本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體的是一種在巖層頂管施工中使用的頂管機(jī)鉆頭，還是一種含有該鉆頭的頂管機(jī)。

背景技術(shù)：

巖層頂管機(jī)在鉆進(jìn)過程中，遇到微風(fēng)化巖層刀頭硬質(zhì)合金損耗較大可能損壞刀頭，平均每頂進(jìn)90米左右需將頂管機(jī)械返廠更換一次刀頭，每次更換刀頭費(fèi)用約51萬元，同時，因單次頂進(jìn)距離較短，施工中需要設(shè)置多個接收井，以確保頂管機(jī)順利出洞，這樣大大增加施工工期及施工成本。施工中經(jīng)常出現(xiàn)因刀頭磨損過大導(dǎo)致機(jī)頭卡在洞內(nèi)，只能通過大開挖或人工對向掘進(jìn)吊出機(jī)頭在，造成工期延誤，增加施工措施費(fèi)用。

即現(xiàn)在城市巖層頂管施工中，常用的巖層頂管機(jī)使用的刀頭存在如下缺點(diǎn)：

1、刀頭磨耗大，降低刀頭削切能力，單次頂進(jìn)距離短。

2、刀頭磨耗大，易出現(xiàn)因削切力不足洞中卡鉆，因機(jī)械尺寸較小，機(jī)頭無維修倉，只能進(jìn)行大開挖吊出機(jī)頭進(jìn)行維修。

3、單次頂進(jìn)距離較短，需設(shè)置大量的接收井、工作井，增加施工成本及施工工期。

4、刀頭磨耗大，累計頂進(jìn)距離較短，返廠更換刀頭頻率高，增加施工成本及施工工期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的頂管機(jī)鉆頭容易磨損的問題，本發(fā)明提供了一種頂管機(jī)鉆頭和頂管機(jī)，該頂管機(jī)鉆頭和頂管機(jī)重新設(shè)計了刀頭(滾刀、切刀)及刀頭上增加一定數(shù)量的硬質(zhì)合金，增加刀頭抗磨損能力，增加單次頂進(jìn)距離，降低洞內(nèi)卡鉆風(fēng)險，減少接收井?dāng)?shù)量，出洞后僅需要簡單的維護(hù)加固，即可調(diào)入井內(nèi)進(jìn)行工作，無需返廠更換刀頭。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種頂管機(jī)鉆頭，包括圓環(huán)形的外殼體，外殼體內(nèi)含有兩塊沿豎直方向設(shè)置的第一徑向支撐加固板和兩塊沿水平方向設(shè)置的第二徑向支撐加固板，兩塊第一徑向支撐加固板之間固定有多個第一軸向滾刀，兩塊第二徑向支撐加固板之間固定有第二軸向滾刀，第二軸向滾刀的中心線沿外殼體的徑向設(shè)置，第一徑向支撐加固板和第二徑向支撐加固板之間固定有第一斜向支撐加固板，第一斜向支撐加固板與外殼體之間固定有一對第二斜向支撐加固板，一對第二斜向支撐加固板之間固定有第三軸向滾刀，第三軸向滾刀的中心線沿外殼體的徑向設(shè)置。

第二軸向滾刀的中心線到外殼體的中心線的距離為外殼體內(nèi)徑的20％～50％，第三軸向滾刀的中心線到外殼體的中心線的距離為外殼體內(nèi)徑的30％～60％，第二軸向滾刀的中心線到外殼體的中心線的距離小于第三軸向滾刀的中心線到外殼體的中心線的距離。

一對第二斜向支撐加固板之間還固定有側(cè)向滾刀和側(cè)向滾刀固定板，側(cè)向滾刀的位置與外殼體相對應(yīng)，側(cè)向滾刀固定板能夠?qū)?cè)向滾刀進(jìn)行加固。

兩塊第二徑向支撐加固板的外側(cè)均固定有第一環(huán)向切刀，第一環(huán)向切刀的位置與外殼體相對應(yīng)，第一環(huán)向切刀含有切削部和切刀主體，相鄰的兩個第一環(huán)向切刀的該切削部相背設(shè)置。

第一環(huán)向切刀呈四棱柱形，第一環(huán)向切刀的切削部的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，第一環(huán)向切刀的切削部與第一環(huán)向切刀的切刀主體焊接，第一環(huán)向切刀與第二斜向支撐加固板螺栓連接、插銷連接或焊接。

每一對第二斜向支撐加固板的外側(cè)均固定有第二環(huán)向切刀，第二環(huán)向切刀的位置與外殼體相對應(yīng)，第二環(huán)向切刀含有切削部和切刀主體，每一對第二斜向支撐加固板上兩個第二環(huán)向切刀的該切削部均相背設(shè)置。

