CN107227960A - 一种泥水盾构搅拌筛分采石箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，包括设有进浆口和出浆口的箱体，箱体内设置有带有T字形搅拌叶片的搅拌轴，搅拌轴的轴端设置有驱动装置，驱动装置上设有与盾构外部监测设备相连的转速传感器和扭矩传感器，搅拌轴水平设置在进浆口和出浆口之间的箱体中部，搅拌轴下方水平设置有格栅，格栅的纵截面呈弧形且弧形口朝向搅拌轴方向，格栅的上部为搅拌腔、下部为过滤腔，箱体的上部设置有观察窗、中部设置有采石窗。本发明可充分分离粘土和碎石，解决了采石箱存在盲区的问题，防止粘土和石块在格栅的边缘粘接和堆积，保证了采石箱的容积率，防止采石箱堵塞，最大限度提高了渣土通过率，保证了盾构泥水环流系统工作的连续性。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构采石箱，特别是涉及一种泥水盾构搅拌筛分采石箱。
背景技术
泥水平衡盾构因其独特的高工作压力、掌子面精确压力控制等优势广泛用于穿江、跨海隧道施工中，泥水环流系统承担泥水平衡盾构排送渣土的重要作用，其中采石箱布置在泥水环流系统的P2.1排浆泵前，可以过滤掉排浆浆液中直径大于排浆泵最大通过粒径的石块，防止大直径石块卡泵、堵塞后部管路，避免排浆泵停止工作，保证环流系统的正常运行，因此采石箱是环流系统的非常重要部件。传统采石箱分为三种类型：
1）落石箱：该落石箱在主排浆管下方设置一定容积的箱体，进浆口和排浆口都位于箱体上部，箱体后部与管道连接处设置有格栅，可限制大直径石块进入后续管路，此结构形式导致环流系统短时间运行后落石箱即被各种直径石块、泥浆填满，导致环流系统后续运行时大直径石块收集率低，落石箱堵塞现象时常发生，影响施工进度。
2）垂直格栅式采石箱：该采石箱布置在排浆管道上，进浆口和出浆口在箱体两端，格栅垂直布置在箱体中部，依靠泥浆流速带动石块、渣土通过格栅，但存在小粒径石块被阻隔在格栅前，且格栅前部的采石箱区域输送盲区较大，导致格栅前部区域被各种直径的石块、粘土堵塞甚至堵死，影响泥水环流系统的正常运行。
3）水平格栅式采石箱：该采石箱格栅采用水平布置，进浆口在格栅上部，出浆口在格栅下部，该采石箱的通过率略大于垂直格栅式采石箱，但任然存在堆积小直径渣土石块的盲区，也出现多个石块搭接堵塞格栅，导致格栅通流面积减小，堵塞严重时不得不开箱进行清理，影响泥水环流系统连续运行和正常工作。
现有授权公告日为2012.07.04、授权公告号为CN202300416U的实用新型专利公开了一种盾构机内的采石箱:包括两端与泥管相连的箱体，箱体内设有旋转轴，旋转轴上设有若干拨铲棒。此盾构机内的采石箱通过在传统的采石箱的箱体内设置旋转轴，并在旋转轴上设置若干拨铲棒，在盾构机的掘进过程中通过旋转轴带动拨铲棒对采石箱内的淤泥进行自行搅拌。但是仍然存在如下问题：虽然通过旋转轴的搅拌作用来促进排泥，但是未设置格栅，只能适应盾构机对松质土质地层的掘进，而当遇到石块和粘土进入泥管时很容易产生堵塞现象，严重影响采石功能和环流系统的正常运行，严重降低施工效率。
发明内容
本发明为解决现有采石箱不能为盾构泥水环流系统提高可靠的筛分作用的问题，而公开一种泥水盾构搅拌筛分采石箱。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种泥水盾构搅拌筛分采石箱包括设有进浆口和出浆口的箱体，箱体内设置有搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌叶片，箱体外部的搅拌轴轴端设置有驱动装置，进浆口设置在箱体的上部，出浆口设置在箱体的底部，搅拌轴水平设置在进浆口和出浆口之间的箱体中部，搅拌轴下方水平设置有格栅，格栅的纵截面呈弧形且弧形口朝向搅拌轴方向，格栅的上部为搅拌腔、下部为过滤腔。在采石箱内设置搅拌机构，可以将粘土和石块很好地分离，防止结块阻塞盾构的出浆管道，且在搅拌轴下方设置格栅，可将较大的石块隔离在格栅上方，从而收集了较大石块且使小碎石从出浆口排出；将所述格栅设置为弧形而，可最大限度地减少搅拌轴下方的盲区，避免了格栅边缘部位被石块和粘土阻塞的发生，保证了采石箱的容积率。
进一步地，所述驱动装置为驱动电机，驱动电机内设置有转速传感器和扭矩传感器，转速传感器和扭矩传感器与盾构外部的监测设备相连。在电机内设置转速传感器和扭矩传感器，可得知电机的工作工况，施工人员可根据电机的工作工况得知采石箱内收集石块的数量，进而可适时地打捞采石箱内的石块，保证采石箱具有足够通流面积，确保环流系统的正常运行。
