用於固定切割工具的系統及包括該系統的隧道掘進機的製作方法

2023-08-13 04:27:31

本發明涉及一種用於將切割工具固定在隧道掘進機的切割頭上的系統。本發明還涉及一種包括切割頭的隧道掘進機，所述切割頭包括使用這種固定系統被固定在切割頭中的切割工具。

背景技術：

隧道掘進機通常包括設有盤狀切割器的切割頭，所述盤狀切割器是圍繞軸線旋轉的圓形切割工具並且使得可以用刻度板的形式鑽碎巖石。隧道掘進機還可以包括稱為"撕裂器"的刮削工具。切割頭由此包括規則地分布在其表面上的多個盤狀切割器。每個盤狀切割器在最通常的情況下通過一組螺釘、楔形物和螺母被固定至切割頭上的殼體。特別是由robbins公司製造的這種固定系統通常包括幾個使得可以將盤狀切割器鎖定在適當的位置的可拆卸元件、用於楔形物的鎖定螺釘以及可選的上緊螺母，所述可拆卸元件例如為楔形物。當更換磨損的盤狀切割器時，這些元件必須被操作者一個接一個地分解。在一些系統中，楔形物並不被緊固至任何其它部件。這些處理過程涉及到將大量的可能丟失的獨立部件組裝和轉移，而且上緊和鬆開操作還涉及高轉矩。這些系統必須由至少一個具有特殊設備的操作者處理。由於這些操作在困難的狀況下在隧道掘進機內部執行，因此某些物體掉落或丟失的風險使得更換盤狀切割器的動作耗費時間並且相對不實用。

wo-a-2011/076616描述了一種盤狀切割器固定系統，其包括緊固到盤狀切割器的接合銷釘，並且可在第一位置和第二位置之間相對於盤狀切割器的支撐件旋轉，在所述第一位置，接合銷釘的邊緣接合到盤狀切割器被安裝於其中的殼體的槽口中，並且在所述第二位置，盤狀切割器可以從殼體上移除。為了將 用於盤狀切割器的固定件鎖定在殼體中，在接合銷釘的第一位置，藉助於被插入接合銷釘的孔中的螺釘施加預加應力。

在分解盤狀切割器期間，螺釘必須首先被鬆開，然後接合銷釘必須被旋轉以使得盤狀切割器可以被移除。這種方法因此需要幾個特殊的操作，特別是使接合銷釘樞轉，這使得該方法複雜。

技術實現要素：

更特別地，本發明的目的在於通過提出一種新的系統來解決這些缺陷，所述系統用於將切割工具固定在隧道掘進機的切割頭上，其允許切割工具比在現有技術的系統中更簡單和迅速地被更換。

為此，本發明涉及一種用於將切割工具固定在隧道掘進機的切割頭上的系統，所述系統包括被緊固至所述切割頭的殼體，所述切割工具被插入所述殼體中，所述切割工具包括兩個凸緣，有效部件被安裝在所述兩個凸緣之間，所述固定系統還包括可伸縮的鎖定元件，所述可伸縮的鎖定元件以捕捉的方式(captively)連接至所述凸緣並且適於將所述凸緣鎖定在所述殼體中，所述鎖定元件能在第一位置和第二位置之間相對於所述凸緣運動，在所述第一位置，鎖定元件接合到所述殼體中以便將切割工具鎖定在殼體中，並且在所述第二位置，鎖定元件脫離所述殼體並且允許切割工具從殼體上移除，其特徵在於，所述系統包括移動裝置，所述移動裝置連接至所述切割工具以適於使鎖定元件在其第一位置及其第二位置之間平移，並且這些移動裝置適於在單次操作中被啟動。

根據本發明，例如為盤狀切割器或撕裂器的切割工具由於除了鍵以外的鎖定元件而被固定在殼體中，所述鎖定元件的運動不需要固定系統外部的裝置。因此，用於切割工具的分解和重新組裝操作迅速且容易，並且特別地可以由能夠控制移動裝置的機器人來執行。

根據本發明的有利的但是可選的方面，考慮到技術上允許的任意的組合方式，這種系統可以結合以下特徵中的一個或多個：

-所述鎖定元件是能夠被插入所述殼體的槽口中的楔形物，並且所述楔形物包括平坦的後面，所述平坦的後面適於抵靠所述槽口的平行面，所述平行面與將切割工具從殼體上移除的運動相反地定向。

