一种隧道掘进机的出渣装置和隧道掘进机的制作方法

本发明涉及一种隧道掘进机的出渣装置和隧道掘进机。

背景技术：

传统的硬岩隧道掘进机开挖断面一般为圆形，通过在圆形刀盘上的刮渣铲刀将岩渣铲起进入刀盘内部，随着刀盘的旋转沿溜渣板滑入主机皮带机，最后通过皮带机运至洞外。但针对全断面为门洞形的隧道，一般通过圆形刀盘和两侧的辅助刀具进行掘进，从而得到需要的断面形式。

在申请公布号为cn112727483a中国发明专利申请中公开了一种城门洞型隧道掘进机，其前盾上设置主刀盘，用于开挖出圆形的第一隧道断面，在前盾的内侧且位于主刀盘底部两侧分别设有辅助刀盘，用于对第一隧道断面的底部两侧的边角区域进行开挖，进而通过主刀盘和两侧底部的辅助刀盘相配合开挖形成门洞形的第二隧道断面。

上述隧道掘进机中，在掘进方向上，辅助刀盘位于圆形的主刀盘的后侧，圆形刀盘和两侧的辅助刀盘不在同一横断截面内，圆形刀盘上的铲刀无法将两侧辅助刀盘切削下的渣石有效收集至皮带机上方，造成渣石无法迅速的运出，影响掘进的效率。

对于上述问题，上述隧道掘进中配置集渣斗，集渣斗位于辅助刀盘后方，集渣斗的底部与隧道底部接触，用于收集渣土，并由收渣装置将渣土集中运送至输送皮带机上。收渣装置包括驱动链轮，在驱动外周套装传动链条，驱动链轮的轴向与隧道掘进机的掘进方向一致，在传动链条的环形结构的外圈上沿周向间隔设置有多个刮板，通过刮板收集隧道底部的渣土，当刮板转动至皮带机上方时，将盛装的渣土倾倒于皮带机顶部，完成渣土收集和运送。

但是上述收渣装置为圆形，不仅占用空间较大，而且无法覆盖门洞形隧道两侧底部的边角区域，渣土会在两侧底部堆积，容易形成较大的出渣死角，依然影响掘进效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种隧道掘进机的出渣装置，以解决现有技术采用圆形收渣装置收集渣石时容易形成较大出渣死角的技术问题；同时，本发明还提供一种隧道掘进机，以解决现有技术中容易形成较大出渣死角以形成渣土堆积进而影响掘进效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的隧道掘进机的出渣装置的技术方案是：一种隧道掘进机的出渣装置，包括：

外露式螺旋输送结构，包括中心驱动轴和螺旋叶片，中心驱动轴沿着与隧道宽度方向对应的水平横向延伸，螺旋叶片暴露固设在中心驱动轴外并沿中心驱动轴轴向延伸，螺旋叶片轴向一侧为出料侧，用于将隧道底部的渣土运送至隧道一侧底部的边角区域处；

刮板输送机构，对应布置在所述螺旋叶片的出料侧，刮板输送机构整体沿上下方向延伸，刮板输送机构具有沿刮板输送机构周向间隔均布的多个刮板，刮板可沿刮板输送机周向循环移动，以用于将所述螺旋叶片运送的渣土向上搬运至隧道掘进机的主机皮带机上。

有益效果是：本发明所提供的隧道掘进机的出渣装置中，利用螺旋输送结构将散落在隧道底部的渣土收集到一侧，再由刮板输送机构集中转运至主机皮带机上，由于螺旋输送结构水平卧式布置，能够较大范围的收集散落的渣土，有效缩小渣土死角，可有效提高渣土输送效率。

