CN107762524B - 水切割盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种水切割盾构机，包括：水泵、储水罐和刀盘，首先通过水泵对水进行增压，然后将增压后的水储存于储水罐中以保持水的压力，之后使增压后的水由储水罐进入刀盘中，通过刀盘上的喷嘴向外喷射形成水刀，进行土体的挖掘，由于是以刀盘上喷嘴喷射出的高压水作为刀具进行挖掘，因此本发明实施例的水切割盾构机可以通过对水压的控制，使刀盘和刀具的结构满足不同地质条件挖掘的需要。

Description

水切割盾构机

技术领域

本发明属于发电设备技术领域，特别是涉及一种水切割盾构机。

背景技术

盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，采用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，特别是在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，采用盾构机施工更为经济合理。

盾构机是通过一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。其中刀盘是盾构机对土壤进行挖掘的主要部件，是盾构机的核心部件，其结构形式、强度和整体刚度直接影响到施工掘进的速度和成本。其中在刀盘上布置有刀具，刀具的结构、材料及其在刀盘上的数量和位置关系直接影响到掘进的速度和使用寿命，目前盾构机普遍采用的刀具大多为合金材料制成。通常对于不同的地质条件常常需要采用不同的刀盘结构，在刀盘上配置的刀具通常也不相同。

发明内容

本发明实施例要解决的一个技术问题是：提供一种水切割盾构机，以高压水作为刀具，其刀盘和刀具结构可以适应不同的地质条件。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种水切割盾构机，包括：

水泵，对由所述水泵的进水口进入所述水泵中的水进行增压；

储水罐，所述储水罐的进水口与所述水泵的出水口连接，储存增压后的水以保持水的压力；

刀盘，在所述刀盘上设有多个喷嘴，所述储水罐的出水口与所述喷嘴的进水口连接，使增压后的水通过所述喷嘴向外喷射形成水刀。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，所述水泵的出水口处的压强为30-600兆帕，所述水泵包括：一级以上的水泵。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，所述喷嘴在所述刀盘上排列成第一阵列及第二阵列，其中每一阵列中的每一行均包括一个以上的喷嘴，所述第一阵列每一行中的喷嘴沿第一方向设置，所述第二阵列每一行中的喷嘴沿第二方向设置，所述第一阵列的每一行与所述第二阵列的每一行间隔设置，其中所述第二方向与所述第一方向的夹角为α，0°≤α＜180°。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，所述第一方向为与刀盘的表面垂直的水平方向，所述第二方向与所述第一方向的夹角α满足，0°≤α＜90°。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，所述喷嘴为扇形喷嘴。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，在所述第一阵列及所述第二阵列中的每一行中的喷嘴均成扇形布置。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，还包括：第一水轨，所述第一水轨包括水轨本体，在所述水轨本体上设有进水口及多个出水口，所述储水罐的出水口与所述第一水轨的进水口连接，所述第一水轨的多个出水口分别与所述刀盘上设置的多个所述喷嘴的进水口连接。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，还包括：第一水轨，所述第一水轨包括水轨本体，在所述水轨本体上设有进水口及多个出水口，所述储水罐的出水口与所述第一水轨的进水口连接，所述第一水轨的每个出水口与所述刀盘上设置的所述第一阵列及所述第二阵列中的每一行喷嘴的进水口连接。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，所述储水罐为多个，在所述储水罐与所述刀盘之间设有第一水轨，所述第一水轨包括第一水轨本体，在所述第一水轨本体上设有多个进水口及多个出水口，多个所述储水罐的出水口分别与所述第一水轨的多个进水口连接，所述第一水轨的多个出水口分别与所述刀盘上多个所述喷嘴的进水口连接；

在所述水泵与所述储水罐之间设有第二水轨，所述第二水轨包括第二水轨本体，在所述第二水轨本体上设有一个进水口及多个出水口，所述水泵的出水口与所述第二水轨的进水口连接，所述第二水轨的多个出水口分别与多个所述储水罐的进水口连接。