-對於每個凸緣，所述楔形物的移動裝置包括安裝在所述凸緣的螺紋孔中的螺釘、滑動安裝在每個螺釘上的上緊部件、安裝在每個螺釘上並且適於使所述上緊部件沿著螺釘的縱向軸線平移的環，所述楔形物以自由平移的方式安裝在每個上緊部件上，並且所述螺釘的旋轉導致所述上緊部件在第一向前位置和第二後方位置之間進行平移運動，在所述第一向前位置，所述楔形物接合到所述槽口中，並且在所述第二後方位置，所述楔形物脫離所述槽口。

-每個螺釘包括允許所述楔形物的移動裝置啟動的頭部。

-每個上緊部件包括兩個相對於所述殼體的中間平面傾斜的傾斜面，並且所述楔形物以沿著所述傾斜面自由地平移的方式被安裝。

-在所述上緊部件的第一位置，所述環和所述凸緣之間存在空間以允許所述螺釘的額外的上緊。

-在所述楔形物的第二位置，所述楔形物的前面抵靠所述凸緣的後面。

-在所述楔形物的第二位置，當所述切割工具插入殼體時，所述槽口的與所述切割工具從殼體移除的運動相反地定向的所述面與所述凸緣的後面之間的距離大於楔形物的寬度。

-每個凸緣具有兩個形成適於與中空部分協作的圓錐形輪廓的側向傾斜面，在鎖定元件的第一位置中，所述中空部分具有布置在殼體的內表面上的相應形狀。

-所述切割工具是盤狀切割器，所述盤狀切割器的旋轉部件形成所述切割工具的所述有效部件。

-所述切割工具是撕裂器，所述撕裂器包括刮削部件和安裝在所述凸緣之間的底座，所述刮削部件相對於所述底座靜止或傾斜並且形成所述切割工具的有效部件。

本發明還涉及一種包括切割頭的隧道掘進機，所述切割頭包括使用如上所 述的固定系統被固定在切割頭中的切割工具。

附圖說明

基於參照附圖作為非限制性示例所提供的用於固定盤狀切割器的一種系統以及根據其原理的一種隧道掘進機的以下描述，本發明將更好地被理解，並且本發明的其它優點將更清楚地展現，其中：

-圖1是根據本發明的固定系統的側視圖；

-圖2是圖1的固定系統的後側在第一配置中的透視圖；

-圖3和圖4是圖1的系統在第二和第三配置中的類似於圖2的視圖；

-圖5是圖1和圖4的系統在圖4的配置中的頂視圖；

-圖6是從另一個角度觀察的從屬於圖1到圖5的固定系統的殼體上移除的盤狀切割器的透視圖。

具體實施方式

圖1示出了用於隧道掘進機(未示出)的切割頭(也未示出)上的切割工具的固定系統100，該切割工具在該示例中由盤狀切割器1形成。固定系統100包括固定地緊固到切割頭的中空殼體3，並且盤狀切割器1插入到所述中空殼體中。殼體3具有前面30，盤狀切割器1從該前面伸出，且該前面被設計為在將被挖空的巖石壁的對面。殼體3包括後面32，操作者通過該後面32而具有通向固定系統100的通路，以便拆卸盤狀切割器1，從而使得所述盤狀切割器可以被新的盤狀切割器替換。垂直於前面30和後面32的軸線限定了固定系統100的縱向方向x-x』。下文中，術語「前」和「後」被用於表示前面30和後面32。

盤狀切割器1包括兩個凸緣5和6，盤狀切割器1的旋轉部件安裝在所述兩個凸緣5和6之間，包括切割盤70。該旋轉部件形成切割工具的有效部件，適於與巖層接觸並挖空巖層。凸緣5和6被插入到中空部件340和360中，中空部件340和360分別布置在殼體3的上壁34和下壁36中。凸緣5和6各自 具有形成圓錐形輪廓的兩個側面51和61，其形狀與中空部件340和360的表面互補。這種形狀匹配便於盤狀切割器1在殼體3中的插入和對齊。

固定系統100還包括兩個螺釘8，兩個螺釘8各自旋緊到凸緣5和6的螺紋孔中。盤狀切割器的拆卸不需要將螺釘8完成從凸緣5和6上旋開，並且因此，固定系統的所有部件在這些拆卸操作和再組裝操作期間保持緊固到彼此和盤狀切割器1。

