CN110836116A - 一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，属于盾构机施工技术领域，其包括刀盘、中心回转体和设置在刀盘上的主梁，包括：多个喷头，所述多个喷头均匀分布在刀盘的主梁的内侧，所述中心回转体内设置有多个芯轴通道，所述喷头与所述芯轴通道连接，所述中心回转体远离喷头的一侧设置有管路系统，所述芯轴通道与所述管路系统连接；本发明的喷头布置在主梁的内侧即结泥饼形成的开始处，可以在结泥饼形成之初就将小块的结泥饼进行冲洗，防止了刀盘的中心区域大块结泥饼的形成；其次，本发明对结泥饼的冲水效果更好，可以极大的减少用水量，防止盾构机的土仓积水。

Description

一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统
技术领域
本发明属于盾构机施工技术领域，具体属于一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统。
背景技术
盾构机刀盘在正常掘进过程中，刀盘的中心区域会产生结泥饼，结泥饼会增加掘进时的阻力，因此有必要对刀盘中心区域的结泥饼进行处理。
现有技术中通常的做法是靠人工清理或者在盾构机的前盾土仓壁上设置高压喷头即在结泥饼的后方设置喷头，在土仓壁设置高压喷头对结泥饼进行冲洗时，由于冲刷区域的面积较大，很容易造成土仓内的存在大量积水，在螺旋运输机出渣时会造成积水的喷涌，给盾构机的施工带来了极大的不便，且现有技术中的盾构机的冲水口设置在结泥饼的后方，只能对小块的泥饼进行冲洗，无法对已经形成的大块泥饼进行冲洗。
发明内容
针对现有技术中对盾构机的结泥饼区域进行冲洗的效果不理想的问题，本发明提供一种防止盾构机刀盘中心区域结泥饼的冲水系统，其目的在于：有效防止盾构机刀盘中心区域结泥饼，规避人工清理的风险。
本发明采用的技术方案如下：
一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，包括刀盘、中心回转体和设置在刀盘上的主梁，包括：多个喷头，所述多个喷头均匀分布在刀盘的主梁的内侧，所述中心回转体内设置有多个芯轴通道，所述喷头与所述芯轴通道连接，所述中心回转体远离喷头的一侧设置有管路系统，所述芯轴通道与所述管路系统连接。
在上述方案中，在刀盘的所有主梁的内侧设置多个喷头，管路系统通过中心回转体内的多个芯轴通道向所有的喷头提供高压水，当盾构机在掘进过程中，喷头会随着刀盘旋转，这样喷头就可以对刀盘的中心区域进行冲洗，防止盾构机在掘进过程中，刀盘的中心区域产生结泥饼，本发明相对于现有技术中将喷头或者喷射口设置在结泥饼的后方，本发明的冲洗效果更好，本发明的喷头布置在主梁的内侧即结泥饼形成的开始处，可以在结泥饼形成之初就将小块的结泥饼进行冲洗，防止了刀盘的中心区域大块结泥饼的形成；其次，喷头设置在结泥饼的后方即前盾土仓壁，喷头需要对所有的结泥饼区域进行冲洗，用水量较大、对大块的结泥饼冲洗效果不理想，这样会造成土仓内存在大量的积水，严重影响盾构机的正常施工，本发明对结泥饼的冲水效果更好，可以极大的减少用水量，防止盾构机的土仓积水。
优选的，所述管路系统包括水箱、高压水泵，所述芯轴通道与所述水箱之间通过布水管连接，所述布水管上设置有高压水泵，所述布水管上还设置有用于控制水流的气动球阀组。采用该优选的方案，提供一种管路系统，向喷头提供高压水，水箱设置在盾构机的设备桥处通过布水管输入水源，高压水泵设置在设备桥的右侧给布水管中的水增压，采用气动球阀组来控制布水管中的水的流通，气动球阀组可以连接电磁阀、气源处理三联件、限位开关、定位器、控制箱等，实现本冲水系统的自动控制。
优选的，所述布水管包括固定在盾构机前盾的多条第一布水管、固定在盾构机中盾的第二布水管和固定在盾构机设备桥的第三布水管，所述第一布水管与第三布水管之间通过第二布水管连连接，所述第一布水管的一端与芯轴通道连接，另一端连接第二布水管，所述第三布水管与所述水箱连接。采用该优选的方案，提供一种设置在盾构机内部的布水管用于向喷头供水。
