CN113622932A - 小型盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型盾构机，包括外轴筒，外轴筒内设有分隔板，以将外轴筒的轴腔分隔为泥水舱和安装舱。泥水舱的开口端设有过滤网罩，过滤网罩的外侧间隔设有刀盘，刀盘与过滤网罩之间形成破碎舱，刀盘上分散布设有扩孔刀、刮削刀及压钻刀，破碎舱用于使进入其内的泥块和碎石在过滤网罩和刀盘的配合挤压下进一步破碎，以通过过滤网罩后进入与过滤网罩连通的泥水舱中外排。安装舱内设有动力系统和进水排浆系统，动力系统沿轴向穿设泥水舱和过滤网罩后连接刀盘，进水排浆系统布设于动力系统的外周，以用于将外部的冲洗水供入破碎舱，同时将泥水舱中的泥水向外排出盾构机。本发明的小型盾构机，适应范围广，可效防止进水排浆系统堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及水电管道施工技术领域，特别地，涉及一种小型盾构机。
背景技术
地铁、铁路、公路、市政等水电管道施工时，现有一般的施工方法为：首先在需要铺设水电管道的位置进行半封闭开挖，即沿管道铺设长度方向由上至下开挖出内凹的安装渠，然后把水电管道铺设于该安装渠内，最后再填土封闭，该种施工方式中，工人的劳动强度非常大、施工进度低、且施工质量差。鉴于现有施工方法存在的该些技术问题，发明一种与隧道掘进用盾构机相似的小型盾构机。
该小型盾构机结构简单、功能单一，仅能单独用于泥土地层或风化岩地层或岩石地层，不适用于泥土、风化岩、岩石等混合地层，故而适应范围小，使用经济性低。
该小型盾构机工作时，通过进水排浆系统将冲洗水喷入刀盘和滤网之间的破碎舱中，同时将冲洗形成的泥水由泥水舱向外导出。由于刀盘对掘进过程中产生的泥块和岩石破碎效果较差，故而形成的泥水中经常含有块状的泥块和直径较大的碎石，且由于泥块对碎石的团聚作用，使进水排浆系统非常容易堵塞，从而需要经常停机、疏通，极大降低施工效率，且增大施工人员的劳动强度。
发明内容
本发明提供了一种小型盾构机，以解决现有小型盾构机存在的功能单一、土块和碎石破碎不充分、进水排浆系统易堵塞的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种小型盾构机，包括：中空筒状的外轴筒，外轴筒内固定设有分隔板，以将外轴筒的轴腔分隔为沿轴向依次设置且不连通的泥水舱和安装舱；泥水舱的开口端固定设有过滤网罩，过滤网罩的外侧间隔设有刀盘，刀盘与过滤网罩之间形成破碎舱，刀盘上分散布设有用于扩孔并确定盾构洞口外径的扩孔刀、用于对扩孔断面上的地层进行周向刮削破碎的刮削刀、及用于对扩孔断面上的岩石进行压裂破碎的压钻刀，破碎舱用于使进入其内的泥块和碎石在过滤网罩和刀盘的配合挤压下进一步破碎，以通过过滤网罩过滤后进入泥水舱外排；安装舱内设有动力系统和进水排浆系统，动力系统沿轴向穿设泥水舱和过滤网罩后连接刀盘，进水排浆系统布设于动力系统的外周，以用于将外部的冲洗水供入破碎舱，同时将泥水舱中的泥水向外排出盾构机。
进一步地，刀盘还包括起安装支撑作用的安装盘，安装盘包括环状的安装外环、连接于安装外环内且与安装外环连接形成安装盘的外侧端的多根安装支杆、及连接于外侧端内侧的安装支架，安装支架沿轴向伸入过滤网罩内以与设置于外轴筒内的动力系统相连；扩孔刀依次间隔布设于安装外环的外环面上；刮削刀分设于安装外环的外侧面和安装支杆的外侧面上；压钻刀分设于安装外环的外侧面和安装支杆的外侧面上。
进一步地，扩孔刀包括呈条状的孔刀基体，孔刀基体的安装端与安装外环的外环面固定，其相对的扩孔端沿轴向向前延伸出安装外环；孔刀基体的扩孔端沿长度方向厚度逐渐减薄形成楔形端，且楔形端的端部焊接有由金刚石制备形成的扩孔刀片，扩孔刀片沿安装外环的切线方向延伸或沿安装外环的周线方向延伸。
进一步地，布设于安装外环外侧面上的刮削刀沿安装外环的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆外侧面上的刮削刀沿安装外环的周向均匀间隔布设；刮削刀包括块状的削刀基体，削刀基体的固定端与安装外环或安装支杆的外侧面固定，其相对的刮削端上焊接有由金刚石制备形成的两块刮削刀片，两块刮削刀片分设于削刀基体的两侧，且沿与其旋转方向相垂直的方向延伸。
进一步地，布设于安装外环外侧面上的压钻刀沿安装外环的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆外侧面上的压钻刀沿安装外环的周向均匀间隔布设；压钻刀包括呈钻头状的钻刀基体，钻刀基体的大端与安装外环或安装支杆的外侧面焊接固定，其相对的尖端焊接有由金刚石制备形成的钻头。
进一步地，过滤网罩包括与泥水舱的开口端固定的网罩本体，及连接于网罩本体朝向刀盘的内环壁上的破碎条；破碎条用于与安装盘外环壁上设置的挤压条配合作用，以将进入破碎舱的泥块和碎石进一步挤压破碎，以通过网罩本体的过滤后进入泥水舱外排。
