CN110905532A - 一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其包括螺旋机和皮带输送机,还包括防喷涌装置和控制电路,所述防喷涌装置具有一管状主体、开合闸门和气动控制系统,从螺旋机进入管状主体内的液化渣土对闸门封板的推力大于气缸后端压力时,闸门封板绕铰链转动而打开管尾开口,活塞杆后缩;当液化渣土对闸门封板的推力小于气缸后端压力时,活塞杆前伸,连杆按压闸门封板绕铰链内旋关闭管尾开口。本发明的防喷涌装置结构简单,加工方便,拆、装简易,可实现在不同地质条件的拆换。

Description

一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域,尤其涉及在盾构施工过程中渣土排泄时的防止喷涌装置。
背景技术
盾构隧道在富水地层施工,施工过程中产生的渣土与水混合,渣土出现液化,液化的渣土无法使螺旋机形成土塞效应,施工过程中在水压和土压的作用下,随着螺旋机闸门打开,大量液化的渣土喷涌到皮带输送机上,皮带输送机一时无法带走大量的液化渣土,大量液化的渣土流入盾构机下部,流入盾构机下部的渣土需要清理完才能开展下一步的施工,因盾构机下部空间狭小,清理困难,造成盾构施工效率低下。同时,如螺旋机闸门出现故障,一直处于喷涌状态的渣土会造成隧道淹没的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供盾构机在富水地层施工,液化的渣土排渣过程中防喷涌装置,该装置可以避免液化渣土排放时出现的喷涌,有效提高盾构施工效率,降低盾构施工安全风险。
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,包括螺旋机和皮带输送机;其特征在于:还包括防喷涌装置和控制电路,所述防喷涌装置具有一管状主体,管状主体外壁对称地设有一对安装座,左、右两个摆轴式气缸的缸体中部铰接于安装座,管状主体的管口与螺旋机的渣土排泄闸口连接,管状主体的管尾设有开合闸门,所述开合闸门包括一对连杆、一对闸门封板及一对铰链,连杆的第一端与同侧的活塞杆铰接,连杆的第二端与同侧的闸门封板直接或间接地固定连接,闸门封板的一端通过铰链连接于管尾,闸门封板的另一端绕铰链轴转动而打开或关闭管尾开口,
所述防喷涌装置还包括气动控制系统,气动控制系统包括用于探测气缸后端气压并将压力信号传送至控制电路的传感器、为气缸后端提供稳定气压的调压阀、为气缸维持安全气压的排气截止阀、用于锁定或解锁活塞杆伸缩的换向阀和用于向气缸提供额定气源压力的气源三联体,传感器、调压阀、排气截止阀、换向阀和气源三联体电连接于控制电路,气缸后端设有气缸后端进气孔、气缸后端进排气孔,气缸前端设有气缸前端进排气孔,气缸后端进气孔与传感器及调压阀串联连通,调压阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔和气缸前端进排气孔并联连通到换向阀,换向阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔与换向阀之间并联排气截止阀,传感器探头设置于气缸后端,
从螺旋机进入管状主体内的液化渣土对闸门封板的推力大于气缸后端压力时,闸门封板绕铰链转动打开管尾开口,活塞杆后缩;当液化渣土对闸门封板的推力小于气缸后端压力时,活塞杆前伸,连杆按压闸门封板绕铰链内旋关闭管尾开口。
所述开合闸门还包括安装于管状主体内壁且靠近管尾端口的闸门管壁挡板,所述闸门管壁挡板限定闸门封板受连杆按压而内伸进入管内的深度。
铰链焊接在管状主体的管尾内壁,闸门封板一端铰接于铰链并可绕铰链转动。
当检测到的气缸后端气压达到控制电路设定的排气压力值时,控制电路控制排气截止阀通电开启,当气缸后端气压小于控制电路设定的排气压力值时,控制电路控制排气截止阀断电关闭。
活塞杆末端焊接有挂耳,挂耳与连杆第一端销接于销轴。
防喷涌装置管状主体的管口通过螺栓安装在螺旋机闸门上。
