CN1048909A - 掩护式隧道钻巷机用方向修正装置 - Google Patents

Abstract

一种用于具有分成头部和连接于头部之后的尾 部的掩护体的掩护式隧道钻巷机用方向修正装置，包 括三个千斤顶，各千斤顶具有两个在尾部轴线方向上 可相对位移的连接部分，及一个用于将头部和尾部相 互连接的连接体，它允许头部和尾部摆动，但防止头 部和尾部在尾部的轴线方向上相互位移。各千斤顶 的一个连接端与头部相连，而其另一个连接端与尾部 相连，且各千斤顶和连接体以等角间距围绕尾部轴线 布置。

Description

本发明涉及一种用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，掩护式隧道钻巷机采用由头部和头部后面的尾部所组成的掩护体;本发明进一步涉及一种靠修正头部相对于尾部的方向来修正采掘方向的装置。

作为一种用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，日本专利特开昭61-23356公开了一种采用围绕尾部轴线以等角间距设置四个双作用液压千斤顶的装置，其中各千斤顶均有一端与头部连接而其另一端与尾部相连。

在这种已知的方向修正装置中，四个千斤顶分为两组，其中一组将千斤顶设置在穿过尾部轴线的水平线之上;另一组则将千斤顶设置在上述水平线之下。当一组千斤顶分别伸出（或缩回）而另一组千斤顶分别缩回（或伸出）时，头部相对于尾部向上（或向下）调整。另一方面，四个千斤顶分成一组设置在相对于穿过于尾部轴线的垂线的左侧，而另一组则设置在相对于上述垂线的右侧。当一组千斤顶分别伸出（或缩回），而另一组千斤顶分别缩回（或伸出）时，头部相对于尾部做向左（或向右）方向的调整。

作为另一种方向修正装置，日本专利特开昭61-47956公开了一种装置。这种装置采用一根一端连接于头部而另一端连接于尾部的杆，且将其设置在垂直于尾部轴线的垂线上;同时还采用两个千斤顶，千斤顶的一端与头部连接而另一端则与尾部连接。这些千斤顶对称地设置于上述垂线之上。

在这种已知的方向修正装置中，当两个千斤顶分别伸出或缩回时，头部便相对于尾部做向上或向下方向的调整。另一方面，当一个千斤顶伸出而另一个千斤顶缩回时，头部便相对于尾部做向左或向右方向的调整。

但是，由于日本专利特开昭61-23356所公开的方向修正装置需要四个千斤顶，因此用于控制这些千斤顶的液体管路系统的结构便复杂化了。同样，日本专利特开昭61-47956所公开的方向修正装置中，由于杆和两个千斤顶承受在前移和修正方向时作用于头部和尾部上的载荷，因此要求千斤顶的尺寸较大。

本发明的目的在于提供一种用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，该装置不需要任何大尺寸的千斤顶且其结构简单。

根据本发明的用于调整具有头部和设于头部后的尾部的掩护体的方向修正装置适用于相对于尾部调整头部的方向。该装置包括三个千斤顶，各千斤顶分别具有两个能在尾部的轴线方向上作相对位移的连接部分，并且有一个将头部和尾部相互连接的连接体，该连接体使得头部和尾部可摆动，但它防止头部和尾部在尾部轴线方向上出现相对位移。每个千斤顶均以一个连接端与头部相连，而以另一个连接端与尾部相连，且这些千斤顶和连接体围绕尾部的轴线相间角度设置。

当相邻连接体的一个千斤顶和不相邻连接体的一个千斤顶一起伸缩时，头部便相对于尾部作向上或向下方向的调整。另一方面，当相邻连接体的另一个千斤顶和不相邻连接体的千斤顶一起伸缩时，头部便相对于尾部作向左或向右方向的调整。

