本發(fā)明涉及一種掘土設(shè)備，尤其涉及一種自動土層掘進(jìn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

專利號為cn03119663.2、專利名稱為一種掘進(jìn)機及其施工方法的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種通過控制兩層速度不同的切削刀盤完成松土、通過填充螺旋運輸裝置的方式運出松土、需要多個動力源來完成土層的切割和松土的運輸?shù)脑O(shè)備。該設(shè)備在運行時，驅(qū)動切削刀盤運出的動力會有間隔性的中斷，影響掘土效率；通過多個動力分別控制切削刀盤切割土層和松土的運出，耗能較大；通過填充方式運出的過程中容易結(jié)塊堵死螺旋輸送的設(shè)備，且該方案在松土過程還可能會噴出切削液體，使得松土結(jié)塊情況更嚴(yán)重，不利于設(shè)備的持續(xù)運行；僅通過切削刀盤上的凸起式的刀頭來松土，效率較低。因此，有必要設(shè)計一種高效持續(xù)松土、快速持續(xù)運出且不會出現(xiàn)堵塞情況的自動土層掘進(jìn)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述所提及的技術(shù)問題，提供一種高效持續(xù)松土、快速持續(xù)運出的自動土層掘進(jìn)裝置及方法。

本發(fā)明的一個目的是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

自動土層掘進(jìn)裝置，包括有掘土組件、推進(jìn)組件和運輸組件；掘土組件包括有轉(zhuǎn)盤、設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上的切割部及通孔；轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有引導(dǎo)切割部切割的松土進(jìn)入通孔的導(dǎo)向部；推進(jìn)組件包括有推力機構(gòu)和至少兩個筒體，推力機構(gòu)包括有設(shè)置在相鄰的兩個筒體之間的第一推缸，至少有兩個筒體上設(shè)置有彈性體，至少有一個筒體連接轉(zhuǎn)盤；運輸組件包括設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上的托板以及設(shè)置在托板下方的傳送機構(gòu)。

優(yōu)選的，切割部凸設(shè)在轉(zhuǎn)盤上，導(dǎo)向部包括設(shè)置在切割部和轉(zhuǎn)盤之間的導(dǎo)向通道，導(dǎo)向通道連通通孔。

優(yōu)選的，切割部包括有一側(cè)端部相對轉(zhuǎn)盤上翹的塊體，塊體上翹一側(cè)的端部包括有刃口，塊體的另一側(cè)端部連接轉(zhuǎn)盤。

優(yōu)選的，導(dǎo)向部包括有從通孔沿轉(zhuǎn)盤的徑向向外延伸的導(dǎo)向凸筋。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)盤上圍繞轉(zhuǎn)盤圓心地設(shè)置有齒狀凸起。

優(yōu)選的，推力機構(gòu)包括有設(shè)置轉(zhuǎn)盤和筒體之間的第二推缸。

優(yōu)選的，彈性體包括有充氣內(nèi)腔和外囊，筒體上設(shè)置有容置外囊嵌入的凹槽。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有環(huán)形圈，托板從環(huán)形圈上向心延伸，托板沿環(huán)形圈的徑向延伸的長度小于環(huán)形圈的半徑。

優(yōu)選的，傳送機構(gòu)包括有設(shè)置在托板下方的螺旋輸送裝置以及在后方連接螺旋輸送裝置的傳送帶輸送裝置。

本發(fā)明的另一個目的是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種自動土層掘進(jìn)方法，包括有運輸方法，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的過程中通過切割部切割土層形成松土，松土在導(dǎo)向部的引導(dǎo)下經(jīng)過通孔轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)盤的另一側(cè)堆積，托板在隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的過程中承托松土并運輸，在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到托板向下的角度，托板所承托的松土向下傾倒通過傳送機構(gòu)運出；推進(jìn)方法，后一筒體上的彈性體膨脹擠壓土層內(nèi)壁固定，第一推缸使得前一筒體前進(jìn)，前進(jìn)完成前一筒體上的彈性體膨脹固定，后一筒體上的彈性體收縮在第一推缸的驅(qū)動下前進(jìn)。

有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的自動土層掘進(jìn)裝置通過轉(zhuǎn)盤帶動切割部轉(zhuǎn)動切割土層，切割后的松土通過通孔穿過轉(zhuǎn)盤然后經(jīng)過隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的托板承托并傾倒到傳送機構(gòu)運出；通過筒體的推進(jìn)配合彈性體的膨脹擠壓固定在土層管道內(nèi)來實現(xiàn)步進(jìn)式推進(jìn)；使得自動土層掘進(jìn)裝置能夠高效持續(xù)松土、快速持續(xù)運出且不會出現(xiàn)堵塞情況，且掘土組件和運輸組件可以使用相同動力源驅(qū)動，節(jié)省能源，簡化結(jié)構(gòu)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中：