优选的，所述第一布水管上依次设置有滑道止回阀、第一球阀、压力传感器和第一气动球阀，所述滑道止回阀设置在靠近所述中心回转体的一端。采用该优选的方案，滑道止回阀为单向阀，打开后只允许高压水往喷头方向流，防止水产生回流现象，第一球阀和第一气动球阀都可以控制水的流通，第一球阀为人工手动控制，第一气动球阀为电气自动控制，两种不同的球阀相互配合，提高水流切断和流通的容错率，压力传感器可以检测水流的水压，压力传感器连接数据传输线，将水压的数值传递给控制室，以便观测水压是否正常。
优选的，所述第二布水管上依次设置有流量传感器和第二球阀，所述流量传感器设置在靠近所述第一布水管的一端。采用该优选的方案，流量传感器可以检测水的流量，流量传感器连接数据传输线，将流量的数值传递给控制室，以便实时观测水的流量是否正常；第二球阀可以控制第二布水管的水流的切断和流通。
优选的，所述第三布水管上依次设置有压力表、闸阀、高压水泵、橡胶接头和第三球阀，所述压力表设置在靠近所述第二布水管的一端。采用该优选的方案，压力表可以检测高压水泵加压过后的水压强，闸阀可以控制整个第二布水管中水的通断，闸阀只能全部关闭，或者全部打开，而第三球阀可以部分打开，也可以关闭，当需要对第三布水管上的器件如高压水泵进行检修时，需要将闸阀关闭，闸阀和第三球阀相互配合可以提高第二布水管上水流通断的容错率，橡胶接头的设置可以降低第二布水管中的水流的振动及噪声，减小流向高压水泵的水流对高压水泵的损坏。
优选的，所述高压水泵并联有安全阀。采用该优选的方案，设置安全阀，当管道内的水压超过额定值时，安全阀打开，改从安全阀通过，以使管道内的水压恢复正常。
优选的，所述水箱中设置有进水管，所述进水管上设置上依次有过滤器、第二气动球阀和第四球阀，所述过滤器设置在靠近所述水箱的一端。采用该优选的方案，喷头所需的水从水箱中而来，而水箱中的水是通过设置在水箱上的进水管往水箱中加入，在进水管上设置过滤器可以过滤一些水中的固定杂质，第二气动球阀可以电气自动控制，第四球阀需要人工手动控制，第二气动球阀和第四球阀相互配合，以提高水流切断和流通的容错率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明在刀盘的所有主梁的内侧设置多个喷头，管路系统通过中心回转体内的多个芯轴通道向所有的喷头提供高压水，当盾构机在掘进过程中，喷头会随着刀盘旋转，这样喷头就可以对刀盘的中心区域进行冲洗，防止盾构机在掘进过程中，刀盘的中心区域产生结泥饼，本发明相对于现有技术中将喷头或者喷射口设置在结泥饼的后方，本发明的冲洗效果更好，本发明的喷头布置在主梁的内侧即结泥饼形成的开始处，可以在结泥饼形成之初就将小块的结泥饼进行冲洗，防止了刀盘的中心区域大块结泥饼的形成；其次，喷头设置在结泥饼的后方即前盾土仓壁，喷头需要对所有的结泥饼区域进行冲洗，用水量较大、对大块的结泥饼冲洗效果不理想，这样会造成土仓内存在大量的积水，严重影响盾构机的正常施工，本发明对结泥饼的冲水效果更好，可以极大的减少用水量，防止盾构机的土仓积水。
2.水箱设置在盾构机的设备桥处通过布水管输入水源，高压水泵设置在设备桥的右侧给布水管中的水增压，采用气动球阀组来控制布水管中的水的流通，气动球阀组可以连接电磁阀、气源处理三联件、限位开关、定位器、控制箱等，实现本冲水系统的自动控制。
3.本发明的滑道止回阀为单向阀，打开后只允许高压水往喷头方向流，防止水产生回流现象，第一球阀和第一气动球阀都可以控制水的流通，第一球阀为人工手动控制，第一气动球阀为电气自动控制，两种不同的球阀相互配合，提高水流切断和流通的容错率，压力传感器可以检测水流的水压，压力传感器连接数据传输线，将水压的数值传递给控制室，以便观测水压是否正常
4.流量传感器可以检测水的流量，流量传感器连接数据传输线，将流量的数值传递给控制室，以便实时观测水的流量是否正常；第二球阀可以控制第二布水管的水流的切断和流通；压力表可以检测高压水泵加压过后的水压强，闸阀可以控制整个第二布水管中水的通断，闸阀只能全部关闭，或者全部打开，而第三球阀可以部分打开，也可以关闭，当需要对第三布水管上的器件如高压水泵进行检修时，需要将闸阀关闭，闸阀和第三球阀相互配合可以提高第二布水管上水流通断的容错率，橡胶接头的设置可以降低第二布水管中的水流的振动及噪声，减小流向高压水泵的水流对高压水泵的损坏。
