CN110566221A - 一种串联式双螺机输送装置及其输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串联式双螺机输送装置及其输送方法，解决了盾构机螺旋输送机适应性差、检修困难的问题。本发明包括串联连接的一级螺旋输送机和二级螺旋输送机，所述一级螺旋输送机包括一级伸缩筒节，一级伸缩筒节内设有无轴螺旋轴，一级伸缩筒节的筒壁上设有双出渣门和出渣门；所述二级螺旋输送机包括二级螺机筒节，二级螺机筒节内设有复合式旋转轴，二级螺机筒节的筒壁上设有前部下渣门和后部下渣门，前部下渣门与设备皮带机相对应，后部下渣门与连续皮带机相对应。本发明可用于高埋深、高水压、存在大粒径卵石地层，能够实现高水压模式掘进，解决在高水压下存在的大粒径卵石输送问题，使用双螺旋输送机得盾构机施工成本低，施工效率高。

Description

一种串联式双螺机输送装置及其输送方法

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，特别是指一种串联式双螺机输送装置及其输送方法。

背景技术

目前，国内外地铁隧道、引水隧道、穿江跨海隧道等地下空间迅速发展，由于地理位置、周围环境的影响，部分隧道处于高埋深、高水压、存在大粒径卵石的地质条件，传统的人工开挖无法进行，安全得不到保证，盾构法施工势在必行。目前，在非全断面硬岩地层，盾构法施工常采用土压平衡盾构机施工、泥水平衡盾构机施工，常规土压平衡盾构机采用无轴式螺旋输送机，其能够实现排出大粒径卵石，但承压能力极低；有轴式螺旋输送机出渣，其承压能力较带式螺旋输送机提高，但受到螺旋输送机长度限制，承压能力也相应受到限制，且相同规格有轴式螺旋输送机的出渣粒径远小于无轴式螺旋输送机的出渣粒径，由于受到螺旋输送机限制，导致常规盾构机不能实现在高水压且存在大粒径卵石条件下施工；与常规土压平衡盾构机相比，泥水平衡盾构机地层适应性差，设备成本高，由于泥水环流系统的存在，导致其施工成本高，掘进速度慢，施工过程泥水环流系统维护困难。

而申请号为201810051002.1的盾构机两级螺旋输送机，虽然通过两个螺旋输送机有效地加长螺旋输送机的长度，避免喷涌现象的发生。但是，其对卵石的输送适应性差，形式固定不便于检修，增加了施工成本。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种串联式双螺机输送装置的输送方法，解决了现有技术中盾构机螺旋输送机适应性差、检修困难的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种串联式双螺机输送装置，包括串联连接的一级螺旋输送机和二级螺旋输送机，所述一级螺旋输送机包括一级伸缩筒节，一级伸缩筒节内设有无轴螺旋轴，一级伸缩筒节的筒壁上设有双出渣门和出渣门，双出渣门与设置在盾构机内的设备皮带机相对应，出渣门与二级螺旋输送机相连通；所述二级螺旋输送机包括二级螺机筒节，二级螺机筒节内设有复合式旋转轴，二级螺机筒节的筒壁上设有前部下渣门和后部下渣门，前部下渣门与设备皮带机相对应，后部下渣门与设置在盾构机内的连续皮带机相对应，设备皮带机与连续皮带机相对应。

所述一级伸缩筒节包括内筒节和外筒节，内筒节套设在外筒节上，内筒节的下部通过一级关节轴承与盾体相连接，内筒节的上部通过伸缩油缸与外筒节相连接，外筒节通过定位支撑装置与拼装机相连接，外筒节上设有一级驱动装置，一级驱动装置与无轴螺旋轴相连接。

