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申请/专利权人：中国铁建重工集团股份有限公司

摘要：本发明公开了一种盾构机及其刀盘，其中刀盘包括刀盘面板，刀盘面板的后侧具有用于施工作业的作业腔，刀盘面板设有若干个与作业腔连通的安装孔，安装孔中设有固定刀具的刀筒，刀筒与刀盘面板密封连接；刀盘面板上设置有用于封堵与待拆装刀筒对应的安装孔的闸门组件，闸门组件用于在拆装刀筒时安装至刀盘面板上，且闸门组件能够在刀筒装配到位后从刀盘面板拆除。本申请提供的刀盘中，同一个闸门组件可以配合多个刀筒进行逐个维护，而无需为每个刀筒单独配置独立的闸门组件，实现了节省换刀空间、减低成本的效果。

主权项：1.一种刀盘，包括刀盘面板（7），所述刀盘面板（7）的后侧具有用于施工作业的作业腔，所述刀盘面板（7）设有若干个与所述作业腔连通的安装孔，其特征在于，所述安装孔中设有固定刀具（2）的刀筒（5），所述刀筒（5）与所述刀盘面板（7）密封连接；所述刀盘面板（7）上设置有用于封堵与待拆装所述刀筒（5）对应的所述安装孔的闸门组件，所述闸门组件用于在拆装所述刀筒（5）时安装至所述刀盘面板（7）上，且所述闸门组件能够在所述刀筒（5）装配到位后从所述刀盘面板（7）拆除；所述刀盘面板（7）的后侧设有用于固定所述刀筒（5）的固定座（6），所述固定座（6）套设于所述刀筒（5）的外周，且所述固定座（6）与所述刀筒（5）可拆卸的连接；所述闸门组件包括外置闸门（11）和活动刀座（12），所述外置闸门（11）设于所述固定座（6）和所述活动刀座（12）之间，且所述外置闸门（11）与所述固定座（6）可拆卸的连接；所述活动刀座（12）呈轴线从前向后延伸的筒状结构，在所述刀筒（5）沿所述活动刀座（12）轴向移动过程中，所述刀筒（5）与所述活动刀座（12）密封连接；所述外置闸门（11）的后侧设有所述活动刀座（12），所述外置闸门（11）与所述活动刀座（12）螺栓连接，所述活动刀座（12）用于与拉伸油缸（13）的油缸固定支架（14）连接。

全文数据：一种盾构机及其刀盘技术领域本发明涉及盾构机工程技术领域，更具体地说，涉及一种刀盘。此外，本发明还涉及一种包括上述刀盘的盾构机。背景技术盾构机刀盘上的刀具会随着掘进施工而磨损，施工人员需要及时对刀具的使用状况进行检查及更换。对于常压刀盘，其刀盘面板后端通常具有箱形结构，箱形结构内部为空腔，施工人员可在常压下进入空腔内检查、更换刀具。另外，由于在更换刀具的过程中需要将刀具从刀盘面板上取出，此时掘进过程中所产生的泥浆碎料等物质会进入箱形结构内部，影响施工人员作业，因此，每个刀具均配备有阀门来阻挡泥浆碎料。然而，盾构机的刀盘面板上通常设置有多组刀具，因此，箱体结构内部对应配备有多个阀门以及拆卸刀具的换刀工具。一方面，由于箱体结构内部空间有限，刀盘配备的零部件越多，施工人员的操作空间越小，导致施工难度较大；另一方面，刀盘配备较多零部件也会增加盾构机的制造及使用成本。综上所述，如何方便施工人员进行维护作业、降低成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种刀盘，其能够为用户提供更大的操作空间，方便用户对刀具进行维护，同时降低了成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述刀盘的盾构机。