5.设置安全阀，当管道内的水压超过额定值时，安全阀打开，改从安全阀通过，以使管道内的水压恢复正常；喷头所需的水从水箱中而来，而水箱中的水是通过设置在水箱上的进水管往水箱中加入，在进水管上设置过滤器可以过滤一些水中的固定杂质，第二气动球阀可以电气自动控制，第四球阀需要人工手动控制，第二气动球阀和第四球阀相互配合，以提高水流切断和流通的容错率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是：本发明的一种具体实施方式的示意图。
图2是：本发明的一种具体实施方式的正视角示意图。
图3是：本发明的一种具体实施方式的侧视角示意图。
1-喷头；2-中心回转体；3-水箱；4-高压水泵；5-滑道止回阀；6-第一球阀；7-压力传感器；8-第一气动阀；9-流量传感器；10-第二球阀；11-压力表；12-闸阀；13-橡胶接头；14-第三球阀；15-安全阀；16-过滤器；17-第二气动球阀；18-第四球阀；19-刀盘；20-主梁。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1、图2和图3对本发明作详细说明。
一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，包括刀盘19、中心回转体2和设置在刀盘19上的主梁20，包括：多个喷头1，所述多个喷头1均匀分布在刀盘19的主梁20的内侧，所述中心回转体2内设置有多个芯轴通道，所述喷头1与所述芯轴通道连接，所述中心回转体2远离喷头1的一侧设置有管路系统，所述芯轴通道与所述管路系统连接。
刀盘19在掘进过程中，刀盘19的中心区域会形成结泥饼，结泥饼会卡在两主梁20之间，随着刀盘19的掘进，越来越多的结泥饼会在刀盘19的中心区域堆积而成，将喷头1设置在主梁20的内侧，靠近结泥饼形成的入口处，这样结泥饼在形成之初就会被喷头冲掉，冲下来的泥土和水混合掉到土仓下部，通过螺旋输送机将泥土运输到盾构机后方的皮带运输机，再通过运渣车运出洞内；当盾构机处于泥质地层内时，需要将喷头一直开启，防止大块的结泥饼产生，当盾构机的掘进时的扭矩逐渐变大时，也需要将喷头打开，冲洗掉刀盘19中心区域的结泥饼；在中心回转体2内设置两个及以上的芯轴通道，该芯轴通道与管路系统连接，管路系统可以向芯轴通道中通过水，水经过芯轴通道流向刀盘19上的喷头，管路系统可以向喷头1提供高压的水流，方便喷头1对泥土和结泥饼进行冲洗。
在另一实施例中，所述管路系统包括水箱3、高压水泵4，所述芯轴通道与所述水箱3之间通过布水管连接，所述布水管上设置有高压水泵4，所述布水管上还设置有用于控制水流的气动球阀组。采用这种方案，设置布水管连接芯轴通道。高压水泵4、气动球阀组和水箱3，气动球阀组可以控制布水管的水流，气动球阀组通过气压进行通断且气动球阀可以部分打开部分开闭，可以实现对水的流量调节，气动球阀组与电磁阀和控制箱连接，实现管路系统的自动控制，高压水泵4可以对水进行增压，使喷头1喷出来的水能够对结泥饼进行冲洗。
在另一实施例中，所述布水管包括固定在盾构机前盾的多条第一布水管、固定在盾构机中盾的第二布水管和固定在盾构机设备桥的第三布水管，所述第一布水管与第三布水管之间通过第二布水管连连接，所述第一布水管的一端与芯轴通道连接，另一端连接第二布水管，所述第三布水管与所述水箱3连接。
在另一实施例中，所述第一布水管上依次设置有滑道止回阀5、第一球阀6、压力传感器7和第一气动球阀8，所述滑道止回阀5设置在靠近所述中心回转体2的一端。采用这种方案，滑道止回阀5为单向阀，打开后只允许高压水往喷头1方向流，防止水产生回流现象，第一球阀6和第一气动球阀8都可以控制水的流通，第一球阀6为人工手动控制，第一气动球阀8为电气自动控制，第一球阀6和第一气动球阀8可以部分打开部分开闭，压力传感器7可以检测水流的水压，压力传感器7连接数据传输线，将水压的数值传递给控制室，以便观测水压是否正常。
在另一实施例中，所述第二布水管上依次设置有流量传感器9和第二球阀10，所述流量传感器9设置在靠近所述第一布水管的一端。采用这种方案，流量传感器9可以检测水的流量，流量传感器9连接数据传输线，将流量的数值传递给控制室，以便实时观测水的流量是否正常；第二球阀10可以控制第二布水管的水流的切断和流通，第二球阀10为人工手动控制且可以部分打开和部分关闭。
