CN109057812B - 一种盾构机的防泥饼冲刷系统 - Google Patents

一种盾构机的防泥饼冲刷系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构机的防泥饼冲刷系统,它包括刀盘,在刀盘正面和刀盘背面分别设有多个刀盘冲刷装置和土仓冲刷装置,其特征在于,所述土仓冲刷装置呈圆筒状,其一端垂直固定在刀盘背面,另一端通过连接管路与泥水循环系统管路相联通,在连接管路上设有增压泵;土仓冲刷装置的冲刷口沿冲刷装置的长度方向呈竖向设置,且每个土仓冲刷装置的中心与冲刷口之间的连线形成一个泥浆或高压水冲刷路线,每个冲刷路线均沿圆盘的切线方向设置。本发明得到的盾构机的防泥饼冲刷系统能够对刀盘上和土仓内的渣土冲刷的同时进行搅拌,以防止盾构机中土仓和刀盘上形成泥饼。

Description

一种盾构机的防泥饼冲刷系统
技术领域
本发明涉及一种地下通道开挖工具,具体涉及一种盾构机的防泥饼冲刷系统。
背景技术
近年来,我国城市化进程加快,越来越多的城市把发展轨道交通作为解决这一问题的有效手段。地下空间作为城市的又一宝贵资源得到高强度的开发利用,使得地下空间越发拥挤,对地下工程的施工要求越来越高。采用盾构机开挖地下通道具有开挖量小、对环境扰动小,不会造成周边土层的沉降,限制条件少、机械化程度高等优点,因此在轨道交通及隧道施工中广泛应用。盾构机在粘土地层的掘进过程中,挖掘面的粘性土受到刀盘的碾压,很容易自刀盘中心位置向四周逐步在刀盘面和土仓内壁上形成附着的泥饼,从而导致刀盘的切削效率降低,延长掘进时间,增大刀盘的扭矩和盾构的推力,也增加了设备的故障频率。现有盾构机的防泥系统包括冲洗管道,所述冲洗管道与刀盘上和土仓内的多个冲刷口相连通,通过冲洗管道内的高压水或泥浆从冲刷口处喷射后,即可将刀盘和土仓上的泥土进行冲刷,从而改善刀盘和土仓内渣土的流动性,防止刀盘和土仓上产生泥饼。但现有刀盘和土仓上冲刷装置的冲刷口垂直刀盘面设置,其喷出的高压水或泥浆对渣土无明显的搅拌作用,在复杂地层中盾构机土仓搅拌能力往往不足,进而影响盾构机效率。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种能够对刀盘上和土仓内的渣土冲刷的同时进行搅拌,以防止盾构机中土仓和刀盘上形成泥饼的盾构机的防泥饼冲刷系统。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
一种盾构机的防泥饼冲刷系统,它包括刀盘,在刀盘正面和刀盘背面分别设有多个刀盘冲刷装置和土仓冲刷装置,其特征在于,所述土仓冲刷装置呈圆筒状,其一端垂直固定在刀盘背面,另一端通过连接管路与泥水循环系统管路相联通,在连接管路上设有增压泵;土仓冲刷装置的冲刷口沿冲刷装置的长度方向呈竖向设置,且每个土仓冲刷装置的中心与冲刷口之间的连线形成一个泥浆或高压水冲刷路线,每个冲刷路线均沿圆盘的切线方向设置。这样,所设置的土仓冲刷装置垂直固定安装在刀盘背面,及凸出于刀盘设置,其凸出的部分在刀盘旋转过程中可对盾构机土仓内渣土进行有效的搅拌,有利于刀盘土仓内渣土的流动。同时,其冲刷口设置位置独特,通过该冲刷口所喷射出的高压水或泥浆呈切线方向喷射,能够对刀盘切削下来且刚刚进入土仓的渣土流动性进行改良,并可增加渣土的转动。由此,通过土仓冲刷装置和设置在该装置上的喷射口所形成的高压水或泥浆喷射路线,即能够实现对土仓内渣土双重搅动和切削,从而提高渣土的流动性,增加渣土的转动,进而防止土仓内渣土结成泥饼。
