增阻體及掘進機的製作方法

2023-09-21 01:35:51 1

本發明涉及掘進機械領域，具體而言，涉及一種增阻體及掘進機。

背景技術：

自行走式掘進施工技術及相應的掘進設備的出現，克服了現有的盾構法和頂管法的不足，為在日益狹窄的城市地下空間的隧道施工提供了一種新方法。然而，現有的自行走掘進機存在不適用於砂土、卵石、硬巖等地層的施工，使用範圍受限的問題。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種增阻體，以解決現有的掘進器不適用於砂土、卵石、硬巖等地層的施工，使用範圍受限的問題。

本發明的另一目的在於提供一種具備上述增阻體的掘進機。

本發明的實施例是這樣實現的：

本發明實施例提供一種增阻體，其包括環形的支持架和多個沿支持架周向分布的增阻機構。增阻機構包括固連於支持架的第一驅動器和滑動配合於支持架的摩擦件。第一驅動器傳動連接摩擦件，並被配置成用於驅動摩擦件伸出至支持架的外環面的外側或縮回至外環面的內側。增阻機構還包括固連於摩擦件的第二驅動器和傳動連接於第二驅動器的剪切件，並且剪切件被配置成能夠在第二驅動器的驅動下伸出至摩擦件的外表面的外側或縮回摩擦件的外表面的內側。

在本發明的一個實施例中：

支持架包括筒形的內壁、兩個分別連接於內壁軸向兩端的環形的端壁。內壁和兩個端壁共同圍成沿徑向向外開口的環形空間。支持架還包括多個沿周向設置於環形空間內側的分隔件，分隔件被配置成連接於兩個端壁之間，並將環形空間分隔成多個子空間。各個摩擦件對應地可滑動配合於各個子空間中，並被配置成能夠在第一驅動器的驅動下伸出或縮回子空間。

在本發明的一個實施例中：

分隔件的外表面包括外弧面、第一側面、第二側面。外弧面與內壁的周面平行間隔。第一側面和第二側面的徑向外邊連接於外弧面的周向兩端，並且一個分隔件的第一側面與相鄰的分隔件的第二側面相互平行，限定子空間為柱形。

在本發明的一個實施例中：

分隔件包括外封板、第一隔板、第二隔板、內封板及支撐板。外封板為與內壁的周面平行間隔的弧形面板，第一隔板和第二隔板的徑向外端分別連接於外封板的周向兩端，並且一個分隔件的第一隔板與相鄰的分隔件的第二隔板相互平行。內封板的周向兩端分別連接於第一隔板的徑向內端和第二隔板的徑向內端。支撐板連接於內封板和內壁之間。

在本發明的一個實施例中：

摩擦件包括外摩擦板和側圍板。外摩擦板為與外環面同軸的弧形面板，且其外表面為粗糙的摩擦面。外摩擦板被配置成能夠在第一驅動器的驅動下伸出至外環面的外側或縮回至位於外環面上。側圍板的徑向外邊連接於外摩擦板的側邊。側圍板被配置成平行於第一驅動器的伸縮方向並相接觸地與子空間的內表面可滑動配合。

在本發明的一個實施例中：

外摩擦板和側圍板圍成沿徑向向內開口的容納空間。外摩擦板上設有開孔。第二驅動器固連於摩擦件並位於容納空間之內，並被配置成能夠驅動剪切件從開孔伸出至外摩擦板的外表面的外側或縮回外摩擦板的外表面的內側。

在本發明的一個實施例中：

第一驅動器的徑向內端鉸接連接於支持架，第一驅動器的伸縮端固連摩擦件。

在本發明的一個實施例中：

各個增阻機構分別具有兩個被配置成共同驅動摩擦件運動的第一驅動器。各個增阻機構分別具有兩個第二驅動器和分別傳動連接於兩個第二驅動器的剪切件。兩個第一驅動器的伸縮軸線平行間隔設置且均位於子空間的軸向中面，並關於子空間的軸向中面的二分半徑相互對稱。第二驅動器的伸縮軸線沿徑向設置並關於子空間的軸向中面的二分半徑相互對稱，並位於兩個第一驅動器的伸縮軸線之間。

