CN110439575A - 微型硬岩掘进机盾体稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开微型硬岩掘进机盾体稳定器，包括前壳体，前壳体的盾壁上预开设有窗口，窗口在前壳体表面均匀分布，窗口内部均安装有根据实不同地质情况增加刀盘旋转反扭力以减少设备震动的稳定活动靴；稳定活动靴的尺寸与窗口尺寸相匹配，稳定活动靴的形式包括螺栓活动靴或油缸活动靴，结构紧凑简单，易于实现，可以有效解决微型掘进机在硬岩工况中遇到的问题，大大改善设备运行的稳定性，提高了在硬岩工况中的掘进速度及掘进效率，实用性能优，是一种很好的创新方案。
Description
技术领域
本发明涉及掘进机技术领域，特别涉及微型硬岩掘进机盾体稳定器。
背景技术
对于二米以下的微型隧道，目前采用设备施工的以微型掘进机(或称为隧道顶管机)为主要代表，微型掘进机通常由旋转的刀盘加前盾体组成，刀盘的旋转由前盾体中安装的电机或液压马达通过齿轮箱传动而实现，刀盘向前推进通过设置在施工现场工作井的顶推油缸推动水泥管节来实现。在通常设计中，刀盘的开挖直径要稍大于盾体的直径，进而确保在刀盘未能对已开挖的隧道洞壁完全铲刮干净的情况下，亦或是在收敛地质中，护盾仍然能够自由通过，不被卡住。同时在掘进过程中，需要向刀盘前方、护盾周围及预制管节的周围不断注入泥浆，以确保刀盘切削下来的渣料能够被泥浆以浆液的形式抽出，同时注入的泥浆可以填充盾体及管节与开挖洞壁之间的间隙，并对盾体及管节与开挖的洞壁进行润滑。在开挖软土隧道过程中，由于土质松软，刀盘旋转扭矩相对较小，通过盾体自身的重力与开挖隧道壁之间的摩擦力，就能提供刀盘切削隧洞所需要的反扭力，进而使隧道掘进顺利进行。
当用这类微型掘进机设备施工遇到较硬的岩石类地质情况时(岩石硬度超过80Mpa时)，施工方通常会选配一个适合硬岩地质的掘进机刀盘，并配套相应地用于切削硬岩的滚刀。但在实际施工过程中，仍然会碰到岩石较硬时，刀盘切削岩石需要的扭力较大，虽然通过增加旋转电机的功率，可以实现增大刀盘旋转的扭矩的效果，但此时刀盘旋转的反作用力，已经超出了刀盘与盾体的自重所产生的摩擦力，致使盾体发生一定程度的扭转，不得不人为地降低掘进机的顶推力，以减少盾体偏转工况的发生。进而各施工现场出现了使用微型掘进机在开挖硬岩时，增加了推力时，盾体会发生扭转，不增加推力，又出现掘不动的现象。由于刀盘开挖直径大于护盾，在硬岩地质中，注入的泥浆不能很好地与硬岩地质相整合，无法完全抱紧护盾，掘进过程中亦会出现刀盘抖动较大，影响到微型掘进机主轴承的使用寿命。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要微型硬岩掘进机盾体稳定器，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明针对硬岩隧道施工过程中出现的刀盘旋转反作用力较大，以及刀盘振动较大的工况，而提供微型硬岩掘进机盾体稳定器，设计新颖，可以大大改善设备运行的稳定性，提高掘进能力以及掘进效率，已解决现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
微型硬岩掘进机盾体稳定器，包括前壳体，前壳体的盾壁上预开设有窗口，窗口在前壳体表面均匀分布，窗口内部均安装有根据实不同地质情况增加刀盘旋转反扭力以减少设备震动的稳定活动靴；稳定活动靴的尺寸与窗口尺寸相匹配，稳定活动靴的形式包括螺栓活动靴或油缸活动靴，通过调节稳定活动靴伸出盾体的高度，进而增加微型硬岩掘进机刀盘旋转的反扭力，并稳定刀盘，减少设备的震动。
进一步，窗口形状呈圆弧状，同一前壳体表面预设的窗口采用相同规格。
进一步，当微型硬岩掘进机开挖直径为30寸到40寸，稳定活动靴采用螺栓活动靴。
进一步，当微型硬岩掘进机开挖直径大于40寸；稳定活动靴采用油缸活动靴。
