CN109736818B - 一种盾构施工的辅助平衡推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构施工的辅助平衡推进装置，涉及盾构施工技术领域，本发明的转向盘与所述安装驱动装置之间还设置有所述转向盘角度监测组件，所述转向盘角度监测组件能够对所述转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度，本发明的角度检测准确可靠，可以从空间上对转向盘的转动角度进行调节，方便对盾构掘进方向的控制，保证掘进的精度，同时，在水平直线掘进能够保证掘进过程中的平衡性；本发明的平衡配重组件能够平衡所述转向盘的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力，简单方便，可以保证快速掘进的平衡性，防止对盾构施工掘进过程中出现不平衡力过大导致的损坏盾构或者出现事故的问题。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体是一种盾构施工的辅助平衡推进装置。
背景技术
盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式(非盾构法)的隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机。
目前市场上的盾构机在使用时，大多通过液压驱动柱来实现转向和推进的，在使用时，由于地下温度较低，使得液压管在输送时容易凝固，从而给导致液压驱动柱故障，同时由于热涨冷缩，在低温环境下会导致供油不足，从而导致方向偏移。而且，难以准确的对掘进方向进行控制，且在非直线的掘进过程中，往往由于掘进前端的不平衡力导致盾构机后部产生偏转，进而加剧掘进方向误差，而且导致寿命降低。
因此，本发明提供了一种盾构施工的辅助平衡推进装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构施工的辅助平衡推进装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种盾构施工的辅助平衡推进装置，包括刀盘、盾壳、盾头、安装驱动装置、转向盘、角度连接件、转向盘角度液压调节组件、转向盘角度监测组件、液压防冻组件和平衡配重组件，其中，所述盾头的前侧端面安装有刀盘，所述盾头的后侧固定连接有盾壳，所述盾壳的内部安装有安装驱动装置，所述安装驱动装置的输出端传动连接有传动轴，所述传动轴传动连接于所述刀盘，其特征在于，
所述传动轴的外表面套设有转向盘，所述转向盘与所述安装驱动装置之间采用角度连接件可调节角度的连接在一起，以便调节适应所述转向盘的掘进角度；
所述转向盘与所述安装驱动装置之间还设置有所述转向盘角度液压调节组件，所述转向盘角度液压调节组件驱动所述转向盘进行掘进角度调节；
所述转向盘与所述安装驱动装置之间还设置有所述转向盘角度监测组件，所述转向盘角度监测组件能够对所述转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度；
所述转向盘角度液压调节组件的液压管线上设置有对液压流路内的液压介质进行加热防止结冻的液压防冻组件；
所述平衡配重组件设置在所述安装驱动装置的尾部，当所述转向盘转动一定角度使得所述盾头的中心轴线与所述安装驱动装置的中心轴线存在一大于的倾斜角度时，所述平衡配重组件的端部抵靠在所述转向盘的倾斜方向的相反方向一侧的隧道壁上，以便平衡所述转向盘的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力。