本發明實施例還提供一種掘進機，其包括刀盤、多個沿軸向間隔設置的增阻組件。相鄰的增阻組件由軸向推進系統傳動連接。刀盤連接於軸向外端的增阻組件的外端。增阻組件包括一個前述的增阻體或多個沿軸向連接的前述的增阻體。

在本發明的一個實施例中：

增阻組件共有兩個。兩個增阻組件之間通過一個軸向推進系統傳動連接，其中一個增阻組件的外端通過一個軸向推進系統傳動連接刀盤。各個增阻組件分別包括兩個沿軸向連接的增阻體。

綜上所述，本實施例中的增阻體能夠分別驅動剪切件和摩擦件的伸出和縮回，可在不同中的地層中緊緊抓住土層提供支持力的作用，適用不同地層，具有使用範圍廣，工作性能穩定的有益效果；

本發明實施例中的掘進機由於使用前述的增阻體，同樣具備適用不同地層，具有使用範圍廣，工作性能穩定的有益效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例中的增阻體的結構示意圖；

圖2是圖1沿a-a線的剖視圖；

圖3是圖1中的支持架的立體視圖；

圖4為圖3中的支持架以部分剖去的方式展示的視圖；

圖5為圖1的b處視圖；

圖6為圖2的c向視圖；

圖7為沿圖5的d向展示第一驅動器的伸縮軸線和第二驅動器的伸縮軸線的分布位置的視圖；

圖8圖1中的增阻體的剪切件伸出時的結構示意圖；

圖9圖2中的增阻體的剪切件伸出時的結構示意圖；

圖10圖1中的增阻體的摩擦件伸出時的結構示意圖；

圖11圖2中的增阻體的摩擦件伸出時的結構示意圖；

圖12是本發明實施例中的掘進機的結構示意圖；

圖13為圖12中的掘進機的剪切件伸出時的結構示意圖；

圖14為圖12中的掘進機的摩擦件伸出時的結構示意圖。

圖標：100-增阻體；b1-支持架；p1-外環面；10-內壁；20-端壁；q1-環形空間；30-分隔件；31-第一隔板；32-第二隔板；33-外封板；34-內封板；35-支撐板；q2-子空間；33a-外弧面；31a-第一側面；32a-第二側面；b2-增阻機構；m1-第一驅動器；m2-第二驅動器；y1-伸縮軸線；y2-伸縮軸線；y0-二分半徑；p3-軸向中面；z1-支座；40-摩擦件；41-外摩擦板；p2-摩擦面；42-側圍板；42a-第一側板；42b-第二側板；q3-容納空間；50-剪切件；k1-開孔；010-掘進機；100a-增阻組件；200-刀盤；300-軸向推進器；400-主驅動器；500-人閘；600-螺旋輸送機。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，若出現術語「中心」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，本發明的描述中若出現術語「第一」、「第二」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實施例一

圖1是本發明實施例一中的增阻體100的結構示意圖，以剖視形式顯展示；圖2是圖1沿a-a線的剖視圖，兩圖共同展示本實施例中的增阻體100的結構。請參照圖1、圖2，本實施例中的增阻體100包括環形的支持架b1和多個沿支持架b1周向分布的增阻機構b2。支持架b1的外表面定義為外環面p1。

