具体实施方式

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。

本申请的核心是提供一种碎石装置，在使用的过程中，可以通过双齿辊结构对物料进行破碎，提高破碎效率，并且可以根据地层种类的不同，选择是否使用破碎机构，延长破碎机构的使用寿命。本申请的另一核心是提供一种包括上述碎石装置的掘进机，以及一种应用于上述碎石装置的控制方法。

请参考图1-11。

本具体实施例公开了一种碎石装置，包括：

物料进入通道，用于与排浆管路连接，使物料(泥浆砂石等)进入物料进入通道；

进料舱6，用于存储并筛分进入其内部的物料，并将筛分之后的物料排出；

破碎机构7，与进料舱6的出料口连接，设置有双齿辊结构77，通过双齿辊结构77的相向转动对进入其内部的物料进行挤压、劈裂和破碎，并将破碎后的物料排出至出料机构；

出料机构，用于收集由物料进入通道或破碎机构7进入的物料，并对进入其内部的物料进行清理、排出；

物料进入通道设置有两个排出口，且其中一个排出口设置有控制其开闭的第一控制开关，并与进料舱6的进料端连接；另一排出口设置有控制其开闭的第二控制开关，并与出料机构的进料端连接。

需要进行说明的是，物料进入通道设置有两个排出口分别与进料舱6以及出料舱8连接，因此开启不同的控制开关，可以控制物料流向不同的流道，当打开第一控制开关，关闭第二控制开关的情况下，物料由物料进入通道进入之后，进入进料舱6，并经进料舱6的存储和筛分进入破碎机构7，经破碎机构7破碎之后进入出料机构；当关闭第一控制开关，打开第一控制开关的情况下，可以使进入物料进入通道的物料直接进入出料装置，避免了对其进行破碎的过程；当然，也可以两者同时开启，应用于所需的使用场景，具体根据实际情况确定。

排浆管为掘进机中的结构，泥浆由排浆管流入物料进入通道。

优选的，可以将物料进入通道设置为进料三通管1，进料三通管1的一端与排浆管路连接，另外两端分别与进料舱6、出料机构连接。

如图1所示，第一控制开关和第二控制开关可以设置为电动球阀，具体为第一电动球阀21和第二电动球阀22，当然，还可以是其它刀闸阀、手动球阀等结构。本申请中提到的电动球阀，均可以替换为刀闸阀、手动球阀等符合要求的结构。

优选的，可以在进料三通管1与出料机构连接的一端设置用于外接高压水的第一手动球阀51、以对出料机构冲洗；在出料舱8需要清洗或堵塞时，可以通过第一手动球阀51外接高压水对出料舱8进行冲洗，避免出料舱8堵塞；当然，也可以引入进浆泵对出料舱8进行冲洗，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在使用本具体实施例提供的碎石装置的过程中，由于物料进入通道设置有两个排出口，因此可以通过控制第一控制开关与第二控制开关的开闭，选择是否对取料进行破碎，一般情况下，当应用于软土地层时，由于泥浆中几乎没有石块，不需要进行破碎，可以控制第一控制开关关闭，第二开关打开，在使用的过程中，物料由物料进入通道进入经出料机构排出，不需要使用破碎机构7，可以避免破碎机构7的频繁使用同时避免对破碎机构7中破碎刀具7710的磨损，延长破碎机构7的使用寿命。

当应用于卵石地层时，此时泥浆中掺杂有大石块等，可以控制第一控制开关打开，第二控制开关关闭，在使用的过程中，物料由物料进入通道进入，经进料舱6的短暂存储和筛分之后进入破碎机构7，破碎机构7中的双齿辊结构77相向转动对进入其内部的物料进行挤压、劈裂和破碎，破碎之后的物料进入出料机构，由出料机构清理并排出。

由于在破碎的过程中采用双齿辊结构77对物料进行破碎，因此相比于鄂式破碎机，双齿辊结构77在破碎过程中的震动小，有利于提高整体碎石装置的稳定性；并且双齿辊结构77的设置，可以有效提高破碎效率，有利于使破碎效率满足掘进机的掘进速度要求。此外，双齿辊结构77可以使物料破碎的更加均匀，方便后续将其排出。降低了盾构过程中，泥浆管道输送排渣发生故障的几率，有效提高了盾构机的工作效率。

在上述实施例的基础上，为了避免在破碎的过程中遇到硬度较大或体积较大的物料对破碎刀具7710或驱动轴7705造成损伤，可以还包括用于检测双齿辊结构77所受扭矩的检测机构以及用于根据检测机构的检测结果控制双齿辊转动方向的控制机构。