在基于本发明上述水切割盾构机的另一实施例中，还包括：控制装置，所述控制装置与所述水泵连接，控制所述水泵向所述刀盘上设置的喷嘴供水。

基于本发明实施例提供的水切割盾构机，通过水泵对水进行增压，并利用储水罐储存增压后的水以保持水的压力，然后使储水罐中的水进入刀盘中，通过刀盘上的喷嘴向外喷射形成水刀，进行土体的挖掘，由于是以刀盘上喷嘴喷射出的高压水作为刀具进行挖掘，因此可以通过对水压的控制，使刀盘和刀具的结构满足不同地质条件挖掘的需要。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是本发明水切割盾构机一个实施例的结构图。

图2是本发明水切割盾构机另一个实施例的结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本发明水切割盾构机一个实施例的结构图。如图1所示，本实施例的水切割盾构机100包括：水泵110、储水罐120和刀盘130。其中，水泵110对由其进水口进入水泵110中的水进行增压，储水罐120的进水口与水泵110的出水口连接，储存增压后的水以保持水的压力，在刀盘130上设有多个喷嘴131，储水罐120的出水口与喷嘴131的进水口连接，使增压后的水通过喷嘴131向外喷射形成水刀。

基于本发明实施例提供的水切割盾构机，通过水泵110对水进行增压，并利用储水罐120储存增压后的水以保持水的压力，然后使储水罐120中的水进入刀盘130中，通过刀盘130上的喷嘴131向外喷射形成水刀，进行土体的挖掘，由于是以刀盘130上喷嘴131喷射出的高压水作为刀具进行挖掘，因此可以通过对水压的控制，使刀盘130和刀具131的结构满足不同地质条件挖掘的需要。

在本实施例中，水泵110包括一级以上的水泵，例如：水泵110包括一级水泵、二级水泵、三级水泵、四级水泵或者五级水泵…….，水泵110出水口处的压强为30-600兆帕，其中水泵110的级数是根据需要水泵110达到的出口压强，以及水泵110中每一级能够达到的出口压强等来具体确定。

在本实施例中，水泵110可以采用任何常见的形式来实现，例如：水泵110为隔膜泵、齿轮泵、柱塞泵、往复泵、真空泵、喷射泵等其中的一种，或者其中的一种或几种的串联或并联组合，水泵110也可以为卧式泵、立式泵、斜式泵等，本实施例不对此做具体限定。

需要说明的是，本实施例的水泵110的组成结构与现有的水泵相同，对于其结构的描述可参见现有技术，本实施例不在此作具体描述。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足具体应用的压强要求的水泵均包含于本实施例。

在本实施例中，喷嘴131在刀盘130上排列成第一阵列及第二阵列，其中每一阵列中的每一行均包括一个以上的喷嘴131，第一阵列每一行中的喷嘴131沿第一方向设置，第二阵列每一行中的喷嘴131沿第二方向设置，第一阵列的每一行与第二阵列的每一行间隔设置，其中第二方向与第一方向的夹角为α，0°≤α＜180°。

在本实施例中，喷嘴131在刀盘130上形成的第一阵列及第二阵列中所包含的行与列的数目，在每一阵列中相邻行与行之间的距离及相邻列与列之间的距离，以及在不同阵列之间相邻行与行之间的距离及设置方向之间夹角α的角度，是根据所要挖掘的隧道的截面尺寸、喷头的扩散角度、喷头与目标物之间的距离等来具体确定，本实施例不对此作具体限定。

在本实施例中，喷嘴131在刀盘130上形成的第一阵列及第二阵列中所包含的行与列的数目，在每一阵列中相邻行与行之间的距离及相邻列与列之间的距离，以及在不同阵列之间相邻行与行之间的距离及设置方向之间夹角α的角度，也可以根据不同的挖掘需求进行调节，本实施例不对实现上述调节的结构作具体限定。本领域技术人员应当了解，只要是满足挖掘所需的强度要求能够实现对目标物挖掘的任何常见的调节结构均包含于本实施例。

