CN112228092B - 气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，在刀盘正面中心刀的对角位置设置有至少一组对角冲洗孔，在刀盘正面对称的两根辐条上设置有多组辐条冲洗孔，在刀盘背面设置有背部冲洗孔；对角冲洗孔、辐条冲洗孔及背部冲洗孔均通过冲刷管路连接于一主进浆管路且各冲刷管路上设置有控制启闭的阀门；每组对角冲洗孔包括开口中心相对的两个冲洗孔。在刀盘对称的两根辐条安装辐条冲洗孔，在刀盘正面中心区域设置对角冲洗孔，在刀盘背面设置背部冲洗孔，各冲洗孔通过冲刷管路连接于主进浆管路，各冲刷管路上设置有控制启闭的阀门，对盾构刀盘正面或背面、局部或全部部位的冲洗，可有效避免刀盘中心区域“糊死”。

Description

气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置

技术领域

本发明涉及泥水盾构机刀盘技术领域，尤其涉及一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置。

背景技术

在目前隧道施工中，盾构技术以其自动化程度高、施工安全度高、施工进度快、污染小、成本低等优势，逐步得到广泛应用，盾构一般分为泥水平衡盾构、土压平衡盾构、气压平衡盾构三类，目前泥水盾构机主要由掘进机构、后配套电气液集成系统、泥浆管路延伸机构和拖动平台等组成，其中掘进机构中包括刀盘及刀具，其中泥浆喷头与泥水盾构机中的泥浆循环系统相连通，随着刀盘旋转及挤压，中心冲刷流量不足，不能将刀盘中心区域黏土块状物及时冲走，使刀盘温度升高，造成常压刀盘无法正常旋转工作，需要人员进行清理，造成工期长时间延误，降低了施工效率，增加了成本。

因此，提出一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，以解决上述背景技术中提出的现有的泥水盾构机刀盘装置不便于清洗刀盘的问题。

本发明采取的技术方案为：一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其中，盾构机刀盘为辐条面板复合式刀盘，在刀盘正面中心刀的对角位置设置有至少一组对角冲洗孔，在刀盘正面对称的两根辐条上设置有多组辐条冲洗孔，在刀盘背面设置有背部冲洗孔；所述对角冲洗孔、所述辐条冲洗孔及所述背部冲洗孔均通过冲刷管路连接于一主进浆管路且各冲刷管路上设置有控制启闭的阀门；不同对角位置处的所述对角冲洗孔连接于不同路的所述冲刷管路且由不同的所述阀门控制启闭，每组所述对角冲洗孔包括开口中心相对的两个冲洗孔。

作为本发明较佳实施方式，所述对角冲洗孔的前端突出于刀盘面板前端，所述开口位于所述对角冲洗孔的前端内侧位置。

作为本发明较佳实施方式，所述盾构机刀盘在沿所述中心刀的背部外周位置设置有一刀箱，所述对角冲洗孔设置在所述刀箱的一对对角上。

作为本发明较佳实施方式，所述刀箱的长边所在的两侧连接于所述辐条，所述背部冲洗孔设置在所述辐条的背面、靠近所述刀箱的位置，所述对角冲洗孔与临近侧的所述背部冲洗孔之间通过泥浆管连接。

作为本发明较佳实施方式，所述背部冲洗孔的开口方向平行于刀盘径向。

作为本发明较佳实施方式，所述泥浆管贴合着所述刀箱的侧壁自所述对角冲洗孔延伸至所述刀箱的底部，再沿着所述刀箱的底部弯折至临近的所述辐条的底部，直至连接至所述辐条底部的所述背部冲洗孔。

作为本发明较佳实施方式，每一根所述辐条上的多个所述辐条冲洗孔连接于同一路冲刷管路且由同一个所述阀门控制启闭。

作为本发明较佳实施方式，所述阀门为球阀，固定在盾构机刀盘背后的泥水仓隔板上，通过选择性地开闭各个球阀，实现对所述盾构机刀盘的局部或全部部位的冲洗。

作为本发明较佳实施方式，所述主进浆管路连接于泥水盾构机内的泥浆环流系统。

作为本发明较佳实施方式，每一根所述辐条上的多个所述辐条冲洗孔距离刀盘中心的距离均为不同。

本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：

1、通过在刀盘正面中心刀的对角位置设置对角冲洗孔，可实现对角冲洗。用于推进过程中刀盘中心处对角冲洗，防止推进过程中刀盘在正面细小砂土颗粒、碎屑在泥水仓泥浆压力及刀盘正面的及压力作用下糊刀盘。

2、通过在刀盘辐条上设置辐条冲洗孔，每根辐条在距离刀盘中心不同距离处设置多处冲洗孔，用于推进过程中刀盘正面的冲洗，防止细小砂土颗粒、碎屑糊刀盘正面辐条。

3、通过在刀盘背面中心区域设置背部冲洗孔，在泥浆大流量高压力冲洗作用下，可有效避免刀盘背面及泥水仓内部糊刀盘。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置在刀盘正面的布置图。