进一步的,在每个土仓冲刷装置内均设有一个弹簧型止回阀,在弹簧型止回阀内设有一个沿其长度方向放置的弹簧,所述弹簧的一端与刀盘背面固定连接,另一端固定在弹簧型止回阀阀体内;处于常压状态时,弹簧处于自然伸长状态,弹簧型止回阀的阀体与冲刷口相对应,将冲刷口挡住并密封;当增压泵开启时,弹簧型止回阀在高压水或泥浆的挤压下面向刀盘背面方向移动,开启冲刷口,使高压水或泥浆从冲刷口处呈切线方向喷射而出。这样,冲刷系统处于非工作状态时,弹簧处于自然伸长状态,高压水通道关闭,同时将土仓内的渣土隔绝在该冲刷系统外,防止渣土将冲刷口阻塞;当该冲刷系统处于工作状态时,增压泵将来自连接管路中的水加压,弹簧型止回阀的阀体受到高压水作用,进而将力传递给弹簧,弹簧受到压力作用,将处于收缩状态,高压水通道打开,按切线方向喷出高压水,喷出的高压水给予带动刚从刀盘开口处进入土仓内的渣土初始动能,带动渣土流动,改良土仓内渣土流动性能,并进行充分的搅拌,防止盾构机土仓内泥饼的产生。
进一步的,所述弹簧型止回阀面向连接管路的一端为弧面。这样,高压水或泥浆在喷射时,与弹簧型止回阀的阀体之间接触后所受到的阻力更小,流动更为快速和顺畅。同时,阀体上设所知的弧面能够对水流或泥浆起到引流作用,使高压水或泥浆直接被引到冲刷口处。
进一步的,所述刀盘冲刷装置由底端固定在刀盘正面的筒状体和将筒状体顶端密封的顶板组成,所述筒状体与刀盘内的泥浆冲刷管路相联通;每个刀盘冲刷装置均设有两个喷射口,且两喷射口均设置在刀盘冲刷装置的侧端,每个刀盘冲刷装置的两个喷射口处于刀盘冲刷装置和刀盘的直径连线上。这样,每个刀盘冲刷装置均设有两个喷射口,双向喷出高速泥浆冲刷刀盘,同时,每个刀盘冲刷装置喷射口所设置的位置均处于刀盘的直径连线上,相邻刀盘冲刷装置之间的喷射口位置不同,其喷射的路径也就不相同,进而使得喷射出的高压水或泥浆能够全面覆盖刀盘,使得泥土难以附着在刀盘上。另外,每个刀盘冲刷装置上设置的顶板能够防止外部的渣土通过刀盘冲刷装置进入到高压水或泥浆管路和刀盘冲刷装置内,将冲刷口堵住。
进一步的,每个刀盘冲刷装置喷射口之间的连线即为高压水或泥浆的喷射路径,刀盘中喷射路径沿刀盘直径方向分布。这样,喷射出的高压水或泥浆能够全面覆盖刀盘,使得泥土难以附着在刀盘上。
进一步的,在每个刀盘冲刷装置内均设有一个弹簧型逆止阀,弹簧型逆止阀的阀体由上阀体和下阀体组成,下阀体能够沿上阀体长度方向滑动并定位,在每个弹簧型逆止阀的阀体内均设有一个回位弹簧,所述回位弹簧的一端与刀盘冲刷装置的顶板固定连接,另一端固定在阀体内;未开启高压水或泥浆管路时,回位弹簧处于自然伸长状态,弹簧型逆止阀的阀体与喷射口相对应,将喷射口挡住并密封;当开启高压水或泥浆管路时,弹簧型逆止阀的下阀体在高压水或泥浆的挤压下向刀盘冲刷装置的顶板方向滑动,同时促使回位弹簧压缩,开启喷射口,使高压水或泥浆从喷射口处喷射而出。这样,设置弹簧型逆止阀后,当没有高速泥浆从喷射口喷出时,刀盘冲刷装置的回位弹簧处于自然伸长状态,此时盾构机刀盘前部的泥浆被隔绝在刀盘冲刷装置外面,不会发生阻塞喷射口的情况。当高速泥浆从喷射口喷出时,刀盘冲刷装置内的回位弹簧和下阀体受到高压水或泥浆的压力,回位弹簧处于收缩状态,下阀体同时向上阀体方向滑动,将喷射口打开,高速泥浆或高压水沿着喷射口双向喷出并冲刷盾构机刀盘,有效防止泥饼的产生。
进一步的,弹簧型逆止阀的上阀体为一个筒状体,下阀体由一个筒状体和将筒状体靠近刀盘正面的一端密封的壳体组成,所述壳体由两个弧形面组成,两个弧形面分别对应一个喷射口设置。这样,当高速泥浆从冲刷管路中喷出时,两弧形面将高压水或高速泥浆切割并分成两股,分别向两喷射口处喷射而出。同时,高压水或泥浆在喷射时,与弹簧型逆止阀的阀体之间接触后所受到的阻力更小,流动更为快速和顺畅。
与现有技术相比,本发明得到的盾构机的防泥饼冲刷系统具有如下优点:
1、通过土仓冲刷装置和设置在该装置上的喷射口所形成的高压水或泥浆喷射路线,即能够实现对土仓内渣土双重搅动和切削,从而提高渣土的流动性,增加渣土的转动,进而防止土仓内渣土结成泥饼。
2、每个刀盘冲刷装置均设有两个喷射口,双向喷出高速泥浆冲刷刀盘,同时,喷射出的高压水或泥浆能够全面覆盖刀盘,使得泥土难以附着在刀盘上。