第二環(huán)向切刀呈弧形，第二環(huán)向切刀的切削部的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，第二環(huán)向切刀的切削部與第二環(huán)向切刀的切刀主體焊接，第二環(huán)向切刀與第二徑向支撐加固板螺栓連接、插銷連接或焊接。

兩塊第二徑向支撐加固板之間設(shè)有抗磨合金刀頭，一對第二斜向支撐加固板之間定有軸向切刀，第一斜向支撐加固板與第一徑向支撐加固板之間的夾角為45°，第二斜向支撐加固板與第一斜向支撐加固板垂直，一對第二斜向支撐加固板之間相互平行。

所述頂管機(jī)鉆頭僅含有一個第二軸向滾刀和一個第三軸向滾刀，兩塊第一徑向支撐加固板的外側(cè)各固定有一個的軸向切刀，與第一徑向支撐加固板固定的軸向切刀均位于第一徑向支撐加固板的上部，在所述頂管機(jī)鉆頭的左側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均固定有一個的軸向切刀，在所述頂管機(jī)鉆頭的右側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板的外側(cè)均固定有兩個的軸向切刀。

一種頂管機(jī)，該頂管機(jī)的一端上述的頂管機(jī)鉆頭。

本發(fā)明的有益效果是：

1、解決了單次頂進(jìn)長度短，返廠更換刀頭的問題，頂管機(jī)出洞后只需專業(yè)人士現(xiàn)場進(jìn)行簡單的維護(hù)，即可下井工作，節(jié)約成本，節(jié)省工期。

2、由于增加一定數(shù)量的刀頭及刀頭上增加一定數(shù)量的硬質(zhì)合金，削切力增加，抗磨耗能力增強(qiáng)，降低頂管機(jī)因刀頭磨損過大而卡在洞內(nèi)的風(fēng)險。

3、增加單次頂進(jìn)長度，減少接收井?dāng)?shù)量，可有效節(jié)約工期，降低成本。

4、刀頭雙向布置，單向磨損后，反向旋轉(zhuǎn)即可繼續(xù)頂進(jìn)。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明所述頂管機(jī)鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是第一環(huán)向切刀的第一種連接示意圖。

圖4是第一環(huán)向切刀的第二種連接示意圖。

圖5是第一環(huán)向切刀的第三種連接示意圖。

圖6是圖1中沿a-a方向的剖視圖。

1、第一軸向滾刀；2、側(cè)向滾刀；3、側(cè)向滾刀固定板；4、第一環(huán)向切刀；5、軸向切刀；6、第二環(huán)向切刀；7、抗磨合金刀頭；8、第二軸向滾刀；9、第三軸向滾刀；

10、外殼體；11、第一徑向支撐加固板；12、第二徑向支撐加固板；13、第一斜向支撐加固板；14、第二斜向支撐加固板；

21、切削部；22、切刀主體。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種頂管機(jī)鉆頭，包括圓環(huán)形的外殼體10，外殼體10內(nèi)含有兩塊沿豎直方向設(shè)置的第一徑向支撐加固板11和兩塊沿水平方向設(shè)置的第二徑向支撐加固板12，兩塊第一徑向支撐加固板11之間固定有多個第一軸向滾刀1，兩塊第二徑向支撐加固板12之間固定有第二軸向滾刀8，第二軸向滾刀8的中心線沿外殼體10的徑向設(shè)置，第一徑向支撐加固板11和第二徑向支撐加固板12之間固定有第一斜向支撐加固板13，第一斜向支撐加固板13與外殼體10之間固定有一對第二斜向支撐加固板14，一對第二斜向支撐加固板14之間固定有第三軸向滾刀9，第三軸向滾刀9的中心線沿外殼體10的徑向設(shè)置，如圖1所示。

該頂管機(jī)鉆頭能夠外殼體10的中心線為軸旋轉(zhuǎn)，第一徑向支撐加固板11在隨外殼體10轉(zhuǎn)動的過程中可以不沿豎直方向設(shè)置，之所以描述為第一徑向支撐加固板11沿豎直方向設(shè)置是為了與圖1相對應(yīng)同時便于理解和描述方便。同理，第二徑向支撐加固板12在隨外殼體10轉(zhuǎn)動的過程中可以不沿水平方向設(shè)置，之所以描述為第二徑向支撐加固板12沿豎水平方向設(shè)置是為了與圖1相對應(yīng)同時便于理解和描述方便。

