CN111014003A - 一种整体旋转式筛分装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体旋转式筛分装置，包括前部和后部分别设有进浆管和排浆管的旋转筒体和支撑旋转筒体转动的支撑机构，所述旋转筒体内靠近进浆管的一侧设有搅拌机构，旋转筒体内靠近排浆管的一侧设有筛分机构，且旋转筒体通过传动机构与驱动单元连接。本发明可对渣石进行高效筛分，提升泥水环流系统的工作效率，解决现有筛分装置存在的筛分效果差、容易滞排或堵塞等问题，进而提高隧道施工进度。

Description

一种整体旋转式筛分装置

技术领域

本发明属于泥水盾构机渣石筛分装置技术领域，具体涉及一种整体旋转式筛分装置。

背景技术

随着工业技术的飞速发展，隧道施工主流方法由传统的明挖法、钻爆发逐步转向为盾构法，因此盾构机在地铁公路隧道、穿江跨海隧道、穿山引水隧道等项目中得到广泛应用。盾构机按其掘进模式可分为土压盾构机、泥水盾构机、土压-泥水双模盾构机、TBM-土压-泥水三模盾构机等，其中泥水平衡盾构机凭借其开挖面压力稳定与控制精确、地表沉降小、施工清洁环保以及地层适应性强等优点，在地铁隧道、公路隧道以及大埋深、高水压的海底隧道得到了广泛应用。

泥水盾构机依靠泥水环流系统出渣，针对富含大粒径卵石和岩石地层，为了避免泥水循环系统滞排或堵塞，通常在主排浆管出渣口和排浆泵间设置渣石收集和筛分装置，以避免泥水循环系统的滞排或堵塞，减缓主排浆泵和排浆管路的磨损程度。目前应用在泥水循环系统中的筛分装置按其筛分方式主要有重力筛分式、格栅冲刷筛分式以及搅拌式三种，重力筛分式筛分装置具有筛选简单、开箱便捷的优点，但其存在筛选网格容易堵塞、整体较长、进出浆管路折返布置易堵塞等缺点，格栅冲刷筛分式筛分装置有结构简单、泥浆管路顺延布置和并联布置方便等优点，但其筛分功能不足，渣石容易在格栅前堆积而引起滞排，增加了开箱取石的频率，搅拌式筛分装置具有搅拌动力，可对箱体内渣石进行搅拌以防止沉积引起滞排，但搅拌轴和搅拌棒磨损较快，容易发生搅拌轴或搅拌叶片过载而断裂的故障。

发明内容

针对现有的泥水盾构机采石装置筛分功能不足引起的出浆滞排和隧道施工进度缓慢的问题，本发明提出了一种整体旋转式筛分装置，可对渣石进行高效筛分，提升了泥水环流系统的工作效率，解决了现有筛分装置存在的筛分效果差、容易滞排或堵塞等问题，进而提高了隧道施工进度。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种整体旋转式筛分装置，包括前部和后部分别设有进浆管和排浆管的旋转筒体和支撑旋转筒体转动的支撑机构；所述旋转筒体内靠近进浆管的一侧设有搅拌机构，搅拌机构用于对旋转筒体内的渣石进行搅拌，并将渣石赶入旋转筒体的后部，旋转筒体内靠近排浆管的一侧设有筛分机构，筛分机构用于对渣石进行筛分，且旋转筒体通过传动机构与驱动单元活动连接。开启驱动单元，传动机构在驱动单元的作用下转动，传动机构的转动驱动旋转筒体、进浆管和排浆管在支撑机构内转动。

所述排浆管与旋转筒体之间设有加强组件，所述加强组件包括排出管和加强筋，所述排出管与旋转筒体固定连接，且排出管的一端与筛分机构相对应，排出管的另一端与排浆管对应连接，经筛分机构筛选后的渣石经排出管从排浆管排出；所述排出管的外侧固定设有加强筋，且加强筋与旋转筒体固定连接。

所述传动机构包括齿轮轴和支撑座，所述齿轮轴设置在支撑座上，且齿轮轴的齿轮与旋转筒体上的外齿圈相配合，齿轮轴的转轴与驱动单元固定连接；所述支撑座设置在旋转筒体的外侧。驱动单元为齿轮轴的旋转提供动力，齿轮轴的转动驱动旋转筒体的转动。

