專利名稱：掩護式隧道鉆巷機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種掩護式隧道鉆巷機，尤其是涉及一種帶旋轉切割頭的掩護式隧道鉆巷機。
在具有設置在圓筒形掩護體前端的旋轉切割頭的隧道鉆巷機中，旋轉切割頭上設有一塊面板，面板上設有一條或許多條沿面板徑向方向延伸的槽口，在保證截齒的相應部分從槽口中凸出的條件下，在各槽口中裝有許多截齒。當旋轉切割頭旋轉而掩護體前移時，用這些截齒采掘本生巖。
各截齒從面板的前面凸出的長度根據所需采掘的本生巖而變化。當本生巖軟時，最好使各截齒的凸出長度長一些，以改善采掘性。相反，當本生巖硬時，則應使其較短，以在預定的功率下保證采掘。就此，已有一種隧道鉆巷機被推薦，其中截齒設置成可相對于面板的前面前后移動(見日本特開昭(KOKOKU)62-24597)。
另外，考慮到一個截齒分別設有前截齒部分和后截齒部分，其中后截齒部分在向前旋轉中稍有磨損，而前截齒部分在向后旋轉中亦有磨損，因而推薦采用一種旋轉切割頭，在這種旋轉切割頭上，將截齒設置在面板上，且使其可繞在面板徑向方向延伸的軸線擺動(見日本特開昭(KOKOKU)62-317)。
假如本生巖是由非常硬的粘土層或泥巖層構成，當切割頭僅與本生巖簡單接觸旋轉，即不僅用于采掘的截齒部分沒有插入本生巖，而且不用于采掘的截齒部分也沒有插入本生巖時，即使將截齒壓在如上所述的硬的自支撐的本生巖上，并對切割頭施加一個旋轉力時，也不能用這種可前后移動的切割頭采掘這種本生巖。因為，如欲采掘這種本生巖，則用于采掘的截齒部分須插入本生巖，同時不用于采掘的截齒部分須插入本生巖，同時不用于采掘的截齒部分亦需插入本生巖。若將這些截齒部分強力壓入這種本生巖，則需要非常大的推力，并且各截齒的強度必須增加。
當采掘具有可擺動截齒的旋轉切割頭時，只有用于采掘的截齒部分能夠插入本生巖，因而可以采掘上述堅硬的本生巖。
但是，由于上述日本特開昭(KOKOKU)62-317中所描述的各截齒是固定在截齒座上，且這種截齒座可繞支承在面板上的樞軸銷擺動，所以這種截齒不能相對于面板的前面前后移動。從面板的前面凸出的各截齒的長度是固定的，這將導致用固定長度的截齒去開采不是硬就是軟的本生巖。如果各截齒的凸出長度是參考硬的本生巖確定的，同時又考慮安全的必要性，那么，在開采軟的本生巖時，采掘效率受到限制。相反，如果各截齒的凸出長度是參考軟的本生巖確定的，同時又考慮采掘效率的重要性，則對于硬的本生巖又無法開采。
另外，對于上述的可擺動型截齒，作用于截齒的采掘反作用力由樞軸銷、截齒座、及截齒座與面板的接觸面承受。這樣，當開采特別硬的本生巖時，會有一個大的彎矩作用在樞軸銷上，它將使樞軸銷彎曲甚至于剪斷，由此而防礙截齒的擺動。
本發明的目的在于提供一種帶可擺動的截齒的掩護式隧道鉆巷機機，這種截齒能夠插入硬的本生巖并對其進行采掘，且既可根據相應的驅動力完成對本生巖的開采，又能以高采掘效率完成對軟本生巖的開采。
本發明的另一個目的在于提供一種掩護式隧道鉆巷機，它能夠減少作用在用于可擺動地支承截齒的樞軸上的采掘反作用力。
根據本發明的掩護式隧道鉆巷機包括一個圓筒形掩護體，一個安裝在掩護體前端的旋轉切割頭，切割頭上設有一塊面板，其上設有一條或許多條沿面板徑向方向延伸的槽口，一個中間支承件用于在每個槽口中支承許多截齒，各截齒分別具有前截齒部分和后截齒部分，用于支承中間支承件使其可圍繞沿徑向方向延伸的軸線擺動的裝置，一個用于在掩護體的軸線方向上可移動的引導支承裝置的零件，以及一個在掩護體的軸線方向上移動支承裝置從而使截齒相對于面板的前面前后移動的裝置，面板和導向件承受截齒的采掘反作用力。
