CN109433580A - 一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，包括进渣固定管、滚筒筛、滚筒筛驱动装置及固定外筒；还包括固定内筒、刮渣筒及刮渣筒驱动装置；固定内筒的底部、顶部及侧壁分别开设有下落渣口、下落渣口及多个固定内筒格栅孔，固定内筒的内部还设有用以承接小粒径渣石以及筛分剩余的大粒径渣石并将其排出于固定内筒外部的排渣导向板。本发明采用二级筛分及三路出渣模式，通过滚筒筛旋转筛渣及刮渣筒旋转刮渣的作业方式，在盾构机的掘进作业过程中，可以将挖掘面排出的渣浆分门别类出渣石级配，并对其进行自动筛分，其作业效率高、清渣效果好，且施工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及隧道盾构机掘进施工技术领域，更具体地说，涉及一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置。
背景技术
随着盾构施工技术的快速发展，盾构掘进机中的泥水平衡盾构机以其优良的压力控制性能，在过江、过海及对沉降等有较高要求的隧道工程中得到了较为广泛的应用。而泥水盾构施工特点，决定了其在掘进过程中对渣浆的特殊要求，其中对渣块粒径的要求尤为苛刻。
目前，在实际掘进施工中，为了防止较大粒径渣块堵塞后续排浆管路进而损坏排浆泵等设备，需要采用筛分滤渣操作。现有技术中的筛分滤渣装置，大多利用内置固定栅格式采石箱对渣浆进行有效筛分，由于固定栅格的结构，极易导致采石箱及格栅堵塞，且堵塞后需要停机对采石箱进行清理，不仅影响了施工进度，而且施工效率低、人力成本高。
因此，如何优化滤渣筛分装置，以确保排浆管路中的渣石能够顺畅排出，进而提高泥水盾构施工效率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，采用自动化双级筛分、三次出渣方式，实现了对渣浆的多次、连续、自动化清理，其工作效率高、且渣石清理彻底。
本发明提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，包括进渣固定管、用以过滤泥浆及细小渣石的滚筒筛、用以驱动所述滚筒筛转动的滚筒筛驱动装置，以及套设于所述滚筒筛的外部、用以供泥浆及细小渣石排出于所述滚筒筛外部的固定外筒；
还包括用以与所述滚筒筛的出口端相承接的固定内筒、套设于所述固定内筒外部且设有刮渣板的刮渣筒，以及用以驱动所述刮渣筒转动的刮渣筒驱动装置；其中，
所述固定内筒的底部、顶部及侧壁分别开设有下落渣口、上落渣口以及多个固定内筒格栅孔，所述下落渣口用以供一次过滤后的渣浆及渣石落入所述刮渣筒内，多个所述固定内筒格栅孔用以与所述刮渣板相配合、以对一次过滤后的泥浆及渣石进行二次过滤，所述下落渣口用以供二次过滤后的渣浆及渣石通过；所述固定内筒的内部还设有用以承接所述固定内筒格栅孔及所述下落渣口、以供经多个所述固定内筒格栅孔筛分后的小粒径渣石以及筛分剩余的大粒径渣石排出于所述固定内筒外部的排渣导向板。
优选的，所述滚筒筛为一体式结构，包括滚筒主体，所述滚筒主体的周面开设有用以过滤泥浆及细小渣石的多个滚筒格栅，所述滚筒主体的前端面及后端面分别固设有前滚筒和后滚筒。
优选的，所述固定外筒包括外筒盖及用以与所述外筒盖相配合的外筒底座，所述外筒底座的底部固设有用以供一次过滤后的泥浆及细小渣石排出的主排浆管。
优选的，所述滚筒筛驱动装置包括固设于所述前滚筒的外周面的滚筒筛齿圈和用以与所述滚筒筛齿圈外啮合的滚筒筛驱动马达。
优选的，所述外筒盖的顶部设有用以冲洗所述滚筒筛的多个冲刷头。
优选的，所述外筒盖安装有透视观察窗。
优选的，所述刮渣筒包括刮渣筒本体及分设于所述刮渣筒本体两端的齿圈安装部和缩口结构，全部所述刮渣板均匀分布于所述刮渣筒本体的内周面。
优选的，所述刮渣筒驱动装置包括固设于所述齿圈安装部的刮渣筒齿圈及与所述刮渣筒齿圈外啮合的刮渣筒驱动马达。