本发明在螺旋机闸口设置防喷涌装置,防喷涌装置设置开合闸门,闸门受到气缸气压作用下闭合,防止大量液化的渣土喷涌到皮带输送机,只有当防喷涌装置内的液化渣土堆积到一定压力,大于气缸压力时,开合闸门才会打开排液,防止了喷涌的发生。而一旦开合闸门受到的液化渣土压力减小,将再次因气缸作用而关闭闸门。本发明的防喷涌装置结构简单,加工方便,拆、装简易,可实现在不同地质条件的拆换。
附图说明
图1是带有防喷涌装置的盾构螺旋机总体示意图。
图2是防喷涌装置的侧面结构示意图。
图3是防喷涌装置的俯向结构示意图。
图4是防喷涌装置的气动回路示意图。
图5A是防喷涌装置的在闸门关闭状态的侧面结构示意图。
图5B是防喷涌装置的在闸门关闭状态的俯向结构示意图。
图5C是防喷涌装置的在闸门打开30%状态的侧面结构示意图。
图5D是防喷涌装置的在闸门打开30%状态的俯向结构示意图。
图5E是防喷涌装置的在闸门全开状态的侧面结构示意图。
图5F是防喷涌装置的在闸门全开状态的俯向结构示意图。
图中:
螺旋机1、防喷涌装置2、管口2.0、管状主体2.1、气缸2.2、气缸后端进气孔2.2.1、气缸后端进排气孔2.2.2、气缸前端进排气孔2.2.3、挂耳2.2.4、销轴2.2.5、活塞杆2.2.6、安装座2.3、闸门封板2.4、铰链2.5、闸门管壁挡板2.5.1、连杆2.6、气源三联体2.7、排气截止阀2.8、换向阀2.9、调压阀2.10、传感器2.11、皮带输送机3
具体实施方式
如图2及图3所示为本发明所使用的防喷涌装置2,其具有管状主体2.1,管状主体外壁对称地设有一对安装座2.3,左、右两个摆轴式气缸2.2的缸体中部铰接于安装座2.3,缸体可以相对安装座摆动。管状主体的管口2.0与螺旋机1的闸口连接,管尾设有开合闸门。所述开合闸门包括安装于管状主体内壁且固定于管尾的闸门管壁挡板2.5.1、一对连杆2.6、一对闸门封板2.4及一对铰链2.5。连杆的第一端与位于其同侧的活塞杆2.2.6通过销轴2.2.5连接,因此连杆与活塞杆之间活动连接、夹角可变。连杆的第二端与闸门封板直接或间接地固定连接,铰链2.5焊接在管状主体2.1的管尾内壁,闸门封板2.4一端铰接于铰链2.5,另一端可绕铰链2.5转动,从而使闸门封板封闭或开启管尾开口。闸门封板采用活动式,一面受到管内液化渣土的压力,另一面受到气缸压力通过活塞杆、连杆所传递的推力,闸门开启还是关闭,由上述液化渣土的压力及压缩空气的推力的大小比较所决定。压缩空气可压缩性大,气缸的活塞杆具有较大的伸缩范围。闸门管壁挡板2.5.1限定闸门封板受连杆按压而内伸进入管内的深度。
作为优选方式,活塞杆末端焊接有挂耳2.2.4,挂耳与连杆第一端铰接于销轴2.2.4连接。
所述防喷涌装置还包括气动控制系统,气动控制系统包括用于探测气缸后端气压并将压力信号传送至控制电路的传感器2.11、为气缸后端提供稳定气压的调压阀2.10、为气缸维持安全气压的排气截止阀2.8、用于锁定或解锁活塞杆伸缩的换向阀2.9和用于向气缸提供额定气源压力的气源三联体2.7,传感器2.11、调压阀2.10、排气截止阀2.8、换向阀2.9和气源三联体2.7电连接于控制电路。
气缸后端设有气缸后端进气孔2.2.2、气缸后端进排气孔2.2.1,气缸前端设有气缸前端进排气孔2.2.3。气缸后端进气孔2.2.2与传感器及调压阀串联连通,调压阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔和气缸前端进排气孔并联连通到换向阀,换向阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔与换向阀之间并联排气截止阀,传感器探头设置于气缸后端。
螺旋机闸门打开,被液化带有一定压力的渣土喷入防喷涌装置的管状主体中,闸门封板阻挡渣土喷出,随着进入管状主体内的液化渣土量增多,其对闸门封板的压力也增大,当增大至大于气缸后端压力时,闸门封板绕铰链转动打开管尾开口,即闸门封板被从内至外推开,液化渣球土向外排泄。此时,活塞杆处于后缩状态。经过一段时间的渣土排泄和泄压,渣土压力减小,当液化渣土对闸门封板的推力小于气缸后端压力时,活塞杆受气压作用而前伸,通过连杆推压闸门封板,使之绕铰链内旋而关闭管尾开口。通过气缸压力的调节,开合闸门根据渣土压力的大小进行开、合,少量均匀地排泄渣土,避免因螺旋机闸门一开,液化的渣土出现大量喷涌。
