一种救援盾构机的可变径刀盘
技术领域
本实用新型属于盾构机设备领域，特别涉及一种救援盾构机的可变径刀盘。
背景技术
近年来，地震灾害、隧道施工事故、矿井作业垮塌事件不断发生，造成大量财产损失和人员掩埋事故。人员被掩埋后被救援的黄金时间为72小时，超出这一时间人员生存概率就会大大降低。传统的人工救援、机械挖掘存在效率低、易对人员造成二次伤害的缺点。因此，救援盾构这一专业救援设备得到了国家高度重视。
救援盾构机是专门用于人员掩埋后的救援工作的专用机械，它与传统暗挖隧道的盾构机相比具有结构简单、安全可靠、快速高效、小巧便携的优势。
目前国内对于其的研究尚处于起步阶段，特别是其刀盘的研究设计难以满足现场救援需求。传统的软土刀盘，结构复杂，拆装困难，掘进效率较低。而对于灾害现场，混杂着大量混凝土块、钢结构等复杂挖掘条件，传统软土刀盘难以胜任。需要对救援盾构的刀盘进行重新设计。
因此，设计一种具有较高掘进效率，能够应对复杂挖掘环境，并且具有易于拆装、能在挖掘作业中快速拆装的特点的专用刀盘就十分重要。叶君剑等人在《小型救援盾构机的刀盘设计研究》(叶君剑,傅蔡安.小型救援盾构机的刀盘设计研究[J].绿色科技,2012(06):275-277)中所设计的刀盘可应对复杂废墟的挖掘作业，但仍然缺少了如何在掘进过程中快速安装拆卸刀盘的设计方案。申请号为：CN201820483409.7《救援盾构机刀盘》专利中所设计刀盘具有较高掘进效率和使用寿命，但仍然存在刀盘难以更换、拆卸困难的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在装卸过程中可以减小刀盘直径使其直接从外套筒内取出，并且在掘进时可以自然展开增大挖掘半径使盾体及外套筒顺利前进，同时可以快速装配且具有较高掘进效率的救援盾构机的可变径刀盘。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种救援盾构机的可变径刀盘，所述刀盘包括刀盘本体，定义所述刀盘本体端面最外侧的轮廓沿所述刀盘本体的轴线延伸进而在所述最外侧的轮廓内部形成的空间为退刀空间，所述刀盘还包括至少一个在刀盘退回时完全收缩于所述退刀空间内且在掘进时刀刃有部分超出所述退刀空间的动滚刀、用于使所述动滚刀的刀刃在退刀空间的内外切换位置的滑座部。
优化的，所述动滚刀包括动滚刀本体以及刀箱，所述滑座部包括动滚刀安装座、安装于所述动滚刀安装座内的动滚刀本体以及固定于所述刀盘本体上的滑轨，所述刀箱 安装于所述滚刀安装座内，所述滑轨上设有滑槽，所述动滚刀安装座滑动连接于所述滑槽内，其滑动路径与所述刀盘本体的轴线相倾斜设置且所述动滚刀安装座垂直于滑动路径方向的自由度被限制。
进一步的，所述滑槽具有呈肚大口小状的卡接槽，所述动滚刀安装座上具有与所述卡接槽相匹配的凸起，所述凸起滑动连接于所述卡接槽内，其滑动路径与所述刀盘本体的轴线相倾斜设置且所述凸起垂直于滑动路径方向的自由度被限制。
更进一步的，所述卡接槽为燕尾槽，其设于所述滑槽的底部。
进一步的，所述滑动路径与所述刀盘本体的轴线的夹角为8~30°。
进一步的，所述动滚刀安装座朝向滑槽的底面上开设有限位槽，所述滑槽内设有限位销，所述限位销的上端部伸入所述限位槽内。
优化的，所述滑轨的底部连接有清洗冷却水管。
优化的，所述动滚刀在向退刀空间外移动时，其在所述刀盘本体轴线方向上的位置向所述刀盘本体的后端面移动。
优化的，所述可变径刀盘的外套筒上设有耐磨条，在掘进时，所述滑轨的后端部与所述耐磨条接触。
进一步的，所述外套筒与所述滑轨的接触面为斜面，接触面与刀盘本体的轴线夹角为15~60°。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：动滚刀可以在挖掘、装卸时随动滚刀安装座沿滑轨滑动，从而改变刀盘整体半径，作业时受开挖面土层压力作用，动滚刀向退刀空间外移动，外刀盘直径变大;取出刀盘时，动滚刀安装座受外套筒挤压，向退刀空间内移动，刀盘整体直径减小，使刀盘可以直接从外套筒中向后抽出，因此刀盘装卸过程被大大简化，为救援盾构作业节约大量时间，并且刀盘的拆卸方式不再是从外套筒的前端掉落，能防止刀盘的掉落对被困人员的二次伤害。