进一步地，所述驱动装置为液压马达，液压马达内设置有转速传感器和压力传感器，转速传感器和压力传感器与盾构外部的监测设备相连。在液压马达内设置转速传感器和压力传感器，可得知液压马达的工作工况，施工人员可根据液压马达的工作工况得知采石箱内收集石块的数量，进而可适时地打捞采石箱内的石块，保证采石箱具有足够通流面积，确保环流系统的正常运行，而且使用液压马达作为搅拌轴的动力源，可以提供更加有效的动力输出，能适应盾构泥水环流系统的苛刻工况。
进一步地，所述进浆口和出浆口各设置有两个，两个进浆口设置在箱体上部的左、右两个侧壁上，两个出浆口设置在箱体底部的左、右两个侧壁上。将进浆口设置在采石箱的上部、出浆口设置在采石箱的底部，有利于采石箱内泥土和石块的筛分，有利于环流系统的通畅；进浆口和出浆口均左、右对应成对设置，可以进一步促使采石箱内泥土和碎石块的流通顺畅。
进一步地，所述箱体上部的前、后侧壁上分别开设有观察窗。在采石箱的箱体上部设置观察窗，可以在不开启采石箱的前提下观察到采石箱内部的具体情况，打捞采石箱内的石块，同时也便于对采石箱内部的维修，观察窗设置为前、后对应的两个进一步增强了上述效果。
进一步地，所述观察窗下方的箱体侧壁上对应设置有一对采石窗，采石窗的位置高度与搅拌轴的位置高度相对应。在采石箱搅拌轴的位置设置采石窗，便于打捞格栅上方收集的石块，采石窗设置为前、后对应的两个，可使石块的打捞更加便捷。
进一步地，所述搅拌叶片是由竖轴和横轴组合而成的为T字形搅拌叶片，T字形搅拌叶片通过竖轴固定连接在旋转轴上。将搅拌叶片设置为T形，可使采石箱内泥浆搅拌的更加充分，使石块和泥土分离更加彻底，有利于较大石块的收集和泥浆及碎石的排出。
进一步地，所述T字形搅拌叶片设置有三列，三列T字形搅拌叶片等角度环设在搅拌轴上。将T字形搅拌叶片等角度环设在搅拌轴上，可使搅拌轴在周向上受力更加均匀，避免搅拌轴局部疲劳失效，保证了搅拌轴的使用寿命。
进一步地，各个T字形搅拌叶片与旋转轴的连接点位于在搅拌轴的不同轴长处。将各个T字形搅拌叶片设置在搅拌轴的不同轴长处，可以进一步避免搅拌轴的应力集中，进一步保证了搅拌轴的使用寿命。
本发明通过设计搅拌轴和T字形搅拌叶片，可对格栅上部的渣土、石块进行搅拌，让粘土块和小直径石块全部通过格栅，提高了采石箱的通过率，弧形的格栅避免了采石箱存在盲区，防止了粘土和石块在格栅的边缘粘接和堆积，保证了采石箱的容积率，防止采石箱堵塞，最大限度提高了渣土通过率，实现采石功能；通过速度传感器和扭矩传感器或压力传感器可实时了解采石箱内的大直径石块数量，避免石块大量的堆积，进一步保证有足够通流面积，保证了环流系统正常工作的连续性。
附图说明
图1为一种泥水盾构搅拌筛分采石箱的主视结构示意图；
图2为图1的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱的侧视结构示意图。
图1、图2中，1-箱体，2-进浆口，3-出浆口，4-左进浆口，5-右进浆口，6-左出浆口，7-右出浆口，8-搅拌轴，9-轴承座，10-竖轴，11-横轴，12-T字形搅拌叶片，13-轴端，14-驱动电机，15-转速传感器，16-扭矩传感器，17-观察窗，18-前观察窗，19-后观察窗，20-采石窗，21-前采石窗，22-后采石窗，23-格栅，24搅拌腔，25-过滤腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种泥水盾构搅拌筛分采石箱作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，包括整体呈长方体形的箱体1，箱体1上部的侧壁上设有进浆口2和出浆口3，进浆口2分为左进浆口4和右进浆口5，左进浆口4设在箱体1的左侧面，出浆口3也分为左出浆口6和右出浆口7，左出浆口6与左进浆口4相对应设置在箱体1的底部侧壁上，右出浆口7与右进浆口5相对应设置在箱体1的底部侧壁上。
在箱体1中部的左右方向上设置有水平的搅拌轴8，搅拌轴8通过轴承座9设置在箱体1的侧壁上，搅拌轴8处于进浆口2和出浆口3之间的位置，处于箱体1内的搅拌轴8的轴段设置有T字形搅拌叶片12，T字形搅拌叶片12由竖轴10和横轴11构成，竖轴10固定连接在搅拌轴8的周面上，横轴11与搅拌轴8相平行；搅拌轴8上的T字形搅拌叶片12设置有三列，三列T字形搅拌叶片12等角度环设在搅拌轴8的周面上，各个T字形搅拌叶片12与旋转轴8的连接点位于搅拌轴8的不同轴长处。将T字形搅拌叶片12等角度环设在搅拌轴8上，可使搅拌轴8在周向上受力更加均匀，避免搅拌轴8局部疲劳失效，保证了搅拌轴8的使用寿命，将各个T字形搅拌叶片12设置在搅拌轴的不同轴长处，可以进一步避免搅拌轴8的应力集中，进一步保证了搅拌轴的使用寿命。