根据本发明的方向修正装置在数量上仅需要三个千斤顶，因而与现有技术中采用四个千斤顶的装置相比，控制千斤顶的液体管路系统的结构得以简化。同样，由于头部和尾部之间的载荷作用在连接体和两个千斤顶上，因此与使用一个连接体和两个千斤顶的现有技术中的装置相比，根据本发明的方向修正装置可以使用尺寸较小的千斤顶。

各千斤顶和连接体最好以相等的角间距设置在围绕尾部轴线的一个假想圆上。这样，当头部相对于尾部做垂直调整时，通过使两个千斤顶的伸缩量与当头部相对于尾部做左右双向的调整时两个千斤顶的伸缩量相等的方法，即可使得在垂直方向上的修正量与在左右方向上的修正量相等。

连接体可以包括一根具有两个连接部份的杆，这根杆的两个连接部分在尾部的轴线方向上不能相对位移，并分别将其一个连接部分连接于头部而将另一个连接部分连接于尾部。

所用的各千斤顶可以是在一个缸体中用一个滑动活塞分隔成两个液压腔室的双作用液压千斤顶。

根据本发明的方向修正装置进一步还包括一台用于向各千斤顶供应压力液体以驱动各千斤顶动作的泵;与各千斤顶相应的电磁控制换向阀，且将这种阀设置于相应的千斤顶和泵之间，用以切换压力液体的通路，各压力液体的通路分别与液压腔相连通;一个用于控制换向阀电流的电路;以及设置于各液体通路中的单向阀，该阀允许压力液体供应到相应的液压腔室，同时它还防止压力液体从相应的液压腔室中流出。当有压力作用于与上述液体通路相对应合另一条液体通路时，该阀还可允许压力液体从相应的流体腔室中流出。

当相应于各千斤顶的各换向阀使用P型阀调整连接体，且相应的剩余千斤顶采用中位常开型三位四通阀时，在每个千斤顶处于中位时，这种中位常开型阀起卸载阀的作用，由此使得在既不妨碍每个千斤顶的正常动作又不用卸载阀的情况下，泵总是可以处于工作状况。

上述的以及其它的目的，和本发明的特征将由下面参照相应附图对本发明最佳体施例的描述而显得十分清楚。其中：

图1是表示根据本发明的带方向修正装置的掩护式隧道钻巷机的实施例的剖视图;

图2表示从掩护式隧道钻巷机的后面看的杆和各千斤顶之间的位置关系;

图3是表示一个液压回路实施例的原理图;

图4是表示一个控制电路实施例的原理图。

参照图1和2，根据本发明，一个掩护式隧道钻巷机10包括由圆柱形的头部14和圆柱形的尾部16组成的掩护体12，圆柱形的尾部16通过一个方向修正装置与头部的尾端相连。头部14内的空间由隔墙18分隔成在工作面侧的隔墙前部区域和与尾部16内的空间相连通的隔墙后部区域。

掩护体12受到一个来自一个推拉装置（未示出）的推力，该推拉装置通过尾部16后面的管子20安装在一根轴（未示出）上。这样使得掩护体12与管子20一起前移。但是，对于使用本发明的方向修正装置的大规格掩护式隧道钻巷机来说，对掩护体的推力是由许多千斤顶产生的，其中安装在掩护体后部的垫板形成一个反作用体。

掩护式隧道钻巷机10被用于一种管子推进工艺方法，以实现在开掘一个工作面的同时将一段管子推入。因此，掩护式隧道钻巷机10进一步还包括一个用以切割工作面的切割装置22。根据本发明的方向修正装置也可以用于另一种掩护式隧道钻巷机，以实现不用切割组件22的管子推进工艺方法。

切割组件22设置在隔墙的前部区域，并由隔墙18支承;这样切割组件22即绕头部14的轴线旋转。切割组件22由安装在隔墙18上的旋转机构24旋转以切割工作面。旋转机构24上装有一个旋转动力源26，旋转动力源可以是一台马达和一台减速装置28，这种减速装置与旋转动力源的输出轴和切割组件22相连接。

