CN105308244A - 具有单盘式切削滚子的液压铣床的轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在坚硬的岩石中挖掘沟槽的液压铣床的轮（4）。所述轮包括布置来围绕其轴线（A，B）旋转的滚筒（5）。所述轮（4）还包括多个单盘式铣刀（11）安装在所述滚筒（5）的***上，所述单盘式铣刀（11）具有可旋转的单个的切削盘（11），其布置来在挖掘期间与岩石接触并且破碎岩石。所述单盘式铣刀（11）中的至少一些在所述滚筒的轴线（A，B）上的投影的间距是所述切削盘直径的20％至70％。

Description

具有单盘式切削滚子的液压铣床的轮

技术领域

本发明涉及液压铣床（hydromill），其适用于在坚硬或非常坚硬的岩石中挖掘沟槽。本发明还涉及一种相应的液压铣床的轮以及通过使用所述液压铣床的挖掘方法。

背景技术

沟槽铣刀（其通用名称也称作液压铣床）是用于基础工程的过程，例如用于建立连续墙。沟槽铣刀***通常包括框架，例如钢架，所述钢架能够下降到正在被挖掘的地面。通常布置成由发动机来旋转的马达和两对铣刀轮安装在首先被下降至地面的框架的端部处。每一对轮设置有第一轮和第二轮，其如此布置使得发动机布置在这两个轮或滚筒的内部。铣刀（cutter）能够在铣刀轮连续旋转时垂直下降，且能够达到超过150米的深度。其前进是由铣刀轮和框架的重量所引起的，其是将借助于电缆被悬挂至起重机。由于铣刀轮的旋转，在轮下方的地面会变得不断松动或***，并通过使用在铣刀轮正上方的泥浆泵和在铣刀轮之间的抽吸装置以便传送回到表面。

在已知的解决方案中，液压铣床的轮通常装备有不同类型的齿或刮刀钻头，其被设计来与地面接触，并且来实施地面的实际分解。然而，当挖掘坚硬或非常坚硬的岩石时，这些齿或刮刀钻头的效率变成无效的，并且液压铣床能达到停止状态，即它不再能够穿透岩石。为了能够继续挖掘，液压铣床必须从沟槽中收回，并且多次投下凿子（chiselling，通常为12到20吨）至岩石上以首先有效地使岩石破裂，然后液压铣床能再次被带到地面下并且继续发掘。由于凿子的压裂效果限于被凿子所击中的岩石表面下方的深度，因此，用装有刮刀钻头或其它类型的齿的液压铣床的交替的重凿和挖掘的此过程必需被重复多次，这造成非常缓慢的进展。此外，在邻近一些具有敏感结构的建筑工地时，例如状况欠佳的旧楼，历史古迹或数据中心，对于允许的振动是有所限制的，因此重凿有时是被禁止在这些地方进行。

为了缓解这一问题，已经设计使用带有球齿钻头（圆形的柱）的滚子来代替齿或刮刀钻头。然而，这种解决方案也不是最佳的，因为铣刀***具有有限的重量，并且在具有球齿钻头的滚子的情况下，将有过多的球齿钻头同时与岩石接触，导致在特定的时间压力不足以使岩石破碎。

因此本发明的目的是克服如上所述的困难以挖掘坚硬或非常坚硬的材料，例如岩石。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种液压铣床的轮用于在坚硬岩石中挖掘沟槽，所述轮包括：

·滚筒，其布置成围绕其轴线旋转；以及

·多个单盘式铣刀，所述单盘式铣刀安装在所述滚筒的***上，所述单盘式铣刀具有可旋转的单个的切削盘，其布置来在挖掘期间接触岩石并且破碎或切削所述岩石，

其中所述切削盘中的至少一些在所述滚筒的轴线上的投影的间距是所述切削盘直径的5％-70％。

所提出的带有单盘式铣刀的布置具有非常小的与岩石接触的表面积，这提供了新的解决方案，其允许有效地挖掘沟槽，即使是在坚硬或非常坚硬的岩石中，例如岩石强度超过150MN/m²。由于在任何给定时刻所述单盘式铣刀都只有非常小的表面积与岩石接触，因此能够获得巨大的破碎力或压力。此外，甚至如果需要，单盘式铣刀能够均匀地分布在所述轮的周围上，其具有进一步的优点在于，只有少数的盘是在任何给定时刻与岩石接触的，即只有那些在此特定时间正好位于底部的盘与岩石接触。

