CN110359923A - 一种敞开式tbm底部清渣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敞开式TBM底部清渣系统，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁和分别设置在所述旋转梁两端的岩块清除装置和细渣清除装置；所述岩块清除装置包括与所述旋转梁固定连接的第一液压缸、与所述旋转梁的一端可转动连接的第一伸缩臂，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗；所述细渣清除装置包括第二液压缸、与所述旋转梁的另一端连接的第二伸缩臂，以及固定在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗；在所述第二伸缩臂的内部设有出渣通道，外侧设有出渣口。本发明结构简单，作业效率高，作业风险低，除渣速度快；通过除渣装置实现了TBM刀盘底部积渣堆的清除。

Description

一种敞开式TBM底部清渣系统

技术领域

本发明涉及隧道清渣技术领域，具体涉及一种敞开式TBM底部清渣系统。

背景技术

随着我国基础建设的大力推进，在山岭隧道的开挖中TBM被广泛地应用，与传统的钻爆法相比TBM具有施工速度快、效率高、隧道成型好、对周边环境影响小、作业安全及节省劳动力等优点，特别适合于长隧道的施工。因此，在注重环境保护的大环境下TBM成为了一种隧道开挖的新趋势。

TBM在开挖过程中通过刀盘将前方围岩破除后经过溜渣槽实现岩渣的排出，但TBM开挖中容易出现岩渣从刀盘前方脱落，岩渣掉落在刀盘底部累积形成岩渣堆，倘若不及时进行清理不仅造成施工苦难，甚至会导致无法掘进的情况，所以，对集渣堆进行机械化的清渣处理系统设计可以大力地提升清渣处理能力，提高作业效率，降低施工风险。

目前，在开敞式TBM开挖过程中从刀盘处脱落大量的岩渣，造成底部堆积，不能够有效被清除掉，需要通过大量的人员手动清渣，造成人力成本提升，TBM需要停机，作业效率低下，存在人工清渣危险性较大的诸多问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种操作简单、安全性高、清渣范围广泛、清渣干净、清渣效率高的敞开式TBM底部清渣系统，避免TBM刀盘下方岩渣的堆积，有效加快施工进度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种敞开式TBM底部清渣系统，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁和分别设置在所述旋转梁两端的岩石清除装置和细渣清除装置；

所述岩石清除装置包括与所述旋转梁的中部固定连接的第一液压缸、与所述旋转梁的一端可转动连接的第一支撑架，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗，所述第一液压缸的伸缩端与所述第一伸缩臂的内侧通过铰接座可转动连接；

所述细渣清除装置包括与所述旋转梁的中部固定连接的第二液压缸、与所述旋转梁的另一端可转动连接的第二伸缩臂，以及固定设置在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗；所述第二液压缸的伸缩端与所述第二伸缩臂的内侧通过铰接座可转动连接，在所述第二伸缩臂的内部设有出渣通道，在所述出渣通道内部固定设有螺旋桨；在所述第二伸缩臂的外侧设有与所述出渣通道相连通的出渣口，在所述出渣口的一侧设有与其连通的吸气泵。

针对上述技术方案，传动装置用来带动除渣装置移动，从而使除渣装置可以作用于更广泛的范围，达到更好的除渣效果；岩块清除装置和细渣清除装置分别用来清除大块的渣石和细碎的岩渣，以使渣石可以分类清理的更加的干净，有效避免了岩渣的堆积；第一液压缸用来带动第一伸缩臂左右摆动，以使铲斗可以清理不同位置处的大块岩渣；第二液压缸用来带动第二伸缩臂左右摆动，以使抽渣斗可以吸进不同位置处的细碎岩渣；螺旋桨有利于细碎岩渣向上盘升，避免出渣通道的堵塞，细碎岩渣经吸气泵从出渣口排出。