3、土仓冲刷装置和刀盘冲刷装置内分别设有弹簧型止回阀和弹簧型逆止阀,使用时,通过高压水或高速泥浆的冲压可开启冲刷口和喷射口,并在关闭高压水或高速泥浆管道后能够快速回位,将冲刷口和喷射口堵住,防止外部渣土进入。
附图说明
图1为实施例中刀盘背面土仓冲刷装置的分布结构示意图;
图2为实施例中盾构机土仓内防泥饼冲刷系统的连接结构示意图;
图3为实施例中常压状态下土仓冲刷装置的内部放大结构示意图;
图4为实施例中开启增压泵和泥水循环管路后土仓冲刷装置的放大结构示意图;
图5为实施例中刀盘正面刀盘冲刷装置的分布结构示意图;
图6为实施例中未开启高压水或泥浆管路时刀盘冲刷装置的放大结构示意图;
图7为实施例中开启高压水或泥浆管路时刀盘冲刷装置的放大结构示意图;
图8为图5中C-C的剖面结构示意图。
图中:刀盘1、土仓冲刷装置2、冲刷口21、弹簧型止回阀3、弹簧31、连接管路4、增压泵5、泥水循环系统管路6、刀盘冲刷装置7、筒状体71、顶板72、喷射口73、弹簧型逆止阀8、上阀体81、下阀体82、回位弹簧83。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例:
如图1、图2、图5所示,本实施例提供的盾构机的防泥饼冲刷系统包括刀盘1,在刀盘1正面和刀盘1背面分别设有多个刀盘冲刷装置7和土仓冲刷装置2,所述土仓冲刷装置2呈圆筒状,其一端垂直固定在刀盘1背面,另一端通过连接管路4与泥水循环系统管路6相联通,在连接管路4上设有增压泵5;土仓冲刷装置2的冲刷口21沿冲刷装置的长度方向呈竖向设置,且每个土仓冲刷装置2的中心与冲刷口21之间的连线形成一个泥浆或高压水冲刷路线,每个冲刷路线均沿圆盘的切线方向设置;所述刀盘冲刷装置7由底端固定在刀盘1正面的筒状体71和将筒状体71顶端密封的顶板72组成,所述筒状体71与刀盘内的泥浆冲刷管路相联通,在泥浆冲刷管路上设置有水泵(图中未画出);每个刀盘冲刷装置7均设有两个喷射口73,且两喷射口73均设置在刀盘冲刷装置7的侧端,每个刀盘冲刷装置7的两个喷射口73处于刀盘冲刷装置73和刀盘1的直径连线上。
如图3、图4所示,为了在开启增压泵5时使高压水或泥浆能够快速地将冲刷口21打开,并在关闭增压泵5后能够快速的将冲刷口21关闭,防止土渣进入,在每个土仓冲刷装置2内均设有一个弹簧型止回阀3,在弹簧型止回阀3内设有一个沿其长度方向放置的弹簧31,所述弹簧型止回阀3面向连接管路的一端为1/4圆弧弧面;所述弹簧31的一端与刀盘1背面固定连接,另一端固定在弹簧型止回阀3阀体内;处于常压状态时,弹簧31处于自然伸长状态,弹簧型止回阀3的阀体与冲刷口21相对应,将冲刷口21挡住并密封;当增压泵5开启时,弹簧型止回阀3在高压水或泥浆的挤压下面向刀盘1背面方向移动,开启冲刷口21,使高压水或泥浆从冲刷口21处呈切线方向喷射而出。本实施例中冲刷口21所喷射出的喷射路径呈逆时针或顺时针方向分布。
如图1、图2所示,每个刀盘冲刷装置7的喷射口73之间的连线即为高压水或泥浆的喷射路径,刀盘1中喷射路径沿刀盘直径方向分布。设置刀盘冲刷装置7时,为了增加其冲刷力度和冲刷覆盖面,其设置的数量越多越好。对于刀具比较密集的位置和刀具较大的位置,可将刀盘冲刷装置7设置的紧密一些,使其冲刷力度更集中。根据不同盾构机刀盘1的设置,刀盘冲刷装置7的疏密设置不一。
如图5、图6、图7所示,在每个刀盘冲刷装置7内均设有一个弹簧型逆止阀8,弹簧型逆止阀8的阀体由上阀体81和下阀体82组成,下阀体82能够沿上阀体81长度方向滑动并定位,在每个弹簧型逆止阀8的阀体内均设有一个回位弹簧83,所述回位弹簧83的一端与刀盘冲刷装置7的顶板72固定连接,另一端固定在阀体内;未开启高压水或泥浆管路时,回位弹簧83处于自然伸长状态,弹簧型逆止阀8的阀体与喷射口73相对应,将喷射口73挡住并密封;当开启高压水或泥浆管路时,弹簧型逆止阀8的下阀体82在高压水或泥浆的挤压下向刀盘冲刷装置7的顶板72方向滑动,同时促使回位弹簧83压缩,开启喷射口73,使高压水或泥浆从喷射口73处喷射而出。
