CN108442935A - 常压刀盘分区域冲刷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种常压刀盘分区域冲刷系统，包括与主进浆管连通的刀盘冲刷总管，刀盘冲刷总管与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左、右侧区域冲刷总管连通，刀盘冲刷总管设有气动球阀、泥浆泵、流量计和液动球阀，刀盘中心区域冲刷支管设有液动球阀、流量计和中心冲刷喷头，刀盘左、右侧区域冲刷管总管设有液动球阀，并与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，开口冲刷支管设有开口冲刷喷头，周边面板冲刷支管设有周边面板冲刷喷头，中心冲刷喷头位于刀盘中心区域，开口冲刷喷头位于相邻主刀梁夹角处，周边面板冲刷喷头位于主刀梁周边面板处。本发明增加常压刀盘的携渣能力，减少滞渣现象，可针对性分区冲刷，增加操作便捷性和地层适应性。

Description

常压刀盘分区域冲刷系统

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，特别是指一种常压刀盘分区域冲刷系统。

背景技术

配置有常压刀盘的泥水平衡盾构机因其独特的换刀效率、安全性等优势逐渐用于穿江、跨海等大断面隧道施工中，为高水土压力隧道工程施工带来了革命性的创新。但由于常压刀盘刀具布置需要和功能要求，常压刀盘存在如下2个结构性缺点：①刀盘主梁厚度超过2米；②中心区域存在直径超过4米的无开口区域、无溜渣通道。由此带来如下问题。

1）携渣/滞渣问题：常压刀盘开挖直径超过11米，开挖渣土方量大；但由于主梁宽度较宽带来的刀盘开口分布不均、主梁厚度超过2米导致排渣通道过长等因素，导致在刀盘区域的排渣效率较低，影响正常掘进，而且渣土容易在刀盘前部堆积，带来滞留渣土二次磨损刀具/面板等问题。

2）刀盘中心泥饼：常压刀盘中心无开口区域直径超过4米，导致刀盘中心面板渣土滞排、泥饼粘接问题，影响刀盘开挖功能，甚至正常施工。

发明内容

本发明提出一种常压刀盘分区域冲刷系统，提高常压刀盘区域的排渣效率，降低渣土在刀盘前部的滞排；解决常压刀盘中心无开口区域的渣土滞排和泥饼粘接问题；防止中心区域冲刷喷口堵塞问题；提高冲刷的选择性、针对性和方便性；防止渣土倒灌引起管路堵塞的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种常压刀盘分区域冲刷系统，包括主进浆管、刀盘冲刷总管和冲刷喷头，所述的主进浆管与刀盘冲刷总管连通，刀盘冲刷总管分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，刀盘中心区域冲刷支管的出口端设有中心冲刷喷头，刀盘左侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，刀盘右侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，开口冲刷支管的出口端设有开口冲刷喷头，周边面板冲刷支管的出口端设有周边面板冲刷喷头，中心冲刷喷头位于刀盘中心区域，刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头、周边面板冲刷喷头位于刀盘左侧区域，刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头、周边面板冲刷喷头位于刀盘右侧区域。

所述的刀盘冲刷总管上依次串联有气动球阀、增压泥浆泵、总流量计和总液动球阀，刀盘冲刷总管通过中心回转接头分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，每路刀盘中心区域冲刷支管上依次串联有液动球阀a、流量计、单向阀a和端部手动球阀a，刀盘左侧区域冲刷总管上设有液动球阀b，刀盘左侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀b、端部手动球阀b，刀盘右侧区域冲刷总管上设有液动球阀c，刀盘右侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀c、端部手动球阀c。

所述的中心冲刷喷头设在刀盘中心区域外沿端面上，中心冲刷喷头朝向刀盘中心并与刀盘端面平行，开口冲刷喷头设在相邻主刀梁中心夹角处，开口冲刷喷头朝向四周并倾斜设置，周边面板冲刷喷头设在主刀梁周边端面上，周边面板冲刷喷头朝向刀盘中心并与刀盘端面平行。

所述的主进浆管设在盾体内，盾体内还设有常压刀盘、泥水仓、气垫仓、进浆支路和主排浆管，泥水仓位于气垫仓与常压刀盘之间，主进浆管与泥水仓连通，泥水仓与气垫仓连通，气垫仓与主排浆管连通。

所述的泥水仓与气垫仓的连通口处设有泥浆门，主排浆管的进口处设有破碎机和格栅，格栅罩在主排浆管的进口处。

所述的刀盘中心区域冲刷支管设有七路，刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路，刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路。

