CN108176453A - 一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，包括破碎室、驱动单元以及位于破碎室下部的泥浆流入室，所述破碎室内安装有旋转辊，所述旋转辊上布置多个旋转辊钻头，旋转辊的一端穿过破碎室后与驱动单元连接，破碎室的内壁上布置有固定颚板，所述固定颚板上布置有固定钻头，所述旋转辊钻头和相应的固定钻头之间形成破碎间隙。固定钻头与旋转辊钻头的间隙可调，可以实现将砾石破碎到指定大小，改善盾构泥水系统性能，提高其协渣输送能力。

Description

一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机

技术领域

本发明涉及隧道盾构法施工领域中的一种破碎机，特别是一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机。

背景技术

泥水平衡盾构机是通过刀盘对土仓砂石进行切削，经破碎装置对砾石进行破碎，然后通过泥浆循环系统将渣土排出完成隧道掘进。因其精确的沉降控制性能，广泛应用于我国富含砂层，孤石地层，大埋深富水地层以及高透水性等地层中的隧道掘进施工。

目前在我国盾构施工领域广泛使用的泥水盾构机主要有海瑞克和三菱两大类，由于两类盾构机在泥水平衡方式上设计的不同，砾石破碎装置的形式以及安装位置各有不同。其中海瑞克类泥水盾构机的破碎装置直接安装在排泥口，采用液压驱动的颚式破碎钳形式，此类破碎装置在使用过程中易出现油缸爆裂，且由于在土仓中，维修很不方便，安全风险高。而三菱类泥水盾构机的破碎装置则是安装在泥浆管路上，以独立破碎机的形式存在，采用皮带轮驱动的颚式破碎钳的形式，在实际使用过程中，由于密封装置的频繁失效，且破碎不够彻底，导致破碎机故障率高，泥浆管路堵塞，影响掘进效率，增加施工风险。

因此，本领域需要开发一种新的泥浆循环系统中的破碎机以克服上述两类颚式破碎机故障率高，维修不便以及破碎能力过低的问题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其维护方便，密封能够承受高压泥浆且破碎效率高。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，包括破碎室、驱动单元以及位于破碎室下部的泥浆流入室，所述破碎室内安装有旋转辊，所述旋转辊上布置多个旋转辊钻头，旋转辊的一端穿过破碎室后与驱动单元连接，破碎室的内壁上布置有固定颚板，所述固定颚板上布置有固定钻头，所述旋转辊钻头和相应的固定钻头之间形成破碎间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述破碎室的上端面布置有粒径分选室，所述粒径分选室内布置有粒径分选格栅。

作为上述技术方案的进一步改进，所述粒径分选室前后两面分别布置有故障检查口，所述粒径分选室的上部与右侧相应设置有上部清洗口和右侧清洗口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动单元包括两台驱动电机以及位于破碎室外侧的减速箱，两台驱动电机与同一个减速箱连接，旋转辊的一端与减速箱的输出端连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述破碎室的内壁焊接有耐磨材料层。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固定颚板上布置有多个调节孔，所述固定颚板通过固定颚板调节螺栓穿过相应的调节孔后固定在破碎室的内壁上，所述固定钻头通过固定颚板调整锁紧螺栓固定在固定颚板上。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括反冲管，所述反冲管的一端与泥浆流入室连通，反冲管的另一端与破碎室连通，反冲管上安装有反冲控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进，位于同一圆周上的所述旋转辊钻头沿仿渐开线呈高低间隔布置，与所述旋转辊钻头相对应的固定钻头沿仿渐开线呈高低间隔布置。

作为上述技术方案的进一步改进，同一圆周上旋转辊钻头的高点位置与相应对的固定钻头的高点位置之间存在破碎间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述破碎室内部中靠近驱动单元的一侧布置有破碎分配网。

本发明的有益效果是：

1)双电机通过减速箱驱动一根旋转辊旋转，在顺时针旋转超负荷时能自动逆时针旋转，可以有效减少破碎机高负荷运转的几率，降低故障率，提升盾构泥水系统的碎石能力；

2)耐磨坚固的密闭腔体使破碎机最大可承受1Mpa的泥水压力，可以很好的满足大埋深富水地层中泥水盾构施工的环流渣土破碎与泥浆运输的需要，提高盾构机地层适应性；

3)固定钻头与旋转辊钻头的间隙可调，可以实现将砾石破碎到指定大小，改善盾构泥水系统性能，提高其协渣输送能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是单辊破碎机正视图；

