TBM刀盘及TBM
技术领域
本发明涉及掘进设备技术领域，特别涉及一种TBM刀盘及TBM。
背景技术
现有斜井掘进中，一种典型的方法为采用正井法施工，施工安全性，而且还可以节约成本、缩短工期。但用目前常见的刀盘来进行斜井隧道开挖，由于出渣难度大，不能满足目前煤矿、水利工程等领域中对斜向隧道的要求。
因此，如何方便刀盘的出渣，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种TBM刀盘，在应用于正井法掘进出斜井时便于出渣。本发明的另一目的是提供一种包括上述TBM刀盘的TBM，在应用于正井法掘进出斜井时便于出渣。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种TBM刀盘，包括刀盘体，所述刀盘体包括面板和对接于所述面板在轴向上的后侧的背板，所述面板由其中心向边缘依次为中心区域、环绕于所述中心区域外围的锥面区域和环绕于所述锥面区域外围的环面区域，所述锥面区域由与所述中心区域的连接线向外逐渐朝向轴向上的后方倾斜，所述环面区域为与所述刀盘体同轴的环形面，所述刀盘体内设有溜渣板和接渣斗，所述溜渣板的一端与所述锥面区域对接且另一端朝向所述接渣斗的进口延伸，所述溜渣板与所述锥面区域形成张角且开口朝向所述刀盘体的中心轴，所述面板上位于与所述溜渣板的连接线的外侧开设有进渣口，所述进渣口上对应设有铲斗。
优选地，所述锥面区域与所述环面区域上均开设有所述进渣口。
优选地，若干个所述进渣口由所述面板与所述溜渣板的连接线向所述面板与所述背板的连接线呈线性依次排列，以构成一个所述进渣口组；所述面板上沿周向依次设有至少两个所述进渣口组。
优选地，所述中心区域为垂直于所述刀盘体的中心轴的平面。
优选地，所述锥面区域为圆锥面、球面或者棱锥面区域。
优选地，所述溜渣板远离所述面板的一端连接于所述接渣斗。
优选地，所述中心区域、所述锥面区域与所述环面区域均设有滚刀组件。
优选地，所述溜渣板与所述锥面区域的连接线位于所述锥面区域的中部。
优选地，所述溜渣板与所述刀盘体的中心轴的夹角范围为70°至75°。
一种TBM，包括上述TBM刀盘。
本发明提供的TBM刀盘，包括刀盘体，刀盘体包括面板和对接于面板在轴向上的后侧的背板，面板由其中心向边缘依次为中心区域、环绕于中心区域外围的锥面区域和环绕于锥面区域外围的环面区域，锥面区域由与中心区域的连接线向外逐渐朝向轴向上的后方倾斜，环面区域为与刀盘体同轴的环形面，刀盘体内设有溜渣板和接渣斗，溜渣板的一端与锥面区域对接且另一端朝向接渣斗的进口延伸，溜渣板与锥面区域形成张角且开口朝向刀盘体的中心轴，面板上位于与溜渣板的连接线的外侧开设有进渣口，进渣口上对应设有铲斗。
铲斗位于面板上靠近边缘区域，能够将隧道底部的渣土铲入刀盘体中，应用于正井法掘进出斜井时，由于溜渣板的设置，使得渣土能够利用自重落入接渣斗中，便于出渣，另外，由于溜渣板连接在倾斜的锥面区域上，相比于连接在垂直于刀盘体中心轴的平面，可以缩短溜渣板需要设置的长度，相应减少渣土在溜渣板上滑动的时间，保证渣土在刀盘转速较快、渣土处于接渣斗上方的时长较短的情况下也能进入接渣斗中，且能够提高出渣效率。
本发明提供的包括上述TBM刀盘的TBM，在应用于正井法掘进出斜井时便于出渣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供刀盘的正向视图；
图2为本发明所提供刀盘在斜井施工时的结构示意图；
图3为本发明所提供刀盘中铲土后渣土流动示意图；
图4为面板设置为平面与本实施例中面板连接溜渣板的对比图，虚线为面板为平面时的面板以及溜渣板与本实施例中的差别部分。
附图标记：
刀盘体1，法兰结构11，法兰背板12，后锥板13，圆环板14，面板15，背板主体16，支撑筋板17，中心区域18，锥面区域19，环面区域110；
滚刀组件2；
铲斗3，溜渣板31，接渣斗32；
溜渣板与水平面倾角A，刀盘体的中心轴B。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种TBM刀盘，在应用于正井法掘进出斜井时便于出渣。本发明的另一核心是提供一种包括上述TBM刀盘的TBM，在应用于正井法掘进出斜井时便于出渣。
需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明所提供TBM刀盘的一种具体实施例中，请参考图1至图3，包括刀盘体1，刀盘体1包括面板15和对接于面板15在轴向上的后侧的背板。面板15由其中心向边缘依次为中心区域18、环绕于中心区域18外围的锥面区域19和环绕于锥面区域19外围的环面区域110，锥面区域19、环面区域110均为环形结构。