在本實(shí)施例中，第一徑向支撐加固板11、第二徑向支撐加固板12、第一斜向支撐加固板13和第二斜向支撐加固板14均為條形鋼板，多個第一軸向滾刀1沿豎直方向均勻排列。第二軸向滾刀8的中心線到外殼體10的中心線的距離為外殼體10內(nèi)徑的20％～50％，第三軸向滾刀9的中心線到外殼體10的中心線的距離為外殼體10內(nèi)徑的30％～60％，并且第二軸向滾刀8的中心線到外殼體10的中心線的距離小于第三軸向滾刀9的中心線到外殼體10的中心線的距離，如圖1所示。

在本實(shí)施例中，兩塊沿豎直方向設(shè)置的第一徑向支撐加固板11和兩塊沿水平方向設(shè)置的第二徑向支撐加固板12將外殼體10內(nèi)分為了四個相同的扇形區(qū)域，每個扇形區(qū)域內(nèi)均含有一塊第一斜向支撐加固板13和一對第二斜向支撐加固板14(即兩塊第二斜向支撐加固板14)。四塊第一斜向支撐加固板13沿外殼體10的周向均勻分布，四對第二斜向支撐加固板14也沿外殼體10的周向均勻分布。

設(shè)置第二軸向滾刀8和第三軸向滾刀9，可有效提高增加整體的抗磨損能力，以及降低洞內(nèi)卡鉆的風(fēng)險。滾刀包括第一軸向滾刀1、第二軸向滾刀8、第三軸向滾刀9和側(cè)向滾刀2，所有滾刀的構(gòu)造均相同。滾刀的刀體采用優(yōu)質(zhì)鋼材加工成型，沿著外邊線(刀圈)焊接硬質(zhì)合金，確保滾刀抗磨能力及削切力，確保在巖層頂管施工中機(jī)頭順利出洞，滾刀通過刀軸與刀盤焊接，形成整體。

在本實(shí)施例中，所述頂管機(jī)鉆頭含有至少一個第二軸向滾刀8和至少一個第三軸向滾刀9，優(yōu)選，所述頂管機(jī)鉆頭僅含有一個第二軸向滾刀8和一個第三軸向滾刀9，如圖1所示。一對第二斜向支撐加固板14之間還固定有側(cè)向滾刀2和側(cè)向滾刀固定板3，側(cè)向滾刀2的位置與外殼體10相對應(yīng)，側(cè)向滾刀固定板3能夠?qū)?cè)向滾刀2進(jìn)行加固。

如圖2所示，側(cè)向滾刀2在施工中承受巨大反力，為確保機(jī)頭刀頭穩(wěn)定性，采用側(cè)向滾刀固定板3對側(cè)向滾刀進(jìn)行加固，側(cè)向滾刀固定板3為優(yōu)質(zhì)鋼板(50mm厚)，為了保證鋼板使用壽命，在鋼板與掌子面接觸的邊線上焊接硬質(zhì)合金，增加滾刀抗磨能力，提高使用周期，降低施工成本。

在本實(shí)施例中，兩塊第二徑向支撐加固板12的外側(cè)均固定有一個第一環(huán)向切刀4，第一環(huán)向切刀4的位置與外殼體10相對應(yīng)，第一環(huán)向切刀4含有切削部21和切刀主體22，相鄰的兩個第一環(huán)向切刀4的該切削部21相背設(shè)置，即如圖1所示，左側(cè)的兩個第一環(huán)向切刀4的該切削部21的朝向相反，右側(cè)的兩個第一環(huán)向切刀4的該切削部21的朝向方向。兩個第一環(huán)向切刀4的該切削部21相背設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于，即使出現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中刀頭磨損過大而卡鉆后，可通過反轉(zhuǎn)繼續(xù)頂進(jìn)，降低施工中機(jī)械卡洞風(fēng)險。

優(yōu)選第一環(huán)向切刀4呈四棱柱形，第一環(huán)向切刀4的切削部的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，第一環(huán)向切刀4的切削部21與第一環(huán)向切刀4的切刀主體22焊接，第一環(huán)向切刀4與第二斜向支撐加固板14螺栓連接、插銷連接或焊接，圖3至圖5所示。進(jìn)一步優(yōu)選通過第一環(huán)向切刀4通過焊接與機(jī)頭刀盤形成整體，可確保成型后洞環(huán)向直徑滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

在本實(shí)施例中，每一對第二斜向支撐加固板14的外側(cè)均固定有第二環(huán)向切刀6，第二環(huán)向切刀6的位置與外殼體10相對應(yīng)，第二環(huán)向切刀6含有切削部21和切刀主體22，每一對第二斜向支撐加固板14上兩個第二環(huán)向切刀6的該切削部21均相背設(shè)置。即如圖1所示，每一對第二斜向支撐加固板14上兩個第二環(huán)向切刀6的切削部21的朝向相反。每一對第二斜向支撐加固板14上兩個第二環(huán)向切刀6的該切削部21均相背設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于，即使出現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中刀頭磨損過大而卡鉆后，可通過反轉(zhuǎn)繼續(xù)頂進(jìn)，降低施工中機(jī)械卡洞風(fēng)險。

