CN113617724B - 用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法，该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统包括高压水射流装置、泡沫注入装置、压缩空气注入装置和抽水排污装置，盾构机主驱动的油脂环上开设有与盾构机主驱动的迷宫腔相连通的高压水入口、泡沫注入口、气囊充气口和排渣口，高压水射流装置、泡沫注入装置、压缩空气注入装置和抽水排污装置分别与高压水入口、泡沫注入口、气囊充气口和排渣口能通断地连接；盾构机主驱动的油脂环上还开设有能控制通断的油脂注入口。本发明解决了对盾构机主驱动迷宫腔清渣耗时长、安全性低，且清渣效果不佳的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备技术领域，尤其涉及一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法。
背景技术
盾构机主驱动密封主要起到阻挡开挖仓介质进入到密封腔，进而阻止进入到主轴承的作用。目前，主驱动密封主要采用迷宫结构与橡胶密封结构相结合的方式，其中，迷宫出口与第一道密封条形成之间所形成的环状空间被称为迷宫腔。在盾构掘进过程中，由于迷宫腔与开挖仓直接连通，经常会有大量的砂石、泥土等杂质进入迷宫腔内，严重时会集聚固结在迷宫腔的内壁和第一道密封条的唇口处，这些固体杂质在旋转作用下会充当磨粒的作用，不仅会加速迷宫腔的磨损，使迷宫间隙增大，而且会加速密封条的磨损。
现阶段，针对迷宫腔进渣情况还没有较好的预警和判断方法，通常当发现密封失效时，才会停机开仓检查进渣情况。针对迷宫腔的清渣问题，传统的方法是通过密封油脂向外挤出带走迷宫腔内的杂质颗粒，该种方法对于游离的杂质有一定的排出效果，但对于固结在密封腔的内壁和密封条根部的杂质，效果较差；当杂质固结严重时，只能采用停机开仓取出密封压环进行人工清渣，但该种方法耗时长、风险大，且清渣效果不佳。
针对相关技术中对盾构机主驱动迷宫腔清渣耗时长、安全性低，且清渣效果不佳的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法，在迷宫腔封闭状态下，将高压水射流技术、泡沫润滑与抽水增压排污相结合，有效提高清渣效果和清渣效率，同时因无需停机和开仓，施工风险和经济成本均大大下降，另外，本发明能够及时排渣，从而减少对密封条的磨损，降低密封系统的故障发生。
本发明的目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，所述用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统包括高压水射流装置、泡沫注入装置、压缩空气注入装置和抽水排污装置，其中：
盾构机主驱动的油脂环上开设有与所述盾构机主驱动的迷宫腔相连通的高压水入口、泡沫注入口、气囊充气口和排渣口，所述高压水射流装置、所述泡沫注入装置、所述压缩空气注入装置和所述抽水排污装置分别与所述高压水入口、所述泡沫注入口、所述气囊充气口和所述排渣口能通断地连接；所述盾构机主驱动的油脂环上还开设有能控制通断的油脂注入口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述油脂注入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第一单向阀，所述油脂注入口与外部的油脂注入系统连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述抽水排污装置包括抽水排污管路和排污箱，所述抽水排污管路的一端与所述排渣口连接，所述抽水排污管路的另一端与所述排污箱的进液口连接，所述抽水排污管路上设置有气动泵和过滤器。
在本发明的一较佳实施方式中，所述抽水排污管路上还设置有第一手动阀以及向所述排污箱方向单向导通的第二单向阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述压缩空气注入装置包括压缩空气注入管路、气囊组件、空气压缩机和气罐，所述气囊组件设置于所述气囊充气口处，所述压缩空气注入管路的一端与所述气囊组件连接，所述压缩空气注入管路的另一端与所述气罐的出气口连接，所述空气压缩机与所述气罐的进入口连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述气囊组件，包括气囊和弹性密封环，所述气囊与所述压缩空气注入管路相连接，所述弹性密封环位于靠近所述迷宫腔一侧，通过所述压缩空气注入管路向所述气囊内充气，所述气囊膨胀并挤压所述弹性密封环发生形变，以使部分所述弹性密封环伸出并封堵于所述迷宫腔内。