根據欲采掘的本生巖的軟硬程度用移動支承裝置的裝置移動支承裝置，并調整各截齒從面板前面凸出的長度。當旋轉切割頭旋轉而掩護體前移時，截齒通過中間支承件擺動，用于采掘的截齒部分插入本生巖。為實現連續采掘操作，作用在截齒上的采掘反作用力由面板和用于可移動的引導支承裝置的零件所支承。
由于支承大量截齒的中間支承件可擺動，所以截齒也可擺動，并且當切割頭旋轉時只要截齒壓在本生巖上，用于采掘的截齒部分便插入本生巖。因此，即使是硬的本生巖亦可被采掘。
當用于支承中間支承件的支承裝置由移動裝置移動時，截齒便相對于面板的前面向前或向后移動。據此，如果欲采掘的本生巖是一種硬的本生巖，將根據相應的功率，以縮短各截齒從面板的前面凸出的長度的方式來采掘這種硬的本生巖。同樣，如果欲采掘的是一種軟的本生巖，則以增加各截齒的凸出長度以改進采掘效率的方式采掘這種軟的本生巖。即，高效采掘在沒有無效操作的情況下被完成。
由于面板和導向件承受在截齒上產生的采掘反作用力，所以作用在用于可擺動地支承中間支承件的樞軸上的采掘反作用力被大大地減少。因此避免了由于樞軸彎曲造成的擺動不暢的現象。
考慮到承擔截齒的采掘反作用力，中間支承件最好制成靠在面板上。這樣做，不僅可以防止由于截齒直接靠在面板上而引起的彎曲和變形，而且可以通過改善中間支承件的形狀和大小對每個截齒給出一定的切割角度，而這個角度與槽的寬度和截齒的大小及其它類似的條件無關。因此，只要面板上設有許多尖端，且這些尖端在面板徑向方向上間隔排列布置于槽口兩側邊緣上以使其緊靠在中間支承件上，則利用這些尖端即可保證截齒的一定的切割角度，且可利用其提供抗磨損措施。
在將許多尖端設置在槽口兩側邊緣上的情況下，當截齒移至其后極限位置時，槽口的形狀最好是基本上可由中間支承件和尖端所封閉的形狀。這樣，當隧道鉆巷機處于不工作狀態時，可支撐住本生巖的地壓或地下水的壓力，從而防止本生巖塌落。
只要中間支承件和各尖端被制成分別具有可相互嚙合的傾斜表面，則即使是每個截齒的切割高度(即各截齒從面板凸出的長度)是變化的，也可使各截齒的傾斜角度為一個常量，從而獲得不變的采掘效果。同樣，由于各尖端用一個平面承受采掘反作用力，所以避免了尖端上的應力集中，因此可以使用低強度的材質制造這種尖端。
在中間支承件和各尖端分別具有相互嚙合的傾斜表面的情況下，支承裝置設有一根樞軸，用于可擺動地支承中間支承件。當這根樞軸置于由導向件引導的支承裝置的前部時，中間支承件可繞樞軸擺動，并在支承裝置移動時保證中間支承件的傾斜面與各尖端的傾斜面相互接觸。
在中間支承件和各尖端分別具有傾斜面，且支承件帶樞軸的情況下，當中間支承件不擺動時，設置于槽口兩側邊緣上的尖端最好相對于包含掩護體軸線和樞軸軸線的假想面對稱，中間支承件最好也制成相對于上述假想平面對稱的形狀。這樣做，可使得向前和向后旋轉時取得同樣的效果。
截齒的形狀最好這樣，即當其到達其運動的后極限位置時，可將其置于從面板的前面向后隔出的空間中。由于截齒不從面板向外凸出，所以切割頭的旋轉阻力較小。因而對現有的用于這種隧道鉆巷機的各種機構的調整均得以簡化。
