申请/专利权人：中电建铁路建设投资集团有限公司;西华大学;中电建成都建设投资有限公司

申请日：2018-11-18

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN109356600B

主分类号：E21D9/08

分类号：E21D9/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2021.06.15#著录事项变更;2019.03.15#实质审查的生效;2019.02.19#公开

摘要：一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，以极大地提高中硬岩地层盾构施工过程中刀具的使用寿命，提高施工进度，降低施工成本。包括刀体和焊接于其上的刀头，刀体可拆卸安装在滚刀刀座上。所述刀头为一矩形体，其顶部于其旋转轴线两侧对称设置横向相间隔的金刚石复合切削构件层，各金刚石复合切削构件层包含多个金刚石复合切削构。所述旋转轴线起至刀头横向外侧，金刚石复合切削构件层的最高切削位置依次降低，相邻两金刚石复合切削构件层之间设置上下贯通的排渣通道。

主权项：1.一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：包括刀体（20）和焊接于其上的刀头（30），刀体（20）安装在滚刀刀座上；所述刀头（30）为一矩形体，刀头（30）顶部于其旋转轴线两侧对称设置横向相间隔的金刚石复合切削构件层，各金刚石复合切削构件层包含多个金刚石复合切削构件（31）；所述旋转轴线起至刀头（30）横向外侧，金刚石复合切削构件层的最高切削位置依次降低，相邻两金刚石复合切削构件层之间设置上下贯通的排渣通道（32）；所述金刚石复合切削构件（31）由硬质合金圆柱体（34）和焊接于其顶端的金刚石片（33）构成，硬质合金圆柱体（34）的底端与刀头（30）焊接，硬质合金圆柱体（34）轴线相对于刀头（30）的旋转轴线内倾10°；所述旋转轴线两侧各设置第一金刚石复合切削构件层、第二金刚石复合切削构件层和第三金刚石复合切削构件层，分别包含4个、5个、6个金刚石复合切削构件（31）；所述第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第一金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最大切削深度为12mm。