优选的，所述第一伸缩臂包括顶端与所述旋转梁可转动连接的第一外伸缩臂，套装在所述第一外伸缩臂内部的第一内伸缩臂，以及分别固定在所述第一外伸缩臂外部两侧的第三液压缸，所述第三液压缸的伸缩端与所述第一内伸缩臂固定连接，所述第一内伸缩臂的底部固定连接有铲斗。

第一外伸缩臂与第一内伸缩臂套装连接，方便第一内伸缩臂的伸缩，在第三液压缸的带动下调节第一内伸缩臂的外伸长度，从而改变铲斗的位置，使铲斗将不同位置处的大砂石铲除。

优选的，在所述外伸缩臂的内侧设有第四液压缸，所述第三液压缸的伸缩端通过连杆机构与所述铲斗可转动连接；所述连杆机构包括与所述第四液压缸的伸缩端可转动连接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的另一端分别与第一内伸缩臂和铲斗的背部固定连接。

第四液压缸通过调节件来改变铲斗的角度，方便铲斗将大块岩渣铲起来，第四液压缸向上伸缩带动铲斗的开口向下倾斜，方便将大块岩渣的铲入，第四液压缸向下伸长，带动铲斗的开口向上倾斜，避免进入铲斗内大块岩渣的掉落；有效提升了铲斗的工作效率。

优选的，所述第二伸缩臂包括顶端与所述旋转梁可转动连接的第二外伸缩臂，套装在所述第二外伸缩臂内部的第二内伸缩臂，以及分别固定在所述第二外伸缩臂外部两侧的第五液压缸，所述第五液压缸的伸缩端与所述第二内伸缩臂固定连接，所述第二内伸缩臂的底部与抽渣斗固定连接；所述出渣通道设置在所述第二内伸缩臂内，所述出渣口通过收集管与所述出渣通道相连通。

通过第五液压缸带动第二内伸缩臂的伸缩来改变第二伸缩臂的高度，进而调节抽渣斗的高度，方便抽渣斗吸收不同高度位置处的细碎渣石。

优选的，所述传动装置为减速电机，所述减速电机的底部固定在TBM横梁的下方，所述减速电机的输出轴与旋转梁固定连接。

减速电机通过旋转梁带动岩石清除装置和细渣清除装置转动，使它们工作的范围更广泛，无需人为调节工作装置周向运动来进行不同部位的清除，使用更方便，工作效率更高。

优选的，所述传动装置包括设置在TBM横梁上的滑块，与所述滑块的底部固定连接的减速电机，以及与所述减速电机的输出端固定连接的齿轮组；所述齿轮组的底部与旋转梁固定连接；所述齿轮组由内齿轮和外齿轮相互啮合而成。

通过齿轮组来带动旋转梁转动，使岩石清除装置和细渣清除装置运动更加稳定，施工安全性更高。

优选的，在所述滑块内设有用于卡装TBM横梁的滑轨，所述滑轨呈倒“T”状。使传动装置在TBM横梁上的移动更加方便；倒“T”状设计使结构更加稳定，安全性高。

优选的，在所述滑块的一侧设有丝杆电机，所述丝杆电机的输出端与所述滑块固定连接，使丝杆电机带动滑块沿TBM横梁滑块移动。

通过丝杆电机带动改变滑块在TBM横梁上的位置，进而改变岩石清除装置和细渣清除装置的位置，使操作更加灵活，无需人为操作，清渣的范围更加广泛，增加施工效率和方便性。

优选的，旋转梁分别通过铰接座与所述第一伸缩臂和第二伸缩臂可转动连接。

本发明的有益效果是：

本发明结构简单，方便设计制造；通过合理设置除渣装置，实现TBM刀盘底部集渣堆的清除。

岩石清除装置能够实现对集渣堆大块岩块的清除，经过第一内伸缩臂实现铲斗的高度调整，通过第一液压缸实现其左右方向的调节；保障了能够实现大范围清渣的能力。

细渣清除装置可以通过内部螺旋桨实现对对细小岩渣的吸收，经过第二内伸缩臂和第二液压缸实现大范围的清除细渣；在岩块清除装置和细渣清除装置的配合作用下实现了将渣体清除干净。