只要支承裝置帶有一個被引導的平面部分且這種導向件總是由以被引導部分的厚度為相間距離而設置的兩塊板構成，那么，結構便被簡化，但由于導向件具有很大的與支承件被引導部分相接觸的面積，以致于導向件容易受采掘反作用力作用的情況除外。
通過下面參照附圖對本發明最佳實施例的描述，本發明的上述的以及其它的目的和本發明的特征將得更明顯，其中
圖1是根據本發明的一種掩護式隧道鉆巷機的剖視圖;
圖2是旋轉切割頭的正視圖;
圖3是沿圖2中3-3線剖開放大剖視圖，并表示一個向前凸出的截齒;
圖4是沿圖2中4-4線剖開的放大視圖，并表示一個位于其運動的后極限位置的截齒。
如圖1所示，掩護式隧道鉆巷機包含一個圓筒形的掩護體10和一個旋轉切割頭12。
在圖示實施例中，掩護體10包括一個前筒體14和一個后筒體16的凸緣之間設有許多方向修正千斤頂18(圖中表示其中之一)。當方向修正千斤頂18伸縮時，前筒體14便相對于后筒體16擺動，以此修正掩護體的前進方向。
如圖2和3所詳細表示的那樣，旋轉切割頭12安置在掩護體10的前端。旋轉切割頭12帶有一塊面板20，一個中間支承件22，支承裝置24及一個導向件26。
呈圓平板形的面板20上設有一條或許多條沿面板徑向方向延伸的槽口28(圖示實施例中表示兩道槽口)。如圖所示的分別呈直角平面形的兩道槽口28沿面板20的直徑方向延伸。由掩護體10可旋轉地支承著并沿掩護體10軸線方向沿伸的旋轉軸30穿過面板20的中心部分向前延伸，并從面板20向前凸出。旋轉軸30的凸出端用帽32封蓋。帽32上有一個中心齒34，在面板20的周邊上，沿圓周方向相間設置許多初截齒36。
中間支承件22支承著許多截齒38，從而使截齒38分別裝設在相應的槽口28中。在圖示實施例中，中間支承件22上設有兩個傾斜面23a、23b，一個前平面23c，中間支承件22的長度基本上等于槽口28的徑向長度。在長度方向上，即在面板20的徑向方向上，以均勻的間隔在支承件22的前平面23c上設有5個截齒38，于其后面設有許多凸合23d。每一個截齒38均由前截齒部分39a和后截齒部分39b組成。
截齒38的采掘反作用力作用于面板20和導向件26上，如稍后對此描述的那樣，中間支承件22最好是直接靠在面板20上或通過尖端40靠于其上。
在圖示實施例中，在面板徑向方向上以均勻的間隔在槽口28的兩側邊緣上分別設置許多尖端40，用焊接或壓嵌的方法，以尖端40和截齒38相間的方式將尖端40安裝在面板20的稱做槽口28的邊緣上。每個尖端40在正對著中間支承件22的部位上設有一個斜面41。在圖3中，在左側和右側尖端40上的斜面41可分別靠在中間支承件22的斜面23a和23b上。
支承裝置24支承著中間支承件22，并使其可繞沿面板20的徑向方向沿伸的軸線擺動。在圖示實施例中，支承裝置24上設有一塊被引導的板狀件42和一根銷軸43。被引導的件42上設有許多凸臺42a，這些凸臺42a設置成中間支承件22的凸臺23d相間布置(見圖1)。中間支承件22的凸臺23d和被引導件42的凸臺42a布置在一條直線上。銷軸43穿過這些凸臺并用銷子44將其鎖定以防脫落，由此使得中間支承件22被可擺動地支承住。
在圖示實施例中，槽口28兩側邊緣上的尖端40相對于一個包含掩護體10和銷軸43的軸線的假想平面p是呈對稱布置(見圖3)。中間支承件22被制成在其如圖4所示處于非工作狀態中，亦相對于上述假想平面P對稱。也就是說，安置在槽口28左側的各尖端40的斜面41相對于右側的各尖端40的斜面41布置成平面對稱的形式且中間支承件22的兩個斜面23a、23b相互間亦為平面對稱形。