由于气缸活塞杆回缩会使气缸后端气压增大,当传感器检测到气缸后端气压值大于控制电路设定的安全值时,控制电路使排气截止阀通电排气。当排出气体后气缸后端气压降至安全值范围内时,控制电路使排气截止阀断电,停止排气。设定的安全压力略高于调压阀设置的进气压力值。
调压阀2.10设定气缸的进气压力值,进气压力值略小于渣土排泄压力值,以确保闸门能被推开,气压值设定约为0.2~0.3Mpa。气源三联体2.7设置进气总压力,压力值设定约为0.8Mpa。
闸门封板2.4需要常开或常闭时,通过换向阀2.9锁定气缸2.2活塞杆的伸缩。操作换向阀时,排气截止阀为断电状态。

Claims (6)

1.一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,包括螺旋机和皮带输送机;其特征在于:还包括防喷涌装置和控制电路,所述防喷涌装置具有一管状主体,管状主体外壁对称地设有一对安装座,左、右两个摆轴式气缸的缸体中部铰接于安装座,管状主体的管口与螺旋机的渣土排泄闸口连接,管状主体的管尾设有开合闸门,所述开合闸门包括一对连杆、一对闸门封板及一对铰链,连杆的第一端与同侧的活塞杆铰接,连杆的第二端与同侧的闸门封板直接或间接地固定连接,闸门封板的一端通过铰链连接于管尾,闸门封板的另一端绕铰链轴转动而打开或关闭管尾开口,
所述防喷涌装置还包括气动控制系统,气动控制系统包括用于探测气缸后端气压并将压力信号传送至控制电路的传感器、为气缸后端提供稳定气源的调压阀、为气缸维持安全气压的排气截止阀、用于锁定或解锁活塞杆伸缩的换向阀和用于向气缸提供额定气源压力的气源三联体,传感器、调压阀、排气截止阀、换向阀和气源三联体电连接于控制电路,气缸后端设有气缸后端进气孔、气缸后端进排气孔,气缸前端设有气缸前端进排气孔,气缸后端进气孔与传感器及调压阀串联连通,调压阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔和气缸前端进排气孔并联连通到换向阀,换向阀连接到气源三联体,气缸后端进排气孔与换向阀之间并联排气截止阀,
从螺旋机进入管状主体内的液化渣土对闸门封板的推力大于气缸后端压力时,闸门封板绕铰链转动而打开管尾开口,活塞杆后缩;当液化渣土对闸门封板的推力小于气缸后端压力时,活塞杆前伸,连杆按压闸门封板绕铰链内旋关闭管尾开口。
2.根据权利要求1所述的一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其特征在于:所述开合闸门还包括安装于管状主体内壁且靠近管尾端口的闸门管壁挡板,所述闸门管壁挡板限定闸门封板受连杆按压而内伸进入管内的深度。
3.根据权利要求1所述的一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其特征在于:铰链焊接在管状主体的管尾内壁,闸门封板一端铰接于铰链并可绕铰链转动。
4.根据权利要求1所述的一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其特征在于:当检测到的气缸后端气压达到控制电路设定的排气压力值时,控制电路控制排气截止阀通电开启,当气缸后端气压小于控制电路设定的排气压力值时,控制电路控制排气截止阀断电关闭。
5.根据权利要求1所述的一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其特征在于:活塞杆末端焊接有挂耳,挂耳与连杆第一端销接于销轴。
6.根据权利要求1所述的一种带有防喷涌装置的盾构螺旋机,其特征在于:防喷涌装置管状主体的管口通过螺栓安装在螺旋机闸门上。
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