进一步地，安装盘呈锥体状，挤压条沿安装盘的周向依次间隔布设，且沿安装盘的径向延伸；网罩本体呈与安装盘相匹配的漏斗状，以使网罩本体的内环壁与安装盘的外环壁间隔均匀布置，且破碎条与挤压条平行间隔布置。
进一步地，进水排浆系统包括用于向刀盘与过滤网罩之间的破碎舱供给冲洗水的进水管组、用于将与过滤网罩连通的泥水舱中的泥水向外排出的排浆管组、及用于对排浆管组和/或进水管组进行反冲洗的反冲洗管组；进水管组的进水端与外部供给冲洗水的冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端与破碎舱连通；排浆管组的进浆端与泥水舱连通，其相对设置的排浆端延伸至盾构机外；反冲洗管组的两端分别与进水管组和排浆管组连通。
进一步地，进水管组包括第一进水管，及连接于第一进水管中的第一开关阀，第一开关阀与盾构机的控制装置相连；第一进水管的进水端与冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿盾构机的轴向依次穿设盾构机内设置的安装舱和泥水舱后，到达过滤网罩的背侧；排浆管组包括第一排浆管，及连接于第一排浆管中的第二开关阀，第二开关阀与控制装置相连；第一排浆管的进浆端与泥水舱连通，其相对设置的排浆端沿盾构机的轴向依次穿设泥水舱和安装舱后，延伸至盾构机外；反冲洗管组包括第一反冲洗管，及连接于第一反冲洗管中的第三开关阀，第三开关阀与控制装置相连；第一反冲洗管的进水端与第一进水管连通，且两者的连接位置位于第一开关阀的上游，第一反冲洗管的排水端正对第一排浆管的进浆口。
进一步地，进水管组包括第二进水管，及依次连接于第二进水管中的第五开关阀和第六开关阀，第五开关阀和第六开关阀分别与盾构机的控制装置相连；第二进水管的进水端与冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿盾构机的轴向穿设盾构机内设置的安装舱后到达泥水舱；排浆管组包括第二排浆管，及连接于第二排浆管中的第七开关阀，第七开关阀与控制装置相连；第二排浆管的进浆端与泥水舱连通，其相对设置的排浆端沿盾构机的轴向依次穿设泥水舱和安装舱后，延伸至盾构机外；反冲洗管组还包括第四反冲洗管和第五反冲洗管，及连接于第四反冲洗管中的第九开关阀和连接于第五反冲洗管中的第十开关阀，第九开关阀和第十开关阀分别与控制装置相连；第四反冲洗管的进水端与第二进水管连通，且两者的连接位置位于第五开关阀的上游，第四反冲洗管的排水端与第二排浆管连通，且两者的连接位置位于第七开关阀的上游；第五反冲洗管的进水端与第二进水管连通，且两者的连接位置位于第五开关阀和第六开关阀之间，第五反冲洗管的排水端与第二排浆管连通，且两者的连接位置位于第七开关阀的下游。
本发明具有以下有益效果：
本发明的小型盾构机，通过扩孔刀、刮削刀及压钻刀三者的配合作用，使其适用于泥土、风化岩、岩石等混合地层，适应范围广，使用经济性高；扩孔刀、刮削刀及压钻刀三者配合作用时，扩孔刀掘进顺畅，可有效防止扩孔刀崩刀，提高掘进速度，增大扩孔刀的使用寿命，同时通过刮削刀和压钻刀的配合作用，也使土、石破碎的更充分，以便后续进一步的挤压破碎；通过刀盘与过滤网罩的配合作用，能够对位于破碎舱的泥块和碎石进行进一步的挤压破碎，使碎石的粒径更小，便于碎石通过过滤网罩的过滤后进入泥水舱外排，进而有效防止进水排浆系统的堵塞；本发明的小型盾构机，结构简单、动作过程简单，制备成本较低。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的小型盾构机的主视结构示意图；
图2是图1中刀盘的空间结构示意图；
图3是图1中过滤网罩的主视结构示意图；
图4是图1中进水排浆系统第二实施例示意图。
图例说明
10、外轴筒；11、分隔板；101、泥水舱；102、安装舱；20、刀盘；21、安装盘；211、安装外环；212、安装支杆；213、安装支架；214、定位架；22、扩孔刀；221、孔刀基体；222、扩孔刀片；23、刮削刀；231、削刀基体；232、刮削刀片；24、压钻刀；241、钻刀基体；242、钻头；30、过滤网罩；301、通孔；31、网罩本体；311、过滤筛网；312、安装边；32、破碎条；40、进水管组；41、第一进水管；42、第一开关阀；43、第二进水管；44、第五开关阀；45、第六开关阀；50、排浆管组；51、第一排浆管；52、第二开关阀；53、第二排浆管；54、第七开关阀；60、反冲洗管组；61、第一反冲洗管；62、第三开关阀；63、第二反冲洗管；64、第四开关阀；65、第三反冲洗管；66、第八开关阀；67、第四反冲洗管；68、第九开关阀；69、第五反冲洗管；71、第十开关阀；80、动力系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种小型盾构机，其包括中空筒状的外轴筒10，外轴筒10内固定设有分隔板11，以将外轴筒10的轴腔分隔为沿轴向依次设置且不连通的泥水舱101和安装舱102。