CN112832794B - 一种混合式隧道掘进机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合式隧道掘进机，包括圆筒状的外部机架，外部机架位于掘进方向一端的位置活动连接切削刀盘，切削刀盘的后方竖向安装一号隔板，一号隔板的后方竖向安装二号隔板；一号隔板和切削刀盘之间的空腔形成泥浆储室，一号隔板的下方靠后位置安装有挡料斜板，挡料斜板的后方分别连接有进浆管和排浆管；挡料斜板与一号隔板之间形成空腔，该空腔与泥浆储室相贯通。本发明集泥水盾构、土压盾构功能于一体，机械自动化程度高、施工速度快，能够保持切削刀盘整体运转的平稳性，以保证开挖面土体的稳定，能够依据土压及水压变化调整出土渣排泥浆以及盾构掘进速度，减少了地层变形的几率，适用于硬岩及软土地层的隧道挖掘。
Description
技术领域
本发明属于工程机械设备技术领域，涉及到掘进机，具体涉及一种混合式隧道掘进机。
背景技术
隧道掘进机是一种高智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的隧道施工重大技术装备，隧道掘进机是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械；在发达国家，使用隧道掘进机施工已占隧道总量的90％以上。
随着中国国民经济的快速发展，国内城市化进程不断加快，中国城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的隧道掘进机，如土压盾构或泥水盾构；土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进，土压平衡盾构属封闭式盾构；盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。
现有技术中存在的主要问题包括：
如今的隧道掘进机，开挖面土体的稳定性差，自动化程度低，功能单一，在进行隧道掘进时，容易致使地层发生变形，不利于隧道掘进机的大幅度推广使用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种混合式隧道掘进机，集泥水盾构、土压盾构功能于一体，机械自动化程度高、施工速度快，减少了地层变形的几率，适用于硬岩及软土地层的隧道挖掘。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种混合式隧道掘进机，包括外部机架，所述外部机架为圆筒状结构，外部机架位于掘进方向一端的位置活动连接切削刀盘，切削刀盘的后方竖向安装一号隔板，一号隔板的后方竖向安装二号隔板，所述一号隔板和二号隔板均为圆盘状结构且与外部机架固定连接；所述一号隔板和切削刀盘之间的空腔形成泥浆储室，一号隔板的下方靠后位置安装有挡料斜板，挡料斜板的后方分别连接有进浆管和排浆管；一号隔板的底部开设有与泥浆储室相贯通的通孔；所述挡料斜板与一号隔板之间形成空腔，该空腔与泥浆储室相贯通；外部机架的内腔位于一号隔板后方的位置倾斜安装有螺旋输送机，所述螺旋输送机贯穿二号隔板；螺旋输送机的后方位置设有皮带输送机，所述皮带输送机位于外部机架的内腔中。
优选地，所述切削刀盘的后方中部安装有与掘进方向平行的旋转轴，旋转轴的一端穿过一号隔板并延伸出二号隔板，旋转轴延伸出二号隔板的位置与驱动装置相连接，所述驱动装置包括驱动电机；所述旋转轴位于泥浆储室内位置的外表面套接有搅拌叶片。
优选地，所述挡料斜板沿掘进方向的倾斜度介于120-150度，挡料斜板的侧视外形呈半圆形结构。
优选地，所述挡料斜板的后端中部开设有出渣口，挡料斜板的侧方开设有料浆口，所述料浆口与排浆管的管口相贯通。
优选地，所述螺旋输送机的前端设有入渣口，所述入渣口与出渣口相贯通；所述螺旋输送机的后端设有排渣口，所述排渣口位于皮带输送机的传送皮带顶端前方。
优选地，所述二号隔板的中部开设有供螺旋输送机机体斜向穿过的第一螺旋机安装孔，二号隔板的底部分别开设有左穿孔和右穿孔，所述左穿孔用于供排浆管穿过，所述右穿孔用于供进浆管穿过。
优选地，所述外部机架的内部位于二号隔板后方位置竖向安装有三号隔板，所述三号隔板的顶部开设有第二螺旋机安装孔，所述第二螺旋机安装孔用于供螺旋输送机机体斜向穿过。
优选地，所述二号隔板与一号隔板之间形成气垫室，所述气垫室内设有压缩空气通管，所述压缩空气通管连接于一号隔板的后方。
优选地，所述切削刀盘与一号隔板之间设有两组增稳器，两组增稳器上下布置。
优选地，所述增稳器包括千斤顶，所述千斤顶的顶部连接有截面外形呈“U”形结构的安装筒，所述安装筒的筒腔内横向设置有活动板，安装筒的两侧开设有供活动板穿过的圆孔；所述安装筒的筒腔内连接有弹簧，所述弹簧的顶部连接于活动板的底部；所述活动板的顶部固连有滚轮，滚轮的轮体紧贴于切削刀盘的后方，所述滚轮随着切削刀盘的旋转而滚动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明集泥水盾构、土压盾构功能于一体，机械自动化程度高、施工速度快，使用方便。
(2)本发明能够通过泥水加压或土体加压以及增稳器施压，平衡外部压力，保持切削刀盘整体运转的平稳性，以保证开挖面土体的稳定。