图2为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置在刀盘侧面的布置图。

图3为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中的球阀在泥水仓刀盘法兰隔板上的布置图。

图4为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中的对角冲洗孔与背部冲洗孔的立体结构示意图(底部视角)。

图5为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中的对角冲洗孔的立体结构示意图。

图6为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中的对角冲洗孔的立体结构示意图(顶部视角)。

图7为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中刀盘中间冲洗的正面示意图。

图8为本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置中刀盘中间冲洗的背面示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

盾构机刀盘为辐条面板复合式刀盘，盾构在软弱粘性土层中刀盘切削下来的细小砂土颗粒、碎屑在刀盘舱内重新聚集，盾构向前推进，在泥水仓高压及刀盘对土体的挤压作用下形成的半固结和固结状的块状体。

为防止盾构推进过程中出现糊刀盘的现象，本发明提出了一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，以解决上述提出的现有的泥水盾构机刀盘装置不便于清洗刀盘的问题。本发明主要设计思路是：盾构机刀盘为辐条面板复合式刀盘，在刀盘对称的两根辐条安装辐条冲洗孔，在刀盘正面中心区域设置对角冲洗孔，在刀盘背面设置背部冲洗孔，各冲洗孔通过冲刷管路连接于主进浆管路，各冲刷管路上设置有控制启闭的阀门，通过选择性地开闭各个阀门，实现对盾构刀盘正面或背面、局部或全部部位的冲洗，可有效避免刀盘中心区域“糊死”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的技术方案。

请参照图1和图2，图1显示了本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置在刀盘正面的布置图，图2显示了本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置在刀盘侧面的布置图。

盾构机刀盘为辐条面板复合式刀盘，在刀盘正面中心区域设置有中心刀，本实施例中的中心刀采用中心滚刀21，如图1所示，中心滚刀21的刀箱呈矩形，在对应于中心滚刀21刀箱的一组对角位置设置有一组对角冲洗孔11，每一个对角冲洗孔11通过一冲刷管路连接于主进浆管路且该冲刷管路上设置有控制启闭的阀门。该组对角冲洗孔11可实现对刀盘正面中心区域的对角冲洗，用于推进过程中刀盘中心处对角冲洗，防止推进过程中刀盘在正面细小砂土颗粒、碎屑在泥水仓泥浆压力及刀盘正面的及压力作用下糊刀盘。

刀盘正面设置有四根辐条22，四根辐条22沿刀盘面板的两条直径呈十字型设置，四根辐条22之间互呈90度夹角并设置在中心滚刀21的四周。在其中两根对称设置的辐条22上安装辐条冲洗孔12，每根辐条21上可设置多处辐条冲洗孔12，每处辐条冲洗孔12距离刀盘中心的距离不同，优选为沿每根辐条22的长度等间距设置三个辐条冲洗孔12，用于推进过程中刀盘正面的冲洗，防止细小砂土颗粒、碎屑糊刀盘正面辐条。每根辐条22上的多个辐条冲洗孔12共同连接于一根冲刷管路，每根冲刷管路上设置一个阀门，阀门的启闭可同时控制一根辐条上的多个辐条冲洗孔12的启闭。

在刀盘背面设置有背部冲洗孔13，背部冲洗孔13主要位于刀盘背面的中心区域，背部冲洗孔13亦通过冲刷管路连接于主进浆管路并且该冲刷管路上设置有控制启闭的阀门。优选地，主进浆管路可连接于泥水盾构机内的泥浆环流系统，背部冲洗孔13在泥浆环流系统的泥浆大流量高压力冲洗作用下，可有效避免刀盘背面及泥水仓内部糊刀盘。

配合图3所示，刀盘正面的两个对角冲洗孔11和两组辐条冲洗孔12的四路冲刷管路由四个阀门控制启闭，阀门可采用球阀14，球阀14固定在盾构机刀盘背后的泥水仓隔板23上，可人工选择性开关四个球阀14，自由实现对盾构机刀盘的局部或全部部位冲洗。

背部冲洗孔13直接连接在泥水盾构机内的泥浆环流系统，由泥浆环流系统的泥浆大流量高压力实现冲洗作用。

在软粘性土层中泥水仓细小砂土颗粒碎屑极易粘结刀盘中心处，选择性开启冲洗刀盘中心正反面不同位置的冲洗孔，可自由实现对刀盘面板前后同时冲洗或选择性单侧冲洗，可有效避免刀盘中心区域“糊死”。

配合图4～8所示，刀盘正面的两个对角冲洗孔11设置为如图5所示的内部中空的矩形冲洗头的形式，两个对角冲洗孔11的开口111中心相对地设置在刀盘正面中心区域的两对角位置，如图6所示，对角冲洗孔的前端突出于刀盘面板的前端，低于中心滚刀刀高50mm，对角冲洗孔上的开口位于对角冲洗孔的前端内侧的角部位置。

