CN111119916A - 载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机及排渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载有双破碎机的泥水‑土压双模式盾构机及排渣方法，本发明包括主机和后配套拖车，所述主机包括由前隔板和后隔板组成的气垫舱，所述气垫舱的下部设有前破碎机和螺旋输送机，螺旋输送机位于前破碎机的两侧，前破碎机上连接有排浆管，排浆管与设置在后配套拖车上的后破碎机相连接，螺旋输送机通过渣土输送机构后破碎机相连接。本发明的螺旋输送机、渣土延伸箱及稀释箱用于对土压模式下掘进过程的出渣；前破碎机和排浆管用于泥水模式下掘进过程的出渣；两套出渣系统的前部分并联设置，后半部分汇集在后破碎机出，实现泥水‑土压模式下出渣方式的快速切换的同时，缩短整机长度，大大提高出渣效率。

Description

载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机及排渣方法

技术领域

本发明涉及双模盾构技术领域，特别是指一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机及排渣方法。

背景技术

在隧道施工中，随着施工线路的需要，规划的隧道线路穿越的地层变化范围广，既存在粘性较大的软土地层，又存在岩石强度较硬的岩石地层；穿越的地层渣土粒径变化范围较大，既存在粒径极小的地层，又存在粒径较大的卵石地层。隧道线路在选择开挖掘进机类型中，既需要选择土压平衡掘进机，又需要选择泥水平衡掘进机。因为线路规划的需要，同时选择两种单一模式掘进机可能会因为掘进机更换的需要增加施工风险，且会使得施工成本急剧增加。因此采用单台设备存在土压泥水双模式的掘进机应用日趋广泛。

在现有土压泥水双模式掘进机设计中，因为结构空间布置的限制，以及出渣要求的需要，土压模式下的大直径螺旋输送机无法与泥水模式下气垫舱内的前破碎机共存。为了满足土压泥水双模式掘进机的需要，不得不将前破碎机去掉，仅使用后配套拖车上的后破碎机，来满足泥水模式的出渣需求。该设计削弱了泥水模式掘进机的出渣性能，在部分岩石地层会出现大粒径石头卡后破碎机或排浆管道的情况出现，从而限制了土压泥水双模式掘进机的使用。此外在现有的土压泥水双模式掘进机设计中，后配套拖车均采用泥浆管路与皮带机共存的设计，从而因为后配套拖车结构空间的限制，无法应用到较小直径的掘进机；即使在较大直径掘进机应用中，因为二者同时存在也会导致后配套拖车布置紧凑，并会增加后配套拖车的数量，从而增加设备整机的长度。整机长度的增加除会增加设备本身的成本，也会因导致设备始发场地的尺寸增加从而增加施工成本，在部分对施工场地尺寸有严格限制的项目，可能因为设备长度的增加而无法采用双模式掘进机。

因此，迫切需要设计一种新型的土压泥水双模式掘进机，能保证螺旋输送机与泥水模式下气垫舱内的前破碎机共存，增大破碎粒径范围；减少设备整机长度，提高出渣效率。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机及排渣方法，以解决上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，包括主机和后配套拖车，所述主机包括由前隔板和后隔板组成的气垫舱，所述气垫舱的下部设有前破碎机和螺旋输送机，螺旋输送机位于前破碎机的两侧，前破碎机上连接有排浆管，排浆管与设置在后配套拖车上的后破碎机相连接，螺旋输送机通过渣土输送机构与后破碎机相连接。

所述前隔板下方的中部设有泥浆门，泥浆门与前破碎机相对应，前隔板下方的两侧设有前闸门机构，前闸门机构分别与螺旋输送机相对应。

所述前闸门机构包括固定在前隔板背部的前闸门箱体，前闸门箱体前端设有前闸门，前闸门箱体后端固定连接有筒体，螺旋输送机的进渣端位于筒体内。

所述前闸门箱体的前端固定设有闸门导轨，前闸门滑动连接在闸门导轨上，前闸门上连接有前闸门油缸，前闸门油缸的一端与前闸门铰接、另一端通过支座连接在前隔板上。

所述渣土输送机构包括渣土延伸箱、稀释箱和输送硬管，螺旋输送机的出渣端通过渣土延伸箱与稀释箱相连接，稀释箱通过输送硬管与后破碎机连接，输送硬管上设有第二闸阀。

所述稀释箱上连接有第二冲刷管路，第二冲刷管路上设有第三闸阀，稀释箱的前端对称设有两个进口通道、后端设有一个出口通道，出口通道通过连接软管与输送硬管相连接，输送硬管上设有第二闸阀，输送硬管与后破碎机的第一入口相连接；所述进口通道通过闸板阀组件与渣土延伸箱的出渣口相连接。

