CN103050051A - 双模式复合盾构试验机 - Google Patents

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本发明公开了一种双模式复合盾构试验机，它包括盾构试验机，所述的盾构试验机包括盾壳，盾壳的前端安装有刀盘，盾壳内设有由土舱隔板隔开的土舱，土舱内沿径向设有搅拌棒；土舱隔板的背面连接有注浆管和螺旋出土器，螺旋出土器与土舱接通。本发明中的注浆管可做为泡沫等渣土改良剂管道，在泥水平衡模式下注浆管可做为泥浆进出管道，即可轻松实现盾构试验机工作模式的转换。

Description

双模式复合盾构试验机
技术领域
本发明涉及盾构机，具体地指是一种可用于科学研究或作为教学设备的双模式复合盾构试验机。
背景技术
目前，国内的模拟隧道盾构法开挖的盾构试验机已不在少数，但大多功能单一，通用性差，体积大，制造和试验费用高昂，难以广泛的运用其模拟复杂的隧道盾构法施工工况。具体存在的不足有：（1）盾构试验机不能实现平衡模式和泥水平衡模式间的相互转换；（2）刀盘结构设计不合理，泥渣入舱不流畅；（3）刀具对地层适应能力弱，由于刀具只能从刀盘前部拆卸和更换，维修不方便。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构设计合理、适应性强的双模式复合盾构试验机。
本发明的技术方案为：一种双模式复合盾构试验机，它包括盾构试验机，所述的盾构试验机包括盾壳，所述盾壳的前端安装有刀盘，所述盾壳内设有由土舱隔板隔开的土舱，其特征在于：所述土舱内沿径向设有搅拌棒；所述土舱隔板的背面连接有注浆管和螺旋出土器，所述螺旋出土器与土舱接通；所述的盾壳的底部开设有出土口，所述出土口与螺旋出土器接通；所述的刀盘、搅拌棒均有主动轴带动，所述主动轴沿盾壳的中心轴设置，主动轴的前端连接有刀盘，主动轴依次穿过搅拌棒和土舱隔板，主动轴后端连接有动力装置，所述的动力装置包括套装在主动轴上的扭矩传感器、电动马达和减速器。
本发明在土压平衡模式下注浆管可做为泡沫等渣土改良剂管道，在泥水平衡模式下注浆管可做为泥浆进出管道，即可轻松实现盾构试验机工作模式的转换。
在上述方案中：
所述的盾壳的外壳上设有钢管，在钢管和盾壳之间设有连接钢板。其中连接钢板可增强钢管与盾壳的连接刚度，保证钢管不弯曲变形。
所述的土舱隔板背部的主动轴的外圆套装有具有防水功用的橡胶防水圈，所述橡胶防水圈的外圆套装有主轴套管，在所述的主轴套管和主动轴之间填充具有提高二者的密封性能的润滑油脂。
所述的刀盘包括安装在主动轴前端的刀具基座，所述的刀具基座沿中心轴开设有中心盘，中心盘上安装有中心先行刀，所述刀具基座的径向面连接有多个等间距设置的扇形盘，所述扇形盘上设有刮刀座和滚刀座，所述刮刀座上开设有刮刀孔，刮刀孔内安装有刮刀，所述滚刀座上开设有滚刀孔，滚刀孔内安装有滚刀；所述扇形盘和盾壳的端面之间设有连接钢圈，所述连接钢圈把各个扇形盘连接成一体。刀盘中的刀具种类齐全，可根据地层条件选择不同的刀具，适应性强，且可从刀盘后部进行拆卸和更换，维修方便。
所述的扇形盘和主动轴之间设有钢梁，钢梁用于加固扇形盘和主动轴之间的连接。
所述的土舱隔板上开设有用于连接注浆管的注浆孔和用于接通螺旋出土器连接的出口孔。
所述的土舱隔板的面向刀盘的端面开设有压力盒槽，所述压力盒槽内安装有压力盒，所述压力盒槽的尺寸大于压力盒的尺寸，这样可方便压力盒的固定，使压力盒完全固定在压力盒槽中，避免在使用过程中压力盒脱落。所述的土舱隔板的面向刀盘的端面还开设有用于减少压力盒数据线对渣土进出的影响的出线管。
所述的土舱隔板的材料为透明的玻璃树脂，这样可方便观察盾构试验机内部。
所述盾壳的底部开设的出土口下端放置有盛土器，能快速方便的将渣土排出。
本发明结构设计合理，功能多样，通用性强，可广泛的运用其模拟复杂的隧道盾构法施工工况，且具备土压平衡模式与泥水平衡模式间的相互转换的功能、刀具种类齐全、制作简便，对地层适应性强，可以模拟盾构隧道施工中遇到的多种复杂工况，也可作为教学设备，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明中盾构试验机的结构示意图；
