槽304和所述容纳槽302一同固定所述切割刀单元1，使其切割过程更加稳定。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内均受到专利法的保护。
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