所述内筒节和外筒节同轴线倾斜设置，双出渣门径向设置在一级伸缩筒节的筒壁上，出渣门轴向设置在一级伸缩筒节的后部，出渣门通过二级关节轴承与二级螺机筒节相连接。

所述二级螺机筒节水平设置，拖车上设有二级伸缩机构和辅助支撑，二级伸缩机构上设有主支撑，主支撑与二级螺机筒节固定连接，辅助支撑与二级螺机筒节相对应。

所述二级螺机筒节的后部设有中心驱动装置，中心驱动装置与复合式旋转轴相连接。

所述复合式旋转轴前段为无轴螺旋轴、后段为有轴螺旋轴，前部下渣门设置在无轴螺旋轴对应的二级螺机筒节的下部，后部下渣门设置在有轴螺旋轴对应的有轴螺旋轴的下部。

所述设备皮带机的后端位于与连续皮带机前端的上方，后部下渣门位于设备皮带机的后方。

一种串联式双螺机输送装置的输送方法，包括如下步骤：

S1：将一级螺旋输送机和二级螺旋输送机调试至正常状态；

S2：在水压小的地区掘进时，一级螺旋输送机启动，二级螺旋输送机停机状态，打开一级螺旋输送机的双出渣门，关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门，可直接将渣土或卵石通过双渣门排出到设备皮带机上，再经连续皮带机排出；

S3：在水压大的地区，使用串联双螺旋输送机，此时一级螺旋输送机的双出渣门关闭、一级螺旋输送机尾部的出渣门打开，二级螺旋输送机的前部下渣门关闭，二级螺旋输送机的后部下渣门打开，将渣土或小粒径的卵石通过二级螺旋输送机的后部下渣门排出到连续皮带机上，经连续皮带机排出；

S4：在步骤S2和S3中一级螺旋输送机能排卵石的尺寸大于二级螺旋输送机能排卵石的尺寸，若掘进过程中存在较大卵石能够通过一级螺旋输送机和二级螺旋输送机的前段，而不能够通过二级螺旋输送机后段时，关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门，打开二级螺旋输送机的前部下渣门，将卡塞的卵石通过二级螺旋输送机的正反旋转或人工辅助的方式，通过前部下渣门将卵石排到设备皮带机上，然后经连续皮带机排出。

在步骤S2~S3中，检修一级螺旋输送机与二级螺旋输送机时，一级螺旋输送机与二级螺旋输送机具备伸缩功能，通过一级螺旋输送机的伸缩油缸，将一级螺旋输送机与二级螺旋输送机同时往后退出，将盾体上的抽拉门关闭，保证土仓内水土不会流入隧道，实现隧道内拆分两级螺旋输送机。

本发明的有益效果如下：1、一级螺旋输送机设置伸缩内外筒节，二级螺旋输送机设置外部伸缩支撑机构，可实现一级、二级螺旋输送机同时伸缩功能，适用性好，易于调节；2、可应用于隧道标段（既存在高水压，又存在低水压区段），在低水压只使用一级螺旋输送机排渣，降低能耗、油脂消耗、操作难度等；3、可用于存在无水大卵石地层，仅通过一级螺旋输送机实现排渣；4、可用于既存在大卵石，又存在高水压地层，可通过双螺旋输送机出渣，若存在卵石能够通过一级螺旋输送机与二级螺旋输送机前端无轴螺旋轴，不能够通过二级螺机有轴螺旋轴时，可将一级螺旋输送机尾部的出渣门关闭，二级螺旋输送机的前部下渣门打开，通过二级螺旋输送机螺旋轴正反转，将大粒径卵石通过二级螺旋输送机前部下渣门排至设备皮带机，因况、因地制宜，提高装置的利用率，且便于维修；5、二级螺旋输送机驱动装置采用尾部中心驱动，能够有效节约空间布置其他部件，并且二级螺旋输送机驱动装置采用关节轴承降低螺旋轴水平旋转是产生的倾覆力矩，增加驱动装置寿命；6、单螺旋输送机使用时，通过设备皮带机将渣土输送到连续皮带机，进而将渣土输送到隧道外面。本发明可用于高埋深、高水压、存在大粒径卵石的地层，不仅能够实现高水压模式掘进，而且还能解决在高水压下存在的大粒径卵石输送问题，使用双螺旋输送机得盾构机不仅施工成本低，而且大大提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为图1中A处局部放大图。