作为本发明再进一步的方案：所述转向盘角度监测组件包括角度盘一、角度盘二和多组长度监测杆件，所述角度盘一固定在所述转向盘的靠近所述安装驱动装置的一侧，所述角度盘二固定在安装驱动装置上，且圆周阵列布置在所述角度盘一与角度盘二之间，且所述长度检测杆与所述角度盘一、角度盘二均铰接布置，每组所述长度检测杆为对称布置在角度盘一、角度盘二直径方向上的长度检测杆一和长度检测杆二，所述长度检测杆一和长度检测杆二能够实时的测量自身长度，通过所述长度检测杆一和长度检测杆二之间的长度差值来计算所述转向盘在该长度检测杆一和长度检测杆二所在平面的倾斜角度，通过各组所述长度检测杆来计算所述转向盘的空间倾斜角度，进而实现对掘进角度的精确调节。
作为本发明再进一步的方案：所述平衡配重组件包括抵靠座、承载座、转动盘、调节槽和调节滑柱，其中，所述安装驱动装置的顶部设置在所述转动盘，所述转动盘上设置有所述调节槽，所述调节槽内设置有可滑动的调节滑柱，所述调节滑柱上固定设置有所述抵靠座，所述抵靠座的端部能够抵靠在所述承载座上，所述承载座抵靠于隧道的隧道壁上。
作为本发明再进一步的方案：所述转向盘角度液压调节组件包括多个圆周设置的液压驱动柱，所述液压驱动柱的前端转动连接于所述转向盘，所述液压驱动柱的后端转动连接于所述安装驱动装置，所述安装驱动装置内安装有液压泵，所述液压泵为所述液压驱动柱提供液压动力。
作为本发明再进一步的方案：所述液压防冻组件包括加热座，所述液压泵的输出端连通有第二液压管，所述第二液压管穿过所述加热座设置，所述加热座的前侧设置有多个第一液压管，所述第一液压管连通于各自的所述液压驱动柱，各个所述第一液压管通过多通盘和控制阀与所述第二液压管连通。
作为本发明再进一步的方案：所述加热座采用水浴座。
作为本发明再进一步的方案：所述加热座的内部设置有换热防护管，所述第二液压管从所述换热防护管内穿过，且所述换热防护管上设置有多个连接水孔，所述加热座的上方连用有出水管，所述加热座的下方连通有进水管，所述加热座的后侧安装有水箱，所述水箱的上方安装有水泵，所述水泵的输出端连通于所述进水管，所述水箱的内部安装有电热管，所述出水管连通于所述水箱，所述水泵和液压泵均与外部电源电性连接。
作为本发明再进一步的方案：所述液压驱动柱的数量有四个，每个所述液压驱动柱之间等距分布。
作为本发明再进一步的方案：所述电热管设置为盘管形，所述水箱和所述电热管的连接处设置有密封胶垫。
作为本发明再进一步的方案：所述角度连接件为万向轴，所述传动轴和所述安装驱动装置的输出轴之间通过万向轴传动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的转向盘与所述安装驱动装置之间还设置有所述转向盘角度监测组件，所述转向盘角度监测组件能够对所述转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度，本发明的角度检测准确可靠，可以从空间上对转向盘的转动角度进行调节，方便对盾构掘进方向的控制，保证掘进的精度，同时，在水平直线掘进能够保证掘进过程中的平衡性；
(2)本发明的平衡配重组件能够平衡所述转向盘的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力，简单方便，可以保证快速掘进的平衡性，防止对盾构施工掘进过程中出现不平衡力过大导致的损坏盾构或者出现事故的问题；
(3)本发明在使用时，当在低温环境下进行施工时，在改变挖掘方向时，启动液压泵，此时液压泵将油液通过第二液压管向加热座中推进，油液通过内管向第一液压管输送，此时水泵将水箱内升温的热水通过进水管输送至加热座中，从而对通过内管的油液加热至正常温度，避免液压管在输送时凝固堵塞，从而防止液压驱动柱故障，避免在在低温环境下，由于热涨冷缩情况下导致供油不足，从而辅助盾构机能够平衡推进。
附图说明
图1为一种盾构施工的辅助平衡推进装置的结构示意图；
图2为一种盾构施工的辅助平衡推进装置中安装驱动装置的结构示意图；
图3为一种盾构施工的辅助平衡推进装置中水箱的结构示意图；
图4为一种盾构施工的辅助平衡推进装置中加热座的结构示意图。
图5为一种盾构施工的辅助平衡推进装置的其中一组长度监测杆件结构示意图；