附图说明
图1为刀盘结构示意图;
图2为刀盘面刀具安装示意图;
图3为动滚刀安装座结构图;
图4为滑轨及清洗冷却水管结构图;
图5为滑轨的主视图;
图6为图5的剖视图A-A
图7为动滚刀安装座的主视图;
图8为图7的剖视图B-B;
图9为刀盘顶推状态图;
图10为刀盘回缩状态图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1、2所示，本救援盾构机的可变径刀盘包括外套筒5，设于所述外套筒5内的螺旋筒6，与所述螺旋筒6相固定连接且至少有部分位于所述外套筒5内的刀盘本体1，安装于所述刀盘本体1前端面上的动滚刀7、定滚刀70、刮刀8，保护块9，清洗冷却水管2以及滑座部11。
如图2所示，在本实施例中，刮刀8有4把。间隔90°分布于刀盘本体1的出渣口处，保护块9有9块，分布于动滚刀7和定滚刀70的刀箱四周高点处且高于刀盘本体1的前端面，动滚刀7有一把和定滚刀70有5把，各滚刀的旋转轨迹均不重叠。
定义刀盘本体1端面最外侧的轮廓沿刀盘本体1的轴线延伸进而在最外侧的轮廓内部形成的空间为退刀空间，动滚刀7在刀盘退回时完全收缩于退刀空间内且在掘进时刀刃有部分超出退刀空间，滑座部11起导向作用，用于引导动滚刀7的刀刃在退刀空间内外切换位置。
如图3-8所示，具体而言，动滚刀7包括动滚刀本体71以及刀箱72，滑座部11包括动滚刀安装座4、安装于所述动滚刀安装座4内的动滚刀本体71以及固定于所述刀盘本体1上的滑轨40，滑轨40上设有滑槽41，清洗冷却水管2连接于滑轨40的底部，动滚刀安装座4滑动连接于滑槽41内，其滑动路径与刀盘本体1的轴线相倾斜设置且动滚刀安装座4垂直于滑动路径方向的自由度被限制。滑槽41具有呈肚大口小状的卡接槽42，动滚刀安装座4上具有与卡接槽42相匹配的凸起43，凸起43滑动连接于卡接槽42内，其滑动路径与刀盘本体1的轴线相倾斜设置且凸起43垂直于滑动路径方向的自由度被限制。卡接槽42为燕尾槽，其设于滑槽41的底部。滑动路径与刀盘本体1的轴线的夹角为8~30°，更优取12~20°。动滚刀安装座4朝向滑槽41的底面上开设有限位槽31，滑槽41内设有限位销3，限位销3的上端部伸入限位槽31内。动滚刀7在向退刀空间外移动时，其在刀盘本体1轴线方向上的位置向刀盘本体1的后端面移动即向掘进后方移动。
可变径刀盘的外套筒5上设有耐磨条51，在掘进时，滑轨40的后端部与耐磨条51接触。外套筒5与滑轨40的接触面为斜面，如图1所示，接触面与刀盘本体1的轴线夹角α为15~60°。
该刀盘的工作原理为：
当需要掘进时，可以直接将螺旋筒6安装至后部驱动单元上，并沿外套筒5将刀盘本体1送至作业面。刀盘本体1及其上的滚刀开始作业后受前端岩石等土体挤压产生的轴向力，动滚刀7随动滚刀安装座4自然沿滑轨40向后滑动，旋转挖掘直径随之扩大至大于外套筒5直径，同时限位销3可控制其最大直径。此时外套筒5可以顺利跟随刀盘开挖前进，不断拼接逃生通道。同时清洗冷却水管2向燕尾槽内喷水不断清洗燕尾槽内土石保证滑块顺利滑动，同时及时降低刀盘作业面温度。
如图9、10即为刀盘顶推作业及回缩状态图，当刀盘需要及时取出时，后部驱动单元可以直接向后拉动螺旋筒6带动刀盘本体1。此时外套筒5向前推挤动滚刀安装座4后部的斜面，动滚刀安装座4沿滑槽41向前滑动，限位销3会限制其滑动距离防止其脱落。刀盘本体1直径缩小至小于外套筒5内径，此时刀盘本体1及滚刀可以直接从外套筒5内抽出。外套筒5可以直接当做人员通道使用，且其前部硬质合金耐磨条51保证其不会在挤压中损坏。
如上所述，此刀盘可以在作业中快速安装、拆卸，当救援盾构挖掘至目标深度时可以将刀盘向后抽出，外套筒5直接形成逃生通道。从而大大降低了救援时间。同时当刀盘损坏需要维修或开挖面遇到大型钢结构等需人工处理时，此结构也可以大大降低刀盘装卸难度，从而增加刀盘实用性、降低作业时间。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
