[发明专利]一种多圈圆环组装式盾构刀盘及工作方法

权利要求书

1.一种多圈圆环组装式盾构刀盘，其特征在于：它包括中心刀盘（3），中心刀盘（3）外侧设有多层相互独立的圆环形刀盘（2），多层圆环形刀盘（2）之间留有不会互相干扰的间隙，相邻的圆环形刀盘（2）之间留有间隙，所述中心刀盘（3）的圆心处与盾构机的主轴（4）驱动连接，所述圆环形刀盘（2）为环状结构，每个圆环形刀盘（2）的内环处设有尺寸相同的外齿圈，外环处设有尺寸相同的内齿圈，内齿圈和外齿圈通过多个传动装置（7）与设置在盾构机上的多个驱动装置（5）相连接，多个传动装置（7）通过分别啮合内齿圈和外齿圈从而支撑和驱动各个圆环形刀盘（2）转动；

所述传动装置（7）为传动齿轮，传动齿轮与圆环形刀盘（2）上设置的内齿圈和外齿圈相互啮合，实现圆环形刀盘（2）的支撑和驱动；每个传动装置（7）分别与一个驱动装置（5）连接，传动装置（7）与驱动装置（5）之间连接有可伸缩副轴（6），可伸缩副轴（6）上设有驱动马达（8）。

2.根据权利要求1所述的多圈圆环组装式盾构刀盘，其特征在于：根据需要，所述所有的传动齿轮同时与圆环形刀盘（2）的内齿圈和外齿圈啮合；或者部分传动齿轮单独与圆环形刀盘（2）的内齿圈啮合，部分动齿轮单独与圆环形刀盘（2）的外齿圈啮合，分别与内齿圈或者外齿圈啮合的传动齿轮以圆心为中心相对设置；传动齿轮与内齿圈和或外齿圈啮合的方式根据圆环形刀盘（2）的尺寸以及传动齿轮的齿比决定，若圆环形刀盘（2）的宽度远大于传动齿轮的宽度，或者需要圆环形刀盘（2）的内齿圈和外齿圈与传动齿轮构成大齿比，则使用后一种方法进行啮合；反之若圆环形刀盘（2）的宽度与传动齿轮的宽度接近，则使传动齿轮同时啮合内齿圈和外齿圈以提高传动效率。

3.一种使用上述任一权利要求所述多圈圆环组装式盾构刀盘的工作方法，其特征在于步骤如下：

a. 根据隧道直径和工程地质条件调整圆环形刀盘（2）的宽度和组装数量，在圆环形刀盘（2）上完成刀具（1）的布置；根据需求调整所使用的各个圆环形刀盘（2）连接驱动装置（5）的数量，然后在每个驱动装置（5）上设置可伸缩副轴（6），可伸缩副轴（6）的强度根据需要选择；

b. 在工作井中将中心刀盘（3）安装在盾构机的主轴（4）上，将多个圆环形刀盘（2）通过传动装置（7）与对应的可伸缩副轴（6）连接，实现驱动装置（5）与传动齿轮的连接，并完成调试工作；

c. 盾构推进时，主轴（4）驱动中心刀盘（3）旋转，每个圆环形刀盘（2）通过多个传动齿轮被对应数量的驱动装置（5）分别驱动，圆环形刀盘（2）的内齿圈和外齿圈在传动齿轮的带动下绕可伸缩副轴（6）旋转；

d. 盾构推进结束后，依次拆卸圆环形刀盘（2），方便盾构机刀盘的起吊和拆卸施工，圆环形刀盘（2）和中心刀盘（3）则在其它工程中重复使用。

4.根据权利要求3所述工作方法，其特征在于：若盾构机在掘进过程中遇到孤石时，通过调整不同可伸缩副轴（6）向盾构机推进前方伸缩不同长度，从而改变不同圆环形刀盘（2）的推进行程及角度，便于破碎孤石。

5.根据权利要求3所述工作方法，其特征在于：通过调整固定同一圆环形刀盘（2）的可伸缩副轴（6）的长度，可以改变圆环形刀盘（2）的推进行程，从而形成阶梯状的圆环型开挖断面，从而稳定前方开挖面。

6.根据权利要求3所述工作方法，其特征在于：通过独立调整不同圆环形刀盘（2）之间的转速及转向，从而改变圆环形刀盘（2）前方岩石的受力状态，有效提高破岩效率。