图2是图1中A-A向的剖视图；

图3是单辊破碎机右视图；

图4是图3中B-B向的剖视图；

图5是图4中C-C向的剖视图；

图6是图4中D-D向的剖视图；

图7是单辊破碎机左视图；

图8是单辊破碎机局部剖视图；

图9是圆圈E所框选部分的局部放大图；

图10是反冲管的连接示意图。

图中：1-泥浆入口，2-故障检查口，3-上部清洗口，4-破碎室，5-右侧清洗口，6-减速机给油口，7-齿轮油液位计，8-驱动电机，9-减速箱，10-泥浆排放管，11-液压动密封，12-密封端盖，13-固定颚板调节螺栓，14-破碎机旁通口，15-旋转辊，16-旋转辊钻头，17-固定钻头，18-固定颚板，19-工字钢支架，20-固定颚板调整锁紧螺栓，21-粒径分选格栅，22-破碎机吊耳，23-粒径分选室，24-泥浆流入室，25-外置电气控制系统接入部，26-反冲管。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1，图2所示，本发明提供了一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，包括上部的粒径分选室23、破碎室4、下部的泥浆流入室24、由两台驱动电机8与减速箱9组成的驱动单元、泥浆排放管10、底部的工字钢支架19以及外置电气控制系统接入部25构成，破碎室4中含有固定颚板18和旋转辊15组成主要破碎单元，固定颚板18上镶嵌有固定钻头17与旋转辊15上镶嵌的旋转钻头16在驱动电机8的带动下进行相对运动，来实现对砾石的破碎。粒径分选室23的左侧是泥浆入口1，从盾构机土仓泵送过来的泥浆在粒径分选室23中通过粒径分选格栅21进行分选，小颗粒的泥浆以及砂石直接进入泥浆流入室24，进而流入盾构泥浆循环管路，大颗粒的石块进入破碎室4，在旋转辊15和固定颚板的挤压与碾压作用下粉碎后进入泥浆流入室24。考虑到检查与维修需要，在粒径分选室23前后两面有故障检查口2，同时在粒径分选室23上部与右侧设置有上部清洗口3和右侧清洗口5。破碎室4右侧直接与减速箱9相连，由于单辊破碎机的旋转辊15主要由减速箱9内齿轮间的相互作用提供动力，因此减速箱9上必须设置减速机给油口6以及齿轮油液位计7，实时观测减速箱9中的齿轮油液面，及时添加补充，及时更换，保证减速箱9的动力性能。泥浆流入室24设置有破碎机旁通口14。破碎室4外侧上部两侧分别布置有破碎机吊耳22。

参照图1、图3和图8所示，针对本发明的一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，所述粒径分选室23、破碎室4和下部的泥浆流入室24等组成的破碎机主体各部件之间均为耐磨钢板焊接结构，从而可以形成一个耐磨坚固的整体，密闭腔室包括所述的粒径分选室23、破碎室4和下部的泥浆流入室24的四壁均敷焊有耐磨材料，可以有效防止主体破碎单元的磨损，提升破碎机的整体寿命。

参照图1、图4、图5和图6所示，以上所述的单辊破碎机在破碎室4有限的尺寸内结合了颚式破碎机和辊式破碎机的双重功能，所述破碎室4中的固定颚板18用于破碎粗砾石，旋转辊15用于破碎细砾石，实现了单辊破碎机分级破碎的功能特性，可以在正常运行功率的前提下将泥浆系统中的砾石破碎到可以排出的尺寸，正常情况下该例单辊破碎机最大破碎粒径可以达到280mm。

参照图4、图5和图6，位于同一圆周上的所述旋转辊钻头16沿仿渐开线呈高低间隔布置，与所述旋转辊钻头16相对应的固定钻头17沿仿渐开线呈高低间隔布置。旋转辊钻头16由2种高度类型，连续间隔组成仿渐开线式布置。低高度的旋转辊钻头16与颚板间隙较大，大块石块经低高度的旋转辊钻头16破碎后，较大的破碎部可由相邻两个高高度的旋转辊钻头16二次连续碾压，旋转辊钻头16与固定颚板、固定钻头17可以对石渣形成垂直的剪切碾压，可以达到更为均匀的破碎粒径以及较高的破碎效率。同时避免石渣周期性堆积形成管路压力波动。

参照图4，同一圆周上旋转辊钻头16的高点位置与相应对的固定钻头17的高点位置之间存在破碎间隙。在破碎机运行过程中，旋转辊钻头16及固定钻头17间截面在整个运动周期内均保持等截面，确保接入在封闭带压管路内的破碎机的的泥浆，始终处于一个均匀的流道，管路压力不受破碎机内的流到变化而产生剧烈的压力波动。