在本发明的一较佳实施方式中，所述压缩空气注入管路上设置有减压阀、压力表、第二手动阀以及向所述气囊充气口方向单向导通的第三单向阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述压缩空气注入管路与所述气动泵相连接，且在所述压缩空气注入管路与所述气动泵之间设置有气动三联件。
在本发明的一较佳实施方式中，所述高压水射流装置包括射流管路和水箱，所述射流管路的一端与所述高压水入口连接，所述射流管路的另一端与所述水箱的出水口连接，所述高压水入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第四单向阀，所述射流管路上设置有增压泵。
在本发明的一较佳实施方式中，所述高压水入口与迷宫腔之间通过射流通道相连通；
所述射流通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均呈由所述高压水入口至所述迷宫腔方向直径逐渐缩小的喇叭口状，所述第一通道的一端和所述第二通道的一端均与所述高压水入口相连通，所述第一通道的另一端与所述迷宫腔且靠近所述盾构机主驱动的唇形密封环的根部位置相连通，所述第二通道的另一端与所述迷宫腔且靠近所述迷宫腔的中部位置相连通。
在本发明的一较佳实施方式中，所述射流管路上设置有第一压力传感器和第一安全阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述泡沫注入装置包括泡沫注入管路和泡沫原液箱，所述泡沫注入管路的一端与所述泡沫注入口连接，所述泡沫注入管路的另一端与所述泡沫原液箱的出液口连接，由所述泡沫原液箱至所述泡沫注入口之间的所述泡沫注入管路上依次设置有压力泵和泡沫发生器，所述泡沫发生器分别与所述射流管路和所述压缩空气注入管路相连接，所述泡沫注入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第五单向阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述射流管路与泡沫注入管路之间有第三手动阀。
在本发明的一较佳实施方式中，所述泡沫注入管路上设置有第二压力传感器、第二安全阀和第四手动阀。
本发明提供了一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，所述用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法包括如下步骤：
步骤S1：通过抽水排污装置将迷宫腔内的介质抽出，并检测介质中是否还有杂质；
步骤S2：若所述介质中含有杂质，则停止掘进并停止向所述迷宫腔内注入油脂；
步骤S3：通过压缩空气注入装置注入压缩空气，以对气囊充气口进行封堵，使迷宫腔形成密闭空间；
步骤S4：通过高压水射流装置向所述迷宫腔内喷射高压水；
步骤S5：通过泡沫注入装置向所述迷宫腔内注入泡沫，以使所述迷宫腔内的介质形成流塑状；
步骤S6：通过所述抽水排污装置再次将迷宫腔内的介质抽出，若所述介质中无杂质，则停止高压水射流装置和泡沫注入装置工作，并重新向所述迷宫腔内注入油脂；
步骤S7：当所述抽水排污装置检测到抽出的介质为油脂时，则停止所述抽水排污装置和所述压缩空气注入装置工作，恢复正常掘进状态。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S4中，通过射流通道对高压水进一步加压，以形成高压水射流并分别射向唇形密封条的根部以及迷宫腔的内壁。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S4与所述步骤S5交替多次进行。
由上所述，本发明的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统及其清渣方法的特点及优点是：
盾构机主驱动的油脂环上开设有与迷宫腔相连通的排渣口，且排渣口与抽水排污装置连接，在盾构机掘进过程中，可通过抽水排污装置对迷宫腔内混有的杂质进行在线检测和排渣，无需停机开仓，操控方便，降低施工风险和经济成本，避免影响正常掘进的工作效率。
盾构机主驱动的油脂环上开设有与迷宫腔相连通的高压水入口和气囊充气口，在需要对迷宫腔内的杂质进行清洗时，可通过压缩空气注入装置对气囊充气口进行封堵，以使迷宫腔形成一密闭腔室，再通过高压水入口向迷宫腔内冲入高压射流，从而对迷宫腔进行充分冲刷，达到良好的清渣效果。
盾构机主驱动的油脂环上开设有与迷宫腔相连通的泡沫注入口，在对迷宫腔进行清洗的同时，可通过泡沫注入装置进向迷宫腔内注入泡沫等润滑剂，从而提高杂质的流动性，泡沫注入装置与抽水排污装置相配合达到高效排渣的效果。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统的结构示意图。