作为进一步地改进，所述刮板输送机构包括上链轮、下链轮以及传动链条，所述刮板设置在所述传动链条外侧。

有益效果是：刮板输送机构采用上链轮、下链轮和传动链条的模式，结构简单，方便形成细长结构。

作为进一步地改进，所述下链轮与所述中心驱动轴同轴传动连接。

有益效果是：下链轮和中心驱动轴同轴布置，可减小装配占用空间，减少出渣装置占用体积。

作为进一步地改进，所述上链轮为主动链轮，主动链轮由电机驱动转动，所述下链轮为从动链轮。

有益效果是：上链轮为主动链轮，方便配置电机驱动。

作为进一步地改进，所述传动链条的宽度方向与所述中心驱动轴延伸方向一致，各刮板均沿传动链条的宽度方向延伸。

有益效果是：刮板沿传动链条宽度方向延伸，能够较大程度的挖取渣土。

作为进一步地改进，所述螺旋叶片包括中间叶片段和两侧叶片段，中间叶片段的径向尺寸小于两侧叶片段的径向尺寸，以形成中部凹陷，用于避让隧道掘进机开挖的门洞型隧道底部中间遗留的隧道凸起。

有益效果是：对应于隧道底部遗留的隧道凸起，螺旋叶片中间形成中部凹陷，形成避让结构，避免干涉。

作为进一步地改进，所述隧道掘进机的出渣装置还包括支撑架，该支撑架用于与隧道掘进机的主梁固定装配，所述外露式螺旋输送结构和刮板输送机构均安装在所述支撑架上。

有益效果是：利用支撑架集中安装外露式螺旋输送结构和刮板输送机构，方便实现集中装配，便于安装和检修。

作为进一步地改进，所述隧道掘进机的出渣装置包括出渣皮带机，出渣皮带机沿所述中心驱动轴轴向延伸，所述出渣皮带机的一端为入渣侧，另一端为出渣侧，入闸侧与所述刮板输送机构对应，用于承接由所述刮板倾倒的渣土，所述出渣侧用于布置在所述主机皮带机上方以向主机皮带机输送渣土。

有益效果是：利用出渣皮带机实现渣土转运，方便将刮板输送机构上刮板倾倒的渣土转运至主机皮带机上。

作为进一步地改进，所述出渣皮带机的入渣侧布置有溜渣板，溜渣板倾斜延伸，用于将由所述刮板倾倒的渣土导引至所述入渣侧。

有益效果是：在出渣皮带机的入渣侧设置溜渣板，方便承接导引渣土。

本发明所提供的隧道掘进机的技术方案是：一种隧道掘进机，包括：

主梁，沿前后方向延伸，主梁前端设有圆形刀盘，所述主梁上于圆形刀盘后侧设有辅助刀盘，辅助刀盘对应位于主梁两侧的底部位置，用于对隧道底部两侧的边角区域进行开挖；

主机皮带机，用于隧道外输送渣土；

出渣装置，出渣装置位于所述辅助刀盘后方，用于将隧道底部的渣土搬运至所述主机皮带机上；

所述出渣装置，包括：

外露式螺旋输送结构，包括中心驱动轴和螺旋叶片，中心驱动轴沿着与隧道宽度方向对应的水平横向延伸，螺旋叶片暴露固设在中心驱动轴外并沿中心驱动轴轴向延伸，螺旋叶片轴向一侧为出料侧，用于将隧道底部的渣土运送至隧道一侧底部的边角区域处；

刮板输送机构，对应布置在所述螺旋叶片的出料侧，刮板输送机构整体沿上下方向延伸，刮板输送机构具有沿刮板输送机构周向间隔均布的多个刮板，刮板可沿刮板输送机周向循环移动，以用于将所述螺旋叶片运送的渣土向上搬运至隧道掘进机的主机皮带机上。

有益效果是：本发明所提供的隧道掘进机中，对应隧道底部设置出渣装置，利用出渣装置的螺旋输送结构将散落在隧道底部的渣土收集到一侧，再由刮板输送机构集中转运至主机皮带机上，由于螺旋输送结构水平卧式布置，能够较大范围的收集散落的渣土，有效缩小渣土死角，可有效提高渣土输送效率，降低对掘进效率的影响。

