CN111852492B - 一种泥水平衡盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥水平衡盾构机，解决了现有泥水平衡盾构机的人舱因空间小而操作不便且不满足国际标准的技术问题。本发明包括铰接相连的前盾和中盾，所述前盾的尾部或中盾的前部设置有中盾隔板，中盾隔板与前盾密封配合，中盾隔板上连接有人舱，中盾隔板上设置有至少两个伸缩管道，一个伸缩管道的两端均连接进浆管，另一个伸缩管道的两端均连接排浆管。本发明提升了小直径泥水平衡盾构机人舱的空间，便于施工操作，并且人舱可以独立拆装，符合人舱的国际标准且容易进行国际认证，使得我国小直径泥水平衡盾构机可以满足国际规范，提升国际影响力。

Description

一种泥水平衡盾构机

技术领域

本发明属于盾构机换刀的技术领域，特别是指一种泥水平衡盾构机。

背景技术

市政管道的隧道直径一般在3-4.5m，掘进距离较长，在采用盾构法对市政管道进行施工的过程中，由于地层的特殊性、操作管理上的失误以及刀盘刀具的正常磨损等问题，将不可避免的需要对盾构机进行开舱换刀。当进行压气作业开舱换刀或者设备检修等工作时，由于土舱内的压力高于大气压，因此便需要通过在盾构机上设置的人舱及过渡舱进入到土舱。

当采用泥水平衡盾构机对市政管道进行隧道施工时，由于盾体内部空间小，传统的外挂式独立人舱无法安装在前盾；如果把人舱安装在中盾，由于铰接环及泥浆管的存在，难以保证前盾及中盾区域的整体保压；国内出厂的小直径盾构机通常在前盾中设置盾体一体式人舱，由于驱动的存在，一体式人舱的空间小且环境复杂，作业人员操作极不方便；此外国际标准对人舱的尺寸及空间大小做出了相关规定，目前盾体一体式人舱尚无法满足国际标准，如何设计出满足国际标准的人舱是盾构机出口的重要部分。

经检索，现有申请日为2015.12.21、申请号为CN201521070925.X的实用新型专利公开了一种带有人舱的小型全断面隧道掘进机，它包括盾体外壳、位于盾体外壳前端的刀盘、驱动刀盘旋转进行挖掘的主驱动、位于盾体外壳内部并与刀盘相连接的中心回转接头、位于盾体外壳内部的螺旋机，主驱动沿盾体外壳的内壁周向设置并与盾体外壳的内壁之间密封连接，在刀盘后侧，由前向后依次设置有隔舱板和后舱板，隔舱板和后舱板以及盾体外壳共同形成一封闭空间，该封闭空间为人舱，隔舱板上具有可开关的前舱门，后舱板上具有可开关的后舱门。

上述专利的技术方案是应用在土压平衡盾构机中的，要想应用在泥水平衡盾构机中，首先要解决整体保压的问题，根据其设计原理和应用方法，无法应用在泥水平衡盾构机中实现整体保压。另外，上述专利的技术方案通过前盾隔板和后盾隔板构造出的一体式人舱，主要存在两个严重的弊端。第一，一体式人舱容积大，在作业人员进入后，需要很长的时间才能将人舱加压到与土舱内压强相同。同理，在作业人员需要走出人舱时，需要很长的时间才能将人舱内的压强释放至正常大气压。其次，在作业人员维修的过程中需要先进入勘察，然后再取拿相应的工具和更换零件，因此，在整个维修过程中，作业人员需要在土舱、人舱、常压区往返多次，这进一步增加了第一点所述的加压、泄压的时长，严重影响施工效率。因此，上述专利的技术方案不仅不能满足泥水平衡盾构机的使用要求，而且将常规技术手段与上述专利的技术方案组合也无法满足泥水平衡盾构机的使用要求。

因此迫切需要设计一种泥水平衡盾构机来解决使用一体式人舱作业人员操作不便并且不满足国际标准的问题，从而提高我国泥水平衡盾构机的国际影响力。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种泥水平衡盾构机，解决了现有泥水平衡盾构机的人舱因空间小而操作不便且不满足国际标准的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种泥水平衡盾构机，包括铰接相连的前盾和中盾，所述前盾的尾部或中盾的前部设置有中盾隔板，中盾隔板与前盾密封配合，中盾隔板上连接有人舱，中盾隔板上设置有至少两个伸缩管道，一个伸缩管道的两端均连接进浆管，另一个伸缩管道的两端均连接排浆管。当盾构机在隧道施工时需要开舱换刀或进入泥水舱进行压气作业时，无论前盾与中盾之间呈何种角度，作业人员均可以通过人舱进入泥水舱作业。

进一步地，所述中盾隔板与前盾之间通过密封单元密封配合，保证中盾隔板前侧的前盾形成保压的密闭空间。中盾隔板设置在中盾的前部，则人舱通过中盾隔板与中盾相连，人舱随中盾移动，当前盾相对中盾转动时人舱保持静止。相对中盾隔板设置在前盾上时，避免了人舱随前盾摆动，有效节省了人舱随前盾摆动所需的空间。