所述闸板阀组件包括闸板箱体，闸板箱体上固定设有闸板门，闸板门上设有闸板和闸板油缸，闸板油缸与闸板铰接，在闸板油缸带动闸板滑动实现闸板箱体的开合。

所述闸板箱体的前端通过第四连接板与设置在渣土延伸箱上的第二连接板密封连接；闸板箱体的后端通过第五连接板与进口通道密封连接。

所述渣土延伸箱的进渣端通过第二连接板与设置在螺旋输送机出渣口的第一连接板密封连接；渣土延伸箱上连接有第一冲刷管路，第一冲刷管路上设有第一闸阀。

所述主机内还设有拼装机，拼装机的主梁上设有横向设置的连接梁，稀释箱和排浆管连接在连接梁的下部，排浆管的出渣端与后破碎机的第二入口相连接。

一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机的排渣方法，包括泥水模式下的排渣和土压模式下的排渣；

泥水模式下的排渣包括如下步骤：

S：螺旋输送机回收，关闭前隔板上的前闸门机构和稀释箱上的闸板阀组件；

S：打开前隔板上的泥浆门，大粒径渣土通过泥浆门进入到气垫舱底部，并进入前破碎机，前破碎机对大粒径渣土进行一级破碎；

S：经一级破碎的渣土进入排浆管并经第二入口进入到后破碎机进行二级破碎；

S：经二级破碎的渣土经排渣管排出，完成泥水模式下的出渣。

土压模式下的排渣包括如下步骤：

B：关闭前隔板上的泥浆门；

B：顺序打开第一闸阀、第三闸阀以及第二闸阀，并打开闸板阀组件和前闸门机构；

B：操纵螺旋输送机，使得螺旋输送机前端伸出前隔板，便于取渣；

B：渣土依次通过前闸门以及螺旋输送机进入渣土延伸箱，稀释泥浆通过第一冲刷管路进入到渣土延伸箱，对渣土进行一级稀释；

B：经过一级稀释的渣土通过闸板阀组件进入到稀释箱，稀释泥浆通过第二冲刷管路进入到稀释箱，对渣土进行二级稀释；

B：经过二级稀释的渣土通过连接软管、连接硬管经第一入口进入到后破碎机，渣土在后破碎机中进行三级稀释；

B：经过三级稀释的渣土经最终排渣管排出，完成土压模式下的出渣。

本发明螺旋输送机、渣土延伸箱及稀释箱用于对土压模式下掘进过程的出渣；前破碎机和排浆管用于泥水模式下掘进过程的出渣；两套出渣系统的前部分并联设置，后半部分汇集在后破碎机出，实现泥水-土压模式下出渣方式的快速切换的同时，缩短整机长度，大大提高出渣效率。本发明能保证螺旋输送机与泥水模式下气垫舱内的前破碎机共存，增大破碎粒径范围；后配套拖车仅使用泥浆管路出渣就能完成土压泥水双模式出渣需求，提高泥水模式出渣性能，减少设备整机长度，增加土压泥水双模式掘进机的适用范围，降低设备本身的成本以及因设备造成的施工成本，具有较高的实用价值和推广价值。