盘（disc）的另一个优点在于（例如相对于球齿钻头），岩石碎片在盘的轨迹之间通过在岩石中产生裂缝而产生，这些裂缝在下方且大致平行于岩石的自由表面。因此，产生的岩石碎片比通过球齿钻头所形成的大得多。球齿钻头只是局部地将岩石粉碎成粉末，这比形成更大的碎片需要更多的能量（及因此更多的时间，对于相同的推力而言）。

根据本发明的第二个方面，提供了一种液压铣床，其包括根据本发明的第一方面的液压铣床的轮，并且还包括框架，液压铣床的轮安装在所述框架的一端处，并且所述液压铣床包括四个液压铣床的轮，其布置成两对，使得第一对的每一个液压铣床的轮具有第一旋转轴线，而第二对的每一个液压铣床的轮具有第二旋转轴线，其中第一和第二旋转轴线是不同的。

根据本发明的第三方面，提供了一种通过使用液压铣床在岩石挖掘沟槽的方法，所述液压铣床具有至少一个滚筒，其配备有单盘式铣刀（11），所述方法包括：

·通过发动机使所述滚筒（5）围绕其轴线（A，B）旋转；

·布置多个单盘式铣刀（11）安装在所述滚筒的***上，以与岩石接触，所述单盘式铣刀（11）具有可旋转的单个的切削盘（11）；以及

·在使所述滚筒（5）下降至岩石时，所述单盘式铣刀（11）在岩石中产生裂缝用于挖掘岩石，至少一些连续裂缝的间距在10毫米至70毫米之间。

本发明的其它方面被记载在所附的从属权利要求中。

附图说明

参照所附的附图，本发明的其它特征和优点将通过非限制性示例性实施例的以下描述变得显而易见的，其中：

-图1是根据本发明的实施例的液压铣床的下部部分的透视的正视图；

-图2是更详细地显示图1的液压铣床的底部部分的透视图；

-图3是更详细地显示图1中液压铣床的底部部分，但是其是从下方所见的透视图；

-图4是图示图1的液压铣床的底部部分的示意性前视图；以及

-图5是图示图1的液压铣床的底部部分的示意性侧视图。

具体实施方式

本发明的一个实施例将在下面参照附图更加详细地描述。出现在不同的附图中的相同功能和结构的元件被分配以相同的附图标记。

图1以透视的前视图图示液压铣床1的下端适合用于例如在坚硬岩石上挖掘沟槽。未示出所述液压铣床1的上端，并且液压铣床本身的外部元件（例如起重机）在以下描述中也被省略。这些外部元件对于了解本发明的教导不那么重要。液压铣床的框架3形成液压铣床1的顶部部分，而轮4形成液压铣床1的底部部分。该***1具有两对轮，即：总共四个轮4。一对轮4能够被认为是围绕相同的旋转轴线A，B旋转，如图4和图5中所示。

用于旋转轮4的马达（未示出）至少部分位于由一对轮形成的组件的内部。与铣刀的另一对轮4相比，一对第一和第二轮4能够具有相同或不同的旋转速度。换言之，一对轮4被设计成独立于另一对轮4而旋转。这些轮4布置来达到高达30rpm（每分钟转速）的旋转速率。然而，本发明的教导同样适用于具有较高的旋转速度的解决方案。泵送入口装置7（也称为抽吸箱）安装在两对轮之间，以吸入从沟槽中挖掘出的含有土壤和碎石屑的泥浆。还示出泵9连接到泵送入口装置7且安装在框架3的底部部分，用于通过软管10输送含有土壤和碎石屑的挖掘泥浆至表面。

