CN110258699A - 一种内支撑式竖向掘进取土装置 - Google Patents

一种内支撑式竖向掘进取土装置 Download PDF

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翟世鸿
杨秀礼
徐杰
刘修成
程茂林
华晓涛
吴中正
管政霖
方之遥
孟奎
夏昊
朱明清
李涛
涂同珩
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/16Machines for digging other holes in the soil
    • E02F5/20Machines for digging other holes in the soil for vertical holes

Abstract

本发明公开了一种内支撑式竖向掘进取土装置,包括:回转支承;支架;机械臂,其为可伸缩机构,所述机械臂的非伸缩端铰接在所述支架一侧;至少一个变幅油缸;切土装置,其包括第二液压马达及铣刀;所述第二液压马达固定在所述机械臂的伸缩端的端部,所述第二液压马达的输出轴水平穿设在所述铣刀的中部;吸泥罩,其罩设在所述铣刀外部;潜水离心泵;其中,所述变幅油缸的活塞杆伸缩,能带动所述机械臂的非伸缩端绕机械臂的铰接点在竖直平面内转动。本发明具有效率高的、适用于坚硬土质、不受下沉深度影响等优点,可广泛应用于掘进取土装置技术领域。

Description

一种内支撑式竖向掘进取土装置
技术领域
本发明涉及掘进取土装置技术领域。更具体地说,本发明涉及一种内支撑式竖向掘进取土装置。
背景技术
竖井作为隧道掘进作业的始发井或接收井,交通隧道的通道和通风井,地下停车场或是各类地下建/构筑物的服务和进出通道;管柱可作为桥梁等结构物的桩基础。针对此类3~12m直径竖井取土下沉,通常采用水下空气吸泥机或是长臂挖掘机辅助取土下沉,但遇到较为坚硬的土质空气吸泥机无法满足实际施工需求,而长臂挖掘机在下沉深度大时,也无法正常施工。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种效率高的、适用于坚硬土质、不受下沉深度影响的内支撑式竖向掘进取土装置。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,包括:
回转支承,其包括内圈和外圈,二者通过滚珠实现相对转动;回转支承的外圈与蜗杆相啮合;所述蜗杆与第一液压马达的转轴同轴连接;
保护罩,其为圆筒状且其同轴固定在所述回转支承的内圈的上部,多个可伸缩的支撑臂的非伸缩端均水平固定在所述保护罩的外壁;
支架,其固定在所述回转支承的外圈的下端;
机械臂,其为可伸缩机构,所述机械臂的非伸缩端铰接在所述支架一侧;
至少一个变幅油缸,其缸体横向固定在支架远离所述机械臂的一侧,所述变幅油缸的活塞杆的端部与所述机械臂的非伸缩端铰接;
切土装置,其包括第二液压马达及铣刀;所述第二液压马达固定在所述机械臂的伸缩端的端部,所述第二液压马达的输出轴水平穿设在所述铣刀的中部;
吸泥罩,其罩设在所述铣刀外部;
潜水离心泵,其设置在所述回转支承的顶部,所述潜水离心泵的进泥口连通一吸泥软管的一端,所述吸泥软管的另一端同轴依次穿出所述回转支承,所述吸泥软管的下端伸入所述吸泥罩内;
其中,所述变幅油缸的活塞杆伸缩,能带动所述机械臂的非伸缩端绕机械臂的铰接点在竖直平面内转动。
优选地,所述支撑臂均包括:
第一固定臂,其一端固定在所述保护罩的外壁上;
第一伸缩油缸,其沿着第一固定臂的长度方向设置在所述第一固定臂内,所述第一伸缩油缸的缸体固定在所述第一固定臂的固定端;
第一活动臂,其套设在所述第一固定臂内部,所述第一活动臂的外侧端与所述第一伸缩油缸的活塞杆的端部固定;
顶靴,其固定在所述第一活动臂的外端端面。
优选地,所述支撑臂为三个,且三个支撑臂均匀设置在所述保护罩的外壁。
优选地,所述第一活动臂的外端端面与顶靴之间可拆卸的固定有匹配节。
优选地,所述机械臂包括第二固定臂、第二活动臂及第二伸缩油缸;
所述第二固定臂的一端铰接在所述支架的一侧;
所述第二伸缩油缸沿着第二固定臂的长度方向设置在所述第二固定臂内,所述第二伸缩油缸的缸体固定在所述第二固定臂的铰接端;
所述第二活动臂套设在所述第二固定臂内部,所述第二活动臂的外侧端与所述第二伸缩油缸的活塞杆的端部固定。
优选地,所述吸泥软管的下部可拆卸的固定在所述机械臂的非伸缩端。
优选地,所述潜水离心泵的排泥口通过一排泥管伸出竖井至地面以上。
