CN108061068A - 双护盾tbm快速复位液压系统及掘进装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双护盾TBM快速复位液压系统，包括主推油缸和辅推油缸；用于为主推油缸的有杆腔提供低压补油的主推补油泵，主推补油泵与主推油缸通过第一控制阀体连接；用于为主推油缸正常掘进提供压力油的主推泵，主推泵与主推油缸连接；用于在撑紧盾快速复位时向主推油缸和辅推油缸提供大流量油源的复位泵，复位泵分别连接主推油缸和辅推油缸；用于为辅推油缸正常掘进提供压力油的辅推泵，辅推泵通过第四控制阀体连接辅推油缸；控制装置，分别连接并控制主推补油泵、主推泵、复位泵和辅推泵。该系统充分发挥两种复位方式的优点，避免在相应工况下某种复位方式的缺点。本发明还公开了一种包括上述双护盾TBM快速复位液压系统的掘进装备。

Description

双护盾TBM快速复位液压系统及掘进装备
技术领域
本发明涉及隧道掘进装备技术领域，更具体地说，涉及一种双护盾TBM快速复位液压系统。此外，本发明还涉及一种包括上述双护盾TBM快速复位液压系统的掘进装备。
背景技术
目前，双护盾TBM(Tunnel Boring Machine，隧道掘进机)采用的撑紧盾复位方式主要有两种：一种是靠辅推油缸顶住管片将撑紧盾往前推，而主推油缸则被动缩回(简称前浮后推)。另一种是辅推油缸顶住管片将撑紧盾往前推的同时，主推油缸主动回缩并拉着撑紧盾往前走(简称前拉后推)。
现有的双护盾TBM撑紧盾复位液压系统按上述两种复位方式中的一种设计后，就只能执行对应的复位方式。
而上述两种撑紧盾复位方式均存在一定的不足之处。实际使用过程中，前浮后推的复位方式遇到撑紧盾局部受力不均时，可能会导致撑紧盾姿态出现偏差，从而使得接下来管片拼装时容易出现错台等不良现象。而前拉后推的复位方式不足之处，主要是当前盾上稳定器出现故障不能正常使用时，撑紧盾复位过程中如果阻力过大可能导致撑紧盾没有向前运动反而让将前盾往后拉，从而造成无法实现复位功能。
综上所述，如何提供一种能够适用于不同情况、避免出现错台情况且能够避免无法复位情况的液压系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种双护盾TBM快速复位液压系统，能够适用于不同情况、避免出现错台情况且能够避免无法复位情况。
本发明的另一目的是提供一种包括上述双护盾TBM快速复位液压系统的掘进装备。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双护盾TBM快速复位液压系统，包括主推油缸和辅推油缸；还包括：
用于为所述主推油缸的有杆腔提供低压补油的主推补油泵，所述主推补油泵与所述主推油缸通过第一控制阀体连接；
用于为所述主推油缸正常掘进提供压力油的主推泵，所述主推泵与所述主推油缸连接；
用于在撑紧盾快速复位时向所述主推油缸和辅推油缸提供大流量油源的复位泵，所述复位泵分别连接所述主推油缸和所述辅推油缸；
用于为所述辅推油缸正常掘进提供压力油的辅推泵，所述辅推泵通过第四控制阀体连接所述辅推油缸；
控制装置，分别连接并控制所述主推补油泵、主推泵、复位泵和辅推泵。
优选的，所述主推泵和所述主推补油泵均通过第一换向阀连接所述主推油缸，所述复位泵和辅推泵均通过第二换向阀连接所述辅推油缸；
所述控制装置连接所述第一换向阀和所述第二换向阀。
优选的，所述主推油缸连接第一换向阀的第一接口，所述第一换向阀的第二接口连接所述主推泵和所述复位泵，所述第一换向阀的第二接口通过所述第一控制阀体连接所述主推补油泵；
所述辅推油缸连接第二换向阀的第一接口，所述第二换向阀的第二接口连接所述复位泵和所述辅推泵。
优选的，所述第一控制阀体包括串联设置的第一球阀和第一单向阀，所述第一单向阀允许由所述主推补油泵向所述第一换向阀供油；
所述主推泵通过第二单向阀连接所述第一换向阀的第二接口；
所述复位泵的输出口连接第三单向阀，所述第三单向阀通过串联的第三球阀和第六单向阀连接所述第一换向阀的第二接口；所述第三单向阀通过串联的第二球阀和第五单向阀连接所述第二换向阀的第二接口；
所述辅推泵通过第四单向阀连接所述第二换向阀的第二接口。
优选的，所述第一换向阀的第一接口连接所述主推油缸的无杆腔，所述第一换向阀的第三接口连接所述主推油缸的有杆腔；
