CN107178371A - 一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置，包括壳体，所述壳体内设有泥舱板和压力舱板，压力舱板下侧设有排泥口，压力舱板上侧设有进气管和排气管；所述泥舱板下侧开有泥舱板开口，泥舱板开口的一侧设有筛孔栅格板，筛孔栅格板一端固定在泥舱板上，另一端固定在壳体内侧，筛孔栅格板和泥舱板开口之间设有进泥通道。本发明中压力舱内的压力可进行持续监测，比传统的单仓压力测量系统更为精确；气垫可补偿由突发状况引起的泥浆快速流失和涌水现象产生的压力骤降，在非均匀地质条件下，即使很小的压力和体积波动也可以得到准确控制，因而可以对地表的隆起和沉降做出更好的控制，地表的隆起和沉降应予避免，尤其是在覆土很小的情况下。
Description
技术领域
本发明涉及一种顶管机，具体地说是一种顶管机搅拌泥舱压力调节装置。
背景技术
随着顶管施工方法在国内的普及与发展，穿越多种复合地层的顶管施工已在工程建设中的应用越来越广泛，在管道规划的过程中不可避免遇到不连续的多种地层如不稳定的砂砾地层、密实的粘性地层或者坚硬的硬岩地层，面对复杂地层下的顶管施工，多种不同性状的土体和岩石会对刀盘掌子面的土压力平衡带来强烈的波动，使所穿越的重要建筑或道路产生超出规定的隆起或沉降，因此在顶管施工中减小刀盘掌子面土压力平衡的波动，降低对地层扰动从而减小工程风险是一项在顶管机设计过程中需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种顶管机搅拌泥舱压力调节装置，以减小顶管施工中刀盘掌子面土压力平衡的波动，同时降低对底层扰动从而减小工程风险。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置，包括壳体，所述壳体内设有泥舱板和压力舱板，压力舱板下侧设有排泥口，压力舱板上侧设有进气管和排气管。
所述泥舱板下侧开有泥舱板开口，泥舱板开口的一侧设有筛孔栅格板，筛孔栅格板一端固定在泥舱板上，另一端固定在壳体内侧，筛孔栅格板和泥舱板开口之间设有进泥通道；所述壳体的一端设有多地层刀盘。
所述泥舱板、多地层刀盘和壳体形成搅拌泥舱，泥舱板、压力舱板和壳体形成压力舱。
所述壳体内设有刀盘驱动电机，刀盘驱动电机上的转轴穿过压力舱板和泥舱板，转轴上设有搅拌轴，搅拌轴位于搅拌泥舱内。
所述压力舱内设有压力传感器和液位传感器。
本发明的有益效果：
1、本发明中压力舱内的压力可进行持续监测，比传统的单仓压力测量系统更为精确；气垫可补偿由突发状况引起的泥浆快速流失和涌水现象产生的压力骤降，在非均匀地质条件下，即使很小的压力和体积波动也可以得到准确控制，因而可以对地表的隆起和沉降做出更好的控制，地表的隆起和沉降应予避免，尤其是在覆土很小的情况下。
2、通过传感器采集到的气垫压力数据、空气泥浆平衡面高度数据传输至压缩空气供排设备，通过对气垫压力的自动控制来缓冲、补偿在不稳定地层和多种混合地层中平衡压力的波动，防止产生浆液喷爆和渣土涌舱。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中搅拌泥舱压力气垫调节装置结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置，包括壳体14，如图1所示，壳体14内设有泥舱板6和压力舱板9，压力舱板9下侧设有排泥口8，压力舱板9上侧设有进气管12和排气管13；泥舱板6下侧开有泥舱板开口5，泥舱板开口5的一侧设有筛孔栅格板3，筛孔栅格板3一端固定在泥舱板6上，另一端固定在壳体14内侧，筛孔栅格板3和泥舱板开口5之间形成进泥通道4；壳体14的一端设有多地层刀盘1，多地层刀盘1用于岩石或土体的破碎和切削。
泥舱板6、多地层刀盘1和壳体14形成搅拌泥舱2，泥舱板6、压力舱板9和壳体14形成压力舱7，压力舱7内的压力通过压力传感器进行测定；壳体14内设有刀盘驱动电机10，刀盘驱动电机10上的转轴16穿过压力舱板9和泥舱板6，转轴16上设有搅拌轴15，搅拌轴15位于搅拌泥舱2内。