箱体1外部的搅拌轴8的轴端13设置有驱动电机14，驱动电机14内设置有转速传感器15和扭矩传感器16，转速传感器15和扭矩传感器16均与盾构外部的监测设备相连。箱体1上部的前、后侧壁上分别开设有观察窗17，观察窗17包括箱体前观察窗18和后观察窗19；箱体1中部的侧壁上与观察窗17相对应设置有采石窗20，采石窗20包括前观察窗18下方的前采石窗21、后观察窗19下方的后采石窗22，采石窗20的高度位置与搅拌轴8左右对应。
箱体1内还设置有水平布置的格栅23，格栅23设置在搅拌轴8的下方，格栅23的纵截面呈弧形，且格栅23的弧形口朝向搅拌轴8的方向；格栅23将箱体1内部空间分割为上、下两个腔体，格栅23的上部为搅拌腔24、下部为过滤腔25，搅拌轴8的下方不存在搅拌盲区，可避免格栅23的阻塞。
本发明一种泥水盾构搅拌筛分采石箱的使用过程为：进浆口2与盾构机的主机排浆管路相连，出浆口7与盾构机的P2.1排桨泵及其后续管路相连，粘土掺杂着碎石从进浆口2进入箱体1的搅拌腔24，在搅拌轴8的搅拌下粘土和碎石分离，进而较大的石块被格栅23隔离在搅拌腔24，较小的石块和泥浆则通过格栅23流入过滤腔25，进而过滤腔25内的较小碎石和泥浆从出浆口6排入盾构机的P2.1排桨泵及其后续管路，可保持盾构泥水环流系统的持续流通；施工工人从外部监测设备上可观测驱动电机14的扭矩数值及转速数值，可以此判断搅拌腔24内的较大石块的收集量，当扭矩数值达到较大值时可以通过采石窗22将搅拌腔24内的石块打捞出来，使本发明可以快速地处理收集到的石块，同时也避免了输浆管道的阻塞；另外，当本发明内部构件损坏需要维修更换时，首先可以通过观察窗观察箱体1内部构件的使用状态，然后可以通过采石窗对箱体1的内部构件进行维护，快捷便利。
作为本发明的另一种实施方法，所述驱动装置可以设置为液压马达，液压马达内设置有转速传感器和压力传感器，转速传感器和压力传感器与盾构外部的监测设备相连。在液压马达内设置转速传感器和压力传感器，可得知液压马达的工作工况，施工人员可根据液压马达的工作工况得知采石箱内收集石块的数量，进而可适时地打捞采石箱内的石块，保证采石箱具有足够通流面积，确保环流系统的正常运行，而且使用液压马达作为搅拌轴的动力源，可以提供更加有效的动力输出，能适应盾构泥水环流系统的苛刻工况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，包括设有进浆口和出浆口的箱体，箱体内设置有搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌叶片，箱体外部的搅拌轴轴端设置有驱动装置，其特征在于：进浆口设置在箱体的上部，出浆口设置在箱体的底部，搅拌轴水平设置在进浆口和出浆口之间的箱体中部，搅拌轴下方水平设置有格栅，格栅的纵截面呈弧形且弧形口朝向搅拌轴方向，格栅的上部为搅拌腔、下部为过滤腔。
2.根据权利要求1所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述驱动装置为驱动电机，驱动电机内设置有转速传感器和扭矩传感器，转速传感器和扭矩传感器与盾构外部的监测设备相连。
3.根据权利要求1所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述驱动装置为液压马达，液压马达内设置有转速传感器和压力传感器，转速传感器和压力传感器与盾构外部的监测设备相连。
4.根据权利要求1所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述进浆口和出浆口各设置有两个，两个进浆口设置在箱体上部的左、右两个侧壁上，两个出浆口设置在箱体底部的左、右两个侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述箱体上部的前、后侧壁上分别开设有观察窗。
6.根据权利要求5所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：观察窗下方的箱体侧壁上对应设置有一对采石窗，采石窗的位置高度与搅拌轴位置高度相对应。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述搅拌叶片是由竖轴和横轴组合而成的T字形搅拌叶片，T字形搅拌叶片通过竖轴固定连接在旋转轴上。
8.根据权利要求7所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述T字形搅拌叶片设置有三列，三列T字形搅拌叶片等角度环设在搅拌轴上。
9.根据权利要求8所述的一种泥水盾构搅拌筛分采石箱，其特征在于：所述各个T字形搅拌叶片与旋转轴的连接点位于搅拌轴的不同轴长处。
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