泥浆水供水管30和与隔墙前部区域相通的排水管32均安装在隔墙18上。由切割组件20切割下来的泥土和砂子通过排水管32与从供水管30输送到隔墙前部区域的泥浆水一起排送到掩护式隧道钻巷机10的后面，由此防止由于隔墙前部区域中的压力而产生的工作面塌陷。

尾部16的前端有一个直径段，且是可摆动地装在头部14的后端内。在头部14后端的内圆周与尾部16前端的到圆周之间，设置许多环形密封件34。由此保证在头部14和尾部16之间的液体密封性。

用于将头部14相对于尾部16摆动的方向修正装置包括一根杆36和同样形状及尺寸的千斤顶38、40和42。

杆36的前端通过铰链46与设置在头部14上的支座44相连接，这样杆36的前端绕与头部14的轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线转动。另一方面，杆36的后端通过一个万向联轴节50与设置在尾部16上的支座48相连接，从而使得杆36的后端绕与尾部16的轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线和沿垂直方向延伸的轴线转动。这样，头部14即可相对于尾部16摆动，同时又防止头部在尾部16的轴线方向上相对于尾部16位移。

但是，杆36的前端和头部14也可以这样相互连接，以使其绕与头部轴线方向垂直的沿水平方向延伸的轴线转动，又绕沿垂直方向延伸的轴线转动;杆36的后端和尾部16还可以这样相互连接，以使其绕与尾部轴线方向垂直的沿水平方向延伸的轴线转动。同样，作为连接杆36前端和头部14的铰链及连接杆36后端与尾部16的铰链，可以采用万向联轴节将两者连接在一起，以使其可绕两条相互垂直的轴线转动。头部14和尾部16还可进一步通过万向联轴节直接互相连接，以实现绕两条相互垂直的轴线转动。

如图1中所示的千斤顶38、40和42中的任一个都是具有两个液体腔室的双作用千斤顶，这两个腔室由在缸体52中滑动的活塞54形成，即一种允许活塞杆56推拉动作的千斤顶。千斤顶38、40和42最好采用液压千斤顶，或气动千斤顶，其它千斤顶亦可采用。

如图1所示的千斤顶38、40和42中的任一个，每个千斤顶的前端（图示实施例中的油缸52）通过铰链60与设置在头部14上的支座58相连，从而使得每个千斤顶的前端均绕与头部14的轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线转动。另一方面，每个千斤顶的后端（在图示实施例中为杆56）均通过一个万向联轴节64与设置在尾部16上的支座62相连接，从而使得每个千斤顶的后端绕与尾部16的轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线转动，并绕沿垂直方向延伸的轴线转动。

但是，每个千斤顶的前端和头部14可这样连接，即使其绕与头部的轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线转动，并绕沿垂直方向延伸的轴线转动;每个千斤顶的后端和尾部16可这样连接，即使其绕与尾部轴线方向相垂直的沿水平方向延伸的轴线转动。同样，作为将每个千斤顶的前端与头部14相互连接的铰链及将每个千斤顶的后端与尾部16相互连接的铰链，可以采用一个万向联轴节将两件相连以使其绕相互垂直的两根轴转动。

作为将杆36与头部14或尾部16相互连接的万向联轴节，以及将千斤顶38、40、42与头部14或尾部16相互连接的万向联轴节，也可采用另一种连接结构，如在日本专利特开昭61-47956中公开的那种铰链。

如图2所示，杆36和千斤顶38、40和42以相等的角间隔（如90°）围绕着尾部16的轴线布置，这样它们的轴线便位于与尾部16的轴线同轴的一个假想圆65上。在图示的实施例中，杆36和千斤顶38、40和42这样布置，即使得杆36和千斤顶38被分别设置在千斤顶42和40的下面。但杆36也可设置在千斤顶38、40和42的任意位置上。同样，杆36和千斤顶38、40和42亦可这样布置，即使杆36和千斤顶38分别设置在千斤顶42和40的上面、左边和右边。