(3)本发明能够依据土压及水压变化调整出土渣排泥浆以及盾构掘进速度，减少了地层变形的几率，适用于硬岩及软土地层的隧道挖掘。
附图说明
图1是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机的主视结构剖视图。
图2是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机的局部后视结构剖视图。
图3是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机中切削刀盘的左视图。
图4是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机中一号隔板的右视图。
图5是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机中二号隔板的右视图。
图6是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机中三号隔板的右视图。
图7是本发明所提供的一种混合式隧道掘进机中增稳器的结构示意图。
附图标记说明：1、外部机架；2、切削刀盘；21、旋转轴；22、搅拌叶片；3、一号隔板；31、通孔；4、泥浆储室；5、增稳器；51、千斤顶；52、安装筒；521、圆孔；522、弹簧；523、活动板；53、滚轮；6、挡料斜板；61、出渣口；62、料浆口；7、进浆管；8、排浆管；9、二号隔板；91、第一螺旋机安装孔；92、左穿孔；93、右穿孔；10、气垫室；101、压缩空气通管；11、三号隔板；111、第二螺旋机安装孔；12、螺旋输送机；121、排渣口；122、入渣口；13、皮带输送机。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1-7所示，本发明提供了一种混合式隧道掘进机，包括圆筒状的外部机架1；外部机架1的前端位于掘进机掘进方向位置活动连接有切削刀盘2，外部机架1的内腔临近切削刀盘2后方位置竖向安装有一号隔板3，外部机架1的内腔位于一号隔板3后方竖向安装有二号隔板9；一号隔板3的前方与切削刀盘2之间形成泥浆储室4，一号隔板3的底部开设有与泥浆储室4相贯通的通孔31，一号隔板3的下方安装有挡料斜板6；挡料斜板6的后方分别连接有进浆管7和排浆管8；外部机架1的内腔倾斜安装有螺旋输送机12，螺旋输送机12的前端设有入渣口122，所述入渣口122与出渣口61相贯通；螺旋输送机12的后端设有排渣口121，所述排渣口121位于皮带输送机13的传送皮带顶端上方；外部机架1的内腔位于螺旋输送机12后方位置设有皮带输送机13。
如图1、图3和图7所示，切削刀盘2的后方中部横向安装有旋转轴21，旋转轴21的外表面位于泥浆储室4内位置套接有搅拌叶片22，旋转轴21的后轴端穿过一号隔板3并延伸出二号隔板9后方位置传动连接有驱动装置，该驱动装置包括驱动电机，驱动电机采用Y80M1-2型或Y132S1-2型电机；切削刀盘2的后方与一号隔板3前方之间设有两组增稳器5，其一组的增稳器5横向安装于一号隔板3的前方顶部，另一组的增稳器5横向安装于一号隔板3的前方底部；增稳器5包括千斤顶51，千斤顶51的顶部连接有截面外形呈“U”形结构的安装筒52，安装筒52的筒腔内横向设置有活动板523，安装筒52的两侧顶部开设有供活动板523穿过的圆孔521；安装筒52的筒腔内连接有弹簧522，该弹簧522的顶部连接于活动板523的底部；活动板523的顶部固连有滚轮53，滚轮53的轮体紧贴于切削刀盘2的后方，滚轮53随着切削刀盘2的旋转而滚动；弹簧522的设置，能够在滚轮53随着切削刀盘2旋转的过程中，降低滚轮53滚动时安装筒52所受到的压力磨损及滚动磨损；其中，千斤顶51采用麦顿RC-50型千斤顶；通过千斤顶51的支撑作用，能够增加切削刀盘2旋转时整体的平稳性，以保证切削刀盘2在运转时开挖面的稳定性。
如图1、图2和图4所示，挡料斜板6的后方中部开设有出渣口61，挡料斜板6的后方开设有料浆口62，该料浆口62与排浆管8的前端管口相贯通；挡料斜板6与一号隔板3之间形成空腔，该空腔与泥浆储室4相贯通；挡料斜板6的倾斜度位于120-150度，挡料斜板6的侧视外形呈半圆形结构。
如图1-图6所示，二号隔板9的后方中部开设有供螺旋输送机12机体斜向穿过的第一螺旋机安装孔91，二号隔板9的后方底部分别开设有左穿孔92和右穿孔93，所述左穿孔92用于供排浆管8穿过，且右穿孔93用于供进浆管7穿过；外部机架1的内部位于二号隔板9后方位置竖向安装有三号隔板11，三号隔板11的后方顶部开设有第二螺旋机安装孔111，第二螺旋机安装孔111用于供螺旋输送机12机体斜向穿过；二号隔板9与一号隔板3之间形成气垫室10，气垫室10内设有压缩空气通管101，该压缩空气通管101连接于一号隔板3的后方；其中，二号隔板9与三号隔板11的设置，能够为螺旋输送机12提供支撑结构，第一螺旋机安装孔91与第二螺旋机安装孔111的增设，能够增加螺旋输送机12整体的稳定性，有利于该隧道掘进机的推广使用。