图2：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统中高压水射流装置与迷宫腔连接位置的局部放大图。
图3：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统中泡沫注入装置与迷宫腔连接位置的局部放大图。
图4：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统中压缩空气注入装置与迷宫腔连接位置的局部放大图。
图5：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统中抽水排污装置与迷宫腔连接位置的局部放大图。
图6：为本发明用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统中油脂注入口处的局部放大图。
本发明中的附图标号为：
1、高压水射流装置； 101、第三手动阀；
102、增压泵； 103、水箱；
104、第四单向阀； 105、射流通道；
1051、第一通道； 1052、第二通道；
106、射流管路； 2、泡沫注入装置；
201、泡沫发生器； 202、压力泵；
203、泡沫原液箱； 204、第五单向阀；
205、泡沫注入管路； 3、压缩空气注入装置；
301、空气压缩机； 302、气罐；
303、减压阀； 304、气囊组件；
3041、气囊； 3042、弹性密封环；
305、压缩空气注入管路； 4、抽水排污装置；
401、气动三联件； 402、气动泵；
403、过滤器； 404、排污箱；
405、抽水排污管路； 5、油脂环；
501、高压水入口； 502、泡沫注入口；
503、气囊充气口； 504、排渣口；
505、油脂注入口； 6、第一单向阀；
7、外密封环； 8、迷宫腔；
9、唇形密封环； 10、密封跑道。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施方式一
如图1至图6所示，本发明提供了一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统包括高压水射流装置1、泡沫注入装置2、压缩空气注入装置3和抽水排污装置4，其中：盾构机主驱动的油脂环5上开设有与盾构机主驱动的迷宫腔8相连通的高压水入口501、泡沫注入口502、气囊充气口503和排渣口504，高压水射流装置1与高压水入口501能通断地连接，泡沫注入装置2与泡沫注入口502能通断地连接，压缩空气注入装置3与气囊充气口503能通断地连接，抽水排污装置4与排渣口504能通断地连接；盾构机主驱动的油脂环5上还开设有能控制通断的油脂(HBW)注入口505，油脂注入口505与外部的油脂注入系统连接。
本发明在盾构机主驱动的油脂环5上开设有与迷宫腔8相连通的排渣口504，且排渣口504与抽水排污装置4连接，在盾构机掘进过程中，可通过抽水排污装置4对迷宫腔8内混有的杂质进行在线检测和排渣，无需停机开仓，操控方便，降低施工风险和经济成本，避免影响正常掘进的工作效率；在盾构机主驱动的油脂环5上还开设有与迷宫腔8相连通的高压水入口501和气囊充气口503，在需要对迷宫腔8内的杂质进行清洗时，可通过压缩空气注入装置3对气囊充气口503进行封堵，以使迷宫腔8形成一密闭腔室，再通过高压水入口501向迷宫腔8内冲入高压射流，从而对迷宫腔8进行充分冲刷，达到良好的清渣效果；另外，在盾构机主驱动的油脂环5上还开设有与迷宫腔8相连通的泡沫注入口502，在对迷宫腔8进行清洗的同时，可通过泡沫注入装置2进向迷宫腔8内注入泡沫等润滑剂，从而提高杂质的流动性，泡沫注入装置2能够与抽水排污装置4相配合达到高效排渣的效果。本发明相较于传统靠油脂挤出排渣以及人工开仓清渣等方法，本发明将迷宫腔8封闭并采用高压水射流技术结合泡沫润滑和抽水增压排污，清渣效果好，清渣效率高，同时因无需停机和开仓，施工风险低、经济成本低，排渣及时，能够减少对密封结构(如：唇形密封环9)的磨损，降低密封系统的故障发生，保证盾构机主驱动长期、稳定的工作。
其中，如图3所示，本发明中所述的盾构机主驱动包括密封跑道10、油脂环5和外密封环7，密封跑道10、油脂环5和外密封环7均为圆环形结构，高压水入口501、泡沫注入口502、气囊充气口503、排渣口504和油脂注入口505均为沿油脂环5的轴向开设的长条孔，且高压水入口501、泡沫注入口502、气囊充气口503、排渣口504和油脂注入口505沿油脂环5的周向分布。油脂环5能转动地套设于密封跑道10的外侧，且在油脂环5与密封跑道10之间设置有唇形密封环9。盾构机的主轴承内圈与密封跑道10相连接，盾构机的主轴承外圈与油脂环5相连接，外密封环7在油脂环5的轴向上与油脂环5上靠近盾构机的开挖仓一端通过螺栓固定连接，从而在密封跑道10与油脂环5之间以及密封跑道10与外密封环7之间形成相连通的迷宫腔8。通过外密封环7的设置可防止唇形密封环9的周向移动，保证唇形密封环9良好的密封效果。