液压铣床***1的宽度C（参照图5）能够采用不同数值，这取决于待挖掘的沟槽的宽度。通常宽度C能够是0.6米，0.8米，1.0米，1.2米或1.5米，但是当然其它数值同样是可能的。因此，轮4的宽度能够设计成随沟槽的不同宽度而变化。在其上安装有切削元件的滚筒的外部截面直径通常在0.6米至1.2米的范围内。

如附图中所示，轮4的基本元件是滚筒5，其是圆柱状元件，且滚筒5的***配备有切削元件，其在图示的示例中是单盘式铣刀11，使得每个单盘式铣刀包括可旋转的单个的切削盘11。换言之，单盘式铣刀11安装在滚筒的***或圆周上，其中***表面限定了平行于轮或滚筒的旋转轴线A，B的圆筒。这些盘式铣刀更详细地示于图2中。这些单盘式铣刀11不同于例如双盘式或三盘式切削器，在于单盘式铣刀只有一个切削盘，而不是多个。在所图示的示例中，每个滚筒5配备有十一个单盘式铣刀11。这些盘式铣刀的直径优选地是在10厘米至35厘米之间，且这些单盘式铣刀在本示例中是圆形。在一些执行中，这些盘的直径是在15至30厘米之间，且滚筒上的每个切削盘直径能够大致是25厘米。因此，由于它们的小直径，它们能够被称为微型盘式铣刀11。在图示的示例中，这些盘式铣刀11部分安装在主支撑元件或壳体13内，其的至少一侧面是开放的，以允许所述单盘式铣刀11来与岩石接触并切削它。主支撑元件13的侧面具有侧支撑元件15，其允许盘11固定就位，同时允许它们在与岩石接触时自由旋转。至少主支撑元件15能够与滚筒5是整体的或一体的。

一些盘式铣刀11安装在滚筒5的圆周表面上，使得这些盘式铣刀相对于滚筒5的圆周表面形成90度角。换言之，单盘式铣刀的旋转轴线平行于滚筒5或轮4的旋转轴线。然而，在图示的示例中，并且如图5中所示，每个轮4具有相对于滚筒5的圆周表面倾斜的两个盘式铣刀。在此示例中，该角度是大约45度。然而，例如在30和60度之间的角度同样能是可能的，并且在每个滚筒上的这些倾斜的盘式铣刀的数量不限于两个，例如可以需要两个以上如此成角度的盘式铣刀。具有相对于铣刀轮表面成角度的盘式铣刀11具有的优点在于挖掘能够对于轮4的整个宽度有效地进行。如在图5中进一步示出的，这些倾斜或有角度的盘式铣刀11如此布置，使得铣刀轮4的每个侧向的侧面（在此图中的左侧和右侧）具有至少一个成角度的盘式铣刀11。盘式铣刀11能够由钢或任何其它硬质材料制成。它们的切削刃能够由甚至更强的材料所制成，其被布置来在挖掘时与岩石接触。因此，如果需要更好地抵抗磨损或破损，切削刃的材料能够有利地是与切削盘本身材料不同的。存在各种不同等级和化学成分的（例如）钢作为母体材料，并且能够应用各种处理（等离子涂层，氮化，热处理，金刚石浸渍，硬面，夹杂碳化物等）。因此，在切削刃上能够有带有更坚固材料的涂层，或此切削刃也能够以某种方式与该盘的中心部分粘结/融合等。

如附图所示，轮4还配备了其它类型的滚子，即球齿钻头滚子17。在此示例中，每个轮4包括四个球齿钻头滚子17并且这些球齿钻头滚子17的旋转轴线相对于轮4的旋转轴线形成90度的角度。这些球齿钻头滚子17安装在滚筒***的面对沟槽的侧上，使得它们能够与沟槽的垂直壁接触，以侧向地稳定该***或轮4。这些球齿钻头滚子17不一定设计用来实施任何挖掘。