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种刀盘，包括刀盘面板，所述刀盘面板的后侧具有用于施工作业的作业腔，所述刀盘面板设有若干个与所述作业腔连通的安装孔，所述安装孔中设有固定刀具的刀筒，所述刀筒与所述刀盘面板密封连接；所述刀盘面板上设置有用于封堵与待拆装所述刀筒对应的所述安装孔的闸门组件，所述闸门组件用于在拆装所述刀筒时安装至所述刀盘面板上，且所述闸门组件能够在所述刀筒装配到位后从所述刀盘面板拆除。优选的，所述刀盘面板的后侧设有用于固定所述刀筒的固定座，所述固定座套设于所述刀筒的外周，且所述固定座与所述刀筒可拆卸的连接。优选的，所述固定座和所述刀筒通过销轴可拆卸的连接，所述刀筒的外侧壁设有固定孔，所述销轴沿厚度方向贯穿所述固定座、并延伸至所述固定孔中。优选的，所述刀筒远离所述刀具的一侧设有底板，所述底板的后端面与所述固定座的后端面齐平；还包括与所述固定座后端面贴合相抵的压板，所述压板与所述底板通过第一螺栓连接。优选的，所述刀具与所述刀筒通过前装螺栓固定，所述前装螺栓设于所述刀筒的前端面，以方便拆装所述刀具。优选的，所述闸门组件包括外置闸门和活动刀座，所述外置闸门设于所述固定座和所述活动刀座之间，且所述外置闸门与所述固定座可拆卸的连接；所述活动刀座呈轴线从前向后延伸的筒状结构，在所述刀筒沿所述活动刀座轴向移动过程中，所述刀筒与所述活动刀座密封连接。优选的，所述刀盘面板的中心区域设有中心刀具，所述中心刀具包括若干把单片中心刀，全部所述单片中心刀呈一字型排列；所述刀盘面板的中心区域固定有用于避免破碎后的物料进入所述作业腔中的方形闸门。优选的，所述刀盘面板的中心区域设有用于固定所述中心刀具的中心刀筒，所述中心刀筒的外周套设有中心刀座，所述刀盘面板、所述方形闸门、所述中心刀座固定连接，所述中心刀筒与所述中心刀座通过第二螺栓连接。优选的，所述方形闸门设于所述刀盘面板和所述中心刀座之间。一种盾构机，包括上述任意一种刀盘。本发明提供的刀盘包括刀盘面板，其上设置有若干个安装孔，各安装孔与刀盘面板后侧的作业腔连通，安装孔中密封连接有固定刀具的刀筒，同时，刀盘面板上还设置有可拆卸的闸门组件，闸门组件能够在拆装目标刀筒时临时安装至刀盘面板上，并在目标刀筒装配到位后从刀盘面板上拆除，其中，目标刀筒为各个刀筒中进行维护的刀筒。本申请提供的刀盘设置有多个刀筒，在掘进过程中，刀筒与刀盘面板保持密封，避免掘进过程中的泥浆碎料进入作业腔中；当需要维护作业时，仅在进行拆装的目标刀筒上安装闸门组件，来封堵目标刀筒的安装孔，而其他刀筒则无需安装闸门组件，因此作业腔中安装的闸门组件的数量较少，作业腔中可供施工人员使用的空间更大，更方便施工人员进行维护作业。另外，闸门组件与刀盘面板可拆卸的连接，同一个闸门组件可以配合多个刀筒进行维护，而无需为每个刀筒分别配置一个闸门组件，进而节约了刀盘的制造及使用成本。本申请还提供了一种盾构机，具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明所提供的刀盘的结构示意图；图2为本发明所提供的中心刀具装配状态下的结构示意图；图3为本发明所提供的中心刀具拆装过程中的结构示意图；图4为本发明所提供的边缘区域的刀具装配状态下的结构示意图；图5为本发明所提供的边缘区域的刀具拆装过程中的结构示意图。图1至5中的附图标记为：方形闸门1、刀具2、中心刀具3、中心刀筒4、刀筒5、固定座6、刀盘面板7、中心刀座8、第二螺栓9、压板10、外置闸门11、活动刀座12、拉伸油缸13、油缸固定支架14、销轴15、前装螺栓16。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。