图3为无轴螺旋轴结构示意。

图4为复合式旋转轴结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1、3、4所示，一种串联式双螺机输送装置，包括串联连接的一级螺旋输送机和二级螺旋输送机，一级螺旋输送机的前端伸进盾构机的土仓内，二级螺旋输送机与一级螺旋输送机密封连接。所述一级螺旋输送机包括一级伸缩筒节3，一级伸缩筒节3采用伸缩式螺旋输送机筒节，其长度可以改变。一级伸缩筒节3内设有无轴螺旋轴2，无轴螺旋轴即为螺旋形轴，能用于输送尺寸较大的卵石或岩石块。一级伸缩筒节3的筒壁的后部设有双出渣门7和出渣门8，双出渣门7位于出渣门8的前方，双出渣门7对准设置在盾构机内的设备皮带机18，双出渣门7设置紧急关闭，在突然断电状态实现紧急关闭。出渣门8与二级螺旋输送机相连通；双出渣门打开时，一级螺旋输送机中的渣石经双出渣门，落在设备皮带机上排出；双出渣门打关闭时，一级螺旋输送机中的渣石经出渣门进入二级螺旋输送机，经二级螺旋输送机的出渣口向后部连续皮带机输送。所述二级螺旋输送机包括二级螺机筒节11，二级螺机筒节11内设有复合式旋转轴10，二级螺机筒节上可设置有观察窗，二级螺机筒节11的筒壁上设有前部下渣门12和后部下渣门16，前部下渣门12和后部下渣门16均设置在二级螺机筒节的下部，后部下渣门16上可设置紧急关闭，在突然断电状态实现紧急关闭。前部下渣门12对准设备皮带机18，后部下渣门16对准设置在盾构机内的连续皮带机19，设备皮带机18与连续皮带机19相对应。即所述设备皮带机18的后端位于与连续皮带机19前端的上方，设备皮带机18上的渣石可落在连续皮带机上，向后输送。

进一步，如图2所示，所述一级伸缩筒节3包括内筒节31和外筒节32，内筒节31套设在外筒节32内其两者之间密封连接，内筒节31的下部通过一级关节轴承1与盾体相连接，内筒节31的上部通过伸缩油缸33与外筒节32相连接，无轴螺旋轴2通过轴承与外筒节相连接，外筒节32通过定位支撑装置5与拼装机21相连接，定位支撑装置5用于支撑外筒节，外筒节在伸缩油缸的作用下能相对支撑装置移动，即内套筒与盾体固定连接，在伸缩油缸的作用下，外筒节相对内筒滑动，实现其整体筒节长度的调节。外筒节32上设有一级驱动装置6，一级驱动装置6与无轴螺旋轴2相连接，为无轴螺旋轴提供旋转动力，在伸缩油缸的作用下，外筒体带动一级驱动装置和无轴螺旋轴一起运动。

更进一步，所述内筒节31和外筒节32同轴线倾斜设置，便于渣土进入螺机内，双出渣门7径向设置在一级伸缩筒节3的筒壁下部，便于渣土能顺利掉落至下部的设备皮带机上，出渣门8轴向设置在一级伸缩筒节3的后部，便于与二级螺机筒节上，出渣门8通过二级关节轴承9与二级螺机筒节11相连接。

实施例2，如图1所示，一种串联式双螺机输送装置，所述二级螺机筒节11水平设置，拖车20上设有二级伸缩机构15和辅助支撑13，辅助支撑用于一级螺旋输送机与二级螺旋输送机分开或对接时，支撑二级螺机筒节，二级螺机筒节能相对辅助支撑移动，辅助支撑可上下运动，便于二级螺机筒节与一级伸缩筒节的快速连接。二级伸缩机构15可采用伸缩油缸组件，二级伸缩机构的固定端与拖车固定连接，二级伸缩机构15的伸缩端上固定设有主支撑14，主支撑14与二级螺机筒节11固定连接。在二级伸缩机构15的作用下，通过主支撑带动二级螺旋输送机整体前后移动，实现其位置的改变，与一级螺旋输送机配合，实现隧道内两级螺旋输送机的检修与维护。

进一步，所述二级螺机筒节11的后部设有中心驱动装置17，中心驱动装置17与复合式旋转轴10相连接。中心驱动装置17采用关节轴承与二级螺机筒节11相连接降低螺旋轴水平旋转是产生的倾覆力矩，增加驱动装置寿命。二级螺旋输送机驱动装置为尾部中心驱动，能够减小驱动装置直径，有利于设备布置。