圖3是圖1中的支持架b1的立體視圖。請配合參見圖3，支持架b1包括筒形的內壁10、兩個分別連接於內壁10軸向兩端的環形的端壁20。內壁10和兩個端壁20共同圍成沿徑向向外開口的環形空間q1。支持架b1還包括多個沿周向設置於環形空間q1內側的分隔件30。分隔件30被配置成連接於兩個端壁20之間，並將環形空間q1分隔成多個子空間q2。圖中所示的分隔件30為八個，八個分隔件30整體沿徑向設置，並將環形空間q1分隔成八個子空間q2。在其他實施方式中，分隔件30的數量可按需要設置。優選地，各個分隔件30均勻間隔布置，使得所分隔的子空間q2大小形狀相同。

前述分隔件30可設置成多種形式以達到分隔環形空間q1成多個子空間q2的效果。例如，請參見圖4所示的部分剖去後的支持架b1的示意圖，各個分隔件30的外表面包括外弧面33a、第一側面31a、第二側面32a。外弧面33a與內壁10的周面平行間隔。第一側面31a和第二側面32a的軸向兩邊分別連接兩個端壁20相對的內表面。外弧面33a和支持架b1的外環面p1重合，第一側面31a和第二側面32a的徑向外邊連接於外弧面33a的周向兩邊，並分別沿兩個不同的弦線向內延伸，使得一個分隔件30的第一側面31a與相鄰的另一個分隔件30的第二側面32a相互平行。圍成子空間q2的相對的第一側面31a和第二側面32a之間的空間為柱形，以作為增阻機構b2的滑動配合軌道。

請繼續參見圖4，前述分隔件30的一種可選的實施方式為，分隔件30包括外封板33、第一隔板31、第二隔板32、內封板34及支撐板35。外封板33為與內壁10的周面平行間隔的弧形面板，第一隔板31和第二隔板32的徑向外端分別連接於外封板33的周向兩端，並且一個分隔件30的第一隔板31與相鄰的分隔件30的第二隔板32相互平行。內封板34的周向兩端分別連接於第一隔板31的徑向內端和第二隔板32的徑向內端。支撐板35連接於內封板34和內壁10之間。外封板33、第一隔板31、第二隔板32、內封板34、支撐板35的軸向兩邊分別固連(例如焊接連接)於兩個端壁20，外封板33與外環面p1共面，第一隔板31和第二隔板32沿不同的弦向向內延伸，使得相鄰的兩個分隔板的相對的第一隔板31和第二隔板32相互平行，使得第一隔板31、第二隔板32在子空間q2中圍出矩形滑動空間，方便摩擦件40的滑動配合和限定摩擦件40的滑動方向。本圖中所示的分隔件30限定的子空間q2所配合的摩擦件40的滑動方向為通過支持架b1的徑向方向。在其他實施方式中，分隔件30限定的子空間q2所配合的摩擦件40的滑動方向也可以不是徑向方向，而設置成弦向，甚至可以為沿非直線方向，例如沿一弧線方向(未圖示)。

圖5為圖1的b處視圖，圖6為圖2的c向視圖，兩圖主要展示本實施例中的增阻機構b2的具體結構及增阻機構b2與支持架b1之間的連接結構。請參見圖5、圖6，本實施例中的增阻機構b2包括固連於支持架b1的第一驅動器m1和滑動配合於支持架b1的摩擦件40。可選地，第一驅動器m1共有兩個，兩個第一驅動器m1相互間隔。第一驅動器m1傳動連接摩擦件40，並被配置成用於驅動摩擦件40伸出至支持架b1的外環面p1的外側或縮回外環面p1的內側。根據具體需求，摩擦件40的伸縮方向可以沿徑向、弦向，也可與支持架b1的軸線相交成非直角。增阻機構b2還包括固連於摩擦件40的第二驅動器m2和傳動連接於第二驅動器m2的剪切件50，並且剪切件50被配置成能夠在第二驅動器m2的驅動下伸出至摩擦件40的外表面的外側或縮回摩擦件40的外表面的內側。根據具體需求，剪切件50的伸縮方向可以沿徑向、弦向，也可與支持架b1的軸線相交成非直角。第二驅動器m2和對應的剪切件50分別有四個，並呈矩陣形式分布(配合參見圖5、圖6)。支持架b1被分隔件30分隔形成子空間q2，各個摩擦件40對應地可滑動配合於各個子空間q2中，並被配置成能夠在第一驅動器m1的驅動下伸出或縮回子空間q2。