本发明的核心是提供一种刀盘，其能够为用户提供更大的维护空间，方便用户对刀具进行维护，同时降低了成本。本发明的另一核心是提供一种包括上述刀盘的盾构机。请参考图1至5，图1为本发明所提供的刀盘的结构示意图；图2为本发明所提供的中心刀具装配状态下的结构示意图；图3为本发明所提供的中心刀具拆装过程中的结构示意图；图4为本发明所提供的边缘区域的刀具装配状态下的结构示意图；图5为本发明所提供的边缘区域的刀具拆装过程中的结构示意图。本申请提供了一种刀盘，包括刀盘面板7，刀盘面板7的后侧具有用于施工作业的作业腔，刀盘面板7设有若干个与作业腔连通的安装孔，安装孔中设有固定刀具2的刀筒5，刀筒5与刀盘面板7密封连接；刀盘面板7上设置有用于封堵与待拆装刀筒5对应的安装孔的闸门组件，闸门组件用于在拆装刀筒5时临时安装至刀盘面板7上，且闸门组件能够在刀筒5装配到位后从刀盘面板7拆除。具体的，盾构机利用刀盘上的刀具2进行掘进作业，掘削地层的刀具2设置在盾构机的最前端，本申请中称靠近刀具2的一侧为前侧，远离刀具2的一侧为后侧。刀盘面板7呈圆盘状，其侧壁与后侧的箱体结构形成一内部中空的常压腔体，即作业腔。刀盘面板7上按一定规律分布有若干沿厚度方向贯穿的安装孔，每个安装孔中均固定有刀筒5，刀筒5与刀盘面板7之间通过密封件或其他结构保持密封，从而避免在掘进作业过程中泥浆碎料进入工作腔内部。闸门组件与刀盘面板7分体设置、且通过螺栓或其他结构实现可拆卸的连接。全部刀筒5中进行维护作业的刀筒5为目标刀筒，闸门组件主要在拆装目标刀筒时使用。在实际维护过程中，将闸门组件安装至目标刀筒处的刀盘面板7上，然后控制目标刀筒沿盾构机的轴向从前向后移出安装孔，目标刀筒移动到预设位置后关闭闸门组件，使安装孔与作业腔隔断，从而避免泥浆碎料进入作业腔中。当目标刀筒的刀具2更换完毕后，则控制目标刀筒从后向前移动至预设位置，然后拆除闸门组件，再继续推动刀筒5直至刀筒5固定至安装孔中。当该目标刀筒维护完毕后，则再利用闸门组件对其他刀筒5进行维护。本申请提供的刀盘中，刀筒5在装配状态下与刀盘面板7保持密封，保障作业腔的常压状态；当进行维护作业时，仅在当前进行拆装的目标刀筒上安装闸门组件，实现目标刀筒的维护过程，其他未进行维护的刀筒5则可以不安装闸门组件。因此作业腔中布置的闸门组件数量较少，节省了布刀空间，缩减刀盘面板7上所固定零部件的厚度和宽度，使作业腔中供施工人员使用的空间更大，更方便施工人员进行维护作业。同时，由于同一个闸门组件可以配合规格相当的多个刀筒5进行逐个维护，而无需为每个刀筒5单独配置对应的闸门组件，因此刀盘的制造和使用成本更低。另外，维护人员还可以根据实际需求灵活更换闸门组件以及刀盘上的密封元件。需要说明的是，在维护过程中施工人员通常采用换刀装置实现刀筒5的拆装，换刀装置主要包括拉伸油缸13，在工作过程中，拉伸油缸13与刀筒5的后侧固定，并直接带动刀筒5沿轴向移动。另外，还可以设置油缸固定支架14，来限制刀筒5的移动方向。可选的，为了优化刀盘的使用效果，本申请提供的一种实施例中，刀盘面板7的后侧设有用于固定刀筒5的固定座6，固定座6套设于刀筒5的外周，且固定座6与刀筒5可拆卸的连接。具体的，考虑到刀盘面板7与刀筒5直接固定或密封的难度较大，因此，可以利用固定座6来实现二者的连接。固定座6呈筒状，其前端与刀盘面板7的后侧壁贴合固定，同时固定座6套设在刀筒5的外周。在实际装配过程中，固定座6与刀筒5的密封可以通过在接触面设置密封件、并使密封件处于压紧状态来实现；固定座6与刀筒5的可拆卸连接可以通过螺栓或销轴等结构来实现。