作为进一步地改进，所述刮板输送机构包括上链轮、下链轮以及传动链条，所述刮板设置在所述传动链条外侧。

有益效果是：刮板输送机构采用上链轮、下链轮和传动链条的模式，结构简单，方便形成细长结构。

作为进一步地改进，所述下链轮与所述中心驱动轴同轴传动连接。

有益效果是：下链轮和中心驱动轴同轴布置，可减小装配占用空间，减少出渣装置占用体积。

作为进一步地改进，所述上链轮为主动链轮，主动链轮由电机驱动转动，所述下链轮为从动链轮。

有益效果是：上链轮为主动链轮，方便配置电机驱动。

作为进一步地改进，所述传动链条的宽度方向与所述中心驱动轴延伸方向一致，各刮板均沿传动链条的宽度方向延伸。

有益效果是：刮板沿传动链条宽度方向延伸，能够较大程度的挖取渣土。

作为进一步地改进，所述螺旋叶片包括中间叶片段和两侧叶片段，中间叶片段的径向尺寸小于两侧叶片段的径向尺寸，以形成中部凹陷，用于避让隧道掘进机开挖的门洞型隧道底部中间遗留的隧道凸起。

有益效果是：对应于隧道底部遗留的隧道凸起，螺旋叶片中间形成中部凹陷，形成避让结构，避免干涉。

作为进一步地改进，所述出渣装置还包括支撑架，该支撑架用于与隧道掘进机的主梁固定装配，所述外露式螺旋输送结构和刮板输送机构均安装在所述支撑架上。

有益效果是：利用支撑架集中安装外露式螺旋输送结构和刮板输送机构，方便实现集中装配，便于安装和检修。

作为进一步地改进，所述出渣装置包括出渣皮带机，出渣皮带机沿所述中心驱动轴轴向延伸，所述出渣皮带机的一端为入渣侧，另一端为出渣侧，入闸侧与所述刮板输送机构对应，用于承接由所述刮板倾倒的渣土，所述出渣侧用于布置在所述主机皮带机上方以向主机皮带机输送渣土。

有益效果是：利用出渣皮带机实现渣土转运，方便将刮板输送机构上刮板倾倒的渣土转运至主机皮带机上。

作为进一步地改进，所述出渣皮带机的入渣侧布置有溜渣板，溜渣板倾斜延伸，用于将由所述刮板倾倒的渣土导引至所述入渣侧。

有益效果是：在出渣皮带机的入渣侧设置溜渣板，方便承接导引渣土。

附图说明

图1为门洞型隧道的截面示意图；

图2为本发明所提供的隧道掘进机的局部结构示意图；

图3为图2中出渣装置的右视图（图中水平箭头所指为掘进方向，倾斜箭头方向为靠近箭头一侧的刮板移动方向）。

附图标记说明：

1、螺旋输送结构；11、中心驱动轴；12、螺旋叶片；121、中间叶片段；122、两侧叶片段；2、电机；3、刮板输送机构；31、主动链轮；32、铲斗；33、从动链轮；34、传动链条；5、出渣皮带机；51、入渣侧；52、出渣侧；6、溜渣板；7、支撑架；8、主梁；9、主机皮带机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例1：

本实施例中的隧道掘进机主要用于加工开挖门洞型隧道，隧道掘进机的基本的结构与申请公布号为cn112727483a中公开的城门洞型隧道掘进机的结构相同，在此不再具体赘述。

此处的隧道掘进机整体上包括主梁，沿前后方向延伸，主梁前端设置圆形刀盘，用于开挖出圆形的第一隧道断面，如图1中的区域b，在前盾的内侧且位于圆形刀盘底部两侧分别设有辅助刀盘，辅助刀盘位于圆形刀盘后侧，用于对第一隧道断面的底部两侧的边角区域c进行开挖，进而通过主刀盘和两侧底部的辅助刀盘相配合开挖形成门洞形的第二隧道断面a，即门洞形截面。另外，如图1所示，在圆形刀盘切削区域和辅助刀盘切削区域的过渡区域d处形成遗留的隧道凸起。