導向件26在掩護體10的軸線方向上可移動的引導支承裝置24。在圖示實施例中，導向件26由兩塊平板27a、27b組成。兩塊平板27a、27b以支承裝置24上被引導的平板件42的厚度為間隔相間布置，并將其焊在面板20上。導向件26設置在各槽口28中，并將其設置于銷軸43之后。
由各截齒38所施加的采掘反作用力作用于面板20和導向件26之上。因此，如果導向件26如圖所示為板材時，除非在各槽口28中設置大量的導向件26，否則該導向件26不能正常工作。然而，在各槽口28中仍設置導向件26的原因是由于相對于各槽口而設置的支承裝置24的被引導件42被焊在一個圓筒形滑動件50上，圓筒形滑動件50將在下面予以描述。
裝置48，用以在掩護體10的軸線方向上移動支承裝置24，從而使截齒38相對于面板20的前面21前后移動。移動裝置48由一個安裝在旋轉軸30上從而使其可在旋轉軸30的軸線方向上移動的滑動作50，一個連接件52和一個液壓缸驅動裝置54組成，如圖1所示。
兩個被引導的件42焊接在滑動件50上，滑動件50通過連接桿56與連接件52相連接。連接件52與一根穿過旋轉軸30向后延伸的操作桿58相連接。操作桿58相對于旋轉軸30是軸向可移動的，且操作桿58的后端與液壓缸驅動裝置54的活塞60相連接。
在掩護體10中設置有隔板70，用以在旋轉切割頭12的后面隔留出空間，在隔板70的中心安裝有一個支承72。減速齒輪箱74設置在支承72的后面，兩臺馬達76與減速齒輪箱74相連接。旋轉軸30穿過支承72延伸至減速齒輪箱74，兩臺馬達76設置在減速齒輪箱74的兩側，圓筒形驅動裝置54安裝在減速齒輪箱74的中心。因此，從圓筒形驅動裝置54伸出的操縱桿58在減速齒輪箱74中插入旋轉軸30。一臺液壓泵(未示出)與液壓驅動裝置54相連。
兩根用于輸送泥漿水的管子78(圖中只示出一根)水平相間設置。這些泥漿水管插入由隔板70所隔出的開采空間中并焊在隔板70上。在隧道鉆巷機的使用過程中，泥漿水從一根泥漿水管供入隔板70前面所形成的液體腔80中，而與采掘下的巖石和沙子相混合的泥漿水從另一根泥漿水管中抽出。
在隧道鉆巷機的使用過程中，壓力油供入用于驅動支承裝置48的液壓缸驅動裝置54推出側油腔，以根據欲采掘的本生巖的軟硬程度驅動裝置24，并調整截齒38從面板20的前面21凸出的長度。當旋轉切割頭12旋轉而掩護體移動時，各截齒38隨中間支承件22擺動，從而使得各截齒，如截齒部分39a，插入本生巖。
在采掘中，截齒38的一部分采掘反作用力由安裝在面板20上的尖端40所承受，其余的采掘反作用力則由用于可移動地引導支承裝置25從而實現連續采掘操作的件26所承受。雖然采掘反作用力也作用在銷軸43上，但由于按照本發明，支承裝置24與導向件26相嚙合，所以作用于銷軸43上的采掘反作用力很小。
在采掘完成后，當壓力油供入移動裝置48的液壓缸驅動裝置54的縮回側，以向后移動截齒38從而限制其運動時，槽口28也基本上由截齒38，中間支承件22和尖端40所封閉，如圖4所示。各截齒38的尺寸最好這樣選定，即使其可置于由從面板20的前面到其后面所劃定的空間中。
權利要求