图6为一种盾构施工的辅助平衡推进装置的各组长度监测杆件布置结构示意图；
图7为一种盾构施工的辅助平衡推进装置的平衡配重组件结构示意图；。
具体实施方式
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种盾构施工的辅助平衡推进装置，包括刀盘1、盾壳2、盾头3、安装驱动装置12、转向盘7、角度连接件21、转向盘角度液压调节组件、转向盘角度监测组件、液压防冻组件和平衡配重组件，其中，所述盾头3的前侧端面安装有刀盘1，所述盾头3的后侧固定连接有盾壳2，所述盾壳2的内部安装有安装驱动装置12，所述安装驱动装置12的输出端传动连接有传动轴6，所述传动轴6传动连接于所述刀盘1，其特征在于，
所述传动轴6的外表面套设有转向盘7，所述转向盘与所述安装驱动装置12之间采用角度连接件21可调节角度的连接在一起，以便调节适应所述转向盘7的掘进角度；
所述转向盘7与所述安装驱动装置12之间还设置有所述转向盘角度液压调节组件，所述转向盘角度液压调节组件驱动所述转向盘7进行掘进角度调节；
所述转向盘7与所述安装驱动装置12之间还设置有所述转向盘角度监测组件，所述转向盘角度监测组件能够对所述转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度；
所述转向盘角度液压调节组件的液压管线上设置有对液压流路内的液压介质进行加热防止结冻的液压防冻组件；
所述平衡配重组件设置在所述安装驱动装置12的尾部，当所述转向盘7转动一定角度使得所述盾头3的中心轴线与所述安装驱动装置12的中心轴线存在一大于0的倾斜角度时，所述平衡配重组件的端部抵靠在所述转向盘7的倾斜方向的相反方向一侧的隧道壁上，以便平衡所述转向盘7的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力。
在本实施例中，所述转向盘角度监测组件包括角度盘一19、角度盘二20和多组长度监测杆件，所述角度盘一固定在所述转向盘的靠近所述安装驱动装置12的一侧，所述角度盘二固定在安装驱动装置12上，且圆周阵列布置在所述角度盘一19与角度盘二20之间，且所述长度检测杆与所述角度盘一、角度盘二均铰接布置，每组所述长度检测杆为对称布置在角度盘一19、角度盘二20直径方向上的长度检测杆一18和长度检测杆二22，所述长度检测杆一18和长度检测杆二22能够实时的测量自身长度，通过所述长度检测杆一18和长度检测杆二22之间的长度差值来计算所述转向盘在该长度检测杆一18和长度检测杆二22所在平面的倾斜角度，通过各组所述长度检测杆来计算所述转向盘的空间倾斜角度，进而实现对掘进角度的精确调节。
其中，所述平衡配重组件包括抵靠座25、承载座26、转动盘24、调节槽27和调节滑柱23，其中，所述安装驱动装置12的顶部设置在所述转动盘24，所述转动盘24上设置有所述调节槽27，所述调节槽27内设置有可滑动的调节滑柱23，所述调节滑柱上固定设置有所述抵靠座25，所述抵靠座25的端部能够抵靠在所述承载座26上，所述承载座26抵靠于隧道的隧道壁上。
作为较佳的实施例，所述转向盘角度液压调节组件包括多个圆周设置的液压驱动柱8，所述液压驱动柱的前端转动连接于所述转向盘，所述液压驱动柱8的后端转动连接于所述安装驱动装置12，所述安装驱动装置12内安装有液压泵11，所述液压泵11为所述液压驱动柱8提供液压动力。
作为更佳的实施例，所述液压防冻组件包括加热座10，所述液压泵11的输出端连通有第二液压管15，所述第二液压管15穿过所述加热座10设置，所述加热座10的前侧设置有多个第一液压管9，所述第一液压管9连通于各自的所述液压驱动柱8，各个所述第一液压管9通过多通盘和控制阀与所述第二液压管15连通。
为了防止对液压管的损坏，保证其使用寿命，所述加热座10采用水浴座。