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为本发明整体示意图 。

图2为 本发明前隔板后视图。

图3为本发明前隔板A-A向剖视图。

图4为 本发明B-B剖视图。

图5为 本发明Ⅰ向局部放大图。

图6为 本发明C-C剖视图。

图7为本发明Ⅱ向局部放大图。

图8为本发明后破碎机整体示意图。

图9为本发明K向视图。

图10为本发明稀释箱整体示意图。

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。

如图1所示，实施例1，一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，包括主机1和后配套拖车2，后配套拖车与主机相连接，随主机进行运动。所述主机内设有米字梁22，米字梁22有左侧立柱2201以及右侧立柱2202，所述左侧立柱2201以及右侧立柱2202对称布置于主机轴线两侧，如图4所示。所述左侧立柱以及右侧立柱均为锥形结构，前端尺寸小于后端尺寸。所述主机1包括由前隔板11和后隔板25组成的气垫舱21，气垫舱为密封的气垫舱。所述气垫舱21的下部设有前破碎机4和螺旋输送机5，螺旋输送机5位于前破碎机4的两侧，即螺旋输送机与前破碎机分层并列设置，减少占用空间。前破碎机4上连接有排浆管6，排浆管固定在后隔板上，用于支撑排浆管。排浆管6与设置在后配套拖车2上的后破碎机10相连接，后破碎机采用现有的破碎系统，螺旋输送机5通过渣土输送机构9与后破碎机10相连接。螺旋输送机用于对土压模式下掘进过程的出渣；前破碎机和排浆管用于泥水模式下掘进过程的出渣；两套出渣系统的前部分并联设置，后半部分汇集在后破碎机出，实现泥水-土压模式下出渣方式的快速切换的同时，缩短整机长度且出渣效率高。

进一步，如图2所示，所述前隔板11下方的中部设有泥浆门3，泥浆门3与前破碎机4相对应，即泥浆门实现渣土进入前破碎机与否，用于泥水-土压模式下出渣方式的快速切换。前隔板11下方的两侧设有前闸门机构，前闸门机构分别与螺旋输送机5相对应，螺旋输送机5倾斜穿过气垫舱，且与前隔板、后隔板密封连接。即前闸门机构实现渣土进入螺旋输送机与否，螺旋输送机采用现有的伸缩式螺旋输送机，土压模式下出渣时，前闸门机构开启，螺旋输送机的前端伸出前隔板，进入土舱，渣土经螺旋输送机向后运输。

进一步，如图3所示，所述前闸门机构包括固定在前隔板11背部的前闸门箱体12，前闸门箱体12为焊接件，包括前封板1201、后封板1202、竖板1203，所述前封板1201与后封板1202一端与竖板1203焊接成一个三边密封的箱体，前闸门13能在箱体内前后移动。前闸门箱体12前端设有前闸门13，前闸门箱体12后端固定连接有筒体16，通过前闸门的左右滑动，实现筒体的开闭。螺旋输送机5的进渣端位于筒体16内，螺旋输送机5伸出时，通过筒体伸出前隔板。优选地，所述前闸门箱体12的前端固定设有闸门导轨23，前闸门13滑动连接在闸门导轨23上，前闸门13上连接有前闸门油缸14，前闸门油缸14的一端与前闸门13铰接、另一端通过支座15连接在前隔板11上。在前闸门油缸的作用下，前闸门沿闸门导轨运动，实现筒体的开合。

如图1所示，实施例2，一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，所述渣土输送机构9包括渣土延伸箱7、稀释箱8和输送硬管19，螺旋输送机5的出渣端通过渣土延伸箱7与稀释箱8相连接，螺旋输送机与渣土延伸箱密封连接，稀释箱8通过输送硬管19与后破碎机10连接，输送硬管19上设有第二闸阀1901，第二闸阀的开关实现渣土进入后破碎机与否。土压模式下，土舱中的渣土经螺旋输送机进入渣土延伸箱进行一级稀释，然后再进入稀释箱进行二级稀释，然后再进入后破碎机进行三级稀释，提高渣土的出渣效率。

进一步，如图10所示，所述稀释箱8上连接有第二冲刷管路803，第二冲刷管路803上设有第三闸阀804，第三闸阀的开闭实现第二冲刷管路的通断，第二冲刷管路与供水系统相连接，用于向稀释箱中通入稀释浆液或水，同时可对稀释箱进行冲刷和清洗，提高出渣效率。稀释箱8的前端对称设有两个进口通道801、后端设有一个出口通道802，出口通道802通过连接软管18与输送硬管19相连接，连接软管将稀释箱和输送硬管连接，缓冲掘进过程中受到的波动。如图7所示，输送硬管19上设有第二闸阀1901，输送硬管19与后破碎机10的第一入口1001相连接；通过第二闸阀，控制稀释箱中渣土流向后破碎机与否。所述进口通道801通过闸板阀组件17与渣土延伸箱7的出渣口相连接，闸板阀组件17的开闭用于控制渣土延伸箱内的渣土进入稀释箱8与否。