泥水舱101的开口端固定设有过滤网罩30，过滤网罩30的外侧间隔设有刀盘20，刀盘20与过滤网罩30之间形成破碎舱，刀盘20上分散布设有用于扩孔并确定盾构洞口外径的扩孔刀22、用于对扩孔断面上的地层进行周向刮削破碎的刮削刀23、及用于对扩孔断面上的岩石进行压裂破碎的压钻刀24，破碎舱用于使进入其内的泥块和碎石在过滤网罩30和刀盘20的配合挤压下进一步破碎，以通过过滤网罩30过滤后进入泥水舱101外排。安装舱102内设有动力系统80和进水排浆系统，动力系统80沿轴向穿设泥水舱101和过滤网罩30后连接刀盘20，进水排浆系统布设于动力系统80的外周，以用于将外部的冲洗水供入破碎舱，同时将泥水舱101中的泥水向外排出盾构机。
本发明的小型盾构机工作时，动力系统80驱动刀盘20转动，刀盘20上扩孔刀22、刮削刀23及压钻刀24同步转动，分散布设的扩孔刀22进行扩孔加工，并确定盾构洞口的外径；同时，同步旋转且分散布设的压钻刀24将整个扩孔断面上的岩石压裂、破碎，以便扩孔刀22顺畅掘进，并有效防止扩孔刀22崩刀，提高掘进速度，增大扩孔刀22的使用寿命，同时也使土、石破碎的更充分；同时，同步旋转且分散布设的刮削刀23将整个扩孔断面上的泥块和风化岩刮削、破碎，以便扩孔刀22顺畅掘进，提高掘进速度，同时也使土、石破碎的更充分，扩孔刀22、刮削刀23及压钻刀24三者配合作用，实现盾构挖掘的顺畅进行；同时，刀盘20旋转工作时，过滤网罩30固定不动，刀盘20扩孔挖掘过程中产生的泥块和碎石进入破碎舱，通过刀盘20和过滤网罩30的配合作用，将泥块和碎石进一步挤压破碎，同时，进水排浆系统将外部的冲洗水供入破碎舱，并同时将泥水舱101中的泥水向外排出盾构机，从而实现盾构机掘进、泥水外排的顺畅进行。
本发明的小型盾构机，通过扩孔刀22、刮削刀23及压钻刀24三者的配合作用，使其适用于泥土、风化岩、岩石等混合地层，适应范围广，使用经济性高；扩孔刀22、刮削刀23及压钻刀24三者配合作用时，扩孔刀22掘进顺畅，可有效防止扩孔刀22崩刀，提高掘进速度，增大扩孔刀22的使用寿命，同时通过刮削刀23和压钻刀24的配合作用，也使土、石破碎的更充分，以便后续进一步的挤压破碎；通过刀盘20与过滤网罩30的配合作用，能够对位于破碎舱的泥块和碎石进行进一步的挤压破碎，使碎石的粒径更小，便于碎石通过过滤网罩30的过滤后进入泥水舱101外排，进而有效防止进水排浆系统的堵塞；本发明的小型盾构机，结构简单、动作过程简单，制备成本较低。
可选地，如图2所示，刀盘20还包括起安装支撑作用的安装盘21，安装盘21包括环状的安装外环211、连接于安装外环211内且与安装外环211连接形成安装盘21的外侧端的多根安装支杆212、及连接于外侧端内侧的安装支架213，安装支架213沿轴向伸入过滤网罩30内以与外轴筒10内的动力系统相连。扩孔刀22依次间隔布设于安装外环211的外环面上。刮削刀23分设于安装外环211的外侧面和安装支杆212的外侧面上。压钻刀24分设于安装外环211的外侧面和安装支杆212的外侧面上。扩孔刀22在安装盘21上的该种具体结构布设方式，便于盾构机均匀向前推送，同时有效防止扩孔刀22受力不均出现崩刀；同样的，压钻刀24在安装盘21上的该种具体结构布设方式，可均匀、分散地将整个扩孔断面上的岩石压裂、破碎，以使扩孔刀22顺畅掘进，并有效防止扩孔刀22、压钻刀24及刮削刀23崩刀，从而进一步提高掘进速度，及增大扩孔刀22的使用寿命，同时也使土、石破碎的更加充分，以便后续通过盾构机内的管道顺畅向外排出，有效防止管道堵塞；同样的，刮削刀23在安装盘21上的该种具体结构布设方式，可均匀、分散地将整个扩孔断面上的泥块和风化岩刮削、破碎，以使扩孔刀22顺畅掘进，进一步提高掘进速度，同时也使土、石破碎的更加充分，以便后续通过盾构机内的管道顺畅向外排出，有效防止管道堵塞。
本可选方案中，扩孔刀22的第一实施例，图未示，扩孔刀22呈条状，其安装端与安装外环211的外环面固定，其相对的扩孔端沿轴向向前延伸出安装外环211。扩孔刀22的扩孔端沿长度方向厚度逐渐减薄形成扩孔刀片。扩孔刀22的该种结构形式，使其结构简单、容易加工制备。
本可选方案中，扩孔刀22的第二实施例，如图2所示，扩孔刀22包括呈条状的孔刀基体221，孔刀基体221的安装端与安装外环211的外环面固定，其相对的扩孔端沿轴向向前延伸出安装外环211。孔刀基体221的扩孔端沿长度方向厚度逐渐减薄形成楔形端，且楔形端的端部焊接有由金刚石制备形成的扩孔刀片222，扩孔刀片222沿安装外环211的切线方向延伸或沿安装外环211的周线方向延伸。扩孔刀22的该种结构形式，使其结构简单，切削刚度高，使用寿命长；同时，扩孔刀片222沿安装外环211的切线方向延伸或沿安装外环211的周线方向延伸，切削力大，且不易崩刀，便于盾构机的顺畅推进。