螺釘8沿著平行於軸線x-x』的縱向軸線安裝。

固定系統100還包括上緊部件11。上緊部件11平行於軸線x-x』平移滑動地安裝在每個螺釘8上。上緊部件11具有相對於螺釘8的軸線對稱的整體上三角形的形狀。環13被旋緊在每個螺釘8上。螺釘8和環13沿著軸線x-x』平移地被緊固。螺釘8的頭部80從每個上緊部件11的後側可接近，從而形成能夠被執行盤狀切割器1的拆卸的操作者或機器人啟動的指令部(command)。

上緊部件11在環13與頭部80之間保持被螺釘8捕捉，從而使得在旋緊螺釘8期間，上緊部件11通過頭部80而向前平移。在旋開螺釘8期間，上緊部件11通過環13而朝後平移。

在每個上緊部件11上，安裝有兩個楔形物15和16。楔形物15和16安裝到上緊部件11上，滑動連接到相對於螺釘8的縱向軸線傾斜的傾斜面110和111上，楔形物15和16沿著傾斜面110和111自由地平移。楔形物15和16具有整體成平行六面體的形狀。楔形物15和16與傾斜面110和111之間的滑動連接通過傾斜面110和111的軌道113與設置在楔形物15和16上的狹槽之間的滑動而實現，狹槽的形狀與軌道113的形狀互補。

當盤狀切割器1移除時，盤狀切割器1與螺釘8、上緊部件11、環13以及楔形物15和16形成一體件。這些部件中的任何一個都不必分離，這簡化了盤狀切割器1的移除並避免了丟失部件的風險。

中空部件340和360包括側槽口370，側槽口370相對於殼體3的穿過軸線x-x』且垂直於壁34和36以及面30和32的中間平面pm對稱。槽口370具有與楔形物15和16的形狀互補的平行六面體形狀，並且楔形物15和16能夠 被插入到槽口370中。在圖1和圖2中示出的固定系統100的第一鎖定配置中，其中盤狀切割器1的旋轉部件從隧道掘進機的切割頭伸出以破壞巖石，上緊部件11處於第一前部位置，在該第一前部位置，楔形物15和16接合到槽口370中以便將盤狀切割器1鎖定到殼體3中。在該配置中，楔形物15和16的朝向固定系統100的後部定向的平坦的後面150和160與槽口370的朝向固定系統100的前部定向的平行面372接觸，所述平行面372與殼體3的後面32相反。因此，面372阻礙從殼體3移除盤狀切割器1的移除運動。因此，由於面150和160以及面372的配合，上緊部件11不能朝向殼體3的後部被移除，並且因此盤狀切割器1被鎖定在殼體3中。因此，楔形物15和16在殼體3中形成用於凸緣5和6的可伸縮的鎖定元件。

楔形物15和16的平坦的面150和160相對於中間平面pm形成介於30度和60度之間的角度。

盤狀切割器1的拆卸動作如下所述地進行。操作有通過頭部80從凸緣5和6旋開螺釘8構成，以便開始上緊部件11的朝向固定系統100的後部的平移移動，如箭頭f1所示。在上緊部件11向後平移期間，直線形的面150和160承靠在面372上，以及楔形物15和16相對於傾斜面110和111的平移自由度使得楔形物15和16在軌道113上平移，如箭頭f2所示。螺釘8、環13和上緊部件11由此形成使得楔形物15和16在它們接合到槽口370中的位置與它們從槽口370脫離的位置之間移動的裝置。該移動裝置被緊固到盤狀切割器1，並且拆卸操作或再組裝操作不需要除了鍵以外的裝置來實現楔形物15和16的移動。

螺釘8的頭部80形成用於楔形物15和16的移動裝置的指令部，可以在使用單個工具實現的單次操作中啟動該指令部，即通過使用單一類型的移動(在此為旋轉移動)啟動該指令部。這允許操作者或有利的機器人通過向螺釘8施加旋轉而容易地見盤狀切割器1鎖定到殼體3中，螺釘的旋轉導致楔形物15和16的平移。因此，由於僅需要單次操作來拆卸或再組裝盤狀切割器1，固定系統100易於使用。