圖1為掘進(jìn)裝置在立體視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為掘進(jìn)裝置在另一立體視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為掘進(jìn)裝置中包括有運輸組件的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為掘進(jìn)裝置背向立體視角的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為掘進(jìn)裝置中包括有掘土組件的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為托板的一種延伸方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為掘進(jìn)裝置的局部剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為掘進(jìn)裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

自動土層掘進(jìn)裝置的整體結(jié)構(gòu)，包括有掘土組件1、推進(jìn)組件2和運輸組件3；掘土組件1包括有可自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤11、隨轉(zhuǎn)盤11的轉(zhuǎn)動切割土層的切割部12、使切割部12切割下的松土能夠穿過轉(zhuǎn)盤11的通孔13；推進(jìn)組件2包括有推力機構(gòu)22和至少兩個筒體21，推力機構(gòu)22可以包括有設(shè)置在兩個筒體21之間的第一推缸221和設(shè)置在筒體21和轉(zhuǎn)盤11之間的第二推缸222，第一推缸221用于控制兩個筒體21之間的朝向和背向的運動，第二推缸222用于控制轉(zhuǎn)盤11相對于筒體21之間的朝向和背向的運動；至少有兩個筒體21上設(shè)置有通過膨脹方式擠壓土層的彈性體23，至少有一個筒體21連接轉(zhuǎn)盤11；運輸組件3包括有用于承托穿過通孔13的松土且能夠隨轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動的托板31、用于把托板31轉(zhuǎn)動過程中掉落的松土運出的傳送機構(gòu)。

轉(zhuǎn)盤11可以通過電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，電機帶動切割部12旋轉(zhuǎn)從而把土層上的硬質(zhì)土切碎為松土，松土是被切割后的蓬松的、分散的土，松土在轉(zhuǎn)盤11的旋轉(zhuǎn)過程中能夠穿過通孔13運動到轉(zhuǎn)盤11的另一側(cè)，托板31隨轉(zhuǎn)盤11旋轉(zhuǎn)的過程中能夠在承托松土到傾倒松土之間切換，這是由于托板31旋轉(zhuǎn)會改變角度，之前可以承托住松土的角度在旋轉(zhuǎn)到若干轉(zhuǎn)角后可以轉(zhuǎn)換為傾倒角度，傳送機構(gòu)可以設(shè)置在托板31處于傾倒角度的正下方便于接收托板31上所掉落松土并運出。其中傳送機構(gòu)的動力可以和轉(zhuǎn)盤11通過同一電機驅(qū)動，可通過變速器來改變傳動比，則用同一動力即可解決土層切割和松土運出的問題，高效節(jié)能。

如圖1和圖5所示，掘土組件1包括有轉(zhuǎn)盤11、設(shè)置在轉(zhuǎn)盤11上的切割部12及通孔13；轉(zhuǎn)盤11上設(shè)置有引導(dǎo)切割部12切割的松土進(jìn)入通孔13的導(dǎo)向部。切割部12隨轉(zhuǎn)盤11旋轉(zhuǎn)的過程中把土層上的土切割為松土，切割下的松土能夠在導(dǎo)向部的引導(dǎo)下經(jīng)過通過運輸?shù)睫D(zhuǎn)盤11的后方。

如圖1和圖5所示，切割部12可以凸設(shè)在轉(zhuǎn)盤11上，導(dǎo)向部可以包括設(shè)置在切割部12和轉(zhuǎn)盤11之間的導(dǎo)向通道，導(dǎo)向通道連通通孔13。導(dǎo)向通道給予了松土穿過通孔13的導(dǎo)向。切割部12可以是通過沖壓成型，通過沖壓的方式能夠在切割部12成型后快速形成導(dǎo)向通道和通孔13。

如圖1和圖5所示，切割部12可以包括有一側(cè)端部相對轉(zhuǎn)盤11上翹的塊體121，塊體121上翹一側(cè)的端部可以包括有刃口122，塊體121的另一側(cè)端部連接轉(zhuǎn)盤11。刃口122優(yōu)選的設(shè)置在朝向松土的位置，便于切割松土。上翹的塊體121形成能夠阻擋住松土的擋部，被阻擋的松土通過導(dǎo)向通道運輸至轉(zhuǎn)盤11的背部。上翹的塊體121便于沖壓加工成型。

如圖1和圖5所示，通孔13可以設(shè)置于轉(zhuǎn)盤11上對應(yīng)塊體121的位置。具體可以是塊體121和通孔13在轉(zhuǎn)盤11的軸向上相對應(yīng)。這樣設(shè)置是為了便于切割部12的刃口122切割下的松土能夠盡快的通過通孔13運出。