本实施例所提供的隧道掘进机与现有门洞型隧道的掘进机相比，区别主要在于增加了出渣装置，具体结构如图2和图3所示，为方便表述，将掘进机掘进方向定义为前方，即掘进机向前进行隧道掘进，本实施例中的掘进机上，在主梁8上于辅助刀盘后方安装出渣装置，出渣装置主要用于将两侧辅助刀盘开挖的渣土搬运至主机皮带机9上，因为圆形刀盘开挖的渣土由圆形刀盘上的刮渣铲刀将岩渣铲起进入刀盘内部，随着刀盘的旋转沿相应溜渣板滑入主机皮带机9中以实现渣土运输，此处的出渣装置主要清理辅助刀盘开挖的渣土和剩余的渣土。

如图2和图3所示，出渣装置包括支撑架7，该支撑架7与主梁8固定装配在一起，在支撑架7上安装外露式螺旋输送结构1和刮板输送机构3，进而将外露式螺旋输送结构1和刮板输送机构3安装在主梁8上。

具体而言，外露式螺旋输送结构1包括中心驱动轴11和螺旋叶片12，中心驱动轴11沿着与隧道宽度方向对应的水平横向延伸，中心驱动轴11的两端转动装配在支撑架7上，具体可通过轴承结构实现转动支撑装配。螺旋叶片12暴露固设在中心驱动轴11外，而且，螺旋叶片12沿中心驱动轴11轴向延伸，使得螺旋叶片12轴向一侧为出料侧，用于将隧道底部的渣土运送至隧道一侧底部的边角区域处。图2中右侧为出料侧，在掘进机向前掘进时，中心驱动轴11带着螺旋叶片12转动时，螺旋叶片12可以将横向覆盖的隧道底部区域中所有的渣土收集起来，一同向右输送堆积，然后由刮板输送机构3将渣土向上输送至出渣皮带机5上，实现出渣操作。

在此需要说明的是，螺旋叶片12的转动方向和旋向有对应关系，需要保证将渣土推送至布置有刮板输送机构3的一侧。

需要说明的是，如图1所示，由于圆形刀盘和两侧的辅助刀盘存在过渡区域，进而在隧道底部的中间会遗留隧道凸起，因此，螺旋叶片12的叶片半径对应过渡区域d处适当减小，进而使得中间叶片段121的中间叶片段121的径向尺寸小于两侧叶片段122的径向尺寸，以形成中部凹陷，用于避让隧道凸起，保证螺旋叶片12可正常旋转，不会与底部的凸起干涉。

本实施例中，刮板输送机构3对应布置在螺旋叶片12的出料侧，刮板输送机构3整体沿上下方向延伸，刮板输送机构3包括上链轮、下链轮以及传动链条34，此处的上链轮为主动链轮31，由电机2驱动转动，下链轮为从动链轮33，并且，下链轮与中心驱动轴11同轴传动连接，传动链条34的宽度方向与中心驱动轴11延伸方向一致，这样一来，主动链轮31通过传动链条34驱动从动链轮33传动，由从动链轮33驱动中心驱动轴11同步转动，进而驱动螺旋叶片12转动，实现渣土输送。

在传动链条34的外侧安装有多个刮板，刮板沿刮板输送机构3周向间隔分布有多个，且各刮板均沿传动链条34的宽度方向延伸，此处的刮板具体为铲斗32形，内部设有铲斗32槽，在刮板跟随传动链条34循环移动过程中用于将渣土向上搬运至隧道掘进机的主机皮带机9上，具体来讲，在刮板移动至底部时，能够自动挖取堆积的部分渣土，在传动链条34的驱动下，逐渐上行，在越过上链轮后，刮板会将渣土倾倒至出渣皮带机5上，由出渣皮带机5将渣土转运至主机皮带机9上。