传动装置一方面带动岩块清除装置和细渣清除装置在横梁上移动，另一方面旋转装置带动岩石清除装置和细渣清除装置转动，实现在不同区域内的清除岩渣。

本发明实现开敞式TBM底部落渣快速清除，提高除渣工作效率，节约劳动成本，提高作业效率。

附图说明

图1是本发明一种敞开式TBM底部清渣系统结构示意图；

图2是本发明一种敞开式TBM底部清渣系统的左视图。

图中：1、滑块；2、减速电机；3、旋转梁；4、齿轮组；5、铰接座；6、销轴；7、第一液压缸；8、第一外伸缩臂；9第一调节杆；10、第三液压缸；11、第一内伸缩臂；12、第二内伸缩臂；13、第二调节杆；14、铲斗；15、第二液压缸；16、第二外伸缩臂；17、出渣口；18、螺旋桨；19、抽渣斗；20、第四液压缸；21、吸气泵；22、出渣通道；23、固定轴；24、第五液压缸；25、滑轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1和2所示，一种敞开式TBM底部清渣系统，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁3和分别设置在所述旋转梁3两端的岩块清除装置和细渣清除装置；所述传动装置为减速电机2，所述减速电机2的底部固定在TBM横梁的下方，所述减速电机2的输出轴与旋转梁3固定连接。

所述岩块清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第一液压缸7、与所述旋转梁3的一端通过铰接座5连接的第一伸缩臂，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗14，所述第一液压缸7的伸缩端与所述第一伸缩臂的内侧通过铰接座连接；

所述细渣清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第二液压缸15、与所述旋转梁3的另一端通过铰接座连接的第二伸缩臂，以及固定设置在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗19；所述第二液压缸15的伸缩端与所述第二伸缩臂的内侧通过铰接座连接，在所述第二伸缩臂的内部设有出渣通道22，在所述出渣通道22内部固定设有螺旋桨18；在所述第二伸缩臂的外侧设有与所述出渣通道22相连通的出渣口17，在所述出渣口17的一侧设有与其连通的吸气泵21。所述第一伸缩臂和第二伸缩臂通过铰接座5分别与旋转梁3可转动连接，第一支撑架和第二支撑架通过销轴6与铰接座连接。

实施例2

如图1和2所示，一种敞开式TBM底部清渣系统，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁3和分别设置在所述旋转梁3两端的岩块清除装置和细渣清除装置。

所述传动装置包括设置在TBM横梁上的滑块1，与所述滑块1的底部固定连接的减速电机2，以及与所述减速电机2的输出端固定连接的齿轮组4；所述齿轮组4的底部与旋转梁3固定连接；所述齿轮组由内齿轮和外齿轮相互啮合而成。

所述岩块清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第一液压缸7、与所述旋转梁3的一端可转动连接的第一伸缩臂，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗14，所述第一液压缸7的伸缩端与所述第一伸缩臂的内侧可转动连接；

所述细渣清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第二液压缸15、与所述旋转梁3的另一端可转动连接的第二伸缩臂，以及固定设置在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗19；所述第二液压缸15的伸缩端与所述第二支撑架的内侧可转动连接，在所述第二支撑架的内部设有出渣通道22，在所述出渣通道22内部固定设有螺旋桨18；在所述第二支撑架的外侧设有与所述出渣通道22相连通的出渣口17，在所述出渣口17的一侧设有与其连通的吸气泵21。

实施例2与实施例1相比的不同之处在于传动装置的结构不同。该结构使岩石清除装置和细渣清除装置运动过程更加稳定。

实施例3

如图1和2所示，一种敞开式TBM底部清渣系统，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁3和分别设置在所述旋转梁3两端的岩块清除装置和细渣清除装置。