其他结构与实施例1相同。

如图5、6所示，实施例3，一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，所述闸板阀组件17包括闸板箱体1705，闸板箱体1705上固定设有闸板门1704，闸板门1704上设有闸板1706和闸板油缸1703，闸板油缸1703与闸板1706铰接，在闸板油缸1703带动闸板1706滑动实现闸板箱体1705的开合，进而实现闸板箱体与稀释箱的通断。优选地，所述闸板箱体1705的前端通过第四连接板1701与设置在渣土延伸箱7上的第二连接板704密封连接，第四连接板与闸板箱体固定连接或焊接；闸板箱体1705的后端通过第五连接板1702与进口通道801密封连接，第五连接板与闸板箱体固定连接或焊接。

进一步，如图8、9所示，所述渣土延伸箱7的进渣端通过第二连接板701与设置在螺旋输送机5出渣口的第一连接板501密封连接，确保密封性。渣土延伸箱7上连接有第一冲刷管路702，第一冲刷管路702上设有第一闸阀703，通过第一闸阀控制第一冲刷管路的通断，第一冲刷管路与供水系统相连接，用于向稀释箱中通入稀释浆液或水，同时可对稀释箱进行冲刷和清洗，提高出渣效率。所述主机1内还设有拼装机20，拼装机20的主梁2001上设有横向设置的连接梁2002，稀释箱8和排浆管6连接在连接梁2002的下部，排浆管6的出渣端与后破碎机10的第二入口1002相连接。配置成排浆管和稀释箱均悬挂于连接梁下方。

其他结构与实施例2相同。

实施例4：一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机的排渣方法，包括泥水模式下的排渣和土压模式下的排渣；

泥水模式下的排渣包括如下步骤：

S1：螺旋输送机回收，关闭前隔板上的前闸门机构和稀释箱上的闸板阀组件；及相应的第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀，关闭土压模式下的出渣系统；

S2：打开前隔板上的泥浆门，大粒径渣土通过泥浆门进入到气垫舱底部，然后进入前破碎机，前破碎机对大粒径渣土进行一级破碎；

S3：经一级破碎的渣土粒径变小，然后进入排浆管并经第二入口进入到后破碎机进行二级破碎；

S4：经二级破碎的渣土经排渣管排出，完成泥水模式下的出渣。

土压模式下的排渣包括如下步骤：

B1：关闭前隔板上的泥浆门，关闭泥水模式下的出渣系统；

B2：顺序打开第一闸阀、第三闸阀以及第二闸阀，并打开闸板阀组件和前闸门机构，联通螺旋输送机、渣土延伸箱、稀释箱及后破碎机；

B3：操纵螺旋输送机，使得螺旋输送机前端伸出前隔板，便于取渣；

B4：渣土依次通过前闸门以及螺旋输送机进入渣土延伸箱，稀释泥浆通过第一冲刷管路进入到渣土延伸箱，对渣土进行一级稀释；

B5：经过一级稀释的渣土通过闸板阀组件进入到稀释箱，稀释泥浆通过第二冲刷管路进入到稀释箱，对渣土进行二级稀释；

B6：经过二级稀释的渣土通过连接软管、连接硬管经第一入口进入到后破碎机，渣土在后破碎机中进行三级稀释；

B7：经过三级稀释的渣土经最终排渣管排出，完成土压模式下的出渣。

其他结构与实施例3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 (11)

1.一种载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，包括主机（1）和后配套拖车（2），所述主机（1）包括由前隔板（11）和后隔板（25）组成的气垫舱（21），其特征在于：所述气垫舱（21）的下部设有前破碎机（4）和螺旋输送机（5），螺旋输送机（5）位于前破碎机（4）的两侧，前破碎机（4）上连接有排浆管（6），排浆管（6）与设置在后配套拖车（2）上的后破碎机（10）相连接，螺旋输送机（5）通过渣土输送机构（9）与后破碎机（10）相连接。

2.根据权利要求1所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述前隔板（11）下方的中部设有泥浆门（3），泥浆门（3）与前破碎机（4）相对应，前隔板（11）下方的两侧设有前闸门机构，前闸门机构分别与螺旋输送机（5）相对应。

3.根据权利要求2所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述前闸门机构包括固定在前隔板（11）背部的前闸门箱体（12），前闸门箱体（12）前端设有前闸门（13），前闸门箱体（12）后端固定连接有筒体（16），螺旋输送机（5）的进渣端位于筒体（16）内。