盾构机刀盘在沿中心滚刀的背部外周位置设置有一矩形的刀箱31，以该刀箱31区域界定形成刀盘的中心区域，两个对角冲洗孔11设置在该刀箱的一对对角位置且前端突出于该刀箱的前端端面，开口露出该刀箱的前端，两开口冲出的泥浆可喷射至中心区域，对刀盘正面中心区域进行冲洗。

该刀箱31的长边所在的两侧分别连接于两辐条的安装部32，背部冲洗孔13设置在辐条的安装部32的背面、靠近刀箱31的位置，对角冲洗孔11与临近侧的背部冲洗孔13之间通过泥浆管15连接。泥浆管15可采用φ48mm×3mm的钢管进行拼焊，钢管长度现场测量并根据实际情况制作弯管。如图4、图7和图8所示，两个背部冲洗孔13的开口方向平行于刀盘径向，且方向不同，有利于扩大冲洗区域。泥浆管15贴合着刀箱31的侧壁自对角冲洗孔11延伸至刀箱31的底部，再沿着刀箱31的底部弯折至临近的辐条安装部32的底部，直至连接至辐条安装部32底部的背部冲洗孔13。

本发明气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置的工作原理如下：

首先，确定好四个开闭球阀对应冲刷管路冲洗刀盘正面对应的对角冲洗孔和辐条冲洗孔位置的对应关系，以便正确开启对应区域冲洗孔，单侧开启一个对角冲洗孔对应的球阀时，对刀盘正面中心区域实施单侧冲洗，同时开启两个对角冲洗孔对应的球阀时，对刀盘正面中心区域实施对冲，可在盾构推进时开启，防止推进过程中正面细小砂土糊刀盘，亦可在刀盘糊住后开启冲刷板结泥土。

另外两个球阀对应控制刀盘面板上对称的两根辐条上的辐条冲洗孔，每根辐条上均匀分布三处辐条冲洗孔，每个球阀可同时控制一根辐条上的三个辐条冲洗孔的启闭，在推进时开始开启防止刀盘正面细小砂土糊刀盘辐条及刀具，亦可在刀盘糊住后开启冲刷板结在刀盘正面辐条处泥土。

刀盘背面的背部冲洗孔，通过泥浆环流系统高泥浆压力实现大流量冲刷，有效防止刀盘背面细小渣土糊刀盘。

球阀均可根据实际情况没自由选择，单一或全部开启，实现局部或全部冲洗，最大程度的防止刀盘糊死或糊到到盘后进行针对性的冲洗。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：盾构机刀盘为辐条面板复合式刀盘，在刀盘正面中心刀的对角位置设置有至少一组对角冲洗孔，在刀盘正面对称的两根辐条上设置有多组辐条冲洗孔，在刀盘背面设置有背部冲洗孔；所述对角冲洗孔、所述辐条冲洗孔及所述背部冲洗孔均通过冲刷管路连接于一主进浆管路且各冲刷管路上设置有控制启闭的阀门；不同对角位置处的所述对角冲洗孔连接于不同路的所述冲刷管路且由不同的所述阀门控制启闭，每组所述对角冲洗孔包括开口中心相对的两个冲洗孔；

所述对角冲洗孔的前端突出于刀盘面板前端，所述开口位于所述对角冲洗孔的前端内侧位置；所述盾构机刀盘在沿所述中心刀的背部外周位置设置有一刀箱，所述对角冲洗孔设置在所述刀箱的一对对角上；

所述刀箱的长边所在的两侧连接于所述辐条，所述背部冲洗孔设置在所述辐条的背面、靠近所述刀箱的位置，所述对角冲洗孔与临近侧的所述背部冲洗孔之间通过泥浆管连接；

所述泥浆管贴合着所述刀箱的侧壁自所述对角冲洗孔延伸至所述刀箱的底部，再沿着所述刀箱的底部弯折至临近的所述辐条的底部，直至连接至所述辐条底部的所述背部冲洗孔。

2.如权利要求1所述的气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：所述背部冲洗孔的开口方向平行于刀盘径向。

3.如权利要求1所述的气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：每一根所述辐条上的多个所述辐条冲洗孔连接于同一路冲刷管路且由同一个所述阀门控制启闭。

4.如权利要求1所述的气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：所述阀门为球阀，固定在盾构机刀盘背后的泥水仓隔板上，通过选择性地开闭各个球阀，实现对所述盾构机刀盘的局部或全部部位的冲洗。

5.如权利要求1所述的气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：所述主进浆管路连接于泥水盾构机内的泥浆环流系统。

6.如权利要求1所述的气垫式泥水盾构机刀盘冲洗装置，其特征在于：每一根所述辐条上的多个所述辐条冲洗孔距离刀盘中心的距离均为不同。

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