如圖1和圖5所示，導(dǎo)向部可以包括有從通孔13沿轉(zhuǎn)盤11的徑向向外延伸的導(dǎo)向凸筋14。通過切割部12切割下的松土一部分通過導(dǎo)向通道和通孔13運輸至轉(zhuǎn)盤11另一側(cè)，還會有一部分在轉(zhuǎn)盤11的離心旋轉(zhuǎn)下運動到轉(zhuǎn)盤11的邊緣，這部分松土可以通過導(dǎo)向凸筋14的引導(dǎo)進(jìn)入通孔13，然后通過通孔13運動到轉(zhuǎn)盤11的另一側(cè)。導(dǎo)向凸筋14可以延伸到轉(zhuǎn)盤11的外圓。

轉(zhuǎn)盤11上優(yōu)選的按徑向和圓周方向均布有若干切割部12，目的是為了加大切割力度，使得轉(zhuǎn)盤11受力均勻。

轉(zhuǎn)盤11上可以圍繞轉(zhuǎn)盤11圓心地設(shè)置有齒狀凸起15。齒狀凸起15的設(shè)置一方面是為了配合切割部12切割土層，另一方面可以把滯留在轉(zhuǎn)盤11和土層之間的松土擋住，便于配合導(dǎo)向凸筋14的導(dǎo)向從通孔13中流出。

如圖1、圖7和圖8所示，推力機構(gòu)22可以包括有設(shè)置在相鄰的兩個筒體21之間的至少兩個第一推缸221，通過至少兩個第一推缸221的設(shè)置才能保證步進(jìn)式的推進(jìn)。彈性體23可以包括有充氣內(nèi)腔、通過充氣內(nèi)腔的氣量變化來實現(xiàn)膨脹及收縮的外囊，筒體21上設(shè)置有容置外囊嵌入的凹槽。

運動的過程為在運動方向后方的筒體21上的外囊膨脹使得后方的筒體21能夠固定在已經(jīng)掘出的土層中的管道中，外囊擠壓管道內(nèi)壁；然后通過第一推缸221的推力使得前方的筒體21前進(jìn)，前方筒體21上的外囊處于收縮狀態(tài)，至少兩個第一推缸221的設(shè)置是為了通過不同第一推缸221的推進(jìn)量差異來實現(xiàn)前方筒體21相對于后方筒體21的轉(zhuǎn)向推進(jìn)，此時，第一推缸221和前方的筒體21可以是鉸接連接；前方筒體21推進(jìn)完成后，第一推缸221先關(guān)閉，前方筒體21上的外囊膨脹擠壓管道的內(nèi)壁使得前方筒體21能夠固定在管道中，后方筒體21上的外囊收縮，然后第一推缸221開啟反向運動使得后方筒體21能夠朝向前方筒體21運動，運動完成后完成了一個運動循環(huán)。外囊的膨脹和收縮可以通過氣泵來實現(xiàn)。

如圖2、圖4、圖7和圖8所示，推力機構(gòu)22還可以包括有設(shè)置轉(zhuǎn)盤11和筒體21之間的第二推缸222，第二推缸222用于使得轉(zhuǎn)盤11朝向和背向筒體運動，設(shè)置第二推缸222的目的是減輕第一推缸221的負(fù)荷，使得轉(zhuǎn)盤11的推動主要由第二推缸222來完成，兩個筒體21之間的運動則主要通過第一推缸221來完成。在使用第二推缸222的情況下運動過程如下：前一筒體21上的彈性體23收縮，后一筒體21上的彈性體23膨脹，第一推缸221開啟使兩個筒體21分離，此時前一筒體21推進(jìn)；推進(jìn)完成前一筒體21上的彈性體23膨脹，后一筒體21上的彈性體23收縮，第一推缸221開啟使兩個筒體21靠近，第二推缸222開啟使得轉(zhuǎn)盤11和前一筒體21分離。第二推缸222和第一推缸221的運行方式相反。第一推缸221和第二推缸222均可以是液壓缸。如圖7所示，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動的電機可以設(shè)置第二推缸222的輸出端上，便于轉(zhuǎn)盤11的推進(jìn)，第二推缸222的輸出端可以和筒體21內(nèi)的基座滑槽連接，第二推缸222的輸出端帶動電機和轉(zhuǎn)盤11一齊運動。