在本发明的一个可选实施例中，如图6所示，油脂注入口505处设置有第一单向阀6，该第一单向阀6由油脂注入系统至迷宫腔8方向单向导通，从而控制向迷宫腔8内注入HBW油脂的启停状态，并且能够防止迷宫腔8内的介质返流。
在本发明的一个可选实施例中，如图1、图5所示，抽水排污装置4包括抽水排污管路405和排污箱404，抽水排污管路405的一端与排渣口504连接，抽水排污管路405的另一端与排污箱404的进液口连接，抽水排污管路405上由排渣口504至排污箱404方向依次设置有气动泵402和过滤器403。通过气动泵402可将迷宫腔8内的介质(大部分为HBW油脂)抽出至排污箱404内，在进入排污箱404之前可通过过滤器403对介质中的杂质颗粒进行过滤，通过过滤器403的显示可以判断迷宫腔8中是否含有杂质颗粒，排污箱404用于存储排出的介质。
其中，气动泵402可采用压缩空气作为动力源。
进一步的，抽水排污管路405上还设置有第一手动阀以及第二单向阀，第二单向阀由排渣口504至排污箱404方向单向导通。
在本发明的一个可选实施例中，如图1、图4所示，压缩空气注入装置3包括压缩空气注入管路305、气囊组件304、空气压缩机301和气罐302，气囊组件304设置于气囊充气口503处，气囊充气口503与开挖仓向连通(即：气囊充气口503即为迷宫腔8的迷宫出口)，压缩空气注入管路305的一端与气囊组件304连接，压缩空气注入管路305的另一端与气罐302的出气口连接，空气压缩机301与气罐302的进入口连接。空气压缩机301将气体进行压缩，形成高压气体；气罐302用于存储高压气体。
具体的，如图4所示，气囊组件304包括气囊3041和弹性密封环3042，气囊3041与压缩空气注入管路305相连接，弹性密封环3042位于靠近迷宫腔8一侧，通过压缩空气注入管路305向气囊3041内充入高压气体，气囊3041体积膨胀并挤压弹性密封环3042发生形变，以使部分弹性密封环3042伸出并封堵于迷宫腔8内，从而对迷宫腔8进行密封。
进一步的，弹性密封环3042可采用但不限于橡胶制成。
进一步的，如图1所示，压缩空气注入管路305上设置有减压阀303、压力表、第二手动阀以及第三单向阀，第三单向阀由气罐302至气囊充气口503方向单向导通。通过减压阀303能够对高压气体进行减压处理，以保证将压力适宜的气体通入至气囊3041内。
进一步的，如图1所示，压缩空气注入管路305与气动泵402相连接，且在压缩空气注入管路305与气动泵402之间设置有气动三联件401。气动三联件401用于净化过滤和减压气体，可供给抽水排污管路405上各仪表额定的气源压力，保证各仪表的准确测量。由于压缩空气注入管路305与抽水排污管路405相连通，压缩空气注入装置3可为抽水排污管路405上的气动泵402提供动力源。
在本发明的一个可选实施例中，如图1、图2所示，高压水射流装置1包括射流管路106和水箱103，射流管路106的一端与高压水入口501连接，射流管路106的另一端与水箱103的出水口连接，高压水入口501处设置有第四单向阀104，第四单向阀104由射流管路106至迷宫腔8方向单向导通，射流管路106上设置有增压泵102。第四单向阀104可防止迷宫腔8中的介质返流进入高压水射流装置1中；增压泵102将水从水箱103中抽出并加压；水箱103用于存储自来水。
进一步的，如图2所示，高压水入口501与迷宫腔8之间通过射流通道105相连通，射流通道105开设于外密封环7上；其中，射流通道105包括第一通道1051和第二通道1052，第一通道1051和第二通道1052均呈由高压水入口501至迷宫腔8方向直径逐渐缩小的喇叭口状，第一通道1051的一端和第二通道1052的一端均与高压水入口501相连通，第一通道1051的另一端与迷宫腔8且靠近盾构机主驱动的唇形密封环9的根部位置相连通，第二通道1052的另一端与迷宫腔8且靠近迷宫腔8的中部位置相连通。通过第一通道1051和第二通道1052可对高压水进一步加压，形成高压水射流(水压为10bar至100bar)，以提供对迷宫腔8的冲洗效果。
进一步的，射流通道105的数量为多个，各射流通道105沿外密封环7的周向均匀分布，其具体数量可根据盾构直径、迷宫腔8体积等确定。
进一步的，射流管路106上设置有第一压力传感器和第一安全阀。