图2是本发明中盾构试验机的盾壳结构示意图；
图3是本发明中盾构试验机主动轴的结构示意图；
图4是本发明中盾构试验机的刀盘的端面结构示意图；
图5是本发明中盾构试验机的刀盘与主动轴的连接关系示意图；
图6是本发明中盾构试验机的土舱隔板的端面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，一种双模式复合盾构试验机，它包括盾构试验机1，所述的盾构试验机1包括盾壳1.1，盾壳1.1的前端安装有刀盘1.2，所述盾壳1.1内设有由土舱隔板1.3隔开的土舱1.4，土舱1.4内沿径向设有搅拌棒1.5；土舱隔板1.3的背面连接有注浆管1.6和螺旋出土器1.7，螺旋出土器1.7与土舱1.4接通；盾壳1.1的底部开设有出土口1.8，出土口1.8与螺旋出土器1.7接通；刀盘1.2、搅拌棒1.5均有主动轴1.9带动，主动轴1.9沿盾壳1.1的中心轴设置，主动轴1.9的前端连接有刀盘1.2，主动轴1.9依次穿过搅拌棒1.5和土舱隔板1.3，主动轴1.9后端连接有动力装置，动力装置包括套装在主动轴1.9上的扭矩传感器1.10、电动马达1.11和减速器1.12。在土压平衡模式下，本实施例中的注浆管1.6可做为泡沫等渣土改良剂管道，在泥水平衡模式下注浆管1.6可做为泥浆进出管道，即可轻松实现盾构试验机工作模式的转换。
如图2所示，盾壳1.1的外壳上设有钢管1.13，在钢管1.13和盾壳1.1之间设有连接钢板1.14。其中连接钢板1.14可增强钢管1.13与盾壳1.1的连接刚度，保证钢管1.13不弯曲变形。
如图3所示，土舱隔板1.3背部的主动轴1.9的外圆套装有具有防水功用的橡胶防水圈1.15，橡胶防水圈1.15的外圆套装有主轴套管1.16，在主轴套管1.16和主动轴1.9之间填充具有提高二者的密封性能的润滑油脂1.17。
如图1、图4所示，盾构试验机1的刀盘1.2包括安装在主动轴1.9前端的刀具基座1.18，刀具基座1.18沿中心轴开设有中心盘1.19，中心盘1.19上安装有中心先行刀1.20，刀具基座1.18的径向面连接有多个等间距设置的扇形盘1.21，扇形盘1.21上设有刮刀座1.22和滚刀座1.23，刮刀座1.22上开设有刮刀孔1.24，刮刀孔1.24内安装有刮刀1.25，滚刀座1.23上开设有滚刀孔1.26，滚刀孔1.26内安装有滚刀1.27；扇形盘1.21和盾壳1.1的端面之间设有连接钢圈1.28，连接钢圈1.28把各个扇形盘1.21连接成一体。本实施例中，刀盘1.2中的刀具种类齐全，可根据地层条件选择不同的刀具，适应性强，且可从刀盘1.2后部进行拆卸和更换，维修方便。
如图5所示，扇形盘1.21和主动轴1.9之间设有钢梁1.29，钢梁1.29用于加固扇形盘1.21和主动轴1.9之间的连接。
如图6所示，土舱隔板1.4上开设有用于连接注浆管1.6的注浆孔1.30和用于接通螺旋出土器1.7连接的出口孔1.31，在土舱隔板1.4的面向刀盘的端面开设有压力盒槽1.32，压力盒槽1.32内安装有压力盒，压力盒槽1.32的尺寸大于压力盒的尺寸，以方便压力盒的安装及固定。土舱隔板1.4的面向刀盘的端面还开设有用于减少压力盒数据线对渣土进出的影响的出线管，在实际使用过程中，可根据具体情况把注浆孔1.6改造为压力盒的出线孔。
本实施例中，土舱隔板1.4的材料为透明的玻璃树脂，这样可方便观察盾构试验机内部。
在盾壳1.1的底部开设的出土口1.8下端放置有盛土器，能快速方便的将渣土排出。
本发明结构设计合理，功能多样，通用性强，可广泛的运用其模拟复杂的隧道盾构法施工工况，且具备土压平衡模式与泥水平衡模式间的相互转换的功能、刀具种类齐全、制作简便，对地层适应性强，可以模拟盾构隧道施工中遇到的多种复杂工况，也可作为教学设备，应用前景广阔。