前述每個增阻機構b2分別具有兩個第一驅動器m1，四個第二驅動器m2和分別傳動連接於四個第二驅動器m2的四個剪切件50。兩個第一驅動器m1被配置成共同驅動摩擦件40運動。兩個第一驅動器m1的伸縮軸線y1平行間隔設置且均位於子空間q2的軸向中面p3，並關於子空間q2的軸向中面p3的二分半徑y0相互對稱。四個第二驅動器m2的伸縮軸線y2沿徑向設置並呈矩陣分布，關於子空間q2的軸向中面p3的二分半徑y0相互對稱，並位於兩個第一驅動器m1的伸縮軸線y1之間。各個第一驅動器m1的伸縮軸線y1和各個第二驅動器m2的伸縮軸線y2的分布方式請參見圖7。在使用時，四個第二驅動器m2可以以僅其中幾個伸出或全部伸出的方式工作。

如前描述，本實施例中的增阻機構b2能夠在第一驅動器m1的驅動下使其摩擦件40徑向伸出至支持架b1的外環面p1的外側或縮回外環面p1的內側，和在第二驅動器m2的驅動下使剪切件50相對摩擦件40徑向伸出或縮回，以適應不同地層。例如，在粘土地層中可通過使第二驅動器m2驅動剪切件50徑向伸出插入地層的方式來使增阻體100抵持地層，提供阻力；在砂土、卵石、巖石等地層中，剪切件50不伸出，第一驅動器m1驅動摩擦件40伸出，摩擦件40緊緊壓入土層(砂土、卵石、巖石等)，此時摩擦件40和土體產生摩擦力，從而可支持其他機構的推進力。剪切件50伸出的情況請參見圖8和圖9、摩擦件40伸出的情況請參見圖10和圖11。若需要，前述摩擦件40和剪切件50同時伸出使用。

本實施例中的摩擦件40可設置成多種形式，使其具有能夠用於和工作地層接觸以提供摩擦力的摩擦面p2，以及滑動配合於支持架b1的子空間q2中的配合結構。作為一種可選的設置方式，摩擦件40包括外摩擦板41和側圍板42。外摩擦板41為與外環面p1同軸的弧形面板，且其外表面為粗糙的摩擦面p2。外摩擦板41被配置成能夠在第一驅動器m1的驅動下伸出至外環面p1的外側或縮回至位於外環面p1上。側圍板42包括軸向相對的兩個第一側板42a和兩個周向相對的第二側板42b，兩個第一側板42a和兩個第二側板42b的徑向外邊分別連接於外摩擦板41的側邊。側圍板42被配置成平行於第一驅動器m1的伸縮方向並相接觸地與子空間q2的內表面可滑動配合。可選地，兩側第一側板42a和兩個第二側板42b首尾四者首尾連接形成封閉的環形側圍板42，外摩擦板41封閉連接側圍板42的一端。可選地，外摩擦板41和側圍板42之間焊接連接成徑向向內的開口的盒狀結構。兩個第一側板42a平行貼合兩個端壁20的內表面，兩個第二側板42b分別平行貼合構成子空間q2的一組第一隔板31和第二隔板32，通過該平行的面配合，摩擦件40可滑動地配合於子空間q2中，並由第一驅動器m1驅動做徑向的伸出和縮回的運動。前述外摩擦板41和側圍板42圍成沿徑向向內開口的容納空間q3。容納空間q3可用於容納第二驅動器m2、剪切件50以及其他所需的零部件。第二驅動器m2和剪切件50的設置方式可以有多種，例如，外摩擦板41上設有開孔k1。第二驅動器m2固連於摩擦件40並位於容納空間q3之內，並被配置成能夠驅動剪切件50從開孔k1伸出至外摩擦板41的外表面的外側或縮回外摩擦板41的外表面的內側。