在本发明的一个可选实施例中，如图1、图3所示，泡沫注入装置2包括泡沫注入管路205和泡沫原液箱203，泡沫注入管路205的一端与泡沫注入口502连接，泡沫注入管路205的另一端与泡沫原液箱203的出液口连接，由泡沫原液箱203至泡沫注入口502之间的泡沫注入管路205上依次设置有压力泵202和泡沫发生器201，泡沫注入口502处设置有第五单向阀204，第五单向阀204由泡沫注入管路205至迷宫腔8方向单向导通。泡沫发生器201分别与射流管路106和压缩空气注入管路305相连接，泡沫发生器201用于将泡沫原液、自来水和空气混合，产生泡沫；压力泵202将泡沫原液从泡沫原液箱203中抽出；第五单向阀204能够防止迷宫腔8中的介质返流进入泡沫注入装置2中。
进一步的，泡沫原液的主要成分可以为烯基硝酸钠、脂肪醇聚氯乙烯醚硝酸钠或者十二烷基硝酸钠等。
进一步的，如图1所示，射流管路106与泡沫注入管路205之间有第三手动阀101。第三手动阀101主要用于打开和关闭高压水射流装置1与泡沫注入装置2之间的连接管路，高压水射流装置1除了向迷宫腔8中喷高压水，还为泡沫注入装置2进行供水，以便与泡沫原液混合形成泡沫。
进一步的，泡沫注入管路205上设置有第二压力传感器、第二安全阀和第四手动阀。
本发明的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统的工作原理为：向迷宫出口处的气囊3041充入气体使其体积膨胀，气囊3041挤压弹性密封环3042形变并移动至迷宫腔8中，从而对迷宫出口进行封堵；油脂注入口505处的第一单向阀6能够使油脂注入口505单向导通，从而使迷宫腔8成为一封闭腔体，高压水射流装置1将高压水通过沿迷宫腔8周向分布的多个射流通道105形成高压水射流后喷射至迷宫腔8中，对位于迷宫腔8的腔壁以及唇形密封环9的根部位置的固结介质进行冲刷，将其变成游离介质；泡沫注入装置2将泡沫注入到迷宫腔8中，起到润滑的作用，同时能够将介质变成流塑状，提高介质的流动性，防止介质沉底，便于排出；抽水排污装置4将介质通过迷宫腔8上的排渣口504抽出，在排渣过程中，通过过滤器403实时检测排出介质中是否含有杂质，如果检测出杂质，则整个系统开始工作，连续冲刷和排出杂质，直到过滤器403的检测结构不含杂质，关闭整个系统。
本发明的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统的特点及优点是：
一、该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，实现了盾构机中迷宫腔8内杂质的在线检测和排渣，无需停机开仓，操控方便、安全性高。
二、该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，采用高压水射流对封闭状态下的迷宫腔8进行冲刷，射流通道105分别指向唇形密封环9的根部和以及迷宫腔8的腔壁，冲刷、清渣效果好。
三、该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，泡沫注入装置2与抽水排污装置4配合使用，提高了迷宫腔8中杂质的流动性，利于排渣。
四、该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，清渣效果好，清渣效率高，同时因无需停机和开仓，施工风险低、经济成本低，排渣及时，能够减少密封条的磨损，降低密封系统的故障发生。
实施方式二
本发明提供了一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法包括如下步骤：
步骤S1：通过抽水排污装置4将迷宫腔8内的介质抽出，并检测介质中是否还有杂质；
具体的，打开压缩空气注入装置3中的空气压缩机301，启动抽水排污装置4中的气动泵402，并打开抽水排污管路405上还设置有第一手动阀，使抽水排污装置4开始工作，从迷宫腔8中抽出介质，经过抽水排污管路405上的过滤器403，检测介质中是否含有杂质。
步骤S2：若介质中含有杂质，则停止掘进并停止向迷宫腔8内注入油脂；
具体的，若介质中不含有杂质，则关闭系统；若介质中含有杂质，则控制盾构机停止掘进作业，并停止油脂注入系统向迷宫腔8中注入HBW油脂。
步骤S3：通过压缩空气注入装置3注入压缩空气，以对气囊充气口503进行封堵，使迷宫腔8形成密闭空间；
具体的，启动压缩空气注入装置3，使空气压缩机301开始工作，向气罐302中注入高压空气，打开第二手动阀，高压空气经过减压阀303向气囊3041中充气，使气囊3041体积膨胀，挤压弹性密封环3042发生形变，当达到一定充气量时，迷宫出口被弹性密封环3042完全被堵住；此时，关闭第二手动球阀，使迷宫腔8形成一封闭腔室。
步骤S4：通过高压水射流装置1向迷宫腔8内喷射高压水；
进一步的，步骤S4中，通过射流通道105对高压水进一步加压，以形成高压水射流并分别射向唇形密封环9的根部以及迷宫腔8的内壁。