本发明实现的功能：①增压泥浆泵提供常压刀盘冲刷所需流量为1000-3000m³/h，压力不小于7bar，足够流量可以增加携渣能力，减少滞渣现象，同时足够压力可以保证冲刷距离和范围；②中心冲刷支路管上的液动球阀和左、右冲刷区域的总路液动球阀可以实现冲刷部位的分区，可实现针对性、选择性的冲刷，增加对地层的适应性、人员操作的便捷性；③7路刀盘中心区域冲刷支管路上安装的流量计可以有效检测各支路的冲刷流量，便于操作人员判断各支管路是否被堵塞，确保刀盘中心区域冲刷支管路正常工作，保证刀盘中心区域足够冲刷流量；④总流量计监测进入刀盘区域的冲刷流量和监测进入每个区域的冲刷流量，实现刀盘冲刷总管流量监控；⑤所有支路上安装的单向阀将有效防止泥浆和渣土的倒灌，减少支路管路堵塞概率；⑥端部手动球阀作为安全球阀，在管路爆裂等情况下切断刀盘前部泥浆与管路的连通。

本发明的有益效果：①足够的刀盘冲刷流量可以增加携渣能力，减少滞渣现象；足够冲刷压力可以保证冲刷距离和范围；②液动球阀a、b、c的设计，盾构司机可以根据现场情况在主控室远程控制各液动球阀的开闭，可以实现针对性分区域冲刷（3个区域任意控制），增加对地层的适应性、人员操作的便捷性；③中心支路流量计监控流量，判断管路堵塞情况，确保刀盘中心区域冲刷支管路正常工作，保证刀盘中心区域足够冲刷流量，减少常压刀盘中心泥饼概率；④总流量计实现刀盘冲刷总管流量/各区域流量监控；⑤支路单向阀防止泥浆和渣土的倒灌，减少管路堵塞的概率；⑥端部手动球阀安装作为管路爆裂时最后的安全保障。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整机结构示意图。

图2为本发明常压刀盘分区域冲刷示意图。

图中：1-常压刀盘、2-泥水仓、3-气垫仓、4-盾体、5-进浆支路、6-主进浆管、7-主排浆管、8-气动球阀、9-增压泥浆泵、10-总流量计、11-总液动球阀、12-中心回转接头、13-液动球阀a、14-流量计、15-单向阀a、16-端部手动球阀a、17-中心冲刷喷头、18-液动球阀b、19-单向阀b、20-端部手动球阀b、21-开口冲刷喷头、22-周边面板冲刷喷头、23-液动球阀c、24-单向阀c、25-端部手动球阀c、26-泥浆门、27-破碎机、28-格栅、29-刀盘左侧区域、30-刀盘中心区域、31-刀盘右侧区域，32-刀盘冲刷总管。

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付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。

如图1-2所示，一种常压刀盘分区域冲刷系统，包括主进浆管6、刀盘冲刷总管32和冲刷喷头，所述的主进浆管6与刀盘冲刷总管32连通，刀盘冲刷总管32分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，刀盘中心区域冲刷支管的出口端设有中心冲刷喷头17，刀盘左侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，刀盘右侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，开口冲刷支管的出口端设有开口冲刷喷头21，周边面板冲刷支管的出口端设有周边面板冲刷喷头22，中心冲刷喷头17位于刀盘中心区域30，刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头21、周边面板冲刷喷头22位于刀盘左侧区域29，刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头21、周边面板冲刷喷头22位于刀盘右侧区域31。

所述的刀盘冲刷总管32上依次串联有气动球阀8、增压泥浆泵9、总流量计10和总液动球阀11，刀盘冲刷总管32通过中心回转接头12分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，每路刀盘中心区域冲刷支管上依次串联有液动球阀a13、流量计14、单向阀a15和端部手动球阀a16，刀盘左侧区域冲刷总管上设有液动球阀b18，刀盘左侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀b19、端部手动球阀b20，刀盘右侧区域冲刷总管上设有液动球阀c23，刀盘右侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀c24、端部手动球阀c25。

所述的中心冲刷喷头17设在刀盘中心区域30外沿端面上，中心冲刷喷头17朝向刀盘中心并与刀盘端面平行，开口冲刷喷头21设在相邻主刀梁中心夹角处，开口冲刷喷头21朝向四周并倾斜设置，周边面板冲刷喷头22设在主刀梁周边端面上，周边面板冲刷喷头22朝向刀盘中心并与刀盘端面平行。

所述的主进浆管6设在盾体4内，盾体4内还设有常压刀盘1、泥水仓2、气垫仓3、进浆支路5和主排浆管7，泥水仓2位于气垫仓3与常压刀盘1之间，主进浆管6与泥水仓2连通，泥水仓2与气垫仓3连通，气垫仓3与主排浆管7连通。

所述的泥水仓2与气垫仓3的连通口处设有泥浆门26，主排浆管7的进口处设有破碎机27和格栅28，格栅28罩在主排浆管7的进口处。

所述的刀盘中心区域冲刷支管设有七路，刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路，刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路。

本发明的工作原理为：进浆浆液通过刀盘冲刷总管进入各个冲刷部位，中心冲刷喷头向内对刀盘中心区域端面进行冲刷，开口冲刷喷头向前对刀盘中心开口的渣土进行冲刷，周边面板冲刷喷头向内对主刀梁端面进行冲刷，常压刀盘开挖的渣土与进浆浆液混合后的浆液先后通过刀盘区域、泥水仓、泥浆门、破碎机和格栅，最后通过主排浆管排出。图2中的若干扇形黑色区域为喷头的喷洒状态。