所述搅拌机构包括螺旋筋，所述螺旋筋设置在旋转筒体的靠近进浆管的一侧。大粒径渣石在螺旋筋的赶渣作用下运动到筛分机构处，使渣石不能在进浆管处堆积。

所述筛分机构包括格栅挡板和格栅筒，所述格栅挡板设置在旋转筒体内，且格栅挡板的后部固定设有格栅筒；所述格栅筒上设有筛分孔，且格栅筒与排浆管相对应。

所述旋转筒体的靠近排浆管的一端设有搅拌筋，所述搅拌筋沿旋转筒体内壁的圆周方向等角度设置，且搅拌筋位于格栅筒的外侧。搅拌筋用于对旋转筒体后部的渣石进行搅拌，以防止渣石在后部堆积。

所述支撑机构包括筒体支座，且筒体支座的上部设有安装孔；所述安装孔中设有调心球轴承，且筒体支座通过调心球轴承与进浆管或排浆管转动连接。

所述调心球轴承与进浆管和/或调心球轴承与排浆管之间设有密封组件；所述密封组件包括密封座，所述密封座的内侧通过密封单元与排浆管或进浆管固定连接，密封座的外侧与调心球轴承的内侧相连接，且密封座与旋转筒体相连接。

所述进浆管和排浆管上均套设有盖板，且盖板与筒体支座的远离旋转筒体的一侧固定连接。

所述旋转筒体上设有出渣门，且出渣门上设有把手。打开出渣门可以对旋转筒体内的渣石进行清理。

本发明的有益效果：

1.本发明对泥浆中携带的渣石按大小粒径进行筛分；2.格栅筒增大了渣石通过率，提高了渣石的过滤效率；3.渣石在螺旋筋的驱动下在旋转筒体里往复滚动，可有效降低渣石堆积几率，避免了渣石的滞排或堵塞；4.通过旋转筒体的转动出渣位置周向可调，使开箱出渣便捷高效；5.提升了泥水环流系统的稳定性和可靠性，停机开箱淸渣次数减少，降低了隧道施工成本，同步提高了隧道施工进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A的剖视图。

图3为图1中B-B的剖视图。

图4为图1中I的放大图。

图5为图1中II的放大图。

图中，1为驱动单元，2为联轴器，3为齿轮轴，4为支撑座，5为调心滚子轴承，6为筒体支座，7为调心球轴承，8为盖板，9为泥浆管支座，10为密封单元，11为密封座，12为支撑法兰，13为排出管，14为加强筋，15为端盖，16为搅拌筋，17为旋转筒体，18为外齿圈，19为格栅筒，20为螺旋筋，21为格栅挡板，22为端盖法兰，23为出渣门，24为进浆管，25为排浆管。

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。

一种整体旋转式筛分装置，如图1所示，包括前部和后部分别设有进浆管24和排浆管25的旋转筒体17和支撑旋转筒体17转动的支撑机构，所述支撑机构通过进浆管24或排浆管25与旋转筒体17转动连接；所述旋转筒体17内靠近进浆管24的一侧设有搅拌机构，搅拌机构用于对旋转筒体17内的渣石进行搅拌将渣石赶入旋转筒体17的后部，旋转筒体17内靠近排浆管25的一侧设有筛分机构，筛分机构用于对渣石进行筛分，且旋转筒体17通过传动机构与驱动单元1连接。开启驱动单元1，传动机构在驱动单元1的作用下转动，传动机构的转动驱动旋转筒体17、进浆管24和排浆管25在支撑机构内周向转动。

所述旋转筒体17包括储渣筒和端盖15，所述储渣筒的两端对称焊接端盖法兰22，端盖法兰22通过螺栓与端盖15固定连接；所述储渣筒的外侧均匀分布外齿圈18，且外齿圈18焊接在储渣筒的后部；如图3所示，储渣筒上设有出渣门23，所述出渣门23设置在靠近进浆管24的一侧，且出渣门23上设有把手，以便于储渣筒内渣石堆积时打开出渣门23进行清理。本实施例中，所述储渣筒为圆柱筒，圆柱筒的中部为中空结构，且圆柱筒体积较大，具有较强的渣石储存能力，以有效缓解涌渣引起的渣石堆积问题。