具体的，启动高压水射流装置1，增压泵102开始工作，从水箱103中抽水加压，高压水经过射流通道105进一步加压，形成高压水射流，喷射至密封条根部和迷宫腔8的腔壁上，强力清除上述部位的固结杂质，并将杂质冲散，形成游离散状，便于排出。
步骤S5：通过泡沫注入装置2向迷宫腔8内注入泡沫，以使迷宫腔8内的介质形成流塑状；
具体的，启动泡沫注入装置2，同时将高压水射流装置1和泡沫注入装置2之间的第三手动阀101打开，以及压缩空气注入装置3和泡沫注入装置2之间的阀门打开，泡沫原液、水和压缩空气在泡沫发生器201中混合并产生泡沫，通过泡沫注入口502注入到迷宫腔8中，起到润滑作用，使游离杂质和泡沫结合，将介质变成流塑状，提高介质的流动性，防止介质沉底，便于排出。
进一步的，在冲刷过程中，步骤S4与步骤S5交替多次进行，以提高冲刷和排污效果。
步骤S6：通过抽水排污装置4再次将迷宫腔8内的介质抽出，并通过过滤器403检测杂质含量；
步骤S7：当抽水排污装置4检测到抽出的介质为油脂时，则停止抽水排污装置4和压缩空气注入装置3工作，恢复正常掘进状态。
具体的，如果杂质逐渐变少，最终无杂质检出时，则关闭高压水射流装置1和泡沫注入装置2，启动油脂注入系统向迷宫腔8内注入HBW油脂，待过滤器403检测到HBW油脂时，关闭抽水排污装置4和压缩空气注入装置3，使迷宫出口保持畅通，盾构机恢复正常掘进作业。
本发明的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法的特点及优点是：
该用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，对迷宫腔8进行封堵，以使其形成一密闭腔室，并将高压水射流技术、泡沫润滑和抽水增压排污相结合，相较于传统靠油脂挤出排渣和人工开仓清渣，本发明清渣效果更好、清渣效率更高，同时因无需停机和开仓，有效降低施工风险和经济成本，确保及时排渣，能够减少密封结构的磨损，降低密封系统的故障发生。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (17)
1.一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统包括高压水射流装置、泡沫注入装置、压缩空气注入装置和抽水排污装置，其中：
盾构机主驱动的油脂环上开设有与所述盾构机主驱动的迷宫腔相连通的高压水入口、泡沫注入口、气囊充气口和排渣口，所述高压水射流装置、所述泡沫注入装置、所述压缩空气注入装置和所述抽水排污装置分别与所述高压水入口、所述泡沫注入口、所述气囊充气口和所述排渣口能通断地连接；所述盾构机主驱动的油脂环上还开设有能控制通断的油脂注入口；
所述压缩空气注入装置通过气囊充气口注入压缩空气，以使所述迷宫腔形成密闭空间；
所述高压水射流装置通过所述高压水入口向所述迷宫腔内喷射高压水，以冲刷固结介质；
所述泡沫注入装置通过所述泡沫注入口向所述迷宫腔内注入泡沫，以使所述迷宫腔内的介质形成流塑状；
所述抽水排污装置通过所述排渣口将所述迷宫腔内的介质抽出。
2.如权利要求1所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述油脂注入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第一单向阀，所述油脂注入口与外部的油脂注入系统连接。
3.如权利要求1所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述抽水排污装置包括抽水排污管路和排污箱，所述抽水排污管路的一端与所述排渣口连接，所述抽水排污管路的另一端与所述排污箱的进液口连接，所述抽水排污管路上设置有气动泵和过滤器。
4.如权利要求3所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述抽水排污管路上还设置有第一手动阀以及向所述排污箱方向单向导通的第二单向阀。
5.如权利要求3所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述压缩空气注入装置包括压缩空气注入管路、气囊组件、空气压缩机和气罐，所述气囊组件设置于所述气囊充气口处，所述压缩空气注入管路的一端与所述气囊组件连接，所述压缩空气注入管路的另一端与所述气罐的出气口连接，所述空气压缩机与所述气罐的进入口连接。
6.如权利要求5所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述气囊组件，包括气囊和弹性密封环，所述气囊与所述压缩空气注入管路相连接，所述弹性密封环位于靠近所述迷宫腔一侧，通过所述压缩空气注入管路向所述气囊内充气，所述气囊膨胀并挤压所述弹性密封环发生形变，以使部分所述弹性密封环伸出并封堵于所述迷宫腔内。