更进一步，所述复合式旋转轴10前段为无轴螺旋轴、后段为有轴螺旋轴，可设计成复合式旋转轴前4个节距为无轴螺旋轴、后面为有轴螺旋轴，二级螺机的前段（无轴螺旋轴段）通过粒径大于二级螺机后段（有轴螺旋轴段）通过粒径。前部下渣门12设置在无轴螺旋轴对应的二级螺机筒节11的下部，前部下渣门打开，可将一些大于后段能通过的卵石粒径的卵石，从前部下渣门落至设备皮带机上，后部下渣门16设置在有轴螺旋轴对应的有轴螺旋轴的下部，后部下渣门16位于设备皮带机18的后方，二级螺旋输送机将渣石或较小粒径的卵石经后部下渣门直接落至连续皮带机19上。

其他结构与实施1相同。

实施例3，一种串联式双螺机输送装置的输送方法，包括如下步骤：

S1：将一级螺旋输送机和二级螺旋输送机调试至正常状态；前期安装时，首先将一级螺旋输送机前端连接至盾体上，通过支撑机构将一级螺旋输送机支撑在拼装机上；其次将二级螺旋输送机通过支撑机构支撑于1号拖车上，然后通过二级螺机辅助支撑调节二级螺机与一级螺旋输送机相连；

S2：在水压小的地区掘进时，一级螺旋输送机启动，二级螺旋输送机停机状态，打开一级螺旋输送机的双出渣门7，关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门8，由于一级螺旋输送机是无轴式螺旋轴，具有大的通过粒径，且一级驱动装置为周边驱动，能够实现渣土或卵石通过驱动装置，可直接将渣土或卵石通过双渣门7排出到设备皮带机18上，再经连续皮带机19排出；

S3：在水压大的地区，使用串联双螺旋输送机，通用螺旋输送机长度的增加、节距数量增加，来增大螺旋输送机的保压特性，此时一级螺旋输送机的双出渣门7关闭、一级螺旋输送机尾部的出渣门8打开，二级螺旋输送机的前部下渣门12关闭，二级螺旋输送机的后部下渣门16打开，将渣土或小粒径的卵石通过二级螺旋输送机的后部下渣门16排出到连续皮带机19上，经连续皮带机19排出。由于二级螺旋输送机螺旋轴前端4个节距为无轴螺旋轴、后面为有轴螺旋轴，无轴螺旋轴与一级螺机中的无轴旋转轴直径相同，所以一级螺机的通过粒径等于二级螺机前部通过粒径，且二者能通过的粒径都大于二级螺机后部有轴螺旋轴的通过粒径。

S4：在步骤S2和S3中一级螺旋输送机能排卵石的尺寸大于二级螺旋输送机能排卵石的尺寸，若掘进过程中存在较大卵石能够通过一级螺旋输送机和二级螺旋输送机的前段，而不能够通过二级螺旋输送机后段时，关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门8，打开二级螺旋输送机的前部下渣门12，将卡塞的卵石通过二级螺旋输送机的正反旋转或人工辅助的方式，通过前部下渣门12将卵石排到设备皮带机18上，然后经连续皮带机19排出。

在步骤S2~S3中，检修一级螺旋输送机与二级螺旋输送机时，一级螺旋输送机与二级螺旋输送机具备伸缩功能，通过一级螺旋输送机的伸缩油缸33，将一级螺旋输送机与二级螺旋输送机同时往后退出，将盾体上的抽拉门关闭，保证土仓内水土不会流入隧道，实现隧道内拆分两级螺旋输送机。

其他结构与实施例2相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种串联式双螺机输送装置，包括串联连接的一级螺旋输送机和二级螺旋输送机，其特征在于：所述一级螺旋输送机包括一级伸缩筒节（3），一级伸缩筒节（3）内设有无轴螺旋轴（2），一级伸缩筒节（3）的筒壁上设有双出渣门（7）和出渣门（8），双出渣门（7）与设置在盾构机内的设备皮带机（18）相对应，出渣门（8）与二级螺旋输送机相连通；所述二级螺旋输送机包括二级螺机筒节（11），二级螺机筒节（11）内设有复合式旋转轴（10），二级螺机筒节（11）的筒壁上设有前部下渣门（12）和后部下渣门（16），前部下渣门（12）与设备皮带机（18）相对应，后部下渣门（16）与设置在盾构机内的连续皮带机（19）相对应，设备皮带机（18）与连续皮带机（19）相对应。