优选地,所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,还包括挡土板,其设置在所述保护罩的顶部并将其上端密封,所述挡土板的中心设置有竖向贯通的圆孔。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明提供的内支撑式竖向掘进取土装置,通过多个支撑臂结构施加预压力撑于竖井的内壁上,克服设备的重力以及掘进取土时的工作荷载;此外,回转支承、第二伸缩油缸以及变幅油缸实现机械臂的回转、伸缩、变幅动作,保证竖井底部的铣刀的开挖面的全覆盖;机械臂端部设置有铣刀头,可根据不同地质更换不同类型的刀齿,铣刀头切削土体,渣土泥浆混合物在铣刀头回转离心的作用下,抛至吸泥罩内,并被潜水离心泵吸出,实现竖井的取土下沉,本装置能适用于坚硬的土质,在坚硬的土质条件下仍能保持高效掘进效率,并且不受下沉深度的限制,故本发明是一种效率高的、适用于坚硬土质、不受下沉深度影响的内支撑式竖向掘进取土装置。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的结构剖视图;
图3为本发明的仰视图;
图4为本发明所述保护罩和支撑臂的连接关系图;
图5为本发明所述圆孔在挡土板上的位置示意图;
图6为本发明图5中A-A向的剖视图。
附图标记说明:1、支撑臂,2、潜水离心泵,3、回转支承,4、支架,5、第二固定臂、6、变幅油缸,7、第二活动臂,8、铣刀,9、吸泥罩,10、吸泥软管,11、第二伸缩油缸,12、竖井,13、保护罩,14、第一固定臂,15、第一伸缩油缸,16、第一活动臂,17、顶靴,18、挡土板,19、圆孔,20、匹配节,21、第三液压马达。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-6所示,本发明提供一种内支撑式竖向掘进取土装置,包括:
回转支承3,其包括内圈和外圈,二者通过滚珠实现相对转动;回转支承3的外圈与蜗杆相啮合;所述蜗杆与第一液压马达的转轴同轴连接;
保护罩13,其为圆筒状且其同轴固定在所述回转支承3的内圈的上部,多个可伸缩的支撑臂1的非伸缩端均水平固定在所述保护罩13的外壁;
支架4,其固定在所述回转支承3的外圈的下端;
机械臂,其为可伸缩机构,所述机械臂的非伸缩端铰接在所述支架4一侧;
至少一个变幅油缸6,其缸体横向固定在支架4远离所述机械臂的一侧,所述变幅油缸6的活塞杆的端部与所述机械臂的非伸缩端铰接;
切土装置,其包括第二液压马达及铣刀8;所述第二液压马达固定在所述机械臂的伸缩端的端部,所述第二液压马达的输出轴水平穿设在所述铣刀8的中部;
吸泥罩9,其罩设在所述铣刀8外部;
潜水离心泵2,其设置在所述回转支承3的顶部,所述潜水离心泵2的进泥口连通一吸泥软管10的一端,所述吸泥软管10的另一端同轴依次穿出所述回转支承3,所述吸泥软管10的下端伸入所述吸泥罩9内;
其中,所述变幅油缸6的活塞杆伸缩,能带动所述机械臂的非伸缩端绕机械臂的铰接点在竖直平面内转动。
在该种技术方案中,该装置通过多个支撑臂1施加预压力撑于竖井12的内壁上,克服整体的重力以及掘进取土时的工作荷载;此外,回转支承3、变幅油缸6以及第二伸缩油缸11实现机械臂的回转、伸缩、变幅动作,保证底部的铣刀8的开挖面的全覆盖;第二活动臂7端部设置有铣刀8,可根据不同地质更换不同类型的刀齿,铣刀8切削土体,渣土泥浆混合物在铣刀8的回转离心的作用下,抛至吸泥罩9内,并被潜水离心泵2吸出,实现竖井12的取土下沉。潜水离心泵通过第三液压马达21驱动。
第一液压马达转动,带动回转支承的外圈绕其轴线转动,从而带动支架的转动。第二液压马达转动,从而带动铣刀转动并切削土体。吸泥罩9是固定在所述机械臂的伸缩端的端部。
所述保护罩13上还设置有吊耳,方便该装置的整体的起吊。吸泥软管10的长度设置为不影响机械臂的伸缩、回转、变幅。
在另一种技术方案中,所述支撑臂1均包括:
第一固定臂14,其一端固定在所述保护罩13的外壁上;
第一伸缩油缸15,其沿着第一固定臂14的长度方向设置在所述第一固定臂14内,所述第一伸缩油缸15的缸体固定在所述第一固定臂14的固定端;
第一活动臂16,其套设在所述第一固定臂14内部,所述第一活动臂16的外侧端与所述第一伸缩油缸15的活塞杆的端部固定;
顶靴17,其固定在所述第一活动臂16的外端端面。
在该种技术方案中,第一伸缩油缸15的伸缩,带动第一活动臂16在第一固定臂14内伸出或缩回,从而改变支撑臂1的长度。
在另一种技术方案中,所述支撑臂1为三个,且三个支撑臂1均匀设置在所述保护罩13的外壁。
在该种技术方案中,在实际施工过程中,支撑臂1优选为三个,三个支撑臂1均匀设置可以保证三个支撑臂1受力均匀,支撑得更稳定。
在另一种技术方案中,所述第一活动臂16的外端端面与顶靴17之间可拆卸的固定有匹配节20。