优选的，所述固定内筒的底部设有用以供二次过滤后的渣浆及渣石排出的副排渣管；所述固定内筒格栅孔共为两组，分设于所述下落渣口的两侧；所述排渣导向板包括设于所述固定内筒格栅孔下端的承接滑板及固设于所述承接滑板侧端的迂回板，所述迂回板设有用以与所述副排渣管相通的排渣凹槽，所述排渣凹槽的外表面设于所述上落渣口的正下方且延伸至所述固定内筒的外部，所述外表面还设有折弯板。
优选的，所述迂回板设有用以与所述排渣凹槽相通、以对所述排渣凹槽进行冲洗的冲刷管。
本发明提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，从开挖面排出的渣浆经由进渣固定管进入至滚筒筛内部，滚筒筛在滚筒筛驱动装置的驱动力作用下不断旋转，在转动过程中，将渣浆中的大部分泥浆及大部分细小渣石筛除，经由固定外筒而从固定外筒中排出，由此实现渣浆的一级筛分；筛分后的小部分泥浆、小部分小粒径渣石及全部大粒径渣石进入至固定内筒中，并经由固定内筒底部的下落渣口而落至刮渣筒中，在刮渣筒驱动装置的驱动力作用下，使得刮渣筒不断旋转，在此过程中，刮渣筒上的刮渣板与固定内筒格栅孔配合，将一次过滤后的泥浆及小粒径渣石经由固定内筒格栅孔而过滤至刮渣筒内的排渣导向板上，依靠重力而从刮渣筒中排出，由此实现渣浆的二级筛分；筛分后剩余的大粒径渣石及小部分小粒径渣石，在刮渣板的带动下，由下落渣口而落至排渣导向板上，并排出至固定内筒外部，由此即实现了渣浆的三次出渣。
与上述背景技术相比，本发明采用二级筛分及三路出渣模式，在盾构机的掘进作业过程中，可以将挖掘面排出的渣浆分门别类出渣石级配，并对其进行自动筛分，无需开仓作业，清渣效率高、筛分彻底、施工成本低，一定程度上提高了盾构机效率以及后续泥浆分离作业的工作效率。此外，采用滚筒筛旋转筛渣及刮渣筒旋转刮渣的作业方式，避免了现有技术中因使用固定栅格所导致的栅格易堵塞的问题。综上所述，本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其作业效率高、清渣效果好，且施工成本低。
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为本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置的另一个角度的结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图1中滚筒筛的结构示意图；
图5为图4的主视图；
图6为图5中A-A部位的剖视图；
图7为图1中固定外筒的结构示意图；
图8为图7的主视图；
图9为图1中刮渣筒的结构示意图；
图10为图1中固定内筒的结构示意图；
图11为图10中固定内筒的另一个角度的结构示意图。
其中，1-进渣固定管、2-滚筒筛、3-固定外筒、4-固定内筒、5-刮渣筒、6-排渣导向板、7-滚筒筛齿圈、8-滚筒筛驱动马达、9-刮渣筒齿圈、10-刮渣筒驱动马达；21-滚筒主体、22-前滚筒、23-后滚筒、211-滚筒格栅；31-外筒盖、32-外筒底座、33-主排浆管、34-冲刷头、35-透视观察窗；41-上落渣口、42-下落渣口、43-固定内筒格栅孔、44-副排渣管；51-刮渣板、52-刮渣筒本体、53-齿圈安装部、54-缩口结构；61-承接滑板、62-迂回板、621-排渣凹槽、63-折弯板、64-冲刷管。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，可以实现对泥浆、小粒径渣石及大粒径渣石的自动化分门别类筛分，解决了清渣效率低、筛分不彻底的问题。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-图10，图1为本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置的结构示意图；图2为本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置的另一个角度的结构示意图；图3为图2的主视图；图4为图1中滚筒筛的结构示意图；图5为图4的主视图；图6为图5中A-A部位的剖视图；图7为图1中固定外筒的结构示意图；图8为图7的主视图；图9为图1中刮渣筒的结构示意图；图10为图1中固定内筒的结构示意图；图11为图10中固定内筒的另一个角度的结构示意图。