所述排浆管25与旋转筒体17之间设有加强组件，所述加强组件包括排出管13和加强筋14，所述排出管13焊接在端盖15上，且排出管13的一端与筛分机构相对应，经筛分机构筛分后的渣石经排出管13和排浆管25排出；排出管13的另一端焊接在支撑法兰12上；所述支撑法兰12固定套设在排浆管25的靠近旋转筒体17的一侧，且支撑法兰12的中部设有过孔；所述排浆管25通过过孔与排出管13相通；所述排出管13的外圆周方向上设有加强筋14，且加强筋14与端盖15、排出管13和支撑法兰12焊接，加强筋14用于增加排出管13与端盖15的连接强度。本实施例中，所述排出管13为锥形管，锥形管的大口的一端与筛分机构相对应，锥形管的小口的一端与排浆管25相对应。

如图5所示，所述传动机构包括齿轮轴3和支撑座4，所述齿轮轴3通过调心滚子轴承5设置在支撑座4的上部，且齿轮轴3的齿轮与旋转筒体17上的外齿圈18相配合，齿轮轴3的光轴段通过联轴器2与驱动单元1的转动轴固定连接；所述支撑座4设置在旋转筒体17的外侧。本实施例中，所述驱动单元1为驱动电机，驱动电机安装在盾构机的后配拖车上，支撑座4同样也固定安装在后配套拖车上。开启驱动电机，在驱动电机的作用下齿轮轴3在支撑座4内转动，齿轮轴3同步驱动外齿圈18，进而驱动旋转筒体17、进浆管24和排浆管25在支撑机构内转动。

所述筛分机构包括格栅挡板21和格栅筒19，所述格栅挡板21焊接在圆柱筒的中部，且格栅挡板21的后部与格栅筒19的一端焊接；格栅筒19和格栅挡板21组合布置，能够使渣石按粒径大小进行筛分，格栅筒19旋转，可促进渣石的筛分与流通；格栅挡板21的中部均匀分布通孔I，所有的通孔I均与格栅筒19相对应，格栅挡板21的外侧设有尺寸较大的通孔II，以便于较大尺寸的渣石进入储渣筒的后部，避免渣石在储渣筒的前部堆积。所述格栅筒19的另一端与端盖15焊接，且格栅筒19上均匀设有筛分孔，格栅筒19与排浆管25相对应。本实施例中，所述格栅筒19为锥形筒格栅，且锥形筒格栅与储渣筒同轴设置，锥形筒格栅的大口端与排浆管25相对应，以利于排出渣石。

如图2所示，所述搅拌机构包括螺旋筋20和搅拌筋16，所述螺旋筋20和搅拌筋16均焊接在圆柱筒内，所述螺旋筋20靠近进浆管24，且螺旋筋20从圆柱筒的前部一直延伸到靠近搅拌筋16的位置；所述搅拌筋16沿储渣筒内壁的圆周方向等角度设置在格栅筒19的外侧，即储渣筒的纵截面上相邻的两个搅拌筋16与纵截面的圆心所形成的圆心角一致；搅拌筋16搅动该盲区堆积的渣石，防止渣石堵塞格栅筒19上的筛分孔，影响筛分装置的工作效率。当旋转筒体17转动时，渣石在螺旋筋20和搅拌筋16的作用下在旋转筒体17内往复滚动，将从进浆管24进入的渣石经筛分后将相应尺寸的渣石筛分出，进而通过排浆管25排出，避免渣石在储渣筒内堆积而引起滞排。

如图4所示，所述支撑机构包括筒体支座6，所述筒体支座6的下部安装在后配套拖车上，且筒体支座6的上部设有安装孔；所述安装孔中设有调心球轴承7，且筒体支座6通过调心球轴承7与进浆管24或排浆管25转动连接，圆柱筒、进浆管24和排浆管25在齿轮轴3的驱动下在安装孔内旋转。所述进浆管24和排浆管25上均套设有盖板8，且盖板8通过螺栓与筒体支座6的远离旋转筒体17的一侧固定连接，盖板8对密封组件和调心球轴承7进行隔离。

所述调心球轴承7与进浆管24和/或调心球轴承7与排浆管25之间设有密封组件；所述密封组件包括密封座11，所述密封座11的内侧通过密封单元10与排浆管25或进浆管24固定连接，密封座11的外侧与调心球轴承7的内侧相连接，且进浆管24端的密封座11通过螺栓与旋转筒体17前部的端盖15固定连接，出浆口25端的密封座11通过螺栓与支撑法兰12固定连接；所述密封单元10固定设置在密封座11内侧的密封沟槽中；所述密封单元10为唇形密封，且唇形密封的数量根据旋转筒体17的工作压力进行设计，本实施例的唇形密封的数量为十道。