本发明中切削刀盘2、搅拌叶片22、进浆管7、排浆管8、气垫室10和压缩空气通管101相配合形成泥水盾构；切削刀盘2与一号隔板3形成泥浆储室4，将水、粘土及其添加剂混合制成的泥水，经进浆管7压入到泥浆储室4，待泥浆充满整个泥浆储室4，并具有一定压力，形成了具有压力的泥浆储室4；通过泥水的加压作用，让切削刀盘2整体更加平稳，以维持开挖工作面的稳定，即泥水压力使得掘削面稳定平衡；隧道掘进机在推进时，旋转的切削刀盘2切削下来的土渣经过搅拌叶片22搅拌后形成高浓度泥水，用排浆管8输送到地面泥水分离系统，将渣土、水分离后通过进浆管7重新送回泥水储室4，即完成了泥水盾构；其中，切削刀盘2、搅拌叶片22、螺旋输送机12和皮带输送机13相配合形成土压盾构；盾构推进时，其切削刀盘2旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入到泥浆储室4，当土体充满泥浆储室4时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态，此时通过螺旋输送机12将渣土排送至皮带输送机13，继而通过皮带输送机13输送至地表，即完成了土压盾构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种混合式隧道掘进机，包括外部机架(1)，其特征在于：所述外部机架(1)为圆筒状结构，外部机架(1)位于掘进方向一端的位置活动连接切削刀盘(2)，切削刀盘(2)的后方竖向安装一号隔板(3)，一号隔板的后方竖向安装二号隔板(9)，所述一号隔板(3)和二号隔板(9)均为圆盘状结构且与外部机架(1)固定连接；所述一号隔板(3)和切削刀盘(2)之间的空腔形成泥浆储室(4)，一号隔板(3)的下方靠后位置安装有挡料斜板(6)，挡料斜板(6)的后方分别连接有进浆管(7)和排浆管(8)；一号隔板(3)的底部开设有与泥浆储室(4)相贯通的通孔(31)；所述挡料斜板(6)与一号隔板(3)之间形成空腔，该空腔与泥浆储室(4)相贯通；外部机架(1)的内腔位于一号隔板(3)后方的位置倾斜安装有螺旋输送机(12)，所述螺旋输送机(12)贯穿二号隔板(9)；螺旋输送机(12)的后方位置设有皮带输送机(13)，所述皮带输送机(13)位于外部机架(1)的内腔中；
所述切削刀盘(2)的后方中部安装有与掘进方向平行的旋转轴(21)，旋转轴(21)的一端穿过一号隔板(3)并延伸出二号隔板(9)，旋转轴(21)延伸出二号隔板(9)的位置与驱动装置相连接，所述驱动装置包括驱动电机；所述旋转轴(21)位于泥浆储室(4)内位置的外表面套接有搅拌叶片(22)；
所述挡料斜板(6)的后端中部开设有出渣口(61)，挡料斜板(6)的侧方开设有料浆口(62)，所述料浆口(62)与排浆管(8)的管口相贯通；
所述螺旋输送机(12)的前端设有入渣口(122)，所述入渣口(122)与出渣口(61)相贯通；所述螺旋输送机(12)的后端设有排渣口(121)，所述排渣口(121)位于皮带输送机(13)的传送皮带顶端前方。
2.根据权利要求1所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述挡料斜板(6)沿掘进方向的倾斜度介于120-150度，挡料斜板(6)的侧视外形呈半圆形结构。
3.根据权利要求1所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述二号隔板(9)的中部开设有供螺旋输送机(12)机体斜向穿过的第一螺旋机安装孔(91)，二号隔板(9)的底部分别开设有左穿孔(92)和右穿孔(93)，所述左穿孔(92)用于供排浆管(8)穿过，所述右穿孔(93)用于供进浆管(7)穿过。
4.根据权利要求1所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述外部机架(1)的内部位于二号隔板(9)后方位置竖向安装有三号隔板(11)，所述三号隔板(11)的顶部开设有第二螺旋机安装孔(111)，所述第二螺旋机安装孔(111)用于供螺旋输送机(12)机体斜向穿过。
5.根据权利要求1所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述二号隔板(9)与一号隔板(3)之间形成气垫室(10)，所述气垫室(10)内设有压缩空气通管(101)，所述压缩空气通管(101)连接于一号隔板(3)的后方。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述切削刀盘(2)与一号隔板(3)之间设有两组增稳器(5)，两组增稳器(5)上下布置。
7.根据权利要求6所述的一种混合式隧道掘进机，其特征在于：所述增稳器(5)包括千斤顶(51)，所述千斤顶(51)的顶部连接有截面外形呈“U”形结构的安装筒(52)，所述安装筒(52)的筒腔内横向设置有活动板(523)，安装筒(52)的两侧开设有供活动板(523)穿过的圆孔(521)；所述安装筒(52)的筒腔内连接有弹簧(522)，所述弹簧(522)的顶部连接于活动板(523)的底部；所述活动板(523)的顶部固连有滚轮(53)，滚轮(53)的轮体紧贴于切削刀盘(2)的后方，所述滚轮(53)随着切削刀盘(2)的旋转而滚动。
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