CN107605497A - 一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道掘进专用工程机械技术领域，具体涉及一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机。本发明盾构机内部装有雷达发射机，对障碍物进行探测和定位，盾构机刀盘背部安装顶部敞口的微波发射器防护盒，微波发射器防护盒内装有电动转盘，电动转盘上固定微波发射器，微波发射器随电动转盘转动，微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同。本发明结构简单、易实现，结合雷达探测和定位功能，准确定位盾构机掘进过程中前方有巨大岩石或其他刀盘不易破碎的障碍物，然后通过控制固定在刀盘滚刀刀背中部的微波发射器转向，对障碍物定向发射微波从而破除障碍物并及时做好应急准备，即可以通过盾构机本身有效对障碍物进行预测和处理。

Description

一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机

技术领域

本发明属于隧道掘进专用工程机械技术领域，具体涉及一种能够探测、定位和定向破除障碍的新型盾构机。

背景技术

盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。随着国内地铁建设事业的大力发展，地下开挖过程中会出现各种各样的突发事件，如遇到砖体结构、混凝土构筑物、岩石等障碍物，此时盾构机不能进行正常工作，造成工期延误，给建设者带来了前所未有的挑战。据此，微波发射器作为地下探测的的仪器在工程建设过程中起到了至关重要的作用。然而，目前盾构机开挖有如下弊端：

1)盾构机前进过程中前方出现障碍物时不能及时改线；

2)开挖过程中不能及时探测前方出现的障碍物并进行定位；

3)遇到障碍物时，无法通过盾构机本身进行处理。

地下施工过程中会遇到砖体结构、混凝土构筑物、岩石等体积巨大的岩石障碍物，目前盾构机不能及时探测和定位障碍物，因此盾构机工作过程中容易造成刀盘损坏，耽误工期。

发明内容

针对现有盾构机无法对遇到的障碍物进行探测、定位和处理的缺陷，本发明将现有盾构机加以改良，与当前日趋成熟的地质雷达和微波发射装置组合，克服了当前盾构机技术的不足，能够避免刀盘磨损，增加刀盘使用寿命，降低盾构机维修成本。

本发明的具体技术方案如下：

一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机，其特征在于，盾构机内部装有雷达发射机，对障碍物进行探测和定位；盾构机刀盘背部安装顶部敞口的微波发射器防护盒，刀盘上对应微波发射器防护盒位置设置微波发射器开口，微波发射器防护盒内装有电动转盘，电动转盘上固定微波发射器，微波发射器随电动转盘转动。

进一步地，所述的盾构机刀盘上固定安装顶部敞口的微波发射器防护盒，微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同。

进一步地，所述的微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同，每个滚刀的刀背中部固定安装一个微波发射器防护盒

此位置可以全方位对前方障碍物进行破裂并有效地防止破碎的岩石对微波发射器的破坏。

本发明的工作原理如下：

通过雷达发射机探测和定位盾构机掘进过程中前方有巨大岩石或其他刀盘不易破碎的障碍物，然后，通过控制固定在刀盘上的微波发射器转向，对障碍物定向发射微波从而破除障碍物。微波发射器转向通过固定安装在盾构机刀盘滚刀刀背中部的顶部敞口的微波发射器防护盒内装有电动转盘实现，微波发射器固定电动转盘上并随电动转盘转动，通过电动转盘转动带动微波发射器转动，进而实现多角度转动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明结构简单、易实现，结合雷达定位功能，通过雷达发射机探测和定位盾构机掘进过程中前方有巨大岩石或其他刀盘不易破碎的障碍物，然后通过控制固定在刀盘滚刀刀背中部的微波发射器转向，对障碍物定向发射微波从而破除障碍物并及时做好应急准备，即可以通过盾构机本身有效对障碍物进行预测和处理，加快工程进程，避免延误工期。

同时，微波发射器设置在微波发射器防护盒内，微波发射器防护盒固定在刀盘滚刀刀背上，有效地防止破碎的岩石对微波发射器的破坏。

另外，因为微波发射器防护盒内装有电动转盘，微波发射器固定电动转盘上并随电动转盘转动，所以通过电动转盘转动带动微波发射器转动，进而实现多角度转动，所以只需要在盾构机刀盘的每个滚刀刀背中部安装一个微波发射器即可实现全方位对前方障碍物进行破裂，有效节约制造成本和能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1刀盘主视图；

图2是图1中刀盘上单个滚刀安装微波发射器防护盒的侧视图；

图3是实施例1微波发射器防护盒结构示意图；

图4是实施例1微波发射器结构示意图；

图5是实施例1盾构机微波发射线路示意图；

图中：1、刀盘，2、微波发射器防护盒，3、微波发射器开口，4、障碍物，5、微波发射线路，6、电动转盘，7、微波发射器，8、微波源，9、磁控管，10、波导管，11、微波辐射器，12、滚刀。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机，内部装有雷达发射机，盾构机刀盘1背部安装微波发射器防护盒2，微波发射器防护盒 2的数量与刀盘1上的滚刀12数量相同，即每个滚刀12刀背中部用螺栓固定安装1个顶部敞口的微波发射器防护盒2，滚刀12上对应微波发射器防护盒位置设置微波发射器开口3；

如图3所示，微波发射器防护盒2内装有电动转盘6，电动转盘6上固定微波发射器7，微波发射器7随电动转盘6转动，进而实现多角度转动。因此，微波发射器防护盒2安装在滚刀12刀背的中部位置，可以全方位对前方障碍物进行破裂并有效地防止破碎的岩石对微波发射器的破坏。

如图4所示，微波发射器7主要部件为磁控管9和波导管10，由微波源8 提供电能经过磁控管9产生电磁波，通过微波传导元件波导管10聚集在微波辐射器11上发射出去，应用微波辐射产生的热量，降低岩石强度或直接破碎岩石等障碍物。

如图5所示，盾构机内部装有地质雷达，雷达发射机通过发射天线发射电磁波讯号，当这一讯号在岩层中遇到探测目标障碍物4时，产生的反射讯号通过接收天线输入到接收机，放大后由示波器显示出来，根据示波器有无反射讯号，可以判断有无被测目标障碍物4，根据反射讯号到达滞后时间及障碍物4平均反射波速,可以计算出探测障碍物4的距离，对障碍物4进行定位，继而通过控制电动转盘6转动带动微波发射器7转动，将所有微波发射器7集中对障碍物4发射微波，微波发射线路5至障碍物4，达到破除障碍物4的目的。

距离计算公式：

D＝Ct_2D/2

式中D为微波发射器到障碍物的距离，C为电磁波传播速度，t_2D为电磁波在距离D上往返一次的时间。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机，其特征在于，盾构机内部装有雷达发射机，对障碍物进行探测和定位；盾构机刀盘背部安装顶部敞口的微波发射器防护盒，刀盘上对应微波发射器防护盒位置设置微波发射器开口，微波发射器防护盒内装有电动转盘，电动转盘上固定微波发射器，微波发射器随电动转盘转动。

2.根据权利要求1所述的一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机，其特征在于，所述的盾构机刀盘背部安装顶部敞口的微波发射器防护盒，微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同。

3.根据权利要求2所述的一种能够探测和定向破除障碍的新型盾构机，其特征在于，所述的微波发射器防护盒的数量与刀盘上的滚刀数量相同，每个滚刀的刀背中部固定安装一个微波发射器防护盒。