所述加热座10的内部设置有换热防护管5，所述第二液压管15从所述换热防护管5内穿过，且所述换热防护管5上设置有多个连接水孔，所述加热座10的上方连用有出水管14，所述加热座10的下方连通有进水管13，所述加热座10的后侧安装有水箱16，所述水箱16的上方安装有水泵4，所述水泵4的输出端连通于所述进水管13，所述水箱16的内部安装有电热管17，所述出水管14连通于所述水箱16，所述水泵4和液压泵11均与外部电源电性连接。
本发明在使用时，当在低温环境下进行施工时，在改变挖掘方向时，启动液压泵11，此时液压泵11将油液通过第二液压管15向加热座10中推进，油液通过内管5向第一液压管9输送，此时水泵4将水箱16内升温的热水通过进水管13输送至内管5中，从而对通过内管5的油液加热至正常温度，避免液压驱动柱8在输送时凝固堵塞，从而防止液压驱动柱8故障，避免在在低温环境下，由于热涨冷缩情况下导致供油不足，从而辅助盾构机能够平衡推进。
所述液压驱动柱8的数量有四个，每个所述液压驱动柱8之间等距分布。所述电热管17设置为盘管形，所述水箱16和所述电热管17的连接处设置有密封胶垫，从而提高换热效率。所述角度连接件21为万向轴，所述传动轴6和所述安装驱动装置12的输出轴之间通过万向轴传动连接，当在进行转向时，此时四个液压驱动柱8分别控制刀盘1四个方向调整，通过万向轴实现方向的移动。
本发明的工作原理是：本发明在使用时，当在低温环境下进行施工时，在改变挖掘方向时，启动液压泵11，此时液压泵11将油液通过第二液压管15向加热座10中推进，油液通过内管5向第一液压管9输送，此时水泵4将水箱16内升温的热水通过进水管13输送至内管5中，从而对通过内管5的油液加热至正常温度，避免液压驱动柱8在输送时凝固堵塞，从而防止液压驱动柱8故障，避免在在低温环境下，由于热涨冷缩情况下导致供油不足，从而辅助盾构机能够平衡推进。而转向盘7与所述安装驱动装置12之间设置有转向盘角度监测组件，转向盘角度监测组件能够对转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度；当转向盘7转动一定角度使得所述盾头3的中心轴线与所述安装驱动装置12的中心轴线存在一大于0的倾斜角度时，所述平衡配重组件的端部抵靠在所述转向盘7的倾斜方向的相反方向一侧的隧道壁上，以便平衡所述转向盘7的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种盾构施工的辅助平衡推进装置，包括刀盘(1)、盾壳(2)、盾头(3)、安装驱动装置(12)、转向盘(7)、角度连接件(21)、转向盘角度液压调节组件、转向盘角度监测组件、液压防冻组件和平衡配重组件，其中，所述盾头(3)的前侧端面安装有刀盘(1)，所述盾头(3)的后侧固定连接有盾壳(2)，所述盾壳(2)的内部安装有安装驱动装置(12)，所述安装驱动装置(12)的输出端传动连接有传动轴(6)，所述传动轴(6)传动连接于所述刀盘(1)，其特征在于，
所述传动轴(6)的外表面套设有转向盘(7)，所述转向盘与所述安装驱动装置(12)之间采用角度连接件(21)可调节角度的连接在一起，以便调节适应所述转向盘(7)的掘进角度；
所述转向盘(7)与所述安装驱动装置(12)之间还设置有所述转向盘角度液压调节组件，所述转向盘角度液压调节组件驱动所述转向盘(7)进行掘进角度调节；
所述转向盘(7)与所述安装驱动装置(12)之间还设置有所述转向盘角度监测组件，所述转向盘角度监测组件能够对所述转向盘的转向角度进行检测，以便控制所述转向盘的转向掘进角度；
所述转向盘角度液压调节组件的液压管线上设置有对液压流路内的液压介质进行加热防止结冻的液压防冻组件；
所述平衡配重组件设置在所述安装驱动装置(12)的尾部，当所述转向盘(7)转动一定角度使得所述盾头(3)的中心轴线与所述安装驱动装置(12)的中心轴线存在一大于0的倾斜角度时，所述平衡配重组件的端部抵靠在所述转向盘(7)的倾斜方向的相反方向一侧的隧道壁上，以便平衡所述转向盘(7)的倾斜角度导致的对所述安装驱动装置的不平衡力；