在该种技术方案中,通过更换不同长度的匹配节20,可以使得本装置适用于不同直径的沉井。
在另一种技术方案中,
所述机械臂包括第二固定臂5、第二活动臂7及第二伸缩油缸11;
所述第二固定臂5的一端铰接在所述支架4的一侧;
所述第二伸缩油缸11沿着第二固定臂5的长度方向设置在所述第二固定臂5内,所述第二伸缩油缸11的缸体固定在所述第二固定臂5的铰接端;
所述第二活动臂7套设在所述第二固定臂5内部,所述第二活动臂7的外侧端与所述第二伸缩油缸11的活塞杆的端部固定。
在该种技术方案中,第二伸缩油缸11的伸缩,带动第二活动臂7在第一固定臂5内伸出或缩回,从而改变机械臂的长度。
在另一种技术方案中,所述吸泥软管10的下部可拆卸的固定在所述机械臂的非伸缩端。
在另一种技术方案中,所述潜水离心泵22的排泥口通过一排泥管伸出竖井12至地面以上。
在另一种技术方案中,所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,还包括挡土板18,其设置在所述保护罩13的顶部并将其上端密封,所述挡土板18的中心设置有竖向贯通的圆孔19。
在该种技术方案中,设置挡土板18可以防止土渣或杂物落入至保护罩13或回转支承3的内部。挡土板18上设置的圆孔19是供潜水离心泵2的吸泥软管10穿过的,且该圆孔19被潜水离心泵2挡住,土渣或杂质也不会从圆孔19进入保护罩13或回转支承3内部。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,包括:
回转支承,其包括内圈和外圈,二者通过滚珠实现相对转动;回转支承的外圈与蜗杆相啮合;所述蜗杆与第一液压马达的转轴同轴连接;
保护罩,其为圆筒状且其同轴固定在所述回转支承的内圈的上部,多个可伸缩的支撑臂的非伸缩端均水平固定在所述保护罩的外壁;
支架,其固定在所述回转支承的外圈的下端;
机械臂,其为可伸缩机构,所述机械臂的非伸缩端铰接在所述支架一侧;
至少一个变幅油缸,其缸体横向固定在支架远离所述机械臂的一侧,所述变幅油缸的活塞杆的端部与所述机械臂的非伸缩端铰接;
切土装置,其包括第二液压马达及铣刀;所述第二液压马达固定在所述机械臂的伸缩端的端部,所述第二液压马达的输出轴水平穿设在所述铣刀的中部;
吸泥罩,其罩设在所述铣刀外部;
潜水离心泵,其设置在所述回转支承的顶部,所述潜水离心泵的进泥口连通一吸泥软管的一端,所述吸泥软管的另一端同轴依次穿出所述回转支承,所述吸泥软管的下端伸入所述吸泥罩内;
其中,所述变幅油缸的活塞杆伸缩,能带动所述机械臂的非伸缩端绕机械臂的铰接点在竖直平面内转动。
2.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述支撑臂均包括:
第一固定臂,其一端固定在所述保护罩的外壁上;
第一伸缩油缸,其沿着第一固定臂的长度方向设置在所述第一固定臂内,所述第一伸缩油缸的缸体固定在所述第一固定臂的固定端;
第一活动臂,其套设在所述第一固定臂内部,所述第一活动臂的外侧端与所述第一伸缩油缸的活塞杆的端部固定;
顶靴,其固定在所述第一活动臂的外端端面。
3.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述支撑臂为三个,且三个支撑臂均匀设置在所述保护罩的外壁。
4.如权利要求2所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述第一活动臂的外端端面与顶靴之间可拆卸的固定有匹配节。
5.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述机械臂包括第二固定臂、第二活动臂及第二伸缩油缸;
所述第二固定臂的一端铰接在所述支架的一侧;
所述第二伸缩油缸沿着第二固定臂的长度方向设置在所述第二固定臂内,所述第二伸缩油缸的缸体固定在所述第二固定臂的铰接端;
所述第二活动臂套设在所述第二固定臂内部,所述第二活动臂的外侧端与所述第二伸缩油缸的活塞杆的端部固定。
6.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述吸泥软管的下部可拆卸的固定在所述机械臂的非伸缩端。
7.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,所述潜水离心泵的排泥口通过一排泥管伸出竖井至地面以上。
8.如权利要求1所述的一种内支撑式竖向掘进取土装置,其特征在于,还包括挡土板,其设置在所述保护罩的顶部并将其上端密封,所述挡土板的中心设置有竖向贯通的圆孔。
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