本可选方案中，刮削刀23的第一实施例，图未示，布设于安装外环211外侧面上的刮削刀23沿安装外环211的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆212外侧面上的刮削刀23沿安装外环211的周向均匀间隔布设。刮削刀23呈块状，其固定端与安装外环211或安装支杆212的外侧面固定，其相对的刮削端上的棱线外凸形成沿旋转方向两侧布设的刮削刀片。刮削刀23的该种结构设置及布设方式，可对整个扩孔断面进行均匀刮削、破碎，断面加工质量好，断面上泥、石的破碎更均匀、充分，且刮削刀23受力均匀，不易崩刀，并刮削刀23结构简单、容易加工制备、安装。
本可选方案中，刮削刀23的第二实施例，如图2所示，布设于安装外环211外侧面上的刮削刀23沿安装外环211的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆212外侧面上的刮削刀23沿安装外环211的周向均匀间隔布设。刮削刀23包括块状的削刀基体231，削刀基体231的固定端与安装外环211或安装支杆212的外侧面固定，其相对的刮削端上焊接有由金刚石制备形成的两块刮削刀片232，两块刮削刀片232分设于削刀基体231的两侧，且沿与其旋转方向相垂直的方向延伸。刮削刀23的该种结构设置及布设方式，可对整个扩孔断面进行均匀刮削、破碎，断面加工质量好，断面上泥、石的破碎更均匀、充分，且刮削刀23受力均匀，切削刚度高，不易崩刀，使用寿命长；同时，两块刮削刀片232分设于削刀基体231的两侧，便于正、反向旋转加工，有效防止刮削刀23“卡死”现象，且刮削刀片232沿与其旋转方向相垂直的方向延伸，切削力大，使断面上泥、石破碎更加充分。
本可选方案中，压钻刀24的第一实施例，图未示，布设于安装外环211外侧面上的压钻刀24沿安装外环211的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆212外侧面上的压钻刀24沿安装外环211的周向均匀间隔布设。压钻刀24呈钻头状，其大端与安装外环211或安装支杆212的外侧面固定。压钻刀24的该种结构设置及布设方式，可对整个扩孔断面上的岩石进行均匀、分散地压裂、破碎，便于盾构机的顺畅推进，并使土、石破碎的更加充分，且压钻刀24受力均匀，不易崩刀，并压钻刀24结构简单、容易加工制备、安装。
本可选方案中，压钻刀24的第二实施例，如图2所示，布设于安装外环211外侧面上的压钻刀24沿安装外环211的周向均匀间隔布设，且布设于安装支杆212外侧面上的压钻刀24沿安装外环211的周向均匀间隔布设。压钻刀24包括呈钻头状的钻刀基体241，钻刀基体241的大端与安装外环211或安装支杆212的外侧面焊接固定，其相对的尖端焊接有由金刚石制备形成的钻头242。压钻刀24的该种结构设置及布设方式，可对整个扩孔断面上的岩石进行均匀、分散地压裂、破碎，便于盾构机的顺畅推进，并使土、石破碎的更加充分，且压钻刀24受力均匀，钻削刚度高，钻削力大，不易崩刀，且结构简单。优选地，布设于安装外环211外侧面上的压钻刀24的一端与安装外环211的外侧面固定，另一端由相邻两个扩孔刀22之间的间隙向外延伸至安装外环211的外侧，以便压钻刀24首先将扩孔刀22外侧的岩石压裂、破碎，进而减轻扩孔刀22的推进难度，提高推进效率，并有效防止扩孔刀22崩刀。
优选地，压钻刀24的高度大于扩孔刀22的高度，且扩孔刀22的高度大于刮削刀23的高度。压钻刀24的高度大于扩孔刀22的高度时，便于压钻刀24先将扩孔断面上坚硬的岩石压裂、破碎后，扩孔刀22再进行扩孔动作，进而有效保护扩孔刀22不崩刀，延长扩孔刀22的使用寿命，同时加快挖掘的推进；扩孔刀22的高度大于刮削刀23的高度时，便于扩孔刀22首先进行扩孔操作，然后刮削刀23再对扩孔出的断面进行刮削、破碎，提高断面的成型质量，且使泥、沿破碎更充分。
可选地，如图2所示，安装盘21还包括连接于外侧端上外侧面中心的定位架214。定位架214的固定端与外侧端的外侧面固定，其相对的定位端沿轴向延伸并逐渐缩小形成定位中心，定位中心高于扩孔刀22、刮削刀23及压钻刀24，以对刀盘20进行中心定位，有效防止盾构机掘进偏折，提高盾构加工质量，同时使刀盘20工作时稳定，刀盘20上三种刀具的动作稳定性好，加工力度大。本可选方案中，如图2所示，定位架214由三块或四块构成垂直相交的定位板焊接形成，结构简单、容易制备，且各定位板的棱边上涂覆有耐磨涂层，增加定位架214的使用寿命。
可选地，如图3所示，过滤网罩30包括与泥水舱101的开口端固定的网罩本体31，及连接于网罩本体31朝向刀盘20的内环壁上的破碎条32。破碎条32用于与安装盘21外环壁上设置的挤压条配合作用，以将进入破碎舱的泥块和碎石进一步挤压破碎，以通过网罩本体31的过滤后进入泥水舱101外排。工作时，通过破碎条32与挤压条的配合作用，能够对位于破碎舱的泥块和碎石进行进一步的挤压破碎，使碎石的粒径更小，便于碎石通过过滤网罩30的过滤后进入泥水舱101外排，进而有效防止泥浆排出系统中排浆管堵塞。