例如，刀筒5的外侧壁设有固定孔，同时固定座6设置有与固定孔位置对应、且沿厚度方向贯穿的通孔，在固定座6的通孔和刀筒5的固定孔中设置销轴15或螺栓即可实现二者的轴向固定。另外，为了加强固定座6与刀筒5的固定效果，还可以在刀筒5的后端采用压板10拉紧。具体的，刀筒5远离刀具2的一侧设置有底板，底板与刀筒5的筒状侧壁保持固定，底板的后端面与固定座6的后端面齐平，固定座6后端面贴合设置有压板10，压板10与底板通过第一螺栓紧固。需要说明的是，对于设置有压板10的刀盘，在实际维护时需要先拆除刀筒5后部的压板10，再安装闸门组件，换刀装置移动刀筒5前还需要先将刀筒5侧部的销轴15拆除。进一步的，为了方便对刀筒5上的刀具2进行拆装，本实施例中，刀具2与刀筒5通过前装螺栓16固定，前装螺栓16设于刀筒5的前端面。具体的，现有技术中大多将螺栓设置在刀具2的后侧，由于维护时拉伸油缸13与刀筒5的后侧固定，因此刀筒5拖出刀盘面板7的安装孔后，施工人员需要将拉伸油缸13和刀筒5分离，再拆除刀具2和刀筒5。本实施例采用前装螺栓16的固定方式，在安装刀具2时，控制前装螺栓16从刀筒5的前端面向后侧移动紧固；在拆除刀具2时，则无需分离拉伸油缸13和刀筒5，从刀筒5的前端面直接取下前装螺栓16即可对刀具2进行更换，缩短刀具2的更换时间。进一步的，为了优化刀盘的使用效果，在上述任意一个实施例的基础上，闸门组件包括外置闸门11和活动刀座12，外置闸门11设于固定座6和活动刀座12之间，且外置闸门11与固定座6可拆卸的连接；活动刀座12呈轴线从前向后延伸的筒状结构，在刀筒5沿活动刀座12轴向移动过程中，刀筒5与活动刀座12密封连接。具体的，考虑到固定座6需要在维护前后对刀筒5进行固定，其不宜频繁拆装，因此优选闸门组件安装于固定座6的后端。另外，闸门组件中的外置闸门11用于对安装孔进行封堵，由于其位于固定座6后侧，而刀具2的前部位于刀筒5的前侧，因此，当刀筒5与固定座6脱离时，刀具2位于外置闸门11的位置，导致外置闸门11无法关闭，此时安装孔中的泥浆碎料则可能通过外置闸门11进入作业腔内部，因此在外置闸门11后侧设置活动刀座12。活动刀座12套设在刀筒5的外侧，且二者通过密封结构保持密封，在拆卸刀筒5的过程中，活动刀座12将泥浆碎料阻挡在刀筒5的前侧、而无法进入作业腔中。可以理解的，在实际使用时，换刀装置需要将刀筒5移出活动刀座12之后才可对刀具2进行更换。可选的，在实际装配过程中，闸门组件中的外置闸门11通过螺栓与固定座6进行可拆卸的连接，同时外置闸门11与活动刀座12之间也可通过螺栓进行连接。进一步的，为了优化刀盘的掘削效果，在上述任意一个实施例的基础上，刀盘面板7的中心区域设有中心刀具3，中心刀具3包括若干把单片中心刀，全部单片中心刀呈一字型排列；刀盘面板7的中心区域固定有用于避免破碎后的物料进入作业腔中的方形闸门1。具体的，刀盘面板7上的刀具2具体包括位于中心区域的中心刀具3和位于边缘区域的刀具2，中心刀具3优选采用一字型排列的方式布置各个单片中心刀来缩减刀间距，提升刀盘的地质适应性。另外，为了适应单片中心刀的特殊结构，优选针对中心刀具3配备形态对应的方形闸门1，保障作业腔的施工环境，同时减小中心区域的闸门的安装空间。需要说明的是，对于采用上述结构的刀盘，由于边缘区域的刀具2的结构、规格通常相对统一，因此本申请中的闸门组件优选在边缘区域的刀具2中通用。而中心刀具3数量少、且结构特殊，因此中心刀具3所配备的方形闸门1可以直接固定在刀盘面板7，无需配备可拆卸的闸门组件。