所述第二换向阀的第一接口连接所述辅推油缸的无杆腔，所述第二换向阀的第三接口连接所述辅推油缸的有杆腔。
优选的，所述第一换向阀包括三位四通换向阀，所述第二换向阀包括三位四通换向阀。
优选的，所述主推补油泵、所述主推泵、所述复位泵和所述辅推泵分别与对应的溢流阀连接。
一种掘进装备，包括液压系统，所述液压系统为上述任一项所述的双护盾TBM快速复位液压系统。
本发明提供的双护盾TBM快速复位液压系统可以通过上述结构采用前拉后推和前浮后推两种复位方式，且两种方式在液压系统中只需通过简单的控制切换或者阀体的切换，同时根据实际工况需要在控制程序中进行复位模式的选择即可实现。这样，就可以充分发挥两种复位方式的优点，选择性避免在相应工况下某种复位方式的缺点。
本发明还提供了一种包括上述双护盾TBM快速复位液压系统的掘进装备。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种双护盾TBM快速复位液压系统的示意图。
图1中，附图标记为：
主推油缸5、辅推油缸17；
第一换向阀4、第二换向阀16；
第一单向阀3、第二单向阀7、第三单向阀9、第四单向阀15；
主推补油泵1、主推泵6、复位泵8、辅推泵14；
第一球阀2、第二球阀11、第三球阀12；第五单向阀10、第六单向阀13。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种双护盾TBM快速复位液压系统，能够适用于不同情况、避免出现错台情况且能够避免无法复位情况。
本发明的另一核心是提供一种包括上述双护盾TBM快速复位液压系统的掘进装备。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种双护盾TBM快速复位液压系统的示意图。
本发明所提供的一种双护盾TBM快速复位液压系统，包括主推油缸5和辅推油缸17；还包括：主推补油泵1、主推泵6、复位泵8和辅推泵14。
其中，主推补油泵1用于为主推油缸5的有杆腔提供低压补油，主推补油泵1与主推油缸5通过第一控制阀体连接；
主推泵6用于为主推油缸5正常掘进提供压力油，主推泵6与主推油缸5连接；
复位泵8用于在撑紧盾快速复位时向主推油缸5和辅推油缸17提供大流量油源，复位泵8分别连接主推油缸5和辅推油缸17；
辅推泵14用于为辅推油缸17正常掘进提供压力油，辅推泵14通过第四控制阀体连接辅推油缸17；
上述系统中还包括控制装置，控制装置分别连接主推补油泵1、主推泵6、复位泵8和辅推泵14，控制装置用于控制上述各油泵在对应时刻为上述两个油缸进行供油。
上述结构在面临不同情况时，可以通过控制装置进行不同的操作控制。
对于前拉后推的复位方式，辅推油缸17的无杆腔和主推油缸5有杆腔均供以压力油，从而使辅推油缸17为撑紧盾向前运动提供推力，而与此同时，主推油缸5为撑紧盾向前运动提供拉力。在正常情况下，可以采用这种复位方式，由于主推油缸5在前面拉相当于为撑紧盾前进提供了一个导向，这样使得撑紧盾复位时姿态更容易控制。
对于前浮后推的复位方式，只需要靠辅推油缸17顶住管片为撑紧盾提供向前运动的推力，而主推油缸5自身处于浮动状态，即主推油缸5无杆腔回缩过程中自动排油，而主推油缸5有杆腔在回缩的过程中的容腔不断变大需要进行补油，当前盾上的稳定器出现故障、不能为撑紧盾前进提供支撑反力，或者为了保护主推油缸5不会因过度受拉而导致其两端的压盖螺钉出现松动甚至脱落。
采用上述技术方案的双护盾TBM可以同时具备前拉后推和前浮后推两种复位方式，且两种方式在液压系统中只需通过简单的控制切换或者阀体的切换，同时根据实际工况需要在控制程序中进行复位模式的选择即可实现。这样，就可以充分发挥两种复位方式的优点，选择性避免在相应工况下某种复位方式的缺点。
在上述实施例的基础之上，可以通过设置换向阀的方式实现油泵与油缸的不同的位置进行连接，主推泵6和主推补油泵1均通过第一换向阀4连接主推油缸5，复位泵8和辅推泵14均通过第二换向阀16连接辅推油缸17；控制装置连接第一换向阀4和第二换向阀16。
本实施例中采用的换向阀均可以采用现有技术中常用的换向阀，且连接关系也可以采用已知方式。
具体地，主推油缸5连接第一换向阀4的第一接口，第一换向阀4的第二接口连接主推泵6和复位泵8，第一换向阀4的第二接口通过第一控制阀体连接主推补油泵1；辅推油缸17连接第二换向阀16的第一接口，第二换向阀16的第二接口连接复位泵8和辅推泵14。