进一步，所述螺栓活动靴的匹配窗口为三个，螺栓活动靴通过固定架安装与前壳体表面的板金，螺栓活动靴的底部一体成型有柱杆，柱杆内部开设的内螺纹连接有第一螺杆，第一螺杆的另一端支撑于前壳体的外凸法兰，第一螺杆的表面安装有起紧固作用的第一螺母。
进一步，所述油缸活动靴的匹配窗口为四个，窗口的侧边安装有固定油缸活动靴的垫块，油缸活动靴固定连接顶升油缸的伸缩轴，油缸活动靴底面两侧一体成型有靴脚，靴脚的内部开设有内螺纹，靴脚的内部开设有内螺纹，顶升油缸安装于紧固架，靴脚内螺纹连接的第二螺杆贯穿紧固架，第二螺杆和紧固架的贴面处均设置有第二螺母，紧固架顶面的螺孔与垫块表面的螺孔相对应，螺孔内贯穿的螺栓完成油缸活动靴和窗口的固定。
本发明的有益效果是：设计新颖，结构紧凑简单，易于实现，可以有效解决微型掘进机在硬岩工况中遇到的问题，大大改善设备运行的稳定性，提高了在硬岩工况中的掘进速度及掘进效率，实用性能优，是一种很好的创新方案。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：
图1为本发明30寸到40寸微型掘进机前壳体的结构图；
图2为本发明42寸以上微型掘进机前壳体的结构图；
图3为本发明的油缸伸缩活动靴的结构图；
图中100-前壳体；110-螺栓活动靴；120-外凸法兰；130-第一螺杆；140-第一螺母；150-固定架；160-窗口，170-垫块，180-油缸活动靴，190-紧固架，200-顶升油缸，210-靴脚，220-第二螺母，230-第二螺杆。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
微型硬岩掘进机盾体稳定器，包括前壳体100，前壳体100的盾壁上预开设有窗口160，窗口160在前壳体100表面均匀分布，窗口160内部均安装有根据实不同地质情况增加刀盘旋转反扭力以减少设备震动的稳定活动靴；稳定活动靴的尺寸与窗口160尺寸相匹配，根据不同尺寸微型掘进机，设置了不同的稳定机构。稳定活动靴的形式包括螺栓活动靴110或油缸活动靴180。窗口160形状呈圆弧状，同一前壳体100表面预设的窗口160采用相同规格，通过调节稳定活动靴伸出盾体的高度，进而增加微型硬岩掘进机刀盘旋转的反扭力，并稳定刀盘，减少设备的震动。
实施例1：
如图1，当微型硬岩掘进机开挖直径为30寸到40寸，稳定活动靴采用螺栓活动靴110，螺栓活动靴110的匹配窗口160为三个，螺栓活动靴110通过固定架150安装与前壳体100表面的板金，螺栓活动靴110的底部一体成型有柱杆，柱杆内部开设的内螺纹连接有第一螺杆130，第一螺杆130的另一端支撑于前壳体100的外凸法兰120，第一螺杆130的表面安装有起紧固作用的第一螺母140，
在开挖直径30寸到40寸的微型掘进机，在前壳体上均匀预留三个窗口，并在窗口位置安装了可用螺栓结构调节的螺栓活动靴，可根据实际掘进过程中的地质情况，调节稳定靴的伸出长度，进而增加刀盘旋转的反扭力，并稳定刀盘，减少设备的震动。
在微型掘进机开挖掘进过程中，可以使用扳手来调节螺栓活动靴，螺栓活动靴的柱杆内部开设的内螺纹连接第一螺杆，这样在拧动的过程中，此时螺栓活动靴可在窗口处伸出或缩回，进而起到稳定刀盘振动的作用。调整完毕后拧紧锁紧第一螺母，避免在掘进过程中螺栓活动靴松动。
在使用中，前盾体完全进入隧道，只要通过操作人员，使用专用调节扭力扳手，使用稳定靴慢慢顶出，当调节扳手达到对应地质情况设定的扭矩时，锁紧第一螺杆。三个稳定靴应逐次按次序伸出，提供掘进机快速掘进的反扭力及稳定刀盘的强支撑力，实用性能优。
实施例2：
如图2、图3，当微型硬岩掘进机开挖直径大于40寸；稳定活动靴采用油缸活动靴180，油缸活动靴180的匹配窗口160为四个，窗口160的侧边安装有固定油缸活动靴180的垫块170，油缸活动靴180固定连接顶升油缸200的伸缩轴，油缸活动靴180底面两侧一体成型有靴脚210，靴脚210的内部开设有内螺纹，靴脚210的内部开设有内螺纹，顶升油缸200安装于紧固架190，靴脚210内螺纹连接的第二螺杆230贯穿紧固架190，第二螺杆230和紧固架190的贴面处均设置有第二螺母220，紧固架190顶面的螺孔与垫块170表面的螺孔相对应，螺孔内贯穿的螺栓完成油缸活动靴180和窗口160的固定。