本实施例中，所述进浆管24和排浆管25上还固定设有泥浆管支座9，以便于进浆管24和排浆管25与其他装置带动连接。

本发明的工作流程：

本发明布置在盾构机排浆泵和主排浆管之间，可以对进入排浆泵的渣石进行筛分过滤，当泥水盾构机进行掘进之前，启动驱动电机是本发明处于工作状态，驱动电机通过联轴器2、齿轮轴3和外齿圈18将旋转动力传递给到旋转筒体17，旋转筒体17以一定的速度开始旋转；泥水盾构机进行掘进时，开挖下来的渣石在泥浆的带动下从进浆管24进入到旋转筒体17中，旋转筒体17中沉积的渣石在螺旋筋20的带动下进行旋转，对渣石进行过滤；通过格栅筒19的渣石从排浆管排出，不能通过格栅筒19的大石块储存在旋转筒体17中，堆积在旋转筒体17后部的渣石在搅拌筋16的作用下漂动以避免沉积，当旋转筒体17中的渣石堆积量影响到本发明正常工作时，打开出渣门23掏取渣石即可。

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 (10)

1.一种整体旋转式筛分装置，其特征在于，包括前部和后部分别设有进浆管（24）和排浆管（25）的旋转筒体（17）和支撑旋转筒体（17）转动的支撑机构；所述旋转筒体（17）内靠近进浆管（24）的一侧设有搅拌机构，旋转筒体（17）内靠近排浆管（25）的一侧设有筛分机构，且旋转筒体（17）通过传动机构与驱动单元（1）连接。

2.根据权利要求1所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述排浆管（25）与旋转筒体（17）之间设有加强组件，所述加强组件包括排出管（13）和加强筋（14），所述排出管（13）与旋转筒体（17）固定连接，且排出管（13）的一端与筛分机构相对应，排出管（13）的另一端与排浆管（25）对应连接；所述排出管（13）的外侧固定设有加强筋（14），且加强筋（14）与旋转筒体（17）固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述传动机构包括齿轮轴（3）和支撑座（4），所述齿轮轴（3）设置在支撑座（4）上，且齿轮轴（3）的齿轮与旋转筒体（17）上的外齿圈（18）相配合，齿轮轴（3）的转轴与驱动单元（1）固定连接。

4.根据权利要求3所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述搅拌机构包括螺旋筋（20），所述螺旋筋（20）设置在旋转筒体（17）的靠近进浆管（24）的一侧。

5.根据权利要求1或4所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述筛分机构包括格栅挡板（21）和格栅筒（19），所述格栅挡板（21）设置在旋转筒体（17）内，且格栅挡板（21）的后部固定设有格栅筒（19）；所述格栅筒（19）上设有筛分孔，且格栅筒（19）与排浆管（25）相对应。

6.根据权利要求5所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述旋转筒体（17）的靠近排浆管（25）的一端设有搅拌筋（16），所述搅拌筋（16）沿旋转筒体（17）内壁的圆周方向等角度设置，且搅拌筋（16）位于格栅筒（19）的外侧。

7.根据权利要求1或6所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述支撑机构包括筒体支座（6），且筒体支座（6）的上部设有安装孔；所述安装孔中设有调心球轴承（7），且筒体支座（6）通过调心球轴承（7）与进浆管（24）或排浆管（25）转动连接。

8.根据权利要求7所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述调心球轴承（7）与进浆管（24）和/或调心球轴承（7）与排浆管（25）之间设有密封组件；所述密封组件包括密封座（11），所述密封座（11）的内侧通过密封单元（10）与排浆管（25）或进浆管（24）固定连接，密封座（11）的外侧与调心球轴承（7）的内侧相连接，且密封座（11）与旋转筒体（17）相连接。

9.根据权利要求8所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述进浆管（24）和排浆管（25）上均套设有盖板（8），且盖板（8）与筒体支座（6）的远离旋转筒体（17）的一侧固定连接。

10.根据权利要求1或9所述的整体旋转式筛分装置，其特征在于，所述旋转筒体（17）上设有出渣门（23），且出渣门（23）上设有把手。

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