在另一实施例中，所述第三布水管上依次设置有压力表11、闸阀12、高压水泵4、橡胶接头13和第三球阀14，所述压力表11设置在靠近所述第二布水管的一端。采用这种方案，压力表11选用0-25bar,其可以检测高压水泵4加压过后的水压强，闸阀12可以控制整个第二布水管中水的通断，闸阀12只能全部关闭，或者全部打开，而第三球阀14可以部分打开，也可以关闭，当需要对第三布水管上的器件如高压水泵4进行检修时，需要将闸阀12关闭，闸阀12和第三球阀14相互配合可以提高第二布水管上水流通断的容错率，橡胶接头13的设置可以降低第二布水管中的水流的振动及噪声，减小流向高压水泵4的水流对高压水泵4的损坏；
在另一实施例中，所述高压水泵4并联有安全阀15。采用这种方案，设置安全阀15，当管道内的水压超过额定值20bar时，安全阀15打开，改从安全阀15通过，以使管道内的水压恢复正常。
在另一实施例中，所述水箱3中设置有进水管，所述进水管上设置上依次有过滤器16、第二气动球阀17和第四球阀18，所述过滤器16设置在靠近所述水箱3的一端。采用这种方案，喷头1所需的水从水箱3中而来，而水箱3中的水是通过设置在水箱3上的进水管往水箱3中加入，在进水管上设置过滤器16，过滤器16选择Y型过滤器，可以过滤一些水中的固定杂质并方便对过滤器16的杂质进行清理，第二气动球阀17可以电气自动控制，第四球阀18需要人工手动控制，第二气动球阀17和第四球阀18相互配合，以提高水流切断和流通的容错率，水箱3上还设置有放水管。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，包括刀盘(19)、中心回转体(2)和设置在刀盘(19)上的主梁(20)，其特征在于，包括：多个喷头(1)，所述多个喷头(1)均匀分布在刀盘(19)的主梁(20)的内侧，所述中心回转体(2)内设置有多个芯轴通道，所述喷头(1)与所述芯轴通道连接，所述中心回转体(2)远离喷头(1)的一侧设置有管路系统，所述芯轴通道与所述管路系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述管路系统包括水箱(3)、高压水泵(4)，所述芯轴通道与所述水箱(3)之间通过布水管连接，所述布水管上设置有高压水泵(4)，所述布水管上还设置有用于控制水流的气动球阀组。
3.根据权利要求2所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述布水管包括固定在盾构机前盾的多条第一布水管、固定在盾构机中盾的第二布水管和固定在盾构机设备桥的第三布水管，所述第一布水管与第三布水管之间通过第二布水管连连接，所述第一布水管的一端与芯轴通道连接，另一端连接第二布水管，所述第三布水管与所述水箱(3)连接。
4.根据权利要求3所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述第一布水管上依次设置有滑道止回阀(5)、第一球阀(6)、压力传感器(7)和第一气动球阀(8)，所述滑道止回阀(5)设置在靠近所述中心回转体(2)的一端。
5.根据权利要求3所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述第二布水管上依次设置有流量传感器(9)和第二球阀(10)，所述流量传感器(9)设置在靠近所述第一布水管的一端。
6.根据权利要求3所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述第三布水管上依次设置有压力表(11)、闸阀(12)、高压水泵(4)、橡胶接头(13)和第三球阀(14)，所述压力表(11)设置在靠近所述第二布水管的一端。
7.根据权利要求6所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述高压水泵(4)并联有安全阀(15)。
8.根据权利要求2所述的一种防止盾构机刀盘中心区结泥饼的冲水系统，其特征在于：所述水箱(3)中设置有进水管，所述进水管上设置上依次有过滤器(16)、第二气动球阀(17)和第四球阀(18)，所述过滤器(16)设置在靠近所述水箱(3)的一端。
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