如圖2、圖3、圖4、圖7和圖8所示，運輸組件3還可以包括有能夠隨轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動的環(huán)形圈，托板31從環(huán)形圈上朝向環(huán)形圈的圓心延伸，托板31沿環(huán)形圈的徑向延伸的長度小于環(huán)形圈的半徑。環(huán)形圈的設(shè)置是為了便于托板31的設(shè)置，環(huán)形圈可以和托板31一體成型，然后通過把環(huán)形圈固定在轉(zhuǎn)盤11上即可完成托板31和轉(zhuǎn)盤11的聯(lián)動。當(dāng)然，托板31也可以直接設(shè)置在轉(zhuǎn)盤11上。環(huán)形圈的設(shè)置使得穿過通過運動到轉(zhuǎn)盤11背部的松土在離心力作用下能夠被環(huán)形圈阻擋住，然后進(jìn)入到托板31能夠承托的位置，托板31先承托，隨著旋轉(zhuǎn)改變角度后，承托轉(zhuǎn)化為傾倒，把松土傾倒在運輸組件3上運出。

如圖3和圖4所示，托板31可以包括有環(huán)繞環(huán)形圈圓心均布設(shè)置的若干個，相鄰的托板31之間形成用于儲存松土的隔艙32。隔艙32可以用于把環(huán)形圈阻擋下來的松土進(jìn)行儲存，隔艙32的開口朝向環(huán)形圈的圓心，在環(huán)形圈旋轉(zhuǎn)到隔艙32開口朝下的位置，隔艙32內(nèi)的松土?xí)掷m(xù)傾倒在運輸組件3上，通過多個隔艙32的設(shè)置提升運輸?shù)男剩瑴p少轉(zhuǎn)盤11背部松土的儲存量。

托板31可以是直線延伸，也可以是弧形延伸。其中，托板31優(yōu)選為弧形延伸，如圖6所示，延伸的弧線形成為逆時針渦輪的葉片形狀。

傳送機構(gòu)可以包括有能夠接收到托板31旋轉(zhuǎn)過程中掉落的松土的螺旋輸送裝置33和/或傳送帶輸送裝置34。

如圖3和圖4所示，傳送機構(gòu)可以包括有能夠接收到托板31旋轉(zhuǎn)過程中掉落的松土的螺旋輸送裝置33以及設(shè)置在螺旋輸送裝置33的運輸后方的傳送帶輸送裝置34；還可以包括有設(shè)置在傳送帶運輸裝置后方的下料槽37。螺旋輸送裝置33可以設(shè)置在托板31旋轉(zhuǎn)到傾倒角度時的下方，傾倒角度是隔艙32朝向轉(zhuǎn)盤11圓心的開口朝下的角度，該角度可以是一個范圍值，因為隔艙32的開口斜向下松土也有可能從開口傾倒出隔艙32。螺旋輸送裝置33用于把從隔艙32的開口傾倒出的松土運出，由于螺旋輸送裝置33難以加長，因而優(yōu)選的通過加長傳送帶輸送裝置34，在螺旋輸送裝置33和下料槽37之間優(yōu)選地設(shè)置有若干段傳送帶輸送裝置34，傳送帶輸送裝置34的段數(shù)由推進(jìn)組件2的推進(jìn)距離而定。

如圖2所示，筒體21可以包括有容置螺旋輸送裝置33和傳送帶輸送裝置34穿過的內(nèi)腔，筒體21內(nèi)設(shè)置有用于固定螺旋輸送裝置33和傳送帶輸送裝置34的支架，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動的電機也可以固定在支架上，螺旋輸送裝置33和傳送帶輸送裝置34的動力輸出均可以由驅(qū)動轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動的電機一齊提供，之間通過變速器按需求改變轉(zhuǎn)速。最接近螺旋輸送裝置33的傳送帶輸送裝置34可以隨螺旋輸送裝置33前進(jìn)，隨著推進(jìn)組件2的運行，后續(xù)需要延長的傳送帶輸送裝置34可以串聯(lián)在最接近螺旋輸送裝置33的傳送帶輸送裝置34上。螺旋輸送裝置33可以是通用的螺旋輸送機，傳送帶輸送裝置34可以是通用的傳送帶輸送機。

螺旋輸送裝置33可以包括有半圓形截面的第一運料槽35，傳送帶輸送裝置34可以包括有兩側(cè)上翻的第二運料槽36。第一運料槽35和第二運料槽36的設(shè)置是為了兜住松土，防止松土在運輸過程中從螺旋輸送裝置33和傳送帶輸送裝置34上灑落。

由于彈性體23在充氣之后由于自身重量，彈性體23的重心相對于筒體21會有向下的偏移，因此，可以把筒體21上的凹槽設(shè)置為上寬下窄的形狀，目的是為了使得彈性體23上部膨脹量大，下部膨脹量小，減小彈性體23在充氣之后的重心的偏移量，使得彈性體23能夠和土層中已經(jīng)掘出的管道內(nèi)壁充分貼合，使得筒體在彈性體23膨脹之后能夠在管道中穩(wěn)定固定。

以上實施例不局限于該實施例自身的技術(shù)方案，實施例之間可以相互結(jié)合成新的實施例。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而并非對其進(jìn)行限制，凡未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。