40寸以上微型掘进机，在前壳体上均匀预留四个窗口，并在窗口位置安装了通过油缸伸缩来调节的油缸活动靴，可根据实际掘进过程中的地质情况，调节油缸的伸缩量，以调节油缸活动靴伸出盾体的高度，进而增加刀盘旋转的反扭力，并稳定刀盘，减少设备的震动。
紧固架顶面的螺孔与垫块表面的螺孔相对应，螺孔内贯穿的螺栓完成油缸活动靴和窗口的固定，通过第二螺母将油缸活动靴固定在紧固架，第二螺母的数量为四个，第二螺母在紧固架的上下两端，当需要调整油缸活动靴的伸出量时，用扳手打开第二螺母，通过手动油泵将顶升油缸顶出，手动油泵的压力达到相关设定标准时，拧动第二螺杆至靴脚的内螺纹，通过第二螺母锁紧，再撤去顶升油缸的压力。反之要收回油缸活动靴时，需要先拧松底部的第二螺母，再对顶升油缸加压，当油缸活动靴稍微向上松动时，便可开始调节上部的第二螺母，使第二螺杆收回，然后撤去顶升油缸的压力，将油缸活动靴收回。
在微型掘进机开挖进入岩石后，只要通过操作人员，使用手动加压泵，对油缸活动靴依次加压，使油缸活动靴慢慢顶出，当油泵压力达到设计的压力时，关闭油缸阀口，通过调节螺杆及螺母锁定油缸活动靴的伸出量。根据不同的地质情况，对应着相应的油缸顶出压力。四个稳定靴应对角逐次加压，实用性能优。
本发明旨在解决微型掘进机在硬岩地质中，由于需要增大扭矩切削硬岩时出现盾体转动，及刀盘严重抖动的情况。通过调节伸出量可调的稳定靴系统，可以针对不同的硬岩地质情况，提供掘进机快速掘进的反扭力及稳定刀盘的强支撑力。
本发明的有益效果是：设计新颖，结构紧凑简单，易于实现，可以有效解决微型掘进机在硬岩工况中遇到的问题，大大改善设备运行的稳定性，提高了在硬岩工况中的掘进速度及掘进效率，实用性能优，是一种很好的创新方案。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (6)
1.微型硬岩掘进机盾体稳定器，包括前壳体，特征在于：前壳体的盾壁上预开设有窗口，窗口在前壳体表面均匀分布，窗口内部均安装有根据实不同地质情况增加刀盘旋转反扭力以减少设备震动的稳定活动靴；稳定活动靴的尺寸与窗口尺寸相匹配，稳定活动靴的形式包括螺栓活动靴或油缸活动靴,通过调节稳定活动靴伸出盾体的高度，进而增加微型硬岩掘进机刀盘旋转的反扭力，并稳定刀盘，减少设备的震动。
2.根据权利要求1所述微型硬岩掘进机盾体稳定器，其特征在于：窗口形状呈圆弧状，同一前壳体表面预设的窗口采用相同规格。
3.根据权利要求1所述微型硬岩掘进机盾体稳定器，其特征在于：当微型硬岩掘进机开挖直径为30寸到40寸，稳定活动靴采用螺栓活动靴。
4.根据权利要求1所述微型硬岩掘进机盾体稳定器，其特征在于：当微型硬岩掘进机开挖直径大于40寸；稳定活动靴采用油缸活动靴。
5.根据权利要求1所述微型硬岩掘进机盾体稳定器，其特征在于：所述螺栓活动靴的匹配窗口为三个，螺栓活动靴通过固定架安装与前壳体表面的板金，螺栓活动靴的底部一体成型有柱杆，柱杆内部开设的内螺纹连接有第一螺杆，第一螺杆的另一端支撑于前壳体的外凸法兰，第一螺杆的表面安装有起紧固作用的第一螺母。
6.根据权利要求1所述微型硬岩掘进机盾体稳定器，其特征在于：所述油缸活动靴的匹配窗口为四个，窗口的侧边安装有固定油缸活动靴的垫块，油缸活动靴固定连接顶升油缸的伸缩轴，油缸活动靴底面两侧一体成型有靴脚，靴脚的内部开设有内螺纹，靴脚的内部开设有内螺纹，顶升油缸安装于紧固架，靴脚内螺纹连接的第二螺杆贯穿紧固架，第二螺杆和紧固架的贴面处均设置有第二螺母，紧固架顶面的螺孔与垫块表面的螺孔相对应，螺孔内贯穿的螺栓完成油缸活动靴和窗口的固定。
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