在使用的过程中，检测机构可以为扭矩传感器，用于对双齿辊结构77所受到的扭矩进行检测，并实时将检测结果传递给控制机构，控制机构可以为PLC，在接收到检测机构所传递的扭矩信息之后，将接收到的扭矩信息与预设的危险扭矩进行比较，当双齿辊结构77所受到的扭矩大于或等于危险扭矩时，控制双齿辊结构77向相反的方向转动一段时间，该时间可以是一分钟，也可以是几十秒，或者是其它时间，具体根据实际情况确定，一定时间过后，控制双齿辊结构77恢复正常转动。

上述实施例中的破碎机构7在使用的过程中具有一定的保护机制，可以避免双齿辊结构77因扭矩过大而意外损坏，延长破碎机构7的使用寿命。

如图2、3、10所示，进料舱6设置有用于对进入其内部的物料进行筛分并分流减速的栅格结构66，并且如图10所示，栅格结构66与竖直方向呈一定夹角倾斜设置，栅格机构可以为其它形状、角度的筛网，具体根据实际情况确定。

在使用的过程中，物料进入进料舱6之后，在进料舱6中大卵石在栅格阻挡进入破碎机构7前端，小卵石通过栅格进入破碎机构7后端，栅格对卵石进行分流、减速，防止物料堆积。

如图5、6所示，双齿辊结构77包括转动设置的两组齿辊、带动齿辊转动的动力装置以及设置于齿辊的破碎刀具7710；且同一组齿辊中通用破碎刀具7710与破碎齿刀间隔设置。

优选的，动力装置可以是液压马达78，也可以是电机与液力耦合器的组合，或者是其它满足要求的结构，在此不做赘述。

双齿辊结构77可以应用于圆锥式破碎机，也可以应用于双棍破碎机。

在上述实施例的基础上，可以使破碎刀具7710包括通用破碎刀具7710和破碎齿刀，且在同一齿辊中通用破碎刀具7710和破碎齿刀间隔设置。通用破碎刀具7710上设有凸起部分，凸起部分可以起到拨动物料及辅助破碎的作用。

在另一具体实施例中设置有两个驱动轴7705，其中一个齿辊由远离动力装置的一端至其长度方向的另一端破碎刀具7710按照0度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、15度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、30度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、45度破碎齿刀、通用破碎刀具7710，0度破碎齿刀、通用刀具破碎的顺序依次设置；

另一个齿辊由远离动力装置的一端至其长度方向的另一端破碎刀具7710按照通用破碎刀具7710、0度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、15度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、30度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、45度破碎齿刀、通用破碎刀具7710、0度破碎齿刀的顺序依次设置。

破碎齿刀的角度是指破碎齿刀的安装角度，0度破碎齿刀安装的角度为中心轴线至刀齿端部的连线与竖直方向的垂线重合；15度破碎齿刀安装的角度为中心轴线至刀齿端部的连线与竖直方向的垂线之间的夹角为15度；30度破碎齿刀安装的角度为中心轴线至刀齿端部的连线与竖直方向的垂线之间的夹角为30度；45度破碎齿刀安装的角度为中心轴线至刀齿端部的连线与竖直方向的垂线之间的夹角为45度。即在安装破碎齿刀的过程中进行错齿安装，使各个破碎齿刀的刀齿在圆周方向的不同角度位置，以便对物料进行连续性的破碎。

本具体实施例中破碎刀具7710的设置方式，将通用破碎刀具7710与破碎齿刀错开设置，同时破碎齿刀的刀齿错开设置，可以按齿厚进行切断，防止长条形结构堵塞管路。

在实际使用的过程中，破碎过程中的同一时刻最多有四把刀具在碎石，一般同时只有两把刀具在碎石，碎石时省力，如果采用其它的布置方式，在碎石的过程中有多把刀具同时工作，所需的破碎力大且破碎力变动大，因此本具体实施例中破碎刀具7710的设置方式可以使随时过程中的震动减小，有利于使装置更加稳定。

在另一具体实施例中，破碎机构7还包括通过旋转销轴安装的第一检修门72以及用于锁紧或打开第一检修门72的第二活节螺栓；

在检修门的门板设置有多个用于外接高压水、以对破碎刀具7710进行冲洗的高压冲洗接口。

在破碎刀具7710的表面粘有杂质，或者是在粘性地层的使用环境下，可以通过外接高压水，对破碎刀具7710进行冲洗，增加破碎装置对粘性地层的适应性。

出料机构包括进料端与物料进入通道连接的出料舱8、与出料舱8的出料端通过管道连接的减震喉12、对物料进行再次分离的清理箱13以及为出料机构内物料的流动提供吸力的泥浆泵站14；清理箱13的进料端与减震喉12的出料端连接，清理箱13的出料端与泥浆泵站14的进料端连接。