参照图3、图7和图8所示，以上所述的盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，由固定颚板18与旋转辊15构成的破碎单元，被放置在一个小截面的密闭腔体破碎室4中，保持破碎机主体重心处在稳定的低处。同时旋转辊15的驱动单元为两套驱动电机8组成的双电机结构，通过减速箱9共同驱动单独一个旋转辊15，在顺时针旋转超负荷时能自动逆时针旋转，可以有效减少电机高负荷运转的频率，降低破碎机的故障率。所述驱动电机8的常规额定转矩为15.3KN.M,瞬时转矩可以达到22.9KN.M。

参照图1和图8所示，以上所述的盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，在破碎室4的左侧端部为液压密封端盖12，所述的液压密封端盖12中采用非接触式液压动密封11与旋转辊15的旋转轴之间形成高压密封环境，通过外置液压油进行加压密封，将破碎室4与外界隔离，该例单辊破碎机在此种液压动密封的作用下最大可承受1Mpa的泥水压力。

参照图1、图8和图9所示，以上所述的盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，破碎室4中的固定颚板18与旋转辊15的之间的空隙尺寸可实现外置调整，通过破碎室4外的-固定颚板调节螺栓13调整固定颚板18的位置，然而通过固定颚板调整锁紧螺栓20调整固定钻头17在固定颚板18上位置，可以实现将旋转辊15与固定颚板18的预设间隙进行10mm-40mm的间隙调整，以此来实现将砾石破碎到指定尺寸。该例单辊破碎机固定颚板18上共镶嵌有9组固定钻头17，固定钻头的突出部长度为298mm，陷入部长度为270mm，旋转辊15上同时镶嵌有9组旋转钻头16，旋转钻头16的突出部为412mm，陷入部为369mm，预设尺寸的调节范围即旋转钻头16的突出部与固定钻头的陷入部间隙，统计数据显示，在40mm的间隙下，该例破碎机可实现39.4t/h的破碎能力。

参照图10所示，还包括反冲管26，所述反冲管26的一端与泥浆流入室连通，反冲管26的另一端与破碎室连通，反冲管26上安装有反冲控制阀，通过反冲管26构成设计泥浆反循环功能，对于钻头不易带入破碎过大的石块，通过泥浆反循环与运转的破碎辊连续带动石块在破碎室内反击，使得大块石头破裂成为小块。同时冲洗粘土的积存。

所述破碎室内部中靠近驱动单元的一侧布置有破碎分配网。破碎分配网，防止泥浆将全部石渣带到电机端，大量堆积影响破碎效率。使得大的石块由前段逐步由渐开线式的钻头逐渐剥离破碎。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：包括破碎室、驱动单元以及位于破碎室下部的泥浆流入室，所述破碎室内安装有旋转辊，所述旋转辊上布置多个旋转辊钻头，旋转辊的一端穿过破碎室后与驱动单元连接，破碎室的内壁上布置有固定颚板，所述固定颚板上布置有固定钻头，所述旋转辊钻头和相应的固定钻头之间形成破碎间隙，所述破碎间隙可调。

2.根据权利要求1所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述破碎室的上端面布置有粒径分选室，所述粒径分选室内布置有粒径分选格栅。

3.根据权利要求2所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述粒径分选室前后两面分别布置有故障检查口，所述粒径分选室的上部与右侧相应设置有上部清洗口和右侧清洗口。

4.根据权利要求1所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述驱动单元包括两台驱动电机以及位于破碎室外侧的减速箱，两台驱动电机与同一个减速箱连接，旋转辊的一端与减速箱的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述破碎室的内壁焊接有耐磨材料层。

6.根据权利要求1～5任一项所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述固定颚板上布置有多个调节孔，所述固定颚板通过固定颚板调节螺栓穿过相应的调节孔后固定在破碎室的内壁上，所述固定钻头通过固定颚板调整锁紧螺栓固定在固定颚板上。

7.根据权利要求1～5任一项所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：还包括反冲管，所述反冲管的一端与泥浆流入室连通，反冲管的另一端与破碎室连通，反冲管上安装有反冲控制阀。

8.根据权利要求1～5任一项所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：位于同一圆周上的所述旋转辊钻头沿仿渐开线呈高低间隔布置，与所述旋转辊钻头相对应的固定钻头沿仿渐开线呈高低间隔布置。

9.根据权利要求8所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：同一圆周上旋转辊钻头的高点位置与相应对的固定钻头的高点位置之间存在破碎间隙。

10.根据权利要求8所述的用于盾构泥浆循环系统中的单辊破碎机，其特征在于：所述破碎室内部中靠近驱动单元的一侧布置有破碎分配网。