優(yōu)選第二環(huán)向切刀6呈弧形，如圖6所示，第二環(huán)向切刀6的切削部的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，第二環(huán)向切刀6的切削部與第二環(huán)向切刀6的切刀主體焊接，第二環(huán)向切刀6與第二徑向支撐加固板12螺栓連接、插銷連接或焊接。增加第二環(huán)向切刀6，可以減少側(cè)向滾刀數(shù)量，保證施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全的前提下，可有效減低施工成本。

在本實(shí)施例中，兩塊第二徑向支撐加固板12之間設(shè)有抗磨合金刀頭7，一對第二斜向支撐加固板14之間定有軸向切刀5，第一斜向支撐加固板13與第一徑向支撐加固板11之間的夾角為45°，第二斜向支撐加固板14與第一斜向支撐加固板13垂直，一對第二斜向支撐加固板14之間相互平行。

抗磨合金刀頭7的刀體采用優(yōu)質(zhì)鋼材加工成型，沿著外邊線(刀圈)焊接硬質(zhì)合金，可以確保滾刀抗磨能力及削切力，確保在巖層頂管施工中機(jī)頭順利出洞，抗磨合金刀頭7通過與刀盤焊接，形成整體。

切刀包括第一環(huán)向切刀4、軸向切刀5、第二環(huán)向切刀6，切刀均含有切削部21和切刀主體22，即切刀均采用硬質(zhì)合金多塊合金拼接而成，可以方便出洞后快速更換刀頭，尤其是刀頭合金僅有部分磨損較大需要進(jìn)行更換時，機(jī)頭出洞后，僅需要對損壞的合金塊進(jìn)行更換，可大大節(jié)省合金焊接時間及降低施工成本。

在本實(shí)施例中，所述頂管機(jī)鉆頭僅含有一個第二軸向滾刀8和一個第三軸向滾刀9，兩塊第一徑向支撐加固板11的外側(cè)各固定有一個的軸向切刀5，與第一徑向支撐加固板11固定的軸向切刀5均位于第一徑向支撐加固板11的上部，如圖1所示，在所述頂管機(jī)鉆頭的左側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板12的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均固定有一個的軸向切刀5，在所述頂管機(jī)鉆頭的右側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板12的外側(cè)均固定有兩個的軸向切刀5。

具體的，在所述頂管機(jī)鉆頭的左側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板12的內(nèi)側(cè)的軸向切刀5左右交錯設(shè)置，兩塊第二徑向支撐加固板12的外側(cè)的軸向切刀5上下對稱設(shè)置，兩塊第二徑向支撐加固板12的內(nèi)側(cè)的軸向切刀5到外殼體10的中心線的距離小于兩塊第二徑向支撐加固板12的外側(cè)的軸向切刀5到外殼體10的中心線的距離。在所述頂管機(jī)鉆頭的右側(cè)，兩塊第二徑向支撐加固板12的外側(cè)的四個軸向切刀5兩兩上下對稱設(shè)置，第二軸向滾刀8位于該四個軸向切刀5之間，如圖1所示。另外，本申請中未詳細(xì)介紹的連接方法均可以采用現(xiàn)有的連接方式。

下面介紹一種頂管機(jī)，該頂管機(jī)的一端含有上述的頂管機(jī)鉆頭。

該頂管機(jī)通過對本設(shè)計通過刀頭的設(shè)計及刀頭上增加一定數(shù)量的硬質(zhì)合金，增加刀頭整體的抗磨損能力，大大減少頂進(jìn)過程中刀頭磨損，有效保證了頂管機(jī)順利出洞，降低卡鉆風(fēng)險；刀頭合金采用雙向布置(相背設(shè)置)，即使出現(xiàn)單向刀頭磨損過大而卡鉆后，可通過反轉(zhuǎn)繼續(xù)頂進(jìn)，降低施工中機(jī)械卡洞風(fēng)險；刀頭抗磨損能力增強(qiáng)，增加機(jī)械單次頂進(jìn)距離減少接收井施工數(shù)量，提頂進(jìn)工作效率；增加單次頂進(jìn)距離，降低刀頭磨損率，減少返廠更換刀頭，這種裝置經(jīng)實(shí)踐證明每次出洞后只需現(xiàn)場進(jìn)行簡單的維護(hù)即可，無需返廠更換刀頭，不僅節(jié)約施工成本及工期，而且提高了巖層中鉆進(jìn)速度。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。