所述转向盘角度监测组件包括角度盘一(19)、角度盘二(20)和多组长度监测杆件，所述角度盘一固定在所述转向盘的靠近所述安装驱动装置(12)的一侧，所述角度盘二固定在安装驱动装置(12)上，且圆周阵列布置在所述角度盘一(19)与角度盘二(20)之间，且所述长度检测杆与所述角度盘一、角度盘二均铰接布置，每组所述长度检测杆为对称布置在角度盘一(19)、角度盘二(20)直径方向上的长度检测杆一(18)和长度检测杆二(22)，所述长度检测杆一(18)和长度检测杆二(22)能够实时的测量自身长度，通过所述长度检测杆一(18)和长度检测杆二(22)之间的长度差值来计算所述转向盘在该长度检测杆一(18)和长度检测杆二(22)所在平面的倾斜角度，通过各组所述长度检测杆来计算所述转向盘的空间倾斜角度，进而实现对掘进角度的精确调节。
2.根据权利要求1所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述平衡配重组件包括抵靠座(25)、承载座(26)、转动盘(24)、调节槽(27)和调节滑柱(23)，其中，所述安装驱动装置(12)的顶部设置有所述转动盘(24)，所述转动盘(24)上设置有所述调节槽(27)，所述调节槽(27)内设置有可滑动的调节滑柱(23)，所述调节滑柱上固定设置有所述抵靠座(25)，所述抵靠座(25)的端部能够抵靠在所述承载座(26)上，所述承载座(26)抵靠于隧道的隧道壁上。
3.根据权利要求1所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述转向盘角度液压调节组件包括多个圆周设置的液压驱动柱(8)，所述液压驱动柱的前端转动连接于所述转向盘，所述液压驱动柱(8)的后端转动连接于所述安装驱动装置(12)，所述安装驱动装置(12)内安装有液压泵(11)，所述液压泵(11)为所述液压驱动柱(8)提供液压动力。
4.根据权利要求3所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述液压防冻组件包括加热座(10)，所述液压泵(11)的输出端连通有第二液压管(15)，所述第二液压管(15)穿过所述加热座(10)设置，所述加热座(10)的前侧设置有多个第一液压管(9)，所述第一液压管(9)连通于各自的所述液压驱动柱(8)，各个所述第一液压管(9)通过多通盘和控制阀与所述第二液压管(15)连通。
5.根据权利要求4所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述加热座(10)采用水浴座。
6.根据权利要求5所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述加热座(10)的内部设置有换热防护管(5)，所述第二液压管(15)从所述换热防护管(5)内穿过，且所述换热防护管(5)上设置有多个连接水孔，所述加热座(10)的上方连通有出水管(14)，所述加热座(10)的下方连通有进水管(13)，所述加热座(10)的后侧安装有水箱(16)，所述水箱(16)的上方安装有水泵(4)，所述水泵(4)的输出端连通于所述进水管(13)，所述水箱(16)的内部安装有电热管(17)，所述出水管(14)连通于所述水箱(16)，所述水泵(4)和液压泵(11)均与外部电源电性连接。
7.根据权利要求3所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述液压驱动柱(8)的数量有四个，每个所述液压驱动柱(8)之间等距分布。
8.根据权利要求6所述的一种盾构施工的辅助平衡推进装置，其特征在于，所述电热管(17)设置为盘管形，所述水箱(16)和所述电热管(17)的连接处设置有密封胶垫。
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