本发明提供一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，包括进渣固定管1和滚筒筛2，进渣固定管1固定在盾构机上，进渣固定管1的出口端插装于滚筒筛2的入口端、用以将开挖面排出的渣浆排入滚筒筛2内；还包括滚筒筛驱动装置，该滚筒筛驱动装置安装于滚筒筛2的入口端，在滚筒筛驱动装置的驱动力作用下，以使滚筒筛2旋转，在滚筒筛2的转动过程中，将渣浆的大部分泥浆及大部分细小渣石从滚筒筛2中筛除，由此实现对渣浆的一级筛分。
滚筒筛2的外部套装有固定外筒3，两者同轴设置，固定外筒3固定在盾构机上，这样一来，被滚筒筛2筛除的泥浆和细小渣石，经由固定外筒3而排出于固定外筒3外部，如此实现了一级筛分出渣。
也就是说，滚筒筛2、固定外筒3和滚筒筛2驱动装置构成一级筛分装置，在滚筒筛2驱动装置的驱动下，滚筒筛2旋转筛渣，对渣浆小的泥浆、浆土及细小渣石进行初步过滤，并通过固定外筒3排除于装置外部，为渣石的二级筛分做准备。
滚筒筛2的出口端承接有固定内筒4，其固定在盾构机上，固定内筒4的顶部及底部分别开设有上落渣口41和下落渣口42，固定内筒4的侧壁开设有多个固定内筒格栅孔43，其可以为方形孔、圆形孔、椭圆形孔或者多边形孔，固定内筒格栅孔43呈阵列分布，固定内筒4的内部还安装有排渣导向板6，该排渣导向板6固设于固定内筒4的内侧壁。
固定内筒4的外部套装有刮渣筒5，刮渣筒5的内壁安装有刮渣板51，还包括与刮渣筒5驱动连接的刮渣筒驱动装置。在刮渣筒5驱动装置的驱动力作用下，刮渣筒5不断旋转，在转动过程中，通过刮渣板51与固定内筒4上的固定内筒格栅孔43相配合，实现对渣浆的二次筛分。
也就是说，经一次筛分后的渣浆通过固定内筒4的下落渣口42而进入刮渣筒5中，由于刮渣筒5与固定内筒4发生相对转动，刮渣板51将粒径小于固定内筒格栅孔43的泥浆和渣石刮入各固定内筒格栅孔43中，以筛分出小粒径渣石。固定内筒格栅孔43的孔径应根据实际需要筛分渣石的粒径大小来调节。这样一来，小部分渣浆及大部分小粒径渣石被刮渣筒5筛除后，沿排渣导向板6而排出固定内筒4中。
经二次筛分后的大粒径渣石留存于刮渣筒5中，当刮渣板51带动大粒径渣石运动至上落渣口41处时，渣石从上落渣口41掉落至排渣导向板6上，进而从刮渣筒5排出。
由此可见，固定内筒4、刮渣筒5及刮渣筒驱动装置构成二级筛分装置，刮渣筒驱动装置驱动刮渣筒5旋转刮渣，过滤掉小粒径渣石，并由排渣导向板6排出，剩余的大粒径渣石由上落渣口41再次落至排渣导向板6上，并排除于筒体外部。
综上所述，在盾构机的掘进作业过程中，该双级筛分装置对渣浆进行二次筛分、三路出渣的自动化操作，将挖掘面排出的渣浆进行筛分，提高了清渣效率、实现了渣浆的充分过滤。
上述滚筒筛2固定于盾构机上，包括滚筒主体21、前滚筒22和后滚筒23，上述滚筒主体21设有多圈滚筒格栅211，滚筒格栅211分布于滚筒主体21的周向且沿长度方向延伸，滚筒格栅211的孔径小于固定内筒格栅孔43的孔径，主要针对泥浆及细小渣粒进行过滤；前滚筒22及后滚筒23分别固设于滚筒主体21的前端面及后端面，滚筒筛2为一体式结构，以提升滚筒筛2强度。
上述固定外筒3为分体式结构，包括外筒盖31和外筒底座32，外筒底座32用以支撑外筒盖31，外筒底座32的底部安装有主排浆管33，两者焊接连接。被滚筒筛2所筛出的渣浆依靠重力进入至主排浆管33中，通过泵等辅助设施的泵送下，自动排出于外筒底座32的外部，实现了一级筛分后的第一路出渣。
上述滚筒筛驱动装置包括滚筒筛齿圈7和滚筒筛驱动马达8，滚筒筛齿圈7焊接于前滚筒22的外周面，滚筒筛驱动马达8与滚筒筛齿圈7外啮合，在滚筒筛驱动马达8旋转时，将转动力通过齿啮合传动至滚筒筛齿圈7并驱动滚筒筛2转动。