圖3示出了上緊部件11和楔形物15和16的平移移動期間的固定系統100。楔形物15和16的平移移動導致直線形面150和160相對於面372滑動，從而使得楔形物15和16部分從槽口370脫離。

因此，楔形物15和16經歷相對於凸緣5和6以及殼體3的直線形平移。該直線形平移通過圖3和圖5中的箭頭f4示出。

上緊部件11的向後平移移動持續直到上緊部件11的後方位置，如圖4至圖6中所示。在該配置中，楔形物15和16沿著箭頭f2持續其平移移動，直到它們完全從槽口370脫離。如圖4中所示，楔形物15和16在此相對於中間平面pm處於閉合位置，從而使得直線形面150和160不再與面372配合。因此，能夠通過在盤狀切割器的整個部件上施加沿著箭頭f3的向後的牽引力而從殼體3移除盤狀切割器1，這是因為面372不再沿著軸線x-x』阻礙面150和160。

在上緊部件11的第二位置中，楔形物15和16抵靠凸緣5和6的後面53和63，這使得能夠限制楔形物15和16朝向中間平面pm的平移和上緊部件11相對於凸緣5和6的向後平移。為此，楔形物15和16包括與直線形面150和160相反且平行的並且能夠承靠在面53和63上的前平面151和161，如圖4至圖6中所示。當從殼體3移除盤狀切割器1時，通過在軌道113上朝後滑動實現的楔形物15和16與上緊部件11的分離被形成在上緊部件11上的止動件115阻止，止動件115在圖5和圖6中示出。

上緊部件11、楔形物15和16以及環13以捕捉方式組裝在螺釘8上，以及當螺釘8保持接合在凸緣5和6中時楔形物15和16從槽口370脫離的事實，確保了固定系統100的部件不會相對於凸緣5和6丟失。因此，保證了固定系統100的可靠性，同時降低了移除盤狀切割器1期間丟失元件的風險。

螺釘8的上緊可能導致楔形物15和16在槽口370中在面150和160與面372之間卡住。在盤狀切割器1的解鎖操作期間，螺釘8的旋開使得能夠通過引起凸緣5和6在向前方向上的少量移動而消除該卡住，這使得在面150和160與面372之間產生間隙。因此，在這些表面之間可發生相對滑動，並且通常可使楔形物15和16從槽口370脫離。

當必須在殼體3中組裝新的盤狀切割器1時，新的盤狀切割器被插入到殼體中，直到每個凸緣5和6的側面51和61接合殼體3的中空部分340和360，如圖5中所示。在該配置中，面53與面372之間的沿著垂直於這些面的方向獲得的距離大於楔形物15和16的寬度l，楔形物15和16的寬度l分別被認為是面150與151之間的距離以及面160與161之間的距離。這使得當螺釘8扮演者與移除過程相反的方向擰緊到凸緣5和6中時，楔形物15和16能夠恰當地重新接合到槽口370中。

在上緊部件11的第一位置中，環13與凸緣5和6之間存在有沿著軸線x-x』延伸的空間e。該空間e允許在楔形物15和16或槽口370磨損或磨光的情況下對螺釘8進行額外的上緊。該空間使得能夠在固定系統100的整個壽命期間持續有效地上緊槽口370的楔形物15和16。

根據一個未示出的實施例，楔形物15和16的鎖定可通過啟動凸緣5和6的共享指令部而實現，啟動凸緣5和6的共享指令部允許每個凸緣5和6的螺釘8的同時旋緊和旋開。

根據另一未示出的實施例，系統100包括僅在凸緣5和6中的一個上的楔形物15和16、螺釘8、螺母13、上緊部件11。

根據本發明的再一未示出的實施例，由楔形物15和16形成的用於鎖定元件的移動裝置的啟動可通過旋緊或旋開螺釘8之外的操作來實現，例如通過啟動槓桿或能夠以單次操作使上緊部件11平移的任何其他系統。

根據本發明的又一未示出的實施例，盤狀切割器可被另一種類型的切割工具替代，例如被稱為撕裂器的刮削工具。該撕裂器包括安裝在底座上的刮削部件，底座進而安裝在凸緣5和6之間，刮削部件形成撕裂器的有效部件。刮削部件可相對於底座傾斜或靜止。

上述的實施例和代替方案的技術特徵可以結合已形成本發明的新的實施例。