Claims (9)

1.一种双模式复合盾构试验机，它包括盾构试验机（1），所述的盾构试验机（1）包括盾壳（1.1），所述盾壳（1.1）的前端安装有刀盘（1.2），所述盾壳（1.1）内设有由土舱隔板（1.3）隔开的土舱（1.4），其特征在于：所述土舱（1.4）内沿径向设有搅拌棒（1.5）；所述土舱隔板（1.3）的背面连接有注浆管（1.6）和螺旋出土器（1.7），所述螺旋出土器（1.7）与土舱（1.4）接通；所述的盾壳（1.1）的底部开设有出土口（1.8），所述出土口（1.8）与螺旋出土器（1.7）接通；所述的刀盘（1.2）、搅拌棒（1.5）均有主动轴（1.9）带动，所述主动轴（1.9）沿盾壳（1.1）的中心轴设置，主动轴（1.9）的前端连接有刀盘（1.2），主动轴（1.9）依次穿过搅拌棒（1.5）和土舱隔板（1.3），主动轴（1.9）后端连接有动力装置，所述的动力装置包括套装在主动轴（1.9）上的扭矩传感器（1.10）、电动马达（1.11）和减速器（1.12）。
2.根据权利要求1所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的盾壳（1.1）的外壳上设有钢管（1.13），在钢管（1.13）和盾壳（1.1）之间设有连接钢板（1.14）。
3.根据权利要求1所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的土舱隔板（1.3）背部的主动轴（1.9）的外圆套装有具有防水功用的橡胶防水圈（1.15），所述橡胶防水圈（1.15）的外圆套装有主轴套管（1.16），在所述的主轴套管（1.16）和主动轴（1.9）之间填充具有提高二者的密封性能的润滑油脂（1.17）。
4.根据权利要求1所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的刀盘（1.2）包括安装在主动轴（1.9）前端的刀具基座（1.18），所述的刀具基座（1.18）沿中心轴开设有中心盘（1.19），中心盘（1.19）上安装有中心先行刀（1.20），所述刀具基座（1.18）的径向面连接有多个等间距设置的扇形盘（1.21），所述扇形盘（1.21）上设有刮刀座（1.22）和滚刀座（1.23），所述刮刀座（1.22）上开设有刮刀孔（1.24），刮刀孔（1.24）内安装有刮刀（1.25），所述滚刀座（1.23）上开设有滚刀孔（1.26），滚刀孔（1.26）内安装有滚刀（1.27）；所述扇形盘（1.21）和盾壳（1.1）的端面之间设有连接钢圈（1.28），所述连接钢圈（1.28）把各个扇形盘（1.21）连接成一体。
5.根据权利要求4所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的扇形盘（1.21）和主动轴（1.9）之间设有钢梁（1.29）。
6.根据权利要求1所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的土舱隔板（1.4）上开设有用于连接注浆管（1.6）的注浆孔（1.30）和用于接通螺旋出土器（1.7）连接的出口孔（1.31）。
7.根据权利要求1所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的土舱隔板（1.4）的面向刀盘的端面开设有压力盒槽（1.32），所述压力盒槽（1.32）内安装有压力盒，所述压力盒槽（1.32）的尺寸大于压力盒的尺寸，所述的土舱隔板（1.4）的面向刀盘的端面还开设有用于减少压力盒数据线对渣土进出的影响的出线管。
8.根据权利要求1、6、7中的任一权利要求所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述的土舱隔板（1.4）的材料为透明的玻璃树脂。
9.根据权利要求6所述的双模式复合盾构试验机，其特征在于：所述盾壳（1.1）的底部开设的出土口（1.8）下端放置有盛土器。
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Owner name: SHANGHAI TUNNEL ENGINEERING CO LTD

Effective date: 20141022

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Effective date of registration: 20141022

Address after: 430063 Wuchang, Hubei, Yang Park, Peace Avenue, No. 745

Applicant after: The forth Survey and Design Institute (Group) Co., Ltd. Of CRCC

Applicant after: Shanghai Tunnel Engineering Co., Ltd.

Address before: 430063 Wuchang, Hubei, Yang Park, Peace Avenue, No. 745

Applicant before: The forth Survey and Design Institute (Group) Co., Ltd. Of CRCC

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