本可选方案中，如图3所示，安装盘21呈锥体状，挤压条沿安装盘21的周向均匀间隔布设，且沿安装盘21的径向延伸。本可选方案的具体实施例中，安装盘21的安装支架213呈锥体状，安装支架213包括中间板、及与中间板垂直连接的多块外围板，动力系统的驱动端与中间板连接，多根安装支杆212固定连接于中间板和外围板的端部，且外围板厚度方向的边构成挤压条。网罩本体31呈与安装盘21相匹配的漏斗状，以使网罩本体31的内环壁与安装盘21的外环壁间隔均匀布置，且破碎条32与挤压条平行间隔布置，进而使泥块和碎石在安装盘21与网罩本体31之间的整个破碎舱中均匀破碎，破碎效果好，破碎后碎石粒径均匀，且安装盘21和网罩本体31受力均匀，不易因局部受力过大而变形，延长两者的使用寿命。
本可选方案中，如图3所示，破碎条32呈直条状，沿网罩本体31的周向均匀间隔布设，且各破碎条32沿网罩本体31的径向延伸；破碎条32的该种结构设置及布设方式，使其结构简单、容易制备，破碎条32和挤压条配合作用时，两者平行间隔布设，两者之间的作用力大，碎石破碎更充分、均匀。
本可选方案中，图未示，破碎条32呈螺旋状，沿网罩本体31的周向均匀间隔布设，且各破碎条32沿径向呈螺旋线延伸，并破碎条32的螺旋方向与刀盘20的旋转方向相反；破碎条32的该种结构设置及布设方式，破碎条32与挤压条配合作用时，相当于延长破碎条32的长度，进而延长两者之间的作用时间，碎石破碎充分、均匀，且可提高碎石破碎效率，且破碎条32和挤压条两者之间的作用力更大，碎石破碎更充分、彻底。
本可选方案中，破碎条32由金刚石制备形成，刚度高，硬度好，碎石破碎更充分、彻底，且不易变形、损坏。挤压条沿旋转方向的两侧各涂覆有耐磨金属层，有效提高刀盘20的使用寿命，降低更换、维修频率。
可选地，如图1和图3所示，网罩本体31包括呈漏斗状的过滤筛网311，及连接于过滤筛网311开口端的安装边312。网罩本体31通过安装边312与泥水舱101开口端的端面焊接固定。过滤筛网311上设有若干贯穿网面的通孔301。本可选方案中，过滤网罩30结构简单、容易制备，且连接操作简单。
本可选方案中，通孔301在过滤筛网311上规律间隔排布或无规律间隔排布。通孔301的截面呈圆形、椭圆形、腰形、多边形中的一种或多种。
优选地，破碎条32与挤压条之间的间距小于通孔301的孔径，便于经过破碎条32和挤压条配合作用后的碎石能够顺畅通过通孔301进入后续的泥水舱101。通孔301的孔径小于泥浆排出系统中排浆管的管径，以便通过通孔301过滤后的碎石能够顺畅由泥浆排出系统的排浆管顺畅向外排出，有效防止排浆管堵塞。
本可选方案中，如图3所示，通孔301包括用于过滤泥块和碎石的过滤孔，及用于供泥浆排出系统供给的冲洗水喷入破碎舱的出水孔。出水孔的孔径小于过滤孔的孔径，以使破碎舱中的碎石尽可能全部由滤孔排入泥水舱101，保证泥浆排出系统供给的冲洗水顺畅喷入破碎舱的同时，有效防止出水孔堵塞。
可选地，如图1和图4所示，进水排浆系统包括：用于向刀盘20与过滤网罩30之间的破碎舱供给冲洗水的进水管组40、用于将与过滤网罩30连通的泥水舱101中的泥水向外排出的排浆管组50、及用于对排浆管组50和/或进水管组40进行反冲洗的反冲洗管组60。进水管组40的进水端与外部供给冲洗水的冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端与破碎舱连通。排浆管组50的进浆端与泥水舱101连通，其相对设置的排浆端延伸至盾构机外。反冲洗管组60的两端分别与进水管组40和排浆管组50连通。
本发明的小型盾构机工作时，外设的冲洗水供给系统打开，冲洗水经进水管组40导流作用后，进入刀盘20与过滤网罩30之间的破碎舱，冲洗盾构挖掘过程中产生的泥块和碎石，以使泥块和碎石形成泥水流入与过滤网罩30连通的泥水舱101中；泥水舱101中的泥水再在排浆管组50的导流作用下，向外排出盾构机，从而实现盾构掘进过程中泥块和碎石的外排。由于泥水中可能含有块状的泥块及外径较大的碎石，且碎石易通过泥块聚集成团，从而堵塞排浆管组50，影响泥水舱中泥水的正常外排，本发明的进水排浆系统中，增设了分别连接进水管组40和排浆管组50的反冲洗管组60，以将进水管组40中的冲洗水直接接入排浆管组50中，以直接反向冲洗排浆管组50，从而有效解决排浆管组50易堵塞的技术问题，且本发明的进水排浆系统结构简单，动作过程简单，易于集成于盾构机的外轴筒10内。
可选地，进水排浆系统的第一实施例，如图1所示，进水管组40包括第一进水管41，及连接于第一进水管41中的第一开关阀42，第一开关阀42与盾构机的控制装置相连。第一进水管41的进水端与冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿盾构机的轴向依次穿设盾构机内设置的安装舱102和泥水舱101后，到达过滤网罩30的背侧。工作时，外设的冲洗水供给系统及第一开关阀42在控制装置的控制下自动开启，冲洗水供给系统供给的冲洗水进入第一进水管41，并在第一进水管41的导流作用后，进入刀盘20与过滤网罩30之间的破碎舱，以冲洗盾构挖掘过程中产生的泥块和碎石，以使泥块和碎石分散并形成泥水流入泥水舱101中。