所述传动装置包括设置在TBM横梁上的滑块1，与所述滑块1的底部固定连接的减速电机2，以及与所述减速电机2的输出端固定连接的齿轮组4；所述齿轮组4的底部与旋转梁3固定连接；所述齿轮组由内齿轮和外齿轮相互啮合而成。

所述岩石清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第一液压缸7、与所述旋转梁3的一端可转动连接的第一伸缩臂，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗14，所述第一液压缸7的伸缩端与所述第一伸缩臂的内侧通过铰接座连接；

所述细渣清除装置包括与所述旋转梁3的中部固定连接的第二液压缸15、与所述旋转梁3的另一端可转动连接的第二伸缩臂，以及固定设置在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗19；所述第二液压缸15的伸缩端与所述第二伸缩臂的内侧可转动连接，在所述第二伸缩臂的内部设有出渣通道22，在所述出渣通道22内部固定设有螺旋桨18；在所述第二支撑架的外侧设有与所述出渣通道22相连通的出渣口17，在所述出渣口17的一侧设有与其连通的吸气泵21。

所述第一伸缩臂包括顶端与所述旋转梁3通过铰接座连接的第一外伸缩臂8，套装在所述第一外伸缩臂8内部的第一内伸缩臂11，以及分别通过固定轴23固定在所述第一外伸缩臂8外部两侧的第三液压缸10，所述第三液压缸10的伸缩端与所述第一内伸缩臂11固定连接，所述第一内伸缩臂11的底部固定连接有铲斗14。

所述第二伸缩臂包括顶端与所述旋转梁3通过铰接座连接的第二外伸缩臂16，套装在所述第二外伸缩臂16内部的第二内伸缩臂12，以及分别通过固定轴23固定在所述第二外伸缩臂16外部两侧的第五液压缸24，所述第五液压缸24的伸缩端与所述第二内伸缩臂12固定连接，所述第二内伸缩臂12的底部与抽渣斗19固定连接；所述出渣通道22设置在所述第二内伸缩臂12内，所述出渣口17通过软管与所述出渣通道22相连通。

实施例3与实施例2相比的不同之处在于第一伸缩臂和第二伸缩臂的结构不同。通过第三液压缸10和第五液压缸24分别带动第一内伸缩臂11和第二内伸缩臂12的伸缩运动，从而调节第一伸缩臂和第二伸缩臂的高度，实现对不同高度的清渣操作。

实施例4

如图1和2所示，一种敞开式TBM底部清渣系统，与实施例3相比，不同之处在于，在所述外伸缩臂的内侧设有第四液压缸20，所述第三液压缸10的伸缩端通过连杆机构与所述铲斗14可转动连接；所述调节件包括与所述第四液压缸20的伸缩端可转动连接的第一连杆9和第二连杆13，所述第一连杆9和第二连杆13的另一端分别与第一内伸缩臂11和铲斗14的背部固定连接。

实施例4与实施例3相比的不同之处在于第四液压缸20和连杆机构的设置，通过它们来控制铲斗14的角度，方便铲斗14将渣石的铲起。

实施例5

如图1和2所示，一种敞开式TBM底部清渣系统，与实施例4相比，不同之处在于，在所述滑块内设有用于卡装TBM横梁的滑轨，所述滑轨呈倒“T”状。在所述滑块1的一侧还设有丝杆电机，所述丝杆电机的输出端与所述滑块1固定连接，使丝杆电机带动滑块1沿TBM横梁移动。