如图2所示，锥面区域19由与中心区域18的连接线沿径向向外逐渐朝向轴向上的后方倾斜。具体地，该锥面区域19为圆锥面，即该锥面区域19为一个圆锥面上的一部分环形区域构成，刀盘体1整体呈圆锥形结构。当然，在其他实施例中，该锥面区域19还可以为球面，即，该锥面区域19由一个球面上的一部分环形区域构成；或者，该锥面区域19还可以为棱锥面区域19，即该锥面区域19可通过多个平面组合实现。如图2所示，环面区域110为与刀盘体1同轴的环形面，环面区域110具体可以视为刀盘体1的外周面。
其中，可选地，背板包括法兰结构11、法兰背板12、后锥板13、圆环板14和背板主体16，面板15与圆环板14、后锥板13、法兰背板12沿着轴向由前至后依次对接形成锥形的整体结构，该结构为中空箱型结构，保证结构强度的同时可以方便维修和更换刀具。法兰背板12为环形板且中部固定有法兰结构11，刀盘体1内部设有背板主体16，背板主体16具体可以连接于溜渣板31内侧，另外，刀盘体1内设有支撑筋板17。TBM中，法兰结构11螺栓连接主驱动装置，主驱动装置提供刀盘破岩所需的推力和扭矩。法兰结构11、法兰背板12、后锥板13、圆环板14、面板15、背板主体16、支撑筋板17等零部件通过焊接组装。
刀盘体1内设有溜渣板31和接渣斗32。溜渣板31的一端与锥面区域19对接且另一端朝向接渣斗32的进口延伸。具体地，溜渣板31为围绕刀盘体1中心轴设置的环形板，接渣斗32设置在溜渣板31的中心位置。优选地，溜渣板31远离面板15的一端延伸至接渣斗32上，接渣斗32直接连接溜渣板31以保证渣土能够准确进入接渣斗32中。溜渣板31与锥面区域19形成张角且该张角的开口朝向刀盘体1的中心轴。面板15上位于与溜渣板31的连接线的外侧开设有进渣口，进渣口上对应设有铲斗3。其中，可选地，铲斗3包括铲刀和铲刀刀座以及铲刀锁紧件，铲刀刀座焊接在刀盘体1内对应的铲刀刀座孔内，铲刀安装在铲刀刀座上，通过铲刀锁紧件固定。其中，铲刀的方向可以结合刀盘体1的转动方向进行设置。
其中，溜渣板31与刀盘体1的中心轴的夹角范围为70°至75°，使得倾角在35°范围内的斜井隧道掘进中，溜渣板31与水平面的角度尽可能的等于或者大于35°至40°(岩渣的安息角)。当然，在实际施工中，刀盘应根据实际加工环境进行选择，具体应保证渣土能够在溜渣板31上下滑进接渣斗32中。
在正井法掘进斜井的过程中，掌子面的岩层破碎后，通过铲斗3将掌子面残留渣土经进渣口收进刀盘体1，待渣土转动到溜渣板31上方时，顺着溜渣板31自由下滑至接渣斗32中，进而经渣土运输装置运出洞外。
本实施例中，铲斗3位于面板15上靠近边缘区域，能够将隧道底部的渣土铲入刀盘体1中，应用于正井法掘进出斜井时，由于溜渣板31的设置，使得渣土能够利用自重落入接渣斗32中，便于出渣，另外，由于溜渣板31连接在倾斜的锥面区域19上，如图4所示，相比于连接在垂直于刀盘体1中心轴的平面，可以缩短溜渣板31需要设置的长度，相应减少渣土在溜渣板31上滑动的时间，保证渣土在刀盘转速较快、渣土处于接渣斗32上方的时长较短的情况下也能进入接渣斗32中，且能够提高出渣效率。
进一步地，锥面区域19与环面区域110上均开设有进渣口，相比于仅在其中一者上设置进渣口，能够有效提高进渣效率。
进一步地，若干个进渣口由面板15与溜渣板31的连接线向面板15与背板的连接线呈线性依次排列，以构成一个进渣口组，面板15上沿周向依次设有至少两个进渣口组，能够提高对面板15在径向和周向上的利用率，进一步提高出渣效率。
进一步地，面板15的中心区域18为垂直于刀盘体1的中心轴的平面，便于刀具的设置以及面板15的加工。
进一步地，中心区域18、锥面区域19与环面区域110均设有滚刀组件2，通过滚刀组件2将掌子面的岩层破碎。滚刀组件2遍布面板15，能够保证施工效率。其中，刀盘体1上的刀具具体可以为前装式刀具或者焊接形式的刀具。具体地，滚刀组件2包括滚刀和滚刀刀座以及滚刀锁紧件，滚刀刀座焊接在刀盘体1的对应的滚刀刀座孔内，滚刀安装在滚刀刀座上，通过滚刀锁紧件固定。
进一步地，溜渣板31与锥面区域19的连接线位于锥面区域19的中部，以便为除了铲刀外的其他刀具提供足够的安装空间。
除了上述TBM刀盘，本发明还提供了一种TBM，该TBM包括TBM刀盘，具体可以为以上任一实施例中提供的TBM刀盘，有益效果可以相应参考以上各个实施例。该TBM在斜井工程领域，特别是抽水蓄能电站引水隧道工程中，能够满足从地面正向掘进的斜井隧道掘进需求。该TBM的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
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。
以上对本发明所提供的TBM刀盘及TBM进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