进一步地，如图1所示，排浆管组50包括第一排浆管51，及连接于第一排浆管51中的第二开关阀52，第二开关阀52与控制装置相连。第一排浆管51的进浆端与泥水舱101连通，其相对设置的排浆端沿盾构机的轴向依次穿设泥水舱101和安装舱102后，延伸至盾构机外。工作时，第二开关阀52在控制装置的控制下自动开启，泥水舱101中的泥水进入第一排浆管51，并在第一排浆管51的导流作用下，向外排出至盾构机。
进一步地，如图1所示，反冲洗管组60包括第一反冲洗管61，及连接于第一反冲洗管61中的第三开关阀62，第三开关阀62与控制装置相连。第一反冲洗管61的进水端与第一进水管41连通，且两者的连接位置位于第一开关阀42的上游，第一反冲洗管61的排水端正对第一排浆管51的进浆口。工作时，当第一排浆管51堵塞时，控制装置控制第一开关阀42关闭，且第二开关阀和第三开关阀开启，冲洗水供给系统供给的冲洗水首先进入第一进水管，然后再由第一进水管进入第一反冲洗管61，并由第一反冲洗管61的排水端向外排出并冲入第一排浆管中，从而对第一排浆管51进行反冲洗，以防第一排浆管51堵塞，冲洗第一排浆管51的冲洗水直接由第一排浆管51的排浆端向外排出。
更进一步地，如图1所示，反冲洗管组60还包括第二反冲洗管63，及连接于第二反冲洗管63中的第四开关阀64，第四开关阀64与控制装置相连。第二反冲洗管63的进水端与第一进水管41连通，且两者的连接位置位于第一开关阀42的上游，第二反冲洗管63的排水端与第一排浆管51连通，且两者的连接位置位于第二开关阀52的下游。工作时，当第一排浆管51的输出段堵塞时，控制装置控制第一开关阀、第二开关阀及第三开关阀关闭，且第四开关阀打开，冲洗水供给系统供给的冲洗水首先进入第一进水管，然后再由第一进水管进入第二反冲洗管，接着由第二反冲洗管进入第一排浆管的排出段，对第一排浆管的排出段进行反冲洗，且冲洗第一排浆管51排出段的冲洗水直接由第一排浆管51的排浆端向外排出。
可选地，进水排浆系统的第二实施例，如图4所示，进水管组40包括第二进水管43，及依次连接于第二进水管43中的第五开关阀44和第六开关阀45，第五开关阀44和第六开关阀45分别与盾构机的控制装置相连。第二进水管43的进水端与冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿盾构机的轴向穿设盾构机内设置的安装舱102后到达泥水舱101。工作时，外设的冲洗水供给系统及第五开关阀和第六开关阀在控制装置的控制下自动开启，冲洗水供给系统供给的冲洗水进入第二进水管，并在第二进水管的导流作用后，进入与过滤网罩30连通的泥水舱101，以通过过滤网罩30后冲洗刀盘20与过滤网罩30之间的破碎舱中盾构挖掘过程中产生的泥块和碎石，以使泥块和碎石分散并形成泥水流入泥水舱101中。
进一步地，如图4所示，排浆管组50包括第二排浆管53，及连接于第二排浆管53中的第七开关阀54，第七开关阀54与控制装置相连。第二排浆管53的进浆端与泥水舱101连通，其相对设置的排浆端沿盾构机的轴向依次穿设泥水舱101和安装舱102后，延伸至盾构机外。工作时，控制装置控制第七开关阀打开，泥水舱101中的泥水进入第二排浆管53，并在第二排浆管53的导流作用下，向外排出至盾构机。
进一步地，反冲洗管组60包括第三反冲洗管65，及连接于第三反冲洗管65中的第八开关阀66，第八开关阀66与控制装置相连。第三反冲洗管65的进水端与第二进水管43连通，且两者的连接位置位于第五开关阀44和第六开关阀45之间，第三反冲洗管65的排水端正对第二排浆管53的进浆口。工作时，当第二排浆管53堵塞时，控制装置控制第六开关阀关闭，且第五开关阀和第八开关阀打开，冲洗水供给系统供给的冲洗水首先进入第二进水管，然后再由第二进水管进入第三反冲洗管65，并由第三反冲洗管65的排水端向外排出并冲入第二排浆管中，从而对第二排浆管53进行反冲洗，以防第二排浆管53堵塞，冲洗第二排浆管53的冲洗水直接由第二排浆管53的排浆端向外排出。