本实施例中，出渣皮带机5整体上沿中心驱动轴11轴向延伸，并且，位于刮板输送机构3的后方，出渣皮带机5的一端为入渣侧51，另一端为出渣侧52，此处的入闸侧与刮板输送机构3对应，用于承接由刮板倾倒的渣土，出渣侧52则布置在主机皮带机9上方以向主机皮带机9输送渣土，为方便输送渣土，此处的出渣皮带机5整体上倾斜布置，且入渣侧51高于出渣侧52。

为方便承接渣土，在出渣皮带机5的入渣侧51布置有溜渣板6，溜渣板6倾斜延伸，用于将由刮板倾倒的渣土导引至入渣侧51，实现渣土的转运。

掘进机在工作时，前方的圆形刀盘和两侧的辅助刀盘配合开挖门洞型隧道，由水平卧式布置在隧道底部的螺旋输送结构1将隧道底部分散的渣土收集，并输送堆积至一侧，由位于一侧的刮板输送机构3将堆积的渣土向上转运至出渣皮带机5上，并由出渣皮带机5将渣土转运至主机皮带机9中，最终由主机皮带机9转运至洞外，完成出渣。

本实施例所提供的隧道掘进机中，利用卧式布置的螺旋输送结构将隧道底部分散的渣土收集至一侧，再由刮板输送机构转运，收集渣土的覆盖面积大，运输集中，可有效减少了出渣死角，保证出渣效果，降低对掘进效率的影响。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例2：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，刮板输送机构包括上链轮、下链轮和传动链条。在本实施例中，刮板输送机构也可采用申请公布号为cn112727483a中公开的城门洞型隧道掘进机中的收渣装置的结构，其可以包括单个驱动链轮和围绕驱动链轮布置的环形传动链条，此时，驱动链轮的中心轴线与中心驱动轴的中心轴线平行，在环形传动链条上可以设置铲斗形的挂板，满足渣土的转运。

当然，此时，为保证螺旋输送结构的正常工作，需要对应中心驱动轴设置单独的驱动装置，以驱动中心驱动轴带着螺旋叶片转动。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例3：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，下链轮与中心驱动轴同轴传动连接，并且，中心驱动轴由相应下链轮驱动转动，共用一个电机。在本实施例中，可对应刮板输送机构和螺旋输送结构分别独立配置驱动电机，以满足正常工作。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例4：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，出渣装置包括支撑架，利用支撑架整体装配螺旋输送结构和刮板输送机构。在本实施例中，也可对应螺旋输送结构和刮板输送机构分别设置机架，实现分体对应安装。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例5：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，配置有出渣皮带机作为中转，将刮板输送机构运送的渣土转运至主机皮带机上。在本实施例中，也可以省去出渣皮带机，此时，可以将刮板输送机构倾斜延伸至主机皮带机上方，或者是改进主机皮带机的结构，使主机皮带机上一体延伸出一个输送分支，由输送分支充当出渣皮带机来转运渣土。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例6：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，出渣皮带机位于刮板输送机构的后方。在本实施例中，出渣皮带机也可位于刮板输送机构的前方，此时，需要对应调整刮板输送机构的运转方向，还要注意刮板的朝向，要保证铲斗槽可正常地挖取渣土。

本发明所提供的隧道掘进机的具体实施例7：

其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，刮板输送机构包括上链轮、下链轮、传动链条及铲斗形刮板。在本实施例中个，刮板输送机构也可采用授权公告号为cn2787667y的实用新型专利中公开的连续排渣机，同样可将隧道底部的渣土挖取转运至上方，区别主要在于刮板具体形状有所区别，但是这种区别可以跟实际需要进行调整。

本发明所提供的隧道掘进机的出渣装置的实施例，该实施例中出渣装置的结构与上述隧道掘进实施例1中出渣装置的结构相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，出渣装置的结构也可采用上述隧道掘进实施例2至7中任一实施例中的出渣装置的结构，在此也不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。