进一步地，所述密封单元包括双向承压的主动铰接密封环，具备双向承压能力，既能防止前盾内的压力外泄，又能防止前盾外部压力压入，保证前盾内压力稳定。

进一步地，所述伸缩管道包括与中盾隔板相连的膨胀节，膨胀节与进浆管或排浆管相连，当前盾相对中盾转动时，进浆管和排浆管均能在膨胀节的作用下相对中盾转动。既保证进浆管和排浆管的正常工作，又满足了前盾保压的需求。

进一步地，所述膨胀节连接有套筒组件，进浆管或排浆管通过套筒组件与膨胀节相连。设置套筒组件进一步提升了进浆管和排浆管的动作范围，不仅便于其摆动，还能够使其相对中盾伸缩。

进一步地，所述膨胀节包括第一膨胀节和第二膨胀节，第二膨胀节的一端与中盾隔板相连、另一端与套筒组件相连，第一膨胀节的一端与进浆管或排浆管相连、另一端与套筒组件相连。

进一步地，所述套筒组件包括密封配合的外套筒和内套筒，外套筒与第二膨胀节相连，第一膨胀节相连；或者外套筒与第一膨胀节相连，内套筒与第二膨胀节相连。

进一步地，所述人舱包括与中盾隔板相连的舱体，舱体设置有通向中盾隔板前侧的前舱门、通向中盾隔板后侧的后舱门，前舱门和后舱门与舱体之间均设置有密封结构。

进一步地，所述前舱门包括安装在舱体内的前承压门和安装在舱体外的后承压门，前承压门向前盾方向开启，后承压门向舱体内开启。

进一步地，所述后舱门安装在舱体内且向舱体内开启。

进一步地，所述中盾内设置有盾体平台，盾体平台位于人舱的后部。

进一步地，所述中盾隔板的下部设置有物料舱门，当需要更换电机或运输刀具等物料时可以打开物料舱门，然后依次吊运至泥水舱内。

本发明公开的泥水平衡盾构机为小直径盾构机，不仅构造出了独特的保压空间，而且中盾内设置了独立的人舱，在盾构机需要开舱换刀或者进入泥水舱维修作业时，作业人员通过人舱进入泥水舱作业。本发明提升了小直径泥水平衡盾构机人舱的空间，便于施工操作，并且人舱可以独立拆装，符合人舱的国际标准且容易进行国际认证，使得我国小直径泥水平衡盾构机可以满足国际规范，提升国际影响力。

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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明B-B面的剖视图；

图3为本发明C-C面剖视图；

图4为本发明Ⅰ处的局部放大图；

图5为本发明Ⅱ处的局部放大图；

图中：1、刀盘；2、前盾；3、主驱动；4、进浆管；5、中盾；6、人舱；7、管片拼装机；8、排浆管；9、伸缩装置；10、盾体平台；501、主动铰接密封环；502、中盾隔板；503、人舱连接法兰；504、伸缩装置连接法兰；505、泥浆管连接法兰；506、物料舱门；601、舱体；602、前舱门；603、后舱门；901、第一膨胀节；902、伸缩套筒；903、第二膨胀节。

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1，一种泥水平衡盾构机，如图1-3所示，包括刀盘1，刀盘1通过主驱动3设置在前盾2，前盾2通过主动铰接油缸相连有中盾5，中盾5内设置有管片拼装机7。所述中盾5的前部设置有中盾隔板502，中盾隔板502与前盾1通过密封单元密封配合，保证中盾隔板502前侧的前盾2形成保压的密闭空间。所述密封单元包括双向承压的主动铰接密封环501，具备双向承压能力，既能防止前盾2内的压力外泄，又能防止前盾2外部压力压入，保证前盾2内压力稳定。

如图1和图5所示，所述中盾隔板502上连接有人舱6，人舱6随中盾5移动，当前盾2相对中盾5转动时人舱6保持静止。所述人舱6包括与中盾隔板502相连的舱体601，舱体601通过人舱连接法兰503与中盾隔板502密封连接。舱体601的前侧设置有通向中盾隔板502前侧的前舱门603，舱体601的后侧设置有通向中盾隔板502后侧的后舱门602，前舱门603和后舱门602与舱体601之间均设置有密封结构。

具体地，所述前舱门603包括安装在舱体601内的前承压门和安装在舱体601外的后承压门，前承压门向前盾2方向开启，后承压门向舱体601内开启，实现双向承压。所述后舱门602安装在舱体1内且向舱体601内开启，由于后舱门602外为常压环境，因此后舱门602单侧承压即可。

进一步地，所述中盾5内设置有盾体平台10，盾体平台10位于后舱门602的位置。所述的盾体平台10由型钢构成，焊接在中盾5的内部，当需要作业人员进入人舱6时，可以通过盾体平10进入。