更进一步地，如图4所示，反冲洗管组60还包括第四反冲洗管67和第五反冲洗管69，及连接于第四反冲洗管67中的第九开关阀68和连接于第五反冲洗管69中的第十开关阀71，第九开关阀68和第十开关阀71分别与控制装置相连。第四反冲洗管67的进水端与第二进水管43连通，且两者的连接位置位于第五开关阀44的上游，第四反冲洗管67的排水端与第二排浆管53连通，且两者的连接位置位于第七开关阀54的上游。第五反冲洗管69的进水端与第二进水管43连通，且两者的连接位置位于第五开关阀44和第六开关阀45之间，第五反冲洗管69的排水端与第二排浆管53连通，且两者的连接位置位于第七开关阀54的下游。工作时，由于第二进水管的出水端直接连通泥水舱101，故而工作过程中，可能出现第二进水管出水段堵塞的状况，这时，控制装置控制第五开关阀、第八开关阀及第七开关阀关闭，而第九开关阀、第六开关阀及第十开关阀开启，冲洗水供给系统供给的冲洗水首先进入第二进水管，然后再由第二进水管进入第四反冲洗管，接着由第四反冲洗管反向进入第二排浆管，并由第二排浆管的进浆端冲入泥水舱101，泥水舱101中的冲洗水再反向进入第二进水管，接着由第二进水管进入第五反冲洗管，再由第五反冲洗管进入第二排浆管的排浆段，最后由第二排浆管向外排出盾构机。
优选地，进水排浆系统的第二实施例中，第六开关阀45与第八开关阀66之间、第五开关阀44与第九开关阀68之间、第七开关阀54与第十开关阀71之间，分别设有与控制装置相连的联动机构，以用于使成对连接的第六开关阀45与第八开关阀66、第五开关阀44与第九开关阀68、第七开关阀54与第十开关阀71同时且反向动作。本优选方案中，联动机构为液压缸及与液压缸相连的伸缩杆，成对设置的第六开关阀45与第八开关阀66反向安装且分别与联动机构的伸缩杆相连，当伸缩杆伸出或缩回时，其将同步带动第六开关阀45与第八开关阀66同步且反向动作，使其中一个开启而另一个同时关闭，从而简化进水排浆系统的结构，且使动作过程简单、容易控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种小型盾构机，其特征在于，包括：
中空筒状的外轴筒(10)，所述外轴筒(10)内固定设有分隔板(11)，以将所述外轴筒(10)的轴腔分隔为沿轴向依次设置且不连通的泥水舱(101)和安装舱(102)；
所述泥水舱(101)的开口端固定设有过滤网罩(30)，所述过滤网罩(30)的外侧间隔设有刀盘(20)，所述刀盘(20)与所述过滤网罩(30)之间形成破碎舱，所述刀盘(20)上分散布设有用于扩孔并确定盾构洞口外径的扩孔刀(22)、用于对扩孔断面上的地层进行周向刮削破碎的刮削刀(23)、及用于对扩孔断面上的岩石进行压裂破碎的压钻刀(24)，所述破碎舱用于使进入其内的泥块和碎石在所述过滤网罩(30)和所述刀盘(20)的配合挤压下进一步破碎，以通过所述过滤网罩(30)过滤后进入所述泥水舱(101)外排；
所述安装舱(102)内设有动力系统(80)和进水排浆系统，所述动力系统(80)沿轴向穿设所述泥水舱(101)和所述过滤网罩(30)后连接所述刀盘(20)，所述进水排浆系统布设于所述动力系统(80)的外周，以用于将外部的冲洗水供入所述破碎舱，同时将所述泥水舱(101)中的泥水向外排出盾构机。
2.根据权利要求1所述的小型盾构机，其特征在于，
所述刀盘(20)还包括起安装支撑作用的安装盘(21)，所述安装盘(21)包括环状的安装外环(211)、连接于所述安装外环(211)内且与所述安装外环(211)连接形成所述安装盘(21)的外侧端的多根安装支杆(212)、及连接于所述外侧端内侧的安装支架(213)，所述安装支架(213)沿轴向伸入所述过滤网罩(30)内以与设置于所述外轴筒(10)内的动力系统相连；
所述扩孔刀(22)依次间隔布设于所述安装外环(211)的外环面上；
所述刮削刀(23)分设于所述安装外环(211)的外侧面和所述安装支杆(212)的外侧面上；
所述压钻刀(24)分设于所述安装外环(211)的外侧面和所述安装支杆(212)的外侧面上。
3.根据权利要求2所述的小型盾构机，其特征在于，
所述扩孔刀(22)包括呈条状的孔刀基体，所述孔刀基体的安装端与所述安装外环(211)的外环面固定，其相对的扩孔端沿轴向向前延伸出所述安装外环(211)；
所述孔刀基体的扩孔端沿长度方向厚度逐渐减薄形成楔形端，且所述楔形端的端部焊接有由金刚石制备形成的扩孔刀片，所述扩孔刀片沿所述安装外环(211)的切线方向延伸或沿所述安装外环(211)的周线方向延伸。
4.根据权利要求2所述的小型盾构机，其特征在于，
布设于所述安装外环(211)外侧面上的所述刮削刀(23)沿所述安装外环(211)的周向均匀间隔布设，且布设于所述安装支杆(212)外侧面上的所述刮削刀(23)沿所述安装外环(211)的周向均匀间隔布设；
所述刮削刀(23)包括块状的削刀基体，所述削刀基体的固定端与所述安装外环(211)或所述安装支杆(212)的外侧面固定，其相对的刮削端上焊接有由金刚石制备形成的两块刮削刀片，两块所述刮削刀片分设于所述削刀基体的两侧，且沿与其旋转方向相垂直的方向延伸。
5.根据权利要求2所述的小型盾构机，其特征在于，
布设于所述安装外环(211)外侧面上的所述压钻刀(24)沿所述安装外环(211)的周向均匀间隔布设，且布设于所述安装支杆(212)外侧面上的所述压钻刀(24)沿所述安装外环(211)的周向均匀间隔布设；