前述第一驅動器m1的徑向內端鉸接連接於支持架b1，第一驅動器m1的伸縮端連接摩擦件40。第一驅動器m1的設置方式可以有多種，例如在支持架b1的內壁10的外周面設置用於連接第一驅動器m1的支座z1，第一驅動器m1的徑向內端鉸接連接於支座z1，第一驅動器m1的伸縮端連接摩擦件40。

綜上所述，本實施例中的增阻體100能夠分別驅動剪切件50和摩擦件40的伸出和縮回，可在不同中的地層中緊緊抓住土層提供支持力的作用，具有使用範圍廣，工作性能穩定的有益效果。

實施例二

圖12是本發明實施例中的掘進機010的結構示意圖。請參見圖12，本實施例中的掘進機010包括刀盤200和多個沿軸向間隔設置的增阻組件100a。相鄰的增阻組件100a由軸向推進器300傳動連接。刀盤200連接於軸向外端的增阻組件100a的外端。可選地，增阻組件100a共有兩個。兩個增阻組件100a之間通過一個軸向推進器300傳動連接，其中一個增阻組件100a的外端通過一個軸向推進器300傳動連接刀盤200。各個增阻組件100a分別包括兩個沿軸向連接的增阻體100。在其他實施例中，刀盤200和增阻組件100a之間也可直接固定連接，而不設置軸向推進器300。

在本實施例的其他實施方式中，增阻組件100a還可僅僅包括一個實施例一中的增阻體100，也可由多於兩個沿軸向連接的實施例一中的增阻體100構成。具體數量可根據所使用地層所需提供的抓地力設置。為增加抓地力，增阻組件100a也可設置為多個。

請繼續參見圖12，本實施例中的掘進機010還可包括螺旋輸送機600、主驅動器400、人閘500等掘進機械配置的結構。螺旋輸送機600和人閘500可設置於增阻組件100a的內周空間，主驅動器400用於驅動刀盤200運轉以進行掘土動作。人閘500用於容納工作人員，設置有作業系統和生命保障結構。

本實施例中的掘進機010可很好地適用於粘土地層或砂土、卵石、硬巖的掘進作業。

當掘進機010在粘土地層工作時，請參見圖13，增阻組件100a的剪切件50在第二驅動器m2的驅動下徑向伸出插入土層，提供剪切力，使增阻組件100a握持地層，連接於刀盤200和增阻組件100a之間的軸向推進器300向前推進刀盤200，使刀盤200向前鑽進一步；然後縮回位於中間的增阻組件100a的剪切件50，保持後方的增阻組件100a的剪切件50插入土層，使前後增阻組件100a之間的軸向推進器300向前推進前方的增阻組件100a進一步；使前方的增阻組件100a的剪切件50伸出插入土層，縮回後方的增阻組件100a的剪切件50，縮回連接於前後增阻組件100a之間的軸向推進器300，以將後方的增阻組件100a向前拉進一步。以上便實現了掘進機010整體前行一步，循環上述步驟便可實現掘進機010在土層中的掘進作業。

請參見圖14，當掘進機010在砂土、卵石、硬巖等地層工作時，整體掘進步驟和前述的在粘土中掘進步驟基本相同，不同之處在於，此時插入土層實現增阻提供支持力的方式為使增阻組件100a的摩擦件40伸出，摩擦件40的外摩擦板41和土層之間的摩擦力提供增阻和前進的支持力。

綜上所述，本發明實施例中的掘進機010能夠分別驅動剪切件50和摩擦件40的伸出和縮回，可在不同中的地層中緊緊抓住土層提供支持力的作用，具有使用範圍廣，工作性能穩定的有益效果。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。