出料舱8设置有用于收集物料的漏斗状结构；漏斗状结构的设置，在使用的过程中，物料进入之后沿侧壁的斜面下落，可以增强出渣能力防止渣土堵塞。当然，还可以设置为侧壁为斜面的其它形状，具体根据实际情况确定。

在另一具体实施例中，如图1所示，进料三通管1的一端通过螺栓与掘进机盾体端的排浆管路相连，另外两端通过螺栓与电动球阀相连，第一电动球阀21与第一弯管3连接，第一弯管3的另一端与第一连接管4连接，第一连接管4与进料舱6相连；第二电动球阀22通过排浆三通管5与出料舱8相连；第二手动球阀10通过螺栓固定在进料舱6，停机维修时通过外接泄压管对破碎机构7进行泄压；第一手动球阀51通过螺栓固定在排浆三通管5上，出料舱8堵舱时通过外接高压水对出料舱8进行冲洗；进料舱6通过螺钉与破碎机构7相连；破碎机构7通过螺栓固定在出料舱8上，出料舱8通常焊接在掘进机后配套台车上；第二弯管9的一端通过螺栓与出料舱8上的连接法兰相连，另一端与第三电动球阀23相连；第二连接管11的一端通过螺栓与第三电动球阀23相连，另一端与减震喉12相连；清理箱13的一端通过螺栓与减震喉12相连，另一端与泥浆泵站14相连。

具体的，可以由图2、3看出，进料舱6为安装在破碎机构7上面的储料舱，起储料与筛分作用，包括进料舱壳体61、转动轴62、第二检修门63、转换法兰64、第一活节螺栓65、栅格、四块压板67。进料舱壳体61配有法兰，连接第一连接管4和转换法兰64。第二检修门63通过转动销安装在进料舱壳体61上，采用活节螺栓进行锁紧，便于碎石装置的快速检修。优选的，第二检修门63与进料舱壳体61之间的连接平面安装有平面垫。

如图4-6所示，破碎机构7通过螺栓与进料舱6及出料舱8相连，对大石块、泥团及杂物进行二次破碎。破碎机构7包括破碎机箱体71、两个第一检修门72、六个堵头73、两个联轴器74、两个支座75、第一密封条76、双齿辊结构77、两个液压马达78。

破碎机箱体71通过螺栓固定在出料舱8上；液压马达78通过螺栓安装在支座75上，并与联轴器74连接；支座75通过螺栓安装在出料舱8上；联轴器74分别连接液压马达78的输出轴和双齿辊结构77；双齿辊结构77通过螺栓固定在破碎机箱体71上；第一检修门72通过螺栓固定在破碎机箱体71上，方便破碎机维修；第一检修门72上均匀分布有高压冲洗接口，可以外接高压水对破碎刀具7710进行冲洗；第一密封条76安装在破碎机箱体71上，保证进料舱6与破碎机构7连接后能承受泥浆压力。

双齿辊结构77包括第一轴承端盖7701、两个轴承座7702、两个第一主密封环7703、两个第二主密封环7704、驱动轴7705、两块第一密封压板7706、两个个压紧螺母7707、两个个轴承7708，两组承压密封7709、十把破碎刀具7710、两块第二密封压板7711、第二轴承端盖7712及两个耐磨环7713。破碎刀具7710安装在驱动轴7705上，对大石块、泥团等进行二次破碎；驱动轴7705通过轴承座7702安装在破碎舱箱体内部，并通过联轴器74与液压马达78连接；轴承座7702通过螺栓连接安装在第一主密封环7703上；第一主密封环7703通过螺栓连接安装在破碎机箱体71上；第二主密封环7704通过螺栓连接安装在破碎机箱体71上；第一轴承端盖7701、第二轴承端盖7712通过螺栓安装在轴承座7702上，对轴承7708进行定位；耐磨环7713安装在驱动轴7705上，耐磨环7713与承压密封7709的主要作用是提高驱动轴7705的使用寿命；承压密封7709安装在第一主密封环7703、第二主密封环7704及耐磨环7713之间，通过第一密封压板7706和第二密封压板7711进行压紧，防止高压泥砂进入轴承7708；第一密封压板7706和第二密封压板7711通过螺栓分别固定在第一主密封环7703和主第二密封环，对承压密封7709进行定位和压紧。

如图7-9所示，出料舱8包括底座81、两块垫板82、两块底板83、第二密封条84，出料舱8主要用于收集破碎后的渣土、泥浆，并通过螺栓与破碎机构7连接，底板83焊接在掘进机后配套台车上，对破碎机构7进行支撑并提供驱破碎反力；底座81包括两个管路连接法兰8101、第一直管8102、安装板8103、筋板8104、第二直管8107、底座底板8105、支座安装板8106、集渣腔板8108；集渣腔板8108的收口形状可以影响出渣效果，各个零件通过焊接连接为一个整体。垫板82安装在底座81与底板83之间，起到减震的作用，第二密封条84安装在底座81上保证出料舱8与破碎机构7连接后能够承受泥浆压力。