实施例5与实施例4相比的不同之处在于丝杆电机的设置，通过丝杆电机来控制除渣装置的位置，操作和施工更方便。

本发明的操作原理：将滑块1安装在TBM横梁上，通过丝杆电机来调节该装置在TBM横梁上的位置，使该装置位于待清理渣石堆的中部；减速电机2开启，带动下方的除渣装置转动；在清渣过程中，通过第三液压缸10和第五液压缸24来调节第一伸缩臂和第二伸缩臂的竖直高度，通过第一液压缸7和第二液压缸15来调节第一伸缩臂和第二伸缩臂的左右倾斜的角度，实现死角的清除；通过第四液压缸20来调节铲斗14的倾斜角度，便于大粒渣石的清理；吸气泵21将细渣石吸进出渣通道22内，沿螺旋桨18上升，经出渣口17排出，实现细小岩渣的清除。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。例如减速电机、丝杆电机、第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸，吸气泵均为现有常规设备。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，由设置在TBM横梁上的传动装置和设置在所述传动装置下方的除渣装置组成；所述除渣装置包括与所述传动装置连接的旋转梁和分别设置在所述旋转梁两端的岩块清除装置和细渣清除装置；

所述岩块清除装置包括与所述旋转梁的中部固定连接的第一液压缸、与所述旋转梁的一端可转动连接的第一伸缩臂，以及固定设置在所述第一伸缩臂底部的铲斗，所述第一液压缸的伸缩端与所述第一伸缩臂的内侧可转动连接；

所述细渣清除装置包括与所述旋转梁的中部固定连接的第二液压缸、与所述旋转梁的另一端通过铰接座连接的第二伸缩臂，以及固定设置在所述第二伸缩臂底部的抽渣斗；所述第二液压缸的伸缩端与所述第二伸缩臂的内侧可转动连接，在所述第二伸缩臂的内部设有出渣通道，在所述出渣通道内部固定设有螺旋桨；在所述第二伸缩臂的外侧设有与所述出渣通道相连通的出渣口，在所述出渣口的一侧设有与其连通的吸气泵。

2.根据权利要求1所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，所述第一伸缩臂包括顶端与所述旋转梁可转动连接的第一外伸缩臂，套装在所述第一外伸缩臂内部的第一内伸缩臂，以及分别固定在所述第一外伸缩臂外部两侧的第三液压缸，所述第三液压缸的伸缩端与所述第一内伸缩臂固定连接，所述第一内伸缩臂的底部固定连接有铲斗。

3.根据权利要求2所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，在所述外伸缩臂的内侧设有第四液压缸，所述第三液压缸的伸缩端通过连杆机构与所述铲斗可转动连接；所述连杆机构包括与所述第四液压缸的伸缩端可转动连接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的另一端分别与第一内伸缩臂和铲斗的背部固定连接。

4.根据权利要求1所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，所述第二伸缩臂包括顶端与所述旋转梁可转动连接的第二外伸缩臂，套装在所述第二外伸缩臂内部的第二内伸缩臂，以及分别固定在所述第二外伸缩臂外部两侧的第五液压缸，所述第五液压缸的伸缩端与所述第二内伸缩臂固定连接，所述第二内伸缩臂的底部与抽渣斗固定连接；所述出渣通道设置在所述第二内伸缩臂内，所述出渣口通过收集管与所述出渣通道相连通。

5.根据权利要求1所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，所述传动装置为减速电机，所述减速电机的底部固定在TBM横梁的下方，所述减速电机的输出轴与旋转梁固定连接。

6.根据权利要求1所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，所述传动装置包括设置在TBM横梁上的滑块，与所述滑块的底部固定连接的减速电机，以及与所述减速电机的输出端固定连接的齿轮组；所述齿轮组的底部与旋转梁固定连接；所述齿轮组由内齿轮和外齿轮相互啮合而成。

7.根据权利要求6所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，在所述滑块内设有用于卡装TBM横梁的滑轨，所述滑轨呈倒“T”状。

8.根据权利要求7所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，在所述滑块的一侧设有丝杆电机，所述丝杆电机的输出端与所述滑块固定连接，使丝杆电机带动滑块沿TBM横梁移动。

9.根据权利要求1所述的敞开式TBM底部清渣系统，其特征在于，所述旋转梁分别通过铰接座与所述第一伸缩臂和第二伸缩臂可转动连接。