增压泥浆泵抽取主进浆管的泥浆经过增压后注入到常压刀盘的各个冲刷部位，刀盘冲刷总管上安装有气动球阀、液动球阀、手动球阀、流量计、单向阀等元器件，实现刀盘冲刷总管的开闭和流量的监控。

大流量、高压力增压泥浆泵保证刀盘区域的携渣能力和减少刀盘泥饼概率；盾构司机在主控室远程控制液动球阀a、b、c的开闭，选择性开启冲刷管路，增加地层的适应性和操作便捷性；7路刀盘中心区域冲刷支管路上安装的流量计可以有效检测各支路的冲刷流量，便于操作人员判断各支管路是否被堵塞，确保刀盘中心区域冲刷支管路正常工作，保证刀盘中心区域足够冲刷流量，有效降低刀盘中心无开口区域的泥饼概率；总流量计监测进入刀盘区域/各区域的冲刷流量，实现刀盘冲刷总管流量监控；所有支路上安装的单向阀将有效防止泥浆和渣土的倒灌，减少管路堵塞的概率；端部手动球阀作为安全球阀，在管路爆裂等情况下切断刀盘前部泥浆与后部管路的连通，避免泥浆泄漏致刀盘腔体内及管路可维修性。

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 (6)

1.一种常压刀盘分区域冲刷系统，包括主进浆管（6）、刀盘冲刷总管（32）和冲刷喷头，其特征在于：所述的主进浆管（6）与刀盘冲刷总管（32）连通，刀盘冲刷总管（32）分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，刀盘中心区域冲刷支管的出口端设有中心冲刷喷头（17），刀盘左侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，刀盘右侧区域冲刷总管分别与开口冲刷支管、周边面板冲刷支管连通，开口冲刷支管的出口端设有开口冲刷喷头（21），周边面板冲刷支管的出口端设有周边面板冲刷喷头（22），中心冲刷喷头（17）位于刀盘中心区域（30），刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头（21）、周边面板冲刷喷头（22）位于刀盘左侧区域（29），刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷喷头（21）、周边面板冲刷喷头（22）位于刀盘右侧区域（31）。

2.根据权利要求1所述的常压刀盘分区域冲刷系统，其特征在于：所述的刀盘冲刷总管（32）上依次串联有气动球阀（8）、增压泥浆泵（9）、总流量计（10）和总液动球阀（11），刀盘冲刷总管（32）通过中心回转接头（12）分别与刀盘中心区域冲刷支管、刀盘左侧区域冲刷总管和刀盘右侧区域冲刷总管连通，每路刀盘中心区域冲刷支管上依次串联有液动球阀a（13）、流量计（14）、单向阀a（15）和端部手动球阀a（16），刀盘左侧区域冲刷总管上设有液动球阀b（18），刀盘左侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀b（19）、端部手动球阀b（20），刀盘右侧区域冲刷总管上设有液动球阀c（23），刀盘右侧区域冲刷总管上的开口冲刷支管和周边面板冲刷支管上均设有单向阀c（24）、端部手动球阀c（25）。

3.根据权利要求1所述的常压刀盘分区域冲刷系统，其特征在于：所述的中心冲刷喷头（17）设在刀盘中心区域（30）外沿端面上，中心冲刷喷头（17）朝向刀盘中心并与刀盘端面平行，开口冲刷喷头（21）设在相邻主刀梁中心夹角处，开口冲刷喷头（21）朝向四周并倾斜设置，周边面板冲刷喷头（22）设在主刀梁周边端面上，周边面板冲刷喷头（22）朝向刀盘中心并与刀盘端面平行。

4.根据权利要求1所述的常压刀盘分区域冲刷系统，其特征在于：所述的主进浆管（6）设在盾体（4）内，盾体（4）内还设有常压刀盘（1）、泥水仓（2）、气垫仓（3）、进浆支路（5）和主排浆管（7），泥水仓（2）位于气垫仓（3）与常压刀盘（1）之间，主进浆管（6）与泥水仓（2）连通，泥水仓（2）与气垫仓（3）连通，气垫仓（3）与主排浆管（7）连通。

5.根据权利要求4所述的常压刀盘分区域冲刷系统，其特征在于：所述的泥水仓（2）与气垫仓（3）的连通口处设有泥浆门（26），主排浆管（7）的进口处设有破碎机（27）和格栅（28），格栅（28）罩在主排浆管（7）的进口处。

6.根据权利要求1所述的常压刀盘分区域冲刷系统，其特征在于：所述的刀盘中心区域冲刷支管设有七路，刀盘左侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路，刀盘右侧区域冲刷总管的开口冲刷支管和周边面板冲刷管均设有三路。