工作时，由多地层刀盘1挤压破碎或切削的岩石或土体进入搅拌泥舱2中，向搅拌泥浆2中注入工作泥浆和水进行搅拌混合，搅拌混合后经过筛孔栅格板3进行筛选，筛选出符合尺寸的岩石碎块和改良渣土泥浆混合形成的悬浊泥浆，悬浊泥浆通过进泥通道4穿过泥舱板开口5进入压力舱7，压力舱7中的悬浊泥浆和压力舱7上方的压缩空气在空气泥浆平衡面11相互作用形成气垫，通过调节气垫的压力来控制多地层刀盘1掌子面的压力，而气垫的压力通过和进气管12、排气管13连通的压缩空气供排设备进行控制。
在不稳定的地层例如粉砂、砂砾土质，搅拌泥舱2的压力可由气垫控制，可以更加安全、精确的控制前方掌子面的土压力平衡，同时气垫可补偿由突发状况引起的泥浆快速流失和涌水现象产生的压力骤降，降低突发情况给施工带来的风险。
在稳定的地层例如全硬岩或密实的粘土，将压力舱7内的空气通过13排气管排出后，将12进气管、13排气管封堵，转换成普通的泥水平衡式顶管机。
通过泥舱板6和压力舱板9将单舱的泥舱区分成隔开的两段，前段为充满压力泥浆的搅拌泥舱2，后段为压力舱7。压力舱7上半部为压缩空气区，在空气泥浆平衡面11形成压缩空气垫，下半部为泥浆区，泥浆舱的土、岩石等与高压水混合后经过筛孔栅格板3和泥舱板开口5以悬浊泥浆的形式进入压力舱7。在压力舱7内，气体压力作用在泥浆上。
由于在压力舱7内的气体和液体的压力相同，因此只需要调节空气压力，就可以平衡多地层刀盘1掌子面上相应的土压力；当顶管机掘进时，由于泥浆的流失和顶管推进速度的变化，进出的泥浆量将会失去平衡，搅拌泥舱2内的压力发生变化，空气泥浆平衡面11就会产生上下波动。根据液位的变化，通过传感器控制、调节供排泥浆泵的转速，可以随时调节搅拌泥舱2内的压力，实现搅拌泥舱2的压力动态平衡；当空气泥浆平衡面11达到最高极限位置时，可以自动停止供泥泵和停止顶管推进，当空气泥浆平衡面11到达最低极限位置时，可以自动停止排泥泵。
本发明中压力舱内的压力可进行持续监测，比传统的单仓压力测量系统更为精确；气垫可补偿由突发状况引起的泥浆快速流失和涌水现象产生的压力骤降，在非均匀地质条件下，即使很小的压力和体积波动也可以得到准确控制，因而可以对地表的隆起和沉降做出更好的控制，地表的隆起和沉降应予避免，尤其是在覆土很小的情况下。
通过传感器采集到的空气压力、调压舱液面高度、泥浆压力数据传输至空气调节设备，通过对空气压力的自动控制来缓冲、补偿在不稳定地层和多种混合地层中平衡压力的波动，防止产生浆液喷爆和渣土涌舱。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (3)
1.一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置，包括壳体(14)，其特征在于，所述壳体(14)内设有泥舱板(6)和压力舱板(9)，压力舱板(9)下侧设有排泥口(8)，压力舱板(9)上侧设有进气管(12)和排气管(13)；
所述泥舱板(6)下侧开有泥舱板开口(5)，泥舱板开口(5)的一侧设有筛孔栅格板(3)，筛孔栅格板(3)一端固定在泥舱板(6)上，另一端固定在壳体(14)内侧，筛孔栅格板(3)和泥舱板开口(5)之间设有进泥通道(4)；壳体(14)的一端设有多地层刀盘(1)；
所述泥舱板(6)、多地层刀盘(1)和壳体(14)形成搅拌泥舱(2)，泥舱板(6)、压力舱板(9)和壳体(14)形成压力舱(7)。
2.根据权利要求1所述的一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置,其特征在于，所述壳体(14)内设有刀盘驱动电机(10)，刀盘驱动电机(10)上的转轴(16)穿过压力舱板(9)和泥舱板(6)，转轴(16)上设有搅拌轴(15)，搅拌轴(15)位于搅拌泥舱(2)内。
3.根据权利要求1所述的一种顶管机搅拌泥舱压力气垫调节装置,其特征在于，所述压力舱(7)内设有压力传感器和液位传感器。
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