本实施例中采用第一换向阀4的第二接口同时连接主推补油泵1、主推泵6和复位泵8，第二换向阀16的第二接口同时连接复位泵8和辅推泵14。
需要说明的是，上述各实施例中的第一换向阀4的第一接口是用于连接主推油缸5的接口，该第一接口并不唯一，通常是两个接口，用于分别连接主推油缸5的有杆腔和无杆腔。对应的，第二换向阀16的第一接口连接辅推油缸17，该第一接口也并不唯一，通常是两个，分别连接辅推油缸17的有杆腔和无杆腔。
需要说明的是，本实施例中采用第一控制阀体控制主推补油泵1的油路，需要第一控制阀体与控制装置连接，以便在使用时控制第一控制阀体的开闭。
在上述实施例的基础之上，请参考图1，第一控制阀体包括串联设置的第一球阀2和第一单向阀3，第一单向阀3允许由主推补油泵1向第一换向阀4供油；
主推泵6通过第二单向阀7连接第一换向阀4的第二接口；
复位泵8的输出口连接第三单向阀8，第三单向阀8通过串联的第三球阀12和第六单向阀13连接第一换向阀4的第二接口；第三单向阀8通过串联的第二球阀11和第五单向阀10连接第二换向阀16的第二接口；
辅推泵14通过第四单向阀15连接第二换向阀16的第二接口。
在上述任意一个实施例的基础之上，第一换向阀4的第一接口连接主推油缸5的无杆腔，第一换向阀4的第三接口连接主推油缸5的有杆腔；第二换向阀16的第一接口连接辅推油缸17的无杆腔，第二换向阀16的第三接口连接辅推油缸17的有杆腔。
可选的，第一换向阀4包括三位四通换向阀，第二换向阀16包括三位四通换向阀。
在上述任意一个实施例中，主推补油泵1、主推泵6、复位泵8和辅推泵14分别与对应的溢流阀连接。
本申请提供的一个具体的实施例中，请参考图1，主推油缸5是主推进系统的执行元件，为双护盾TBM向前掘进提供推力，图1中仅示出两根油缸用以示意，实际油缸数量可以根据实际情况进行调整。第一换向阀4用于控制主推油缸5伸缩动作，第二换向阀16控制辅推油缸伸出和缩回动作。
前浮后推复位方式复位时，主推补油泵1给主推油缸5的有杆腔提供低压补油，以便保证主推油缸5不会吸空；辅推油缸17为管片拼装提供辅助或者为单护盾模式TBM掘进提供推进力，图中仅画出两根油缸用以示意，实际油缸数量可以根据使用情况进行调整。
主推泵6作用是为主推油缸正常掘进提供压力油；复位泵8为撑紧盾快速复位提供大流量油源；辅推泵14为辅推油缸正常掘进提供压力油；
单向阀10、单向阀13分别防止辅推泵14出口油液和主推泵6出口油液进入系统中。
球阀11、球阀12用于控制复位泵出口油是否汇入主推系统或者辅推系统。
单向阀3、单向阀7、单向阀9、单向阀15的作用是分别防止油液返回相应的液压泵。球阀2作用是当复位方式切换成前拉后推时关闭主推补油油路；溢流阀18、溢流阀19、溢流阀20、溢流阀21用于分别限制四个液压泵出口油压。
前拉后推复位方式具体实现过程如下：主推泵6、复位泵8、辅推泵14均开启，球阀11和球阀12处于开启状态，球阀2处于关闭状态，主推补油泵1不启动，第一换向阀4处于右位，第二换向阀16处于左位，主推泵6、复位泵8和辅推泵14同时向主推油缸5的有杆腔和辅推油缸17的无杆腔供压力油，油液的压力和流量需要根据主推油缸5和辅推油缸17的速度和受力进行自动匹配，由于主推油缸5和辅推油缸17均有一端与撑紧盾连接在一起，油缸的运动速度就是撑紧盾前进的速度，使得主推油缸5在前面拉着撑紧盾同时，辅推油,17在后面推着撑紧盾向前运动，从而实现前拉后推的复位方式。
前浮后推复位方式具体实现过程如下：主推补油泵1、主推泵6、复位泵8、辅推泵14均开启，球阀2和球阀11处于开启状态，球阀12处于关闭状态，第一换向阀4也处于右位，第二换向阀16处于左位。此时复位泵8和辅推泵14的油液汇合后向辅推油缸17的无杆腔供压力油使得辅推油缸17顶住管片将撑紧盾往前推，而由于撑紧盾往前运动会使得主推油缸5被动回缩，此时主推油缸5的无杆腔会自动排油，而有杆腔需要进行补油，此时主推泵6和主推补油泵1的油液将汇合起来给主推油缸5的有杆腔主动补充低压油，该过程仅需克服管路压力损失即可。
本发明提出了一种双护盾TBM快速复位液压系统，可以根据实际工况灵活地选择复位方式，可以充分利用两种复位方式各自的优点，提高了双护盾TBM的适应性；上述结构简单，只需简单的阀体间切换操作就可以同时具备两种复位方式。