进料舱壳体61与破碎机箱体71之间、破碎机箱体71与出料舱8之间均设置有平面垫。

如图10所示，当应用环境为卵石地层时，刀盘开挖下来的渣土、卵石在泥浆的携带下被吸入进料三通管1一，此时第一电动球阀21开启，第二电动球阀22关闭，渣土、卵石及泥浆通过第一电动球阀21进入第一弯管3，经第一连接管4进入进料舱6，在进料舱6中大卵石在栅格阻挡进入破碎机构7前端，小卵石通过栅格进入破碎机构7后端，栅格对卵石进行分流、减速，防止物料堆积。液压泵站驱动液压马达78，液压马达78通过联轴器74驱动驱动轴7705带动多个破碎刀具7710对大石块进行拼压、劈裂、折断破碎。双齿辊结构77相向转动钳住物料(卵石、泥团及杂物)进行破碎。当双齿辊结构77所受扭矩超过或等于危险扭矩时，在控制机构的控制下双齿辊结构77自动换向进行脱困，限定时间后再换向继续进行破碎。经破碎后的物料(卵石、泥团、杂物及泥浆)进入出料舱8，出料舱8采用双斜面收集物料(卵石、泥团、杂物及泥浆)，便于物料(卵石、泥团、杂物及泥浆)流动，然后泥浆泵站14的吸力经第二弯管9、第二连接管11、减震喉12、清理箱13进入泥浆泵站14排出。减震喉12对泥浆泵站14的振动进行减振。清理箱13可对金属物品或大石块进行再一次分离，保护泥浆泵站14顺利工作。

如图11所示，当应用环境为软土地层时，刀盘开挖下来的渣土、卵石在泥浆的携带吸入进料三通管1，此时第一电动球阀21关闭，第二电动球阀22开启，渣土、卵石及泥浆通过第二电动球阀22进入排浆三通管5，进而进入出料舱8，然后泥浆泵站14的吸力经第二弯管9、第二连接管11、减震喉12、清理箱13进入泥浆泵站14排出。此种情况应用软土地段，无大卵石地段，可以节能及提高破碎装置的使用寿命，同时可以应用泥浆对出料舱8进行冲洗，防止出料舱8渣土堆积。

除了上述碎石装置，本申请还提供一种包括上述实施例公开的碎石装置的掘进机，该掘进机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

除了上述碎石装置，本申请还提供了一种应用于上述实施例公开的碎石装置的掘进机的控制方法，该控制方法包括：

步骤S1，获取碎石装置的应用环境；

在实际使用的过程中，可以在面板设置对应的选项，用户可以将实际的应用环境通过选项按键进行输入。

步骤S2，根据应用环境开启对应的控制开关，当应用环境为软土地层时，控制第一控制开关关闭，控制第二控制开关打开；当应用环境为卵石地层时，控制第一控制开关打开，控制第二控制开关关闭。

控制机构可以为PLC系统，也可以为符合要求的其它结构，在此不做赘述。

本具体实施例中的方法在实施的过程中，可以根据碎石装置的应用环境对物料需不需要进行破碎进行选择，避免破碎机构7长期使用而造成磨损，延长破碎机构7的使用寿命。

上述步骤S2包括：

步骤S21，获取双齿辊结构77所受扭矩；

步骤S22，判断扭矩是否大于或等于预设危险扭矩，若是，则控制双齿辊结构77在限定时间内反向转动；若否，则维持双齿辊结构77的转动方向不变。

上述限定时间为预先设定的时间，可以是一分钟，也可以是几十秒，或者是其它时间，具体根据实际情况确定。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一电动球阀21、第二电动球阀22和第三电动球阀23，第一弯管3和第二弯管9，第一连接管4和第二连接管11，第一手动球阀51和第二手动球阀10，第一检修门72和第二检修门63，第一活节螺栓65和第二活节螺栓，第一密封条76和第二密封条84，第一主密封环7703和第二主密封环7704，第一密封压板7706和第二密封压板7711，第一轴承端盖7701和第二轴承端盖7712中的第一、第二和第三仅仅是为了限制位置的不同，并没有先后顺序之分。

本具体实施例中的控制方法在使用的过程中使双齿辊结构77具有一定的自我保护功能，在使用的过程中可以有效表面破碎刀具7710损坏，延长破碎机构7的使用寿命；同时也可以避免因扭矩过大而使装置整体停止工作，进一步提高碎石效率。

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。本申请所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本申请所提供的碎石装置、掘进机及控制方法进行了详细介绍。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。