弹簧型逆止阀8的上阀体71为一个筒状体,下阀体72由一个筒状体和将筒状体靠近刀盘正面的一端密封的壳体组成,所述壳体由两个1/4圆弧弧形面组成,两个弧形面分别对应一个喷射口73设置,弧面能够将泥浆或高压水引导到喷射口73处。
如图8所示,为了进一步的增加刀盘冲刷装置7和弹簧型逆止阀8的阀体之间的连接紧密度,防止在未开启高压水或泥浆管路时弹簧型逆止阀8移动,在下阀体82上设有至少一个凹槽,在刀盘冲刷装置7的筒状体71内设有一个与凹槽相配合的凸起,所述凸起卡在凹槽内,紧密配合。
本实施例中的土仓冲刷装置2和刀盘冲刷装置7均采用耐磨损材料制成,土仓冲刷装置2和刀盘冲刷装置7通过焊接的方式固定在刀盘1上。刀盘冲刷装置7分布在刀盘1的中心和四周,位于中部的刀盘冲刷装置7的其中一个方向喷出高速泥浆冲刷中心鱼尾刀具,另一个方向反向喷出高速泥浆冲刷周边刀具,位于四周的刀盘冲刷装置7同样双向喷出高速泥浆,使得泥土难以附着在刀盘上。
最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案,尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种盾构机的防泥饼冲刷系统,它包括刀盘,在刀盘正面设有多个刀盘冲刷装置,在刀盘背面设有多个土仓冲刷装置,其特征在于,所述土仓冲刷装置呈圆筒状,其一端垂直固定在刀盘背面,另一端通过连接管路与泥水循环系统管路相联通,在连接管路上设有增压泵;土仓冲刷装置的冲刷口沿土仓冲刷装置的长度方向呈竖向设置,且每个土仓冲刷装置的中心与冲刷口之间的连线形成一个泥浆或高压水冲刷路线,每个冲刷路线均沿圆盘的切线方向设置;
其中,所述刀盘冲刷装置由底端固定在刀盘正面的筒状体和将筒状体顶端密封的顶板组成,所述筒状体与刀盘内的泥浆冲刷管路相联通;每个刀盘冲刷装置均设有两个喷射口,且两喷射口均设置在刀盘冲刷装置的侧端,每个刀盘冲刷装置的两个喷射口处于刀盘冲刷装置和刀盘的直径连线上;
在每个刀盘冲刷装置内均设有一个弹簧型逆止阀,弹簧型逆止阀的阀体由上阀体和下阀体组成,下阀体能够沿上阀体长度方向滑动并定位,在每个弹簧型逆止阀的阀体内均设有一个回位弹簧,所述回位弹簧的一端与刀盘冲刷装置的顶板固定连接,另一端固定在阀体内;未开启高压水或泥浆管路时,回位弹簧处于自然伸长状态,弹簧型逆止阀的阀体与喷射口相对应,将喷射口挡住并密封;当开启高压水或泥浆管路时,弹簧型逆止阀的下阀体在高压水或泥浆的挤压下向刀盘冲刷装置的顶板方向滑动,同时促使回位弹簧压缩,开启喷射口,使高压水或泥浆从喷射口处喷射而出;
在每个土仓冲刷装置内均设有一个弹簧型止回阀,在弹簧型止回阀内设有一个沿其长度方向放置的弹簧,所述弹簧的一端与刀盘背面固定连接,另一端固定在弹簧型止回阀阀体内;处于常压状态时,弹簧处于自然伸长状态,弹簧型止回阀的阀体与冲刷口相对应,将冲刷口挡住并密封;当增压泵开启时,弹簧型止回阀在高压水或泥浆的挤压下面向刀盘背面方向移动,开启冲刷口,使高压水或泥浆从冲刷口处呈切线方向喷射而出;
所述弹簧型止回阀面向连接管路的一端为弧面;
弹簧型逆止阀的上阀体为一个筒状体,下阀体由一个筒状体和将筒状体靠近刀盘正面的一端密封的壳体组成,所述壳体由两个弧形面组成,两个弧形面分别对应一个喷射口设置。
2.根据权利要求1所述的盾构机的防泥饼冲刷系统,其特征在于,每个刀盘冲刷装置喷射口之间的连线即为高压水或泥浆的喷射路径,刀盘中喷射路径沿刀盘直径方向分布。
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