上述刮渣筒5包括刮渣筒本体52，刮渣筒本体52的两端各设有齿圈安装部53及缩口结构54，缩口结构54套设于固定内筒4的出口端，刮渣筒本体52的内部安装有多个刮渣板51，优选的，刮渣板51沿刮渣筒本体52的内壁周向均匀分布，出于确保刮渣筒5强度的考量，优选的，刮渣筒5为一体式结构。
齿圈安装部53的外周面焊接有刮渣筒齿圈9，刮渣筒齿圈9上啮合有刮渣筒驱动马达10，刮渣筒齿圈9与刮渣筒驱动马达10外啮合，两者构成刮渣筒驱动装置。当刮渣筒驱动马达10旋转时，直接驱动刮渣筒齿圈9进而驱动刮渣筒本体52及其内部的刮渣板51相对于固定内筒4旋转运动，通过刮渣板51与固定内筒格栅孔43的配合，实现渣浆的二次过滤。
为了实现二次过滤后的顺畅出渣，可以在固定内筒4的底部出口端设置副排渣管44，从固定内筒格栅孔43筛分出的小粒径渣石及渣浆，依靠自重经由副排渣管44而排出，在泵等辅助设施的泵送下被排出于盾构机。
为了提高过滤效果，可以将阵列分布的固定内筒格栅孔43设置为两组，两组固定内筒格栅孔43分设于下落渣口42的左右两侧，这样一来，刮渣板51运动至一组固定内筒格栅孔43中，即进行第一次二级筛分过滤，沿旋转方向继续运行至另一组固定内筒格栅孔43时，进行第二次二级筛分过滤，从而实现小粒径渣石的彻底筛除，以确保筛分效果。两组固定内筒格栅孔43的孔径大小可以根据实际需求来设定。
排渣导向板6安装于固定内筒4的内部，包括承接滑板61、设有排渣凹槽621的迂回板62及固设于迂回板62上表面的折弯板63，各部件连接为一体，其中，承接滑板61设于固定内筒格栅孔43的下方，起承接过滤渣石的作用；迂回板62为具有排渣凹槽621的盒体结构，其由上、下、左及后面三个侧面围设成排渣凹槽621结构，承接滑板61平齐于排渣凹槽621的下底面，排渣凹槽621与副排渣管44相通，这样一来，经固定内筒格栅孔43过滤后的渣石落至承接滑板61上，经承接滑板61而进入排渣凹槽621中，依靠重力沿排渣凹槽621从副排渣管44排出，在泵等辅助设施的泵送下被排出，实现二级筛分后的第二路出渣。此外，排渣凹槽621的外表面，也即迂回板62的外表面设于上落渣口41的正下方，经二次筛分后的大粒径渣石从上落渣口41掉落至迂回板62的上表面，由于迂回板62的出料端延伸至固定内筒4的外部，至外部的皮带输送机上，最终排出盾构机外，由此实现二级筛分后的第三路出渣。
此外，迂回板62的上表面垂直固设有折弯板63，该折弯板63具有挡板作用，可以确保渣石沿预定滑道滑落。
为了方便对滚筒筛2进行实时冲洗，外筒盖31的顶部沿长度方向设有若干个冲刷头34，冲刷头34外接水源，处于通水状态的冲刷头34，不断地向滚筒筛2喷水，从而将滚筒筛2中沉积的渣浆冲出。
相似的，为了实现对排渣凹槽621及固定内筒格栅孔43进行实时冲洗，可以在迂回板62的右端面安装冲刷管64，冲刷管64与排渣凹槽621相通，通过外接水源，使得冲刷管64对排渣凹槽621和固定内筒格栅孔43内淤积的渣浆进行冲洗。
也就是说，通过向冲刷头34及冲刷管64中间歇或者连续地注入高压水，由此实现对滚筒筛2、排渣凹槽621及固定内筒格栅孔43的实时冲刷清洗。
为了便于对滚筒筛2内部运作情况进行查看，可以在外筒盖31上开设观察口，并且在观察口处安装透视观察窗35，该透视观察窗35由透明塑料或者玻璃制成，关闭透视观察窗35时，可以对滚筒筛2内部的排渣情况进行查看；开启观察窗时，可以对滚筒筛2进行辅助清渣。
以上对本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置进行了详细介绍。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 (10)
1.一种用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，包括进渣固定管(1)、用以过滤泥浆及细小渣石的滚筒筛(2)、用以驱动所述滚筒筛(2)转动的滚筒筛驱动装置，以及套设于所述滚筒筛(2)的外部、用以供泥浆及细小渣石排出于所述滚筒筛(2)外部的固定外筒(3)；