需要说明的是，本实施例的刀盘130和喷嘴131可以采用任何常见的结构和材料来实现，本实施例不对此做具体限定。本领域技术人员应当了解，只要是能够满足挖掘的具体需要和压力要求的任何现有常见的刀盘和喷嘴的结构和材料均包含于本实施例。

在本实施例中，在储水罐120与刀盘130之间还可设置第一水轨，第一水轨包括水轨本体，在水轨本体上设有进水口及多个出水口，储水罐120的出水口与第一水轨的进水口连接，第一水轨的多个出水口分别与刀盘130上设置的多个喷嘴131的进水口连接。本实施例通过设置第一水轨实现了储水罐同时向多个喷嘴131提供增压后的水，可以保证刀盘130的切削挖掘效果和效率。

另外，需要说明的是，本实施例的水切割盾构机100也包括其它现有盾构机所具有的其它结构，例如螺旋输送机、推进系统、盾尾、皮带输送机、同步注浆系统、管片安装机、盾尾密封系统等，对于这些装置或系统的工作原理及结构的描述可参见现有技术，本实施例不在此作具体阐述。

图2是本发明水切割盾构机另一个实施例的结构图。如图2所示，本实施例的水切割盾构机200与图1所示的水切割盾构机100相似，均包括：水泵210、储水罐220和刀盘230，两者的不同之处在于：

在本实施例中，喷嘴231在刀盘230上排列成第一阵列及第二阵列，其中第一阵列每一行中的喷嘴231沿第一方向设置，第一方向为与刀盘230的表面垂直的水平方向，第二阵列每一行中的喷嘴231沿第二方向设置，第二方向与第一方向的夹角α满足，0°≤α＜90°。如图2所示，在一个具体实施例中，第二方向与第一方向的夹角α为45°。

在本实施例中，喷嘴231可以采用扇形喷嘴。在一个具体实施例中，在第一阵列和第二阵列中的每一行中均设有一个扇形喷嘴，此时喷嘴扩散角的度数根据需要打通的隧道的宽度来确定。在另一个具体实施例中，在第一阵列和第二阵列中的每一行中均设有多个喷嘴，此时在第一阵列和第二阵列中的每一行中的喷嘴均成扇形布置。

在本实施例中，储水罐220为多个，在储水罐220与刀盘230之间设有第一水轨240，第一水轨240包括第一水轨本体，在第一水轨本体上设有多个进水口及多个出水口，其中多个储水罐220的出水口分别与第一水轨240的多个进水口连接，第一水轨240的多个出水口分别与刀盘230上多个喷嘴231的进水口连接。同时，在水泵210与储水罐220之间还设有第二水轨250，第二水轨250包括第二水轨本体，在第二水轨本体上设有一个进水口及多个出水口，水泵210的出水口与第二水轨250的进水口连接，第二水轨250的多个出水口分别与多个储水罐220的进水口连接。

在本实施例中，在水泵210与第二水轨250连接的管道上、第二水轨250与储水罐220连接的管道上、储水罐220与第一水轨240连接的管道上、以及第一水轨240与刀盘230连接的管道上分别设置有阀门和流量传感器，通过流量传感器检测各管道的流量，并配合各管道上设置的阀门可以实现对储水罐220和喷嘴231细化的控制。

需要说明的是，储水罐220的数量是根据具体应用的需求来确定，本实施例不对此做具体限定，本领域技术人员应当了解，只要是能够满足具体应用的需求，并保证向刀盘230持续地提供增压后的水，以保证水切割盾构机300持续进行挖掘作业的储水罐220的数量均包含于本实施例。

在一具体实施例中，当在第一阵列和第二阵列中的每一行中均设有多个喷嘴231时，第一水轨240的每个出水口可以是与刀盘230上设置的第一阵列和第二阵列中的每一行喷嘴的进水口连接，同时向这一行中的所有喷嘴231供水。