如图1、图3所示，为了保证人舱6空间足够大及中盾隔板502前侧空间压力稳定，所述中盾隔板502上设置有两个伸缩管道9，其中一个伸缩管道9的两端均连接有通向泥水舱的进浆管4，另一个伸缩管道的两端均连接有通向泥水舱的排浆管8。当盾构机在隧道施工时需要开舱换刀或进入泥水舱进行压气作业时，无论前盾2与中盾5之间呈何种角度，作业人员均可以通过人舱6进入泥水舱作业。

具体地，如图4所示，所述伸缩管道9包括与中盾隔板502相连的第二膨胀节903，第二膨胀节903的后端通过伸缩管道连接法兰504与中盾隔板502的前侧密封连接，中盾隔板502的后侧通过泥浆罐连接法兰505连接有进浆管2或排浆管8。第二膨胀节903的前端连接有套筒组件902，所述套筒组件902包括密封配合的外套筒和内套筒，外套筒与第二膨胀节903的前端密封相连。所述内套筒连接有第一膨胀节901，第一膨胀节901的后端与内套筒密封相连，第一膨胀节901的前端与进浆管2或排浆管8密封相连。

当前盾2相对中盾5转动时，进浆管4和排浆管8均能在膨胀节的作用下相对中盾5转动。既保证进浆管4和排浆管8的正常工作，又满足了前盾2保压的需求。设置套筒组件902进一步提升了进浆管4和排浆管8的动作范围，不仅便于其摆动，还能够使其相对中盾5伸缩。

本发明的工作流程如下：

当泥水平衡盾构机在施工过程中需要进行压气作业开舱换刀或者设备检修等工作时，作业人员可以打开安装在中盾502上的人舱6的后舱门602进入独立的人舱6，然后通过盾构机保压系统对人舱6及前盾2内部空间进行加压，直至压力达到泥水舱的压力，然后打开人舱6的前舱门603进入前盾2内部空间，最后打开前盾顶2部的过渡舱门进入泥水舱；当盾构机进行曲线施工时，伸缩管道9可以适应盾构机的姿态从而保证前盾2内部的密封性。

实施例2，一种泥水平衡盾构机，如图3所示，所述中盾隔板502的下部设置有物料舱门506，当需要更换电机或运输刀具等物料时可以打开物料舱门506，然后依次吊运至泥水舱内。

本实施例的结构与实施例1相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

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 (6)

1.一种泥水平衡盾构机，包括铰接相连的前盾（2）和中盾（5），其特征在于：所述中盾（5）的前部设置有中盾隔板（502），中盾隔板（502）与前盾（2 ）密封配合，中盾隔板（502）上连接有人舱（6），中盾隔板（502）上设置有至少两个伸缩管道（9），一个伸缩管道（9）的两端均连接进浆管（4），另一个伸缩管道的两端均连接排浆管（8）；

所述中盾隔板（502）与前盾（2）之间通过密封单元密封配合，当前盾（2）相对中盾（5）转动时人舱（6）保持静止；

所述密封单元包括双向承压的主动铰接密封环（501），主动铰接密封环（501）防止前盾（2）内的压力外泄、防止外部压力压入前盾（2）；

所述伸缩管道（9）包括与中盾隔板（502）相连的膨胀节，膨胀节与进浆管（4）或排浆管（8）相连，当前盾（2）相对中盾（5）转动时，进浆管（4）和排浆管（8）在膨胀节的作用下相对中盾（5）转动；

所述膨胀节连接有套筒组件（902），进浆管（4）或排浆管（8）通过套筒组件（902）与膨胀节相连，当前盾（2）相对中盾（5）转动时，进浆管（4）和排浆管（8）在套筒组件（902）的作用下相对中盾（5）伸缩；

所述膨胀节包括第一膨胀节（901）和第二膨胀节（903），第二膨胀节（903）的一端与中盾隔板（502）相连、另一端与套筒组件（902）相连，第一膨胀节（901）的一端与进浆管（4）或排浆管（8）相连、另一端与套筒组件（902）相连；所述套筒组件（902）包括密封配合的外套筒和内套筒，外套筒与第二膨胀节（903）相连，内套筒与第一膨胀节（901）相连。

2.根据权利要求1所述的泥水平衡盾构机，其特征在于：所述人舱（6）包括与中盾隔板（502）相连的舱体（601），舱体（601）设置有通向中盾隔板（502）前侧的前舱门（603）、通向中盾隔板（502）后侧的后舱门（602），前舱门（603）和后舱门（602）与舱体（601）之间均设置有密封结构。

3.根据权利要求2所述的泥水平衡盾构机，其特征在于：所述前舱门（603）包括安装在舱体（601）内的前承压门和安装在舱体（601）外的后承压门，前承压门向前盾（2）方向开启，后承压门向舱体（601）内开启。

4.根据权利要求3所述的泥水平衡盾构机，其特征在于：所述后舱门（602）安装在舱体（601）内且向舱体（601）内开启。

5.根据权利要求1-4任一项所述的泥水平衡盾构机，其特征在于：所述中盾（5）内设置有盾体平台（10），盾体平台（10）位于人舱（6）的后部。

6.根据权利要求5所述的泥水平衡盾构机，其特征在于：所述中盾隔板（502）的下部设置有物料舱门（506）。

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