当千斤顶40和42同步收缩时，头部14便相对于尾部16向上抬起;当千斤顶40和42同步伸出时，头部14相对于尾部16向下摆动。另一方面，当千斤顶40和38同步收缩时，头部14便相对于尾部16向左摆动;当千斤顶40和38同步伸出时，头部14便相对于尾部16向右摆动。

在修正方向和前移时作用于头部和尾部之间的载荷分布在杆36和千斤顶38、40和42上。因此，通过使用一根杆和三个千斤顶，尺寸较小的千斤顶可以与使用一根杆和两个千斤顶的现有技术中的装置相比，且这种用于压力液体（即工作液）的管路系统的设备与现有技术中采用四个千斤顶的设备相比较更简单。

通过控制在头部14相对于尾部16作垂直修正时，千斤顶40和42的伸缩量与当头部14相对于尾部16作向左或向右方向修正时，千斤顶38和40的伸缩量相等的方式，使得在垂直方向上的修正量与在左右方向上的修正量相等。因此，若将一根杆和三个千斤顶以相等的角间距布置，将使修正操作很容易。

在使用一根杆和两个千斤顶的现有技术装置中，向左右方向的修正是由伸出一个千斤顶而缩回另一个千斤顶来实现的;向上或向下的修正则是由同步地伸出或收缩两个千斤顶来实现的。因此，当两个千斤顶的伸出或收缩量调整到相等的时候，向上或向下的修正量与向左或向右的修正量相比大大地降低。这将导致，为使向上或向下的修正量与向左或向右的修正量相等，对两个千斤顶伸缩量的控制就必然变得复杂化。

参照图3，控制千斤顶38、40和42的这种以控制油为工作液的液压系统中，包括储存工作液的油箱66，与油箱相连接的泵68，驱动泵68运转的马达和为千斤顶38、40和42设置的方向控制阀（即换向阀）72、74和76。

每个换向阀72和76都是P型中位（中立）三位四通电磁换向阀，而与换向阀72和76中的任一个同步动作的换向阀74是一个中位常开型三位四通电磁换向阀。

每个换向阀均具有一个通过公共管路78与泵68的压力液出口相通的口，另一个口则通过公共管路80与油箱66相通，另一个通过管路82与相应的千斤顶活塞腔相通，剩下的口则通过管路84与千斤顶的活塞杆腔相通。管路78通过管路86和限压阀88与油箱相通。

单向阀90和92分别设置于管路82和84中。单向阀90和92都是液控单向阀，它允许工作液体进入相应的液压腔，而阻止工作液体通过相应的管路从相应的液压腔中流出。同样，当另一条管路中有压力时，每个单向阀均允许工作液体通过相应的管路从相应的液压腔室中流出。

当头部14相对于尾部16向上调整时，各换向阀74和76均处于连通相应管路78和84的阀位上;当头部14相对于尾部16向下调整时，各换向阀74和76均处于连通相应管路78和82的阀位上。当头部14相对于尾部16向左调整时，各换向阀72和74均处于连通相应管路78和84的阀位上;当头部14相对于尾部16向右调整时，各换向阀72和74均处于连通相应的管路78和82的阀位上。

当千斤顶38和40（或40和42）伸出或缩回时，与另一个千斤顶42（或38）的液压腔相连的管路82和84分别由相应的单向阀90和92关闭。因此，另一个千斤顶42（或38）即不伸出也不缩回;这样，另一个千斤顶42（或38）即成为与连接杆相似的一种连接头部和尾部的装置。

根据图3所示的液压系统。控制设置在杆36对面的千斤顶40的换向阀74是一个中位常开型三位四通换向阀，而其它控制千斤顶38和42的换向阀72和76是P型中位换向阀，这样泵68总是处于即不妨碍各千斤顶的正常工作，亦不用设置泄载阀的工作状态。

参照图4，换向阀72、74和76的控制线路包括，两组换向开关100和102，换向开关100和102分别具有六个常开开关104、106、108、110、112和114，及常开开关116、118、120、122、124和126。每个换向开关中的开关分为两组，每组由三只开关组成。