所述压钻刀(24)包括呈钻头状的钻刀基体，所述钻刀基体的大端与所述安装外环(211)或所述安装支杆(212)的外侧面焊接固定，其相对的尖端焊接有由金刚石制备形成的钻头。
6.根据权利要求2所述的小型盾构机，其特征在于，
所述过滤网罩(30)包括与所述泥水舱(101)的开口端固定的网罩本体(31)，及连接于所述网罩本体(31)朝向所述刀盘(20)的内环壁上的破碎条(32)；
所述破碎条(32)用于与所述安装盘(21)外环壁上设置的挤压条配合作用，以将进入所述破碎舱的泥块和碎石进一步挤压破碎，以通过所述网罩本体(31)的过滤后进入所述泥水舱(101)外排。
7.根据权利要求6所述的小型盾构机，其特征在于，
所述安装盘(21)呈锥体状，所述挤压条沿所述安装盘(21)的周向依次间隔布设，且沿所述安装盘(21)的径向延伸；
所述网罩本体(31)呈与所述安装盘(21)相匹配的漏斗状，以使所述网罩本体(31)的内环壁与所述安装盘(21)的外环壁间隔均匀布置，且所述破碎条(32)与所述挤压条平行间隔布置。
8.根据权利要求2所述的小型盾构机，其特征在于，
所述进水排浆系统包括用于向刀盘(20)与过滤网罩(30)之间的破碎舱供给冲洗水的进水管组(40)、用于将与所述过滤网罩(30)连通的泥水舱(101)中的泥水向外排出的排浆管组(50)、及用于对所述排浆管组(50)和/或所述进水管组(40)进行反冲洗的反冲洗管组(60)；
所述进水管组(40)的进水端与外部供给冲洗水的冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端与所述破碎舱连通；
所述排浆管组(50)的进浆端与所述泥水舱(101)连通，其相对设置的排浆端延伸至盾构机外；
所述反冲洗管组(60)的两端分别与所述进水管组(40)和所述排浆管组(50)连通。
9.根据权利要求8所述的小型盾构机，其特征在于，
所述进水管组(40)包括第一进水管(41)，及连接于所述第一进水管(41)中的第一开关阀(42)，所述第一开关阀(42)与所述盾构机的控制装置相连；所述第一进水管(41)的进水端与所述冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿所述盾构机的轴向依次穿设所述盾构机内设置的安装舱(102)和泥水舱(101)后，到达所述过滤网罩(30)的背侧；
所述排浆管组(50)包括第一排浆管(51)，及连接于所述第一排浆管(51)中的第二开关阀(52)，所述第二开关阀(52)与所述控制装置相连；所述第一排浆管(51)的进浆端与所述泥水舱(101)连通，其相对设置的排浆端沿所述盾构机的轴向依次穿设所述泥水舱(101)和所述安装舱(102)后，延伸至所述盾构机外；
所述反冲洗管组(60)包括第一反冲洗管(61)，及连接于所述第一反冲洗管(61)中的第三开关阀(62)，所述第三开关阀(62)与所述控制装置相连；所述第一反冲洗管(61)的进水端与所述第一进水管(41)连通，且两者的连接位置位于所述第一开关阀(42)的上游，所述第一反冲洗管(61)的排水端正对所述第一排浆管(51)的进浆口。
10.根据权利要求8所述的小型盾构机，其特征在于，
所述进水管组(40)包括第二进水管(43)，及依次连接于所述第二进水管(43)中的第五开关阀(44)和第六开关阀(45)，所述第五开关阀(44)和所述第六开关阀(45)分别与所述盾构机的控制装置相连；所述第二进水管(43)的进水端与所述冲洗水供给系统连通，其相对设置的出水端沿所述盾构机的轴向穿设所述盾构机内设置的安装舱(102)后到达所述泥水舱(101)；
所述排浆管组(50)包括第二排浆管(53)，及连接于所述第二排浆管(53)中的第七开关阀(54)，所述第七开关阀(54)与所述控制装置相连；所述第二排浆管(53)的进浆端与所述泥水舱(101)连通，其相对设置的排浆端沿所述盾构机的轴向依次穿设所述泥水舱(101)和所述安装舱(102)后，延伸至所述盾构机外；
所述反冲洗管组(60)还包括第四反冲洗管(67)和第五反冲洗管(69)，及连接于所述第四反冲洗管(67)中的第九开关阀(68)和连接于所述第五反冲洗管(69)中的第十开关阀(71)，所述第九开关阀(68)和所述第十开关阀(71)分别与所述控制装置相连；所述第四反冲洗管(67)的进水端与所述第二进水管(43)连通，且两者的连接位置位于所述第五开关阀(44)的上游，所述第四反冲洗管(67)的排水端与所述第二排浆管(53)连通，且两者的连接位置位于所述第七开关阀(54)的上游；所述第五反冲洗管(69)的进水端与所述第二进水管(43)连通，且两者的连接位置位于所述第五开关阀(44)和所述第六开关阀(45)之间，所述第五反冲洗管(69)的排水端与所述第二排浆管(53)连通，且两者的连接位置位于所述第七开关阀(54)的下游。
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