7.如权利要求5所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述压缩空气注入管路上设置有减压阀、压力表、第二手动阀以及向所述气囊充气口方向单向导通的第三单向阀。
8.如权利要求7所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述压缩空气注入管路与所述气动泵相连接，且在所述压缩空气注入管路与所述气动泵之间设置有气动三联件。
9.如权利要求5所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述高压水射流装置包括射流管路和水箱，所述射流管路的一端与所述高压水入口连接，所述射流管路的另一端与所述水箱的出水口连接，所述高压水入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第四单向阀，所述射流管路上设置有增压泵。
10.如权利要求9所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述高压水入口与迷宫腔之间通过射流通道相连通；
所述射流通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均呈由所述高压水入口至所述迷宫腔方向直径逐渐缩小的喇叭口状，所述第一通道的一端和所述第二通道的一端均与所述高压水入口相连通，所述第一通道的另一端与所述迷宫腔且靠近所述盾构机主驱动的唇形密封环的根部位置相连通，所述第二通道的另一端与所述迷宫腔且靠近所述迷宫腔的中部位置相连通。
11.如权利要求9所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述射流管路上设置有第一压力传感器和第一安全阀。
12.如权利要求9所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述泡沫注入装置包括泡沫注入管路和泡沫原液箱，所述泡沫注入管路的一端与所述泡沫注入口连接，所述泡沫注入管路的另一端与所述泡沫原液箱的出液口连接，由所述泡沫原液箱至所述泡沫注入口之间的所述泡沫注入管路上依次设置有压力泵和泡沫发生器，所述泡沫发生器分别与所述射流管路和所述压缩空气注入管路相连接，所述泡沫注入口处设置有向所述迷宫腔方向单向导通的第五单向阀。
13.如权利要求12所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述射流管路与泡沫注入管路之间有第三手动阀。
14.如权利要求12所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣系统，其特征在于，所述泡沫注入管路上设置有第二压力传感器、第二安全阀和第四手动阀。
15.一种用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，其特征在于，所述用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法包括如下步骤：
步骤S1：通过抽水排污装置将迷宫腔内的介质抽出，并检测介质中是否还有杂质；
步骤S2：若所述介质中含有杂质，则停止掘进并停止向所述迷宫腔内注入油脂；
步骤S3：通过压缩空气注入装置向气囊中注入压缩空气，使所述气囊体积膨胀挤压弹性密封环发生形变，以使所述弹性密封环对所述迷宫腔的出口进行封堵，使迷宫腔形成密闭空间；
步骤S4：通过高压水射流装置向所述迷宫腔内喷射高压水；
步骤S5：通过泡沫注入装置向所述迷宫腔内注入泡沫，以使所述迷宫腔内的介质形成流塑状；
步骤S6：通过所述抽水排污装置再次将迷宫腔内的介质抽出，若所述介质中无杂质，则停止高压水射流装置和泡沫注入装置工作，并重新向所述迷宫腔内注入油脂；
步骤S7：当所述抽水排污装置检测到抽出的介质为油脂时，则停止所述抽水排污装置和所述压缩空气注入装置工作，恢复正常掘进状态。
16.如权利要求15所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过射流通道对高压水进一步加压，以形成高压水射流并分别射向唇形密封条的根部以及迷宫腔的内壁。
17.如权利要求15所述的用于盾构机主驱动迷宫腔的清渣方法，其特征在于，所述步骤S4与所述步骤S5交替多次进行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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