全文数据：一种盾构用多层金刚石复合片切削刀技术领域本发明涉及盾构施工刀盘上使用的刀具，特别涉及一种盾构用多层金刚石复合片切削刀。背景技术在盾构施工过程中，盾构机刀盘刀具是否适应掘进地层至关重要。一般情况下，在软岩地层中刀盘上配置撕裂刀和刮刀，在一般硬岩地层中配置双刃滚刀和刮刀，在硬度较高岩石地层中刀盘配置单刃滚刀和刮刀。在中硬岩地层中主要以单刃或双刃滚刀挤压破碎为主，刀刃材料是经调质淬火的中碳合金钢，刀刃硬度值一般为56～58HRC。一般单把滚刀刀圈掘进使用距离为300～500米之间，更换刀圈时浮动密封、润滑油和挡圈都要更换。刀体及滚刀轴承使用距离约是刀圈使用距离的3倍，滚刀消耗成本较高。这就需要探索新材料提高刀具破岩的能力，提高刀具使用距离，降低刀具消耗成本。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，以极大地提高中硬岩地层盾构施工过程中刀具的使用寿命，提高施工进度，降低施工成本。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：本发明的一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：包括刀体和焊接于其上的刀头，刀体可拆卸安装在滚刀刀座上；所述刀头为一矩形体，其顶部于其旋转轴线两侧对称设置横向相间隔的金刚石复合切削构件层，各金刚石复合切削构件层包含多个金刚石复合切削构件；所述旋转轴线起至刀头横向外侧，金刚石复合切削构件层的最高切削位置依次降低，相邻两金刚石复合切削构件层之间设置上下贯通的排渣通道。本发明的有益效果是，采用硬度和耐磨性高的金刚石复合切削构件切削中硬岩地层，可极大提高刀具的使用寿命，降低施工成本；多个金刚石复合切削构件层基本对刀盘进行了全覆盖，能对所有开挖面进行有效切削，极大提高了中硬岩地层的盾构施工进度。附图说明本说明书包括如下六幅附图：图1是图1是现有单刃滚刀刀圈挤压岩石破碎示意图；图2是本发明一种盾构用多层金刚石复合片切削刀的主视图；图3是本发明一种盾构用多层金刚石复合片切削刀的左视图；图4是本发明一种盾构用多层金刚石复合片切削刀中刀头的俯视图；图5是本发明一种盾构用多层金刚石复合片切削刀中金刚石复合切削构件的主视图；图6是本发明一种盾构用多层金刚石复合片切削刀的工作状态参考图。图中示出构件和对应的标记：岩石10、挤压裂纹11、滚刀刀圈12、渣土13、刀体20、刀头30、金刚石复合切削构件31、排渣通道32、金刚石片33、硬质合金圆柱体34。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参照图1，现有盾构盾构刀盘布置单刃滚刀一般刀刃宽19.8mm，相邻刀刃间距为100mm。随着刀盘的旋转，盾构以一定速度向前推进，滚刀刀圈3以一定的贯入度挤压入岩石10，滚刀刀刃周边岩石被滚刀刀圈12挤压，形成挤压裂纹11，进而岩石破碎掉落。一把滚刀刀刃轨迹线是以刀盘中心为圆心，滚刀刀刃至刀盘中心为半径，同时以刀盘贯入度为螺距的螺旋线。滚刀刀刃刃间距之间的岩石都是挤压破碎。由于滚刀刀刃材料是经调质淬火的中碳合金钢，刀刃硬度值一般为56～58HRC。一般单把滚刀刀圈掘进使用距离为300～500米之间。掘进一定距离对刀圈和滚刀上的相关部件进行更换与维修，消耗成本较大。参照图2、图3和图4，本发明的一种盾构用多层金刚石复合片切削刀包括刀体20和焊接于其上的刀头30，刀体20可安装在滚刀刀座上。所述刀头30为一矩形体，其顶部于其旋转轴线两侧对称设置横向相间隔的金刚石复合切削构件层，各金刚石复合切削构件层包含多个金刚石复合切削构件31。所述旋转轴线起至刀头30横向外侧，金刚石复合切削构件层的最高切削位置依次递减，相邻两金刚石复合切削构件层之间设置上下贯通的排渣通道32。参照图5，所述金刚石复合切削构件31由硬质合金圆柱体34和焊接于其顶端的金刚石片33硬度约95HRC构成，硬质合金圆柱体34的底端与刀头30焊接，其轴线相对于刀头30的旋转轴线内倾10°。采用硬度和耐磨性高的金刚石复合切削构件31切削中硬岩地层，可极大提高刀具的使用寿命，降低施工成本。多个金刚石复合切削构件层基本对刀盘进行了全覆盖，能对所有开挖面进行有效切削，极大提高了中硬岩地层的盾构施工进度。参照图2，作为优选的实施例，所述旋转轴线两侧各设置第一金刚石复合切削构件层、第二金刚石复合切削构件层和第三金刚石复合切削构件层，分别包含4个、5个、6个金刚石复合切削构件31。所述第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第一金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最大切削深度为12mm。共计切削深度为32mm，因此切削刀贯入度不能超过32mmr。当刀盘转速为2rmin时，盾构推进速度不能超过64mmmin。为了提高盾构掘进速度，可将刀盘转速进行相应提高。参照图6，第一金刚石复合切削构件层切削下来的渣土直接落入刀盘前方，经刮刀刮入土舱；第二金刚石复合切削构件层和第三金刚石复合切削构件层切削下来的渣土由排渣通道32落入刀盘前方，并经刮刀刮入土舱。以上所述只是用图解说明本发明种盾构用多层金刚石复合片切削刀的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

权利要求：1.一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：包括刀体20和焊接于其上的刀头30，刀体20可安装在滚刀刀座上；所述刀头30为一矩形体，其顶部于其旋转轴线两侧对称设置横向相间隔的金刚石复合切削构件层，各金刚石复合切削构件层包含多个金刚石复合切削构件31；所述旋转轴线起至刀头30横向外侧，金刚石复合切削构件层的最高切削位置依次降低，相邻两金刚石复合切削构件层之间设置上下贯通的排渣通道32。2.如权利要求1所述的一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：所述金刚石复合切削构件31由硬质合金圆柱体34和焊接于其顶端的金刚石片33构成，硬质合金圆柱体34的底端与刀头30焊接，其轴线相对于刀头30的旋转轴线内倾10°。3.如权利要求2所述的一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：所述旋转轴线两侧各设置第一金刚石复合切削构件层、第二金刚石复合切削构件层和第三金刚石复合切削构件层，分别包含4个、5个、6个金刚石复合切削构件31。4.如权利要求3所述的一种盾构用多层金刚石复合片切削刀，其特征是：所述第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第一金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最高切削位置较第二金刚石复合切削构件层的最高切削位置低10mm，第三金刚石复合切削构件层的最大切削深度为12mm。

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