当换向开关100和102中的每一个开关用手工从中位换向到第一位置时，在一组中的各开关均接通;在第二位置时，另一组中的各开关接通。所谓中位是各开关均处于关断位置。

在换向开关100中的一只开关与换向开关102中的一只开关一起与换向阀72、74或76中的一只线圈相对应，并且与相应的线圈一起与供电线路128和130串联。开关106和118之间的中点和开关112和124之间的中点相互接通。

当两个换向开关100和102处于中位时，任意一只开关均不接通，因此换向阀72、74和76不动作。

当换向开关100和102被切换到第一位置时，开关104、106和108以及开关116、118和120接通。这样换向阀72和74动作，千斤顶38和40缩回，从而导致头部相对于尾部向左位移。

当开关100和102被切换到第二位置时，开关110、112和114，以及开关122、124和126接通。这样换向阀72和74动作，千斤顶38和40伸出，从而导致头部相对于尾部向右位移。

当换向开关100被切换到第一位置而换向开关102被切换到第二位置时，开关104、106和108以及开关122、124和126接通。这样，换向阀74和76动作，千斤顶40和42伸出，从而导致头部相对于尾部向下位移。

当换向开关100被切换到第二位置而换向开关102切换到第一位置时，开关110、112和114以及开关116、118和120接通。这样，换向阀74和76动作，千斤顶40和42收缩，从而使得头部相对于尾部倾斜向上位移。

根据图4所示控制线路，头部相对于尾部的方向由切换两个开关100和102到第一或第二位置来修正，因此修正操作得以简化。

Claims (6)

1、一种用于具有由头部和设置于头部后面的尾部所组成的掩护体的掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，包括：

三个千斤顶，各千斤顶分别具有可在所说的尾部的轴线方向上相对位移的第一和第二连接部分；

一个用于将所说的头部与所说的尾部相互连接以使得所说的头部和所说的尾部可摆动，且能防止所说的头部与所说的尾部在所说的尾部的轴线方向上出现相对位移的连接体；

各所说的千斤顶均在所说的第一连接部分与所说的头部相连接，而在所说的第二部分与所说的尾部相连接；

所说的千斤顶和所说的连接体相间角度围绕所说的尾部的轴线布置；

借此相对于所说的尾部调整所说的头部的方向。

2、一种如权利要求1所述的用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，其特征在于，所说的千斤顶和所说的连接体以相等的角间距布置在围绕所说的尾部的轴线的一个假想圆上。

3、一种如权利要求1所述的用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，其特征在于，所说的连接体包括一根具有第三和第四连接部分的杆，这些连接部分在所说的尾部轴线方向上不会产生相对位移，所说的杆的第三连接部分与所说的头部相连，而所说的另一个第四连接部分与所说的尾部相连。

4、一种如权利要求1所述的用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，其特征在于，所说的各千斤顶部是一种具有在一个缸体内由一个滑动活塞所形成的两个液压腔室的双作用液压千斤顶。

5、一种如权利要求4所述的用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，其特征在于，该装置进一步包括一个用于向所说的千斤顶供应压力液体以驱动所说的千斤顶动作的泵，一个与所说的各千斤顶相对应的电磁控制换向阀，该阀设置于相应的千斤顶和所说的泵之间以切换所说的压力液体的通路，所说的各通路分别与所说的液压腔室相通，一个用于控制供给所说的换向阀电流的控制电路，及设置于所说的各通路中允许所说的压力液体流入相应的液压腔室中而防止所说的液体从所说的相应液压腔室中流出的单向阀，当有压力作用在与所说的相应通路相对的另一条通路中时，所说的单向阀允许所说的压力液体从所说的相应液压腔室中流出。

6、一种如权利要求5所述的用于掩护式隧道钻巷机的方向修正装置，其特征在于，与各千斤顶相对应调整所说的连接体的各换向阀是一种P型阀，而与其余千斤顶相对应的阀是一种中位常开的三位四通阀。

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