还包括用以与所述滚筒筛(2)的出口端相承接的固定内筒(4)、套设于所述固定内筒(4)外部且设有刮渣板(51)的刮渣筒(5)，以及用以驱动所述刮渣筒(5)转动的刮渣筒驱动装置；其中，
所述固定内筒(4)的底部、顶部及侧壁分别开设有下落渣口(42)、上落渣口(41)以及多个固定内筒格栅孔(43)，所述下落渣口(42)用以供一次过滤后的泥浆及渣石落入所述刮渣筒(5)内，多个所述固定内筒格栅孔(43)用以与所述刮渣板(51)相配合、以对一次过滤后的渣浆及渣石进行二次过滤；所述固定内筒(4)的内部还设有用以承接所述固定内筒格栅孔(43)及所述下落渣口(42)、以供经多个所述固定内筒格栅孔(43)筛分后的小粒径渣石以及筛分剩余的大粒径渣石排出于所述固定内筒(4)外部的排渣导向板(6)。
2.根据权利要求1所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述滚筒筛(2)为一体式结构，包括滚筒主体(21)，所述滚筒主体(21)的周面开设有用以过滤泥浆及细小渣石的多个滚筒格栅(211)，所述滚筒主体(21)的前端面及后端面分别固设有前滚筒(22)和后滚筒(23)。
3.根据权利要求1所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述固定外筒(3)包括外筒盖(31)及用以与所述外筒盖(31)相配合的外筒底座(32)，所述外筒底座(32)的底部固设有用以供一次过滤后的泥浆及细小渣石排出的主排浆管(33)。
4.根据权利要求2所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述滚筒筛驱动装置包括固设于所述前滚筒(22)的外周面的滚筒筛齿圈(7)和用以与所述滚筒筛齿圈(7)外啮合的滚筒筛驱动马达(8)。
5.根据权利要求3所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述外筒盖(31)的顶部设有用以冲洗所述滚筒筛(2)的多个冲刷头(34)。
6.根据权利要求3所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述外筒盖(31)安装有透视观察窗(35)。
7.根据权利要求1～6任一项所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述刮渣筒(5)包括刮渣筒本体(52)及分设于所述刮渣筒本体(52)两端的齿圈安装部(53)和缩口结构(54)，全部所述刮渣板(51)均匀分布于所述刮渣筒本体(52)的内周面。
8.根据权利要求7所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述刮渣筒驱动装置包括固设于所述齿圈安装部(53)的刮渣筒齿圈(9)及与所述刮渣筒齿圈(9)外啮合的刮渣筒驱动马达(10)。
9.根据权利要求1～6任一项所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述固定内筒(4)的底部设有用以供二次过滤后的渣浆及渣石排出的副排渣管(44)；所述固定内筒格栅孔(43)共为两组，分设于所述下落渣口(42)的两侧；所述排渣导向板(6)包括设于所述固定内筒格栅孔(43)下端的承接滑板(61)及固设于所述承接滑板(61)侧端的迂回板(62)，所述迂回板(62)设有用以与所述副排渣管(44)相通的排渣凹槽(621)，所述排渣凹槽(621)的外表面设于所述上落渣口(41)的正下方且延伸至所述固定内筒(4)的外部，所述外表面还设有折弯板(63)。
10.根据权利要求9所述的用于泥水平衡盾构机的双级筛分出渣装置，其特征在于，所述迂回板(62)设有用以与所述排渣凹槽(621)相通、以对所述排渣凹槽(621)进行冲洗的冲刷管(64)。
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