除了上述各个实施例所提供的双护盾TBM快速复位液压系统的主要结构和连接关系，本发明还提供一种包括上述实施例公开的液压系统的掘进装备，该掘进装备中通过上述液压系统实现动力的传递，该掘进装备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的双护盾TBM快速复位液压系统及具有该液压系统掘进装备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双护盾TBM快速复位液压系统，包括主推油缸(5)和辅推油缸(17)；其特征在于，还包括：
用于为所述主推油缸(5)的有杆腔提供低压补油的主推补油泵(1)，所述主推补油泵(1)与所述主推油缸(5)通过第一控制阀体连接；
用于为所述主推油缸(5)正常掘进提供压力油的主推泵(6)，所述主推泵(6)与所述主推油缸(5)连接；
用于在撑紧盾快速复位时向所述主推油缸(5)和辅推油缸(17)提供大流量油源的复位泵(8)，所述复位泵(8)分别连接所述主推油缸(5)和所述辅推油缸(17)；
用于为所述辅推油缸(17)正常掘进提供压力油的辅推泵(14)，所述辅推泵(14)通过第四控制阀体连接所述辅推油缸(17)；
控制装置，分别连接并控制所述主推补油泵(1)、主推泵(6)、复位泵(8)和辅推泵(14)。
2.根据权利要求1所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述主推泵(6)和所述主推补油泵(1)均通过第一换向阀(4)连接所述主推油缸(5)，所述复位泵(8)和辅推泵(14)均通过第二换向阀(16)连接所述辅推油缸(17)；
所述控制装置连接所述第一换向阀(4)和所述第二换向阀(16)。
3.根据权利要求2所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述主推油缸(5)连接第一换向阀(4)的第一接口，所述第一换向阀(4)的第二接口连接所述主推泵(6)和所述复位泵(8)，所述第一换向阀(4)的第二接口通过所述第一控制阀体连接所述主推补油泵(1)；
所述辅推油缸(17)连接第二换向阀(16)的第一接口，所述第二换向阀(16)的第二接口连接所述复位泵(8)和所述辅推泵(14)。
4.根据权利要求3所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述第一控制阀体包括串联设置的第一球阀(2)和第一单向阀(3)，所述第一单向阀(3)允许由所述主推补油泵(1)向所述第一换向阀(4)供油；
所述主推泵(6)通过第二单向阀(7)连接所述第一换向阀(4)的第二接口；
所述复位泵(8)的输出口连接第三单向阀(8)，所述第三单向阀(8)通过串联的第三球阀(12)和第六单向阀(13)连接所述第一换向阀(4)的第二接口；所述第三单向阀(8)通过串联的第二球阀(11)和第五单向阀(10)连接所述第二换向阀(16)的第二接口；
所述辅推泵(14)通过第四单向阀(15)连接所述第二换向阀(16)的第二接口。
5.根据权利要求4所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述第一换向阀(4)的第一接口连接所述主推油缸(5)的无杆腔，所述第一换向阀(4)的第三接口连接所述主推油缸(5)的有杆腔；
所述第二换向阀(16)的第一接口连接所述辅推油缸(17)的无杆腔，所述第二换向阀(16)的第三接口连接所述辅推油缸(17)的有杆腔。
6.根据权利要求5所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述第一换向阀(4)包括三位四通换向阀，所述第二换向阀(16)包括三位四通换向阀。
7.根据权利要求6所述的双护盾TBM快速复位液压系统，其特征在于，所述主推补油泵(1)、所述主推泵(6)、所述复位泵(8)和所述辅推泵(14)分别与对应的溢流阀连接。
8.一种掘进装备，包括液压系统，其特征在于，所述液压系统为权利要求1至7任一项所述的双护盾TBM快速复位液压系统。
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