滚筒5在其***上也配备有清洁装置19（例如刷子），其布置来朝向泵送入口装置7擦拭碎石。在此示例中，三个清洁装置19安装在每个滚筒5上。参照图4，在操作期间，在左侧所示的轮围绕轴线A逆时针旋转，而右侧的轮绕轴线B顺时针旋转，因此保证了能够朝向泵送入口装置7输送碎石。然而，轮4也具有以另一个旋转方向转动的能力。例如，如果在挖掘时一大块岩石或其它障碍物卡在左侧上的轮（轴线A）和右侧上的轮（轴线B）之间在抽吸箱7的下侧，则有可能通过使轮以与“正常”方向相反的方向旋转来消除对轮的阻碍，并且使阻塞物向下掉落。

在图中示出的盘式铣刀11安装在滚筒***上，使得从轮4的面对沟槽垂直壁的一侧的距离对于每个盘式铣刀11是不同的。已经发现盘轨迹（disctrace）的间距，换言之，它们在铣刀轮轴线A，B的投影优选地是盘直径的5％至70％，或者如果直接在长度方面表示，则盘轨迹的侧向间距（在轴线A，B的方向上）优选地是在10毫米和70毫米之间，并且在一些执行中是在10到40毫米之间。采用此类布置，例如对于典型的花岗岩，其具有约等于150牛顿/平方毫米的极限压缩强度和约8牛顿/平方毫米的拉伸强度，岩石上的由盘式铣刀11所造成的裂纹仍然连接。例如，如果盘直径是约125毫米，则盘的间距是约50毫米或更小，在挖掘过程中裂纹仍然连接。在图示的示例中，盘式铣刀均匀分布在滚筒4上，当从滚筒4的侧面看时，换言之，从滚筒轴A，B的方向看时，在盘式铣刀11之间的角间距与轮4周围的角间距是相同的。然而，角间距不必是相同的。在此示例中，在岩石上的盘轨迹的间距是恒定的；换言之，两个连续轨迹之间的距离的值是相同的。然而，有时朝向面对沟槽的一侧（球齿钻头滚子或稳定器17所在的地方）需要较小的间距。换言之，其不必是恒定的。例如，该间距对于特定数量的盘式铣刀可以是恒定的，例如在滚筒的中间，而朝向滚筒的边缘，从一个盘式铣刀到另一个的间距可以不是恒定的。例如，在轮具有19个盘式铣刀的情况下，则在滚筒的中心处能够存在13个等距间隔开的盘式铣刀，而剩余的朝向滚筒边缘两者的盘式铣刀彼此之间能够具有不恒定的间隔。这也是为什么它在滚筒的该侧上会需要一个以上的成角度的盘式铣刀。

以上的轮组件4被描述成具有44个盘式铣刀11的设计用于建造1米宽的连续墙。在所描述的示例中，该组件4被描述为也具有其它元件，例如球齿钻头滚子17和清洁装置19。在此构型中，铣刀轮轴线A，B上的盘的投影间距约为46毫米。铣刀***11的总重量约为45吨。只有在底部的盘11是在任何给定时刻均与岩石接触的。使用此构型，对于每个盘式铣刀能够得到约3.5至4.5吨的力，这足以破碎岩石。然而它可以许多方式从上述示例有所改变。例如，代替在每个铣刀轮上具有11个盘式铣刀，在对于每个轮的盘式铣刀的数量能够是在8至30之间，并且在一些特定执行中，此数量能够是例如19或21个。此外，盘直径的值能够与上述的值不同。盘直径变得越大，应当使用越少的盘，或切削刃越窄，以便对于每个盘具有足够的破碎力或压力。滚筒的宽度和盘的数量之间也能够以下列方式建立联系。每个铣刀轮的盘的数量优选在滚筒的宽度（以米为单位表示）的15至55倍之间，并且在一些特定的解决方案中，每个铣刀轮的盘的数量在滚筒的宽度（以米为单元表示）的30至50倍之间。