在本实施例中，绿色环保清洗装置200还包括：控制装置260，控制装置260与水泵210连接，控制水泵210向刀盘230上设置的喷嘴231供水。需要说明的是，本实施例的控制装置260可以采用任何常见的形式来实现，例如单片机、PLC等，本实施例不对此作具体限定。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种水切割盾构机，其特征在于，包括：

水泵，对由所述水泵的进水口进入所述水泵中的水进行增压；

储水罐，所述储水罐的进水口与所述水泵的出水口连接，储存增压后的水以保持水的压力；

刀盘，在所述刀盘上设有多个喷嘴，所述储水罐的出水口与所述喷嘴的进水口连接，使增压后的水通过所述喷嘴向外喷射形成水刀；

所述多个喷嘴在所述刀盘上排列成第一阵列及第二阵列，其中每一阵列中的每一行均包括一个以上的喷嘴，所述第一阵列每一行中的喷嘴沿第一方向设置，所述第二阵列每一行中的喷嘴沿第二方向设置，所述第一阵列的每一行与所述第二阵列的每一行间隔设置，其中所述第二方向与所述第一方向的夹角为α，0°≤α＜180°；

所述储水罐为多个，在所述储水罐与所述刀盘之间设有第一水轨，所述第一水轨包括第一水轨本体，在所述第一水轨本体上设有多个进水口及多个出水口，多个所述储水罐的出水口分别与所述第一水轨的多个进水口连接，所述第一水轨的多个出水口分别与所述刀盘上多个所述喷嘴的进水口连接；

在所述水泵与所述储水罐之间设有第二水轨，所述第二水轨包括第二水轨本体，在所述第二水轨本体上设有一个进水口及多个出水口，所述水泵的出水口与所述第二水轨的进水口连接，所述第二水轨的多个出水口分别与多个所述储水罐的进水口连接；

在所述水泵与所述第二水轨连接的管道上、所述第二水轨与所述储水罐连接的管道上、所述储水罐与所述第一水轨连接的管道上、以及所述第一水轨与所述刀盘连接的管道上分别设置有阀门和流量传感器，通过所述流量传感器检测各管道的流量，并配合各管道上设置的阀门实现对所述储水罐和所述喷嘴细化的控制。

2.根据权利要求1所述的水切割盾构机，其特征在于，所述水泵的出水口处的压强为30-600兆帕，所述水泵包括：一级以上的水泵。

3.根据权利要求1所述的水切割盾构机，其特征在于，所述第一方向为与刀盘的表面垂直的水平方向，所述第二方向与所述第一方向的夹角α满足，0°≤α＜90°。

4.根据权利要求1-3任一所述的水切割盾构机，其特征在于，所述喷嘴为扇形喷嘴。

5.根据权利要求1-3任一所述的水切割盾构机，其特征在于，在所述第一阵列及所述第二阵列中的每一行中的喷嘴均成扇形布置。

6.根据权利要求1-3任一所述的水切割盾构机，其特征在于，还包括：第一水轨，所述第一水轨包括水轨本体，在所述水轨本体上设有进水口及多个出水口，所述储水罐的出水口与所述第一水轨的进水口连接，所述第一水轨的多个出水口分别与所述刀盘上设置的多个所述喷嘴的进水口连接。

7.根据权利要求1-3任一所述的水切割盾构机，其特征在于，还包括：第一水轨，所述第一水轨包括水轨本体，在所述水轨本体上设有进水口及多个出水口，所述储水罐的出水口与所述第一水轨的进水口连接，所述第一水轨的每个出水口与所述刀盘上设置的所述第一阵列及所述第二阵列中的每一行喷嘴的进水口连接。

8.根据权利要求1-3任一所述的水切割盾构机，其特征在于，还包括：控制装置，所述控制装置与所述水泵连接，控制所述水泵向所述刀盘上设置的喷嘴供水。

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