4.根据权利要求3所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述前闸门箱体（12）的前端固定设有闸门导轨（23），前闸门（13）滑动连接在闸门导轨（23）上，前闸门（13）上连接有前闸门油缸（14），前闸门油缸（14）的一端与前闸门（13）铰接、另一端通过支座（15）连接在前隔板（11）上。

5.根据权利要求1~4任一项所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述渣土输送机构（9）包括渣土延伸箱（7）、稀释箱（8）和输送硬管（19），螺旋输送机（5）的出渣端通过渣土延伸箱（7）与稀释箱（8）相连接，稀释箱（8）通过输送硬管（19）与后破碎机（10）连接，输送硬管（19）上设有第二闸阀（1901）。

6.根据权利要求5所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述稀释箱（8）上连接有第二冲刷管路（803），第二冲刷管路（803）上设有第三闸阀（804），稀释箱（8）的前端对称设有两个进口通道（801）、后端设有一个出口通道（802），出口通道（802）通过连接软管（18）与输送硬管（19）相连接，输送硬管（19）上设有第二闸阀（1901），输送硬管（19）与后破碎机（10）的第一入口（1001）相连接；所述进口通道（801）通过闸板阀组件（17）与渣土延伸箱（7）的出渣口相连接。

7.根据权利要求6所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述闸板阀组件（17）包括闸板箱体（1705），闸板箱体（1705）上固定设有闸板门（1704），闸板门（1704）上设有闸板（1706）和闸板油缸（1703），闸板油缸（1703）与闸板（1706）铰接，在闸板油缸（1703）带动闸板（1706）滑动实现闸板箱体（1705）的开合。

8.根据权利要求7所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述闸板箱体（1705）的前端通过第四连接板（1701）与设置在渣土延伸箱（7）上的第二连接板（704）密封连接；闸板箱体（1705）的后端通过第五连接板（1702）与进口通道（801）密封连接。

9.根据权利要求6~8任一项所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述渣土延伸箱（7）的进渣端通过第二连接板（701）与设置在螺旋输送机（5）出渣口的第一连接板（501）密封连接；渣土延伸箱（7）上连接有第一冲刷管路（702），第一冲刷管路（702）上设有第一闸阀（703）。

10.根据权利要求9所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机，其特征在于：所述主机（1）内还设有拼装机（20），拼装机（20）的主梁（2001）上设有横向设置的连接梁（2002），稀释箱（8）和排浆管（6）连接在连接梁（2002）的下部，排浆管（6）的出渣端与后破碎机（10）的第二入口（1002）相连接。

11.一种如权利要求1或10所述的载有双破碎机的泥水-土压双模式盾构机的排渣方法，其特征在于：包括泥水模式下的排渣和土压模式下的排渣；

泥水模式下的排渣包括如下步骤：

S1：螺旋输送机回收，关闭前隔板上的前闸门机构和稀释箱上的闸板阀组件；

S2：打开前隔板上的泥浆门，大粒径渣土通过泥浆门进入到气垫舱底部，并进入前破碎机，前破碎机对大粒径渣土进行一级破碎；

S3：经一级破碎的渣土进入排浆管并经第二入口进入到后破碎机进行二级破碎；

S4：经二级破碎的渣土经排渣管排出，完成泥水模式下的出渣；

土压模式下的排渣包括如下步骤：

B1：关闭前隔板上的泥浆门；

B2：顺序打开第一闸阀、第三闸阀以及第二闸阀，并打开闸板阀组件和前闸门机构；

B3：操纵螺旋输送机，使得螺旋输送机前端伸出前隔板，便于取渣；

B4：渣土依次通过前闸门以及螺旋输送机进入渣土延伸箱，稀释泥浆通过第一冲刷管路进入到渣土延伸箱，对渣土进行一级稀释；

B5：经过一级稀释的渣土通过闸板阀组件进入到稀释箱，稀释泥浆通过第二冲刷管路进入到稀释箱，对渣土进行二级稀释；

B6：经过二级稀释的渣土通过连接软管、连接硬管经第一入口进入到后破碎机，渣土在后破碎机中进行三级稀释；

B7：经过三级稀释的渣土经最终排渣管排出，完成土压模式下的出渣。

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