虽然本发明已经于附图和前述说明中详细说明和描述，但是此类说明和描述应被认为是说明性或示例性且不是限制性的，本发明并不限于所公开的实施例。当基于对附图，公开和所附权利要求书的研究执行所要求保护的发明时，本领域技术人员能够理解和实现其它实施例和变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。虽然不同的特征被记载在相互不同的从属权利要求中，这并不表示这些特征的组合不能被有利地使用。在权利要求中的附图标记不应当被解释为限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于在坚硬岩石中挖掘沟槽的液压铣床的轮（4），所述轮（4）包括：

·滚筒（5），其布置成围绕其轴线（A，B）旋转；以及

·多个单盘式铣刀（11），所述单盘式铣刀（11）安装在所述滚筒（5）的***上，所述单盘式铣刀（11）具有可旋转的单个的切削盘（11），其布置来在挖掘期间接触岩石并且粉碎或切削所述岩石，

其中所述切削盘（11）中至少一些在所述滚筒的轴线（A，B）上的投影的间距是所述切削盘直径的5％-70％。

2.根据权利要求1所述的液压铣床的轮（4），其中所述切削盘（11）中的至少一些的直径是在10厘米至35厘米之间。

3.根据权利要求1或2所述的液压铣床的轮（4），其中所述切削盘（11）中的至少一些的旋转轴线大致平行于所述滚筒（5）的旋转轴线（A，B）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中所述切削盘（11）中的至少一些的旋转轴线不平行于所述滚筒（5）的旋转轴线（A，B）。

5.根据权利要求4或5所述的液压铣床的轮（4），其中所述切削盘（11）中的至少一些的旋转轴线和所述滚筒（5）的旋转轴线（A，B）之间的角度是在30和60度之间。

6.根据权利要求5所述的液压铣床的轮（4），其中具有旋转轴线不平行于所述滚筒（5）的旋转轴线（A，B）的所述切削盘（11）安装在所述滚筒（5）上，使得至少一个盘式铣刀安装在所述滚筒（5）的***表面上的相对的边缘处。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中安装在所述滚筒（5）上的所述单盘式铣刀（11）的数量是在8至30之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中，当从所述滚筒的轴线（A，B）的方向看时，两个连续的单盘式铣刀（11）之间的角间距与另外两个连续的单盘式铣刀（11）之间的角间距相同。

9.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中，当从所述滚筒的轴线（A，B）的方向看时，两个连续的单盘式铣刀（11）之间的角间距是恒定的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中，至少一个球齿钻头滚子（17）进一步安装在所述滚筒（5）的***上，使得所述至少一个球齿钻头滚子（17）的旋转轴线相对于所述滚筒（5）的旋转轴线（A，B）具有大致90度的角度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中所述切削盘（11）在所述滚筒的轴线（A，B）上的投影的间距朝向所述滚筒（5）的面向沟槽的一侧变得较小。

12.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中至少一个清洁装置（19）进一步安装在所述滚筒（5）的***上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4），其中布置来与岩石接触的所述切削盘（11）的切削刃由比所述切削盘的其余部分更坚硬的材料制成。

14.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的液压铣床的轮（4）的液压铣床，且进一步包括框架（3），所述液压铣床的轮（4）安装在所述框架（3）的一端处，并且其中，所述液压铣床包括四个液压铣床的轮（4），其布置成两对，使得第一对的每一个液压铣床的轮（4）具有第一旋转轴线（A），而第二对的每一个液压铣床的轮（4）具有第二旋转轴线（B），其中第一和第二旋转轴线（A，B）是不同的。

15.一种通过使用液压铣床（1）在岩石中挖掘沟槽的方法，所述液压铣床具有至少一个滚筒（5），所述滚筒（5）配备有单盘式铣刀（11），所述方法包括：

·通过发动机使所述滚筒（5）围绕其轴线（A，B）旋转；

·布置多个单盘式铣刀（11）安装在所述滚筒（5）的***上以与岩石接触，所述单盘式铣刀（11）具有可旋转的单个的切削盘（11）；以及

·在使所述滚筒（5）下降至岩石中时，所述单盘式铣刀（11）引起岩石中的裂缝用于挖掘岩石，至少一些连续的裂缝的间距在10毫米至70毫米之间。