可选的，本申请提供的一种实施例中，刀盘面板7的中心区域设有用于固定中心刀具3的中心刀筒4，中心刀筒4的外周套设有中心刀座8，刀盘面板7、方形闸门1、中心刀座8固定连接，中心刀筒4与中心刀座8保持密封、且二者通过第二螺栓9连接。另外，优选方形闸门1设于刀盘面板7和中心刀座8之间，当中心刀具3移动至方形闸门1后侧时，中心刀筒4仍与中心刀座8保持密封连接的状态。在维护过程中，边缘区域的刀筒5和中心刀筒4可以利用同一换刀工具进行换刀作业。除了上述刀盘，本发明还提供一种包括上述任意一种刀盘的盾构机，该盾构机由于使用了上述刀盘，提高了施工人员维护作业的便利性，降低了制造和使用成本。该盾构机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。以上对本发明所提供的盾构机及其刀盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种刀盘，包括刀盘面板7，所述刀盘面板7的后侧具有用于施工作业的作业腔，所述刀盘面板7设有若干个与所述作业腔连通的安装孔，其特征在于，所述安装孔中设有固定刀具2的刀筒5，所述刀筒5与所述刀盘面板7密封连接；所述刀盘面板7上设置有用于封堵与待拆装所述刀筒5对应的所述安装孔的闸门组件，所述闸门组件用于在拆装所述刀筒5时安装至所述刀盘面板7上，且所述闸门组件能够在所述刀筒5装配到位后从所述刀盘面板7拆除。2.根据权利要求1所述的刀盘，其特征在于，所述刀盘面板7的后侧设有用于固定所述刀筒5的固定座6，所述固定座6套设于所述刀筒5的外周，且所述固定座6与所述刀筒5可拆卸的连接。3.根据权利要求2所述的刀盘，其特征在于，所述固定座6和所述刀筒5通过销轴15可拆卸的连接，所述刀筒5的外侧壁设有固定孔，所述销轴15沿厚度方向贯穿所述固定座6、并延伸至所述固定孔中。4.根据权利要求3所述的刀盘，其特征在于，所述刀筒5远离所述刀具2的一侧设有底板，所述底板的后端面与所述固定座6的后端面齐平；还包括与所述固定座6后端面贴合相抵的压板10，所述压板10与所述底板通过第一螺栓连接。5.根据权利要求4所述的刀盘，其特征在于，所述刀具2与所述刀筒5通过前装螺栓16固定，所述前装螺栓16设于所述刀筒5的前端面，以方便拆装所述刀具2。6.根据权利要求2至5任意一项所述的刀盘，其特征在于，所述闸门组件包括外置闸门11和活动刀座12，所述外置闸门11设于所述固定座6和所述活动刀座12之间，且所述外置闸门11与所述固定座6可拆卸的连接；所述活动刀座12呈轴线从前向后延伸的筒状结构，在所述刀筒5沿所述活动刀座12轴向移动过程中，所述刀筒5与所述活动刀座12密封连接。7.根据权利要求1至5任意一项所述的刀盘，其特征在于，所述刀盘面板7的中心区域设有中心刀具3，所述中心刀具3包括若干把单片中心刀，全部所述单片中心刀呈一字型排列；所述刀盘面板7的中心区域固定有用于避免破碎后的物料进入所述作业腔中的方形闸门1。8.根据权利要求7所述的刀盘，其特征在于，所述刀盘面板7的中心区域设有用于固定所述中心刀具3的中心刀筒4，所述中心刀筒4的外周套设有中心刀座8，所述刀盘面板7、所述方形闸门1、所述中心刀座8固定连接，所述中心刀筒4与所述中心刀座8通过第二螺栓9连接。9.根据权利要求8所述的刀盘，其特征在于，所述方形闸门1设于所述刀盘面板7和所述中心刀座8之间。10.一种盾构机，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的刀盘。

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