2.根据权利要求1所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述一级伸缩筒节（3）包括内筒节（31）和外筒节（32），内筒节（31）套设在外筒节（32）内，内筒节（31）的下部通过一级关节轴承（1）与盾体相连接，内筒节（31）的上部通过伸缩油缸（33）与外筒节（32）相连接，外筒节（32）通过定位支撑装置（5）与拼装机（21）相连接，外筒节（32）上设有一级驱动装置（6），一级驱动装置（6）与无轴螺旋轴（2）相连接。

3.根据权利要求2所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述内筒节（31）和外筒节（32）同轴线倾斜设置，双出渣门（7）径向设置在一级伸缩筒节（3）的筒壁上，出渣门（8）轴向设置在一级伸缩筒节（3）的后部，出渣门（8）通过二级关节轴承（9）与二级螺机筒节（11）相连接。

4.根据权利要求1或3所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述二级螺机筒节（11）水平设置，拖车（20）上设有二级伸缩机构（15）和辅助支撑（13），二级伸缩机构（15）上设有主支撑（14），主支撑（14）与二级螺机筒节（11）固定连接，辅助支撑（13）与二级螺机筒节（11）相对应。

5.根据权利要求4所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述二级螺机筒节（11）的后部设有中心驱动装置（17），中心驱动装置（17）与复合式旋转轴（10）相连接。

6.根据权利要求1或5所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述复合式旋转轴（10）前段为无轴螺旋轴、后段为有轴螺旋轴，前部下渣门（12）设置在无轴螺旋轴对应的二级螺机筒节（11）的下部，后部下渣门（16）设置在有轴螺旋轴对应的有轴螺旋轴的下部。

7.根据权利要求6所述的串联式双螺机输送装置，其特征在于：所述设备皮带机（18）的后端位于与连续皮带机（19）前端的上方，后部下渣门（16）位于设备皮带机（18）的后方。

8.一种串联式双螺机输送装置的输送方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将一级螺旋输送机和二级螺旋输送机调试至正常状态；

S2：在水压小的地区掘进时，一级螺旋输送机启动，二级螺旋输送机停机状态，打开一级螺旋输送机的双出渣门（7），关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门（8），可直接将渣土或卵石通过双渣门（7）排出到设备皮带机（18）上，再经连续皮带机（19）排出；

S3：在水压大的地区，使用串联双螺旋输送机，一级螺旋输送机的双出渣门（7）关闭、一级螺旋输送机尾部的出渣门（8）打开，二级螺旋输送机的前部下渣门（12）关闭，二级螺旋输送机的后部下渣门（16）打开，将渣土或小粒径的卵石通过二级螺旋输送机的后部下渣门（16）排出到连续皮带机（19）上，经连续皮带机（19）排出；

S4：在步骤S2和S3中一级螺旋输送机能排卵石的尺寸大于二级螺旋输送机能排卵石的尺寸，若掘进过程中存在较大卵石能够通过一级螺旋输送机和二级螺旋输送机的前段，而不能够通过二级螺旋输送机后段时，关闭一级螺旋输送机尾部的出渣门（8），打开二级螺旋输送机的前部下渣门（12），将卡塞的卵石通过二级螺旋输送机的正反旋转或人工辅助的方式，通过前部下渣门（12）将卵石排到设备皮带机（18）上，然后经连续皮带机（19）排出。

9.根据权利要求8所述的串联式双螺机输送装置的输送方法，其特征在于：在步骤S2~S3中，检修一级螺旋输送机与二级螺旋输送机时，一级螺旋输送机与二级螺旋输送机具备伸缩功能，通过一级螺旋输送机的伸缩油缸（33），将一级螺旋输送机与二级螺旋输送机同时往后退出，将盾体上的抽拉门关闭，保证土仓内水土不会流入隧道，实现隧道内拆分两级螺旋输送机。