1.一種掩護式隧道鉆巷機，包括一個圓筒形掩護體；一個設置在所說的掩護體前端的旋轉切割頭，切割頭上設有一塊面板，其上設有一條或許多條沿面板徑向方向延伸的槽口，一個中間支承件用于在所說的各槽口中支承著許多截齒，各截齒分別具有前截齒部分和后截齒部分，用于支承所說的中間支承件使其可繞沿面板徑向方向延伸的軸線擺動的裝置，一個零件用于在所說的掩護體的軸線方向上可移動地引導所說的支承裝置；用于在所說的掩護體的軸線方向上移動所說的支承裝置，最終使截齒相對于所說的面板的前面前后移動的裝置；所說的面板和所說的導向件承受所說的截齒的采掘反作用力。
2.如權利要求1所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于當承受所說的截齒采掘反作用力時，所說的中間支承件靠在所說的面板上。
3.如權利要求1所說的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，所說的面板上設有許多尖端，這些尖端靠在所說的中間支承件上，尖端位于在面板徑向方向上相間布置的所說的槽口兩側邊緣上。
4.如權利要求3所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，當所說的截齒向后移動至其運動極限位置時，所說的槽口基本上由所說的截齒、所說的中間支承件和所說的尖端所封閉。
5.如權利要求3所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，所說的中間支承件和所說的各尖端在其相互接觸的部位上，分別具有用于相互嚙合的傾斜面。
6.如權利要求5所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，所說的支承裝置具有一個用于可擺動地支承所說的中間支承件的樞軸，所說的樞軸置于由所說的導向件引導的所說的支承裝置部分的前面。
7.如權利要求6所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，當所說的中間支承件不擺動時，將設置于所說的槽口兩側邊緣上的所說的尖端設置成相對于一個包含所說的掩護體軸線和所說的樞軸軸線的假想平前相互對稱，且所說的中間支承件也設置成相對于所說的假想平面對稱。
8.如權利要求1所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，當所說的截齒向后移動到其運動的極限位置時，所說的截齒即位于從所說的隔板的前面向后隔出的空間里。
9.如權利要求1所述的掩護式隧道鉆巷機，其特征在于，所說的支承裝置設有一個被引導的平板部分，且所說的導向件以所說的被引導部分的厚度為相間距離設置的兩塊板組成，所說的兩塊板引導所說的被引導件。
全文摘要
一種掩護式隧道鉆巷機包括一個圓柱形掩護體，一個設置于掩護體的前端并帶有一塊面板的旋轉切割頭，面板上設有許多沿徑向方向延伸的槽口，一個中間支承件用于在各槽口中支承許多截齒，各截齒分別具有前截齒部分和后截齒部分，用于支承中間支承件使其可繞沿徑向方向延伸的軸線擺動的裝置，一個用于在掩護體的軸線方向上可移動的引導支承裝置的零件，用于在掩護體的軸線方向上移動支承裝置，最終使截齒相對于面板的前面前后移動的裝置，面板和導向件承受截齒的采掘反作用力。
文檔編號E21D9/10GK1052353SQ9010962
公開日1991年6月19日 申請日期1990年12月3日 優先權日1989年12月5日
發明者明坂登始夫, 楮山誠 申請人:株式會社伊薩基開發工機