CN113638740B - 一种盾体直径可变的盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种盾体直径可变的盾构机,采用分体式结构,通过改变变径组件的尺寸,并将其与盾体相接合后形成不同直径的盾体,从而实现变径需求;分体式结构方便组装和拆分,对盾体本身核心结构改动小;并且通过设置安装部,便于驱动件的安装,使得驱动件与变径后的盾体外壁的相对距离保持不变,从而解决了盾体在变径后驱动件使管片受力不均的问题。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机领域,具体涉及一种盾体直径可变的盾构机。
背景技术
盾构机是一种用于隧道掘进的专用工程机械设备,因其对环境污染小,施工安全性高,具有较好的地质适应性,从而广泛应用在城市地铁隧道等领域。
现有盾构机的盾体存在的问题是:1、盾体由于壳体直径与功能组件接口位置固定,只能适配单一规格的盾构机;2、现有盾构机的推进油缸沿中轴线环向安装在盾体固定区域,推进油缸末端需抵住管片端面并推动盾体前进,由于盾体变径后,管片的安装直径也随之改变,当管片的安装直径大于推进油缸的分布直径时,推进油缸末端无法完全抵住管片端面,会导致管片安装时受力不均,造成安全隐患。因此,盾体变径范围只能微调(即管片的安装直径不能大于推进油缸的分布直径),工程适用性较低,应用覆盖面较窄。
综上所述,急需一种盾体直径可变的盾构机以解决现有技术中盾体变径的需求以及盾体变径后推进油缸使管片受力不均的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种盾体直径可变的盾构机,以解决现有技术中盾体变径的需求以及盾体变径后推进油缸使管片受力不均的问题,具体技术方案如下:
一种盾体直径可变的盾构机,包括中盾变径组件;所述中盾变径组件套设在盾体的中盾上,且中盾变径组件沿盾体周向包括多个中盾变径模块,周向相邻的两个中盾变径模块之间可拆卸连接;所述中盾变径模块与中盾之间可拆卸连接;所述中盾变径模块沿盾体周向设有多组用于安装驱动件的安装部。
以上技术方案优选的,所述驱动件为推进油缸,所述推进油缸固定安装在中盾变径模块的安装部内。
以上技术方案优选的,所述中盾变径模块沿盾体周向设有多组第一支撑板,第一支撑板位于中盾变径模块和中盾之间,周向相邻的两组第一支撑板之间形成安装部。
以上技术方案优选的,所述中盾的外壁沿其周向设有多组第二支撑板,周向相邻的两组第二支撑板之间形成安装槽;所述安装槽与安装部一一对应。
以上技术方案优选的,所述中盾包括圆形支撑结构;多组第二支撑板设置在圆形支撑结构的外圆周上。
以上技术方案优选的,所述第一支撑板和第二支撑板上均设有中盾分体连接板,第一支撑板和第二支撑板上的中盾分体连接板通过螺栓连接。
以上技术方案优选的,所述第一支撑板上的中盾分体连接板开设有沿盾体径向的通孔。
以上技术方案优选的,还包括前盾变径组件;所述前盾变径组件套设在盾体的前盾上,且前盾变径组件沿盾体周向包括多个前盾变径模块,周向相邻的两个前盾变径模块之间可拆卸连接;所述前盾变径模块与前盾之间可拆卸连接。
以上技术方案优选的,所述前盾的外壁和前盾变径模块上均设有相对应的前盾分体连接板,前盾和前盾变径模块的前盾分体连接板通过螺栓连接。
应用本发明的技术方案,具有以下有益效果:
(1)本发明的盾体直径可变的盾构机,采用分体式结构,通过改变变径组件(即前盾变径组件和中盾变径组件)的尺寸,并将其与盾体相接合后形成不同直径的盾体,从而实现变径需求;分体式结构方便组装和拆分,对盾体本身(即前盾和中盾)核心结构改动小;并且通过设置安装部,便于驱动件(推进油缸)的安装,使得驱动件与变径后的盾体(即中盾变径组件)外壁的相对距离保持不变,从而解决了盾体在变径后驱动件使管片受力不均的问题。
(2)本发明的安装部由相邻的两组第一支撑板形成,第一支撑板起到支撑效果,从而加强结构强度。
(3)本发明相邻的两个中盾变径模块之间、中盾变径模块与中盾之间、周向相邻的两个前盾变径模块之间以及前盾变径模块与前盾之间均为可拆卸连接,便于快速装卸,适应快节奏施工。
(4)本发明的中盾变径组件由为多个中盾变径模块通过中盾变径连接板连接而成,安装部能安装不同数量的推进油缸,即可以根据盾构机的推进方案改变推进油缸的布置规律,适用性广泛。
(5)本发明中盾的外壁沿其周向设有多组第二支撑板,周向相邻的两组第二支撑板之间形成安装槽;所述安装槽与安装部一一对应,通过设置安装槽能容纳安装部(即容纳推进油缸),保证结构紧凑;安装槽和第二支撑板的交替分布,方便中盾变径模块的定位,便于高效组装。
(6)本发明的中盾包括圆形支撑结构;多组第二支撑板设置在圆形支撑结构的外圆周上,圆形支撑结构可以支撑并固定不同尺寸的中盾变径组件。
(7)本发明的第一支撑板上的中盾分体连接板开设有通孔,设置通孔能减轻重量节省成本,并且中盾变径模块的筒壁上也设有沿径向对应的通孔,便于中盾内部的其他结构(如中盾内部的超前注浆管)能向外延伸进行作业。
(8)本发明通过两组连接环实现前盾、中盾、前盾变径模块以及中盾变径模块之间的稳固连接,从而保证结构强度。
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是本实施例的盾体直径可变的盾构机的示意图;
图2是图1的前盾和前盾变径组件的示意图;
图3是图1前盾和前盾变径组件的截面示意图;
图4是图1的中盾和中盾变径组件的截面示意图;
图5是图1的中盾和中盾变径组件的示意图;
其中,1、前盾变径组件;1.1、前盾变径模块;1.2、前盾变径连接板;2、中盾变径组件;2.1、中盾变径模块;2.2、第一支撑板;2.3、中盾变径连接板;2.4、铰接座;3、前盾;4、中盾;4.1、圆形支撑结构;4.2、第二支撑板;4.3、安装槽;5、盾尾;6、连接环;7、安装部;8、中盾分体连接板;9、前盾分体连接板;10、推进油缸。
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,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例:
一种盾体直径可变的盾构机,包括变径组件和盾体,盾体包括前盾3、中盾4和盾尾5,所述变径组件包括前盾变径组件1以及中盾变径组件2;所述前盾变径组件1以及中盾变径组件2分别对应套设固定在前盾3和中盾4的外圆周上,从而实现盾体变径,如图1-5所示,具体如下:
如图2-3所示,所述前盾变径组件1采用分体式设计,即前盾变径组件1包括多个沿盾体周向设置的前盾变径模块1.1,前盾变径模块1.1在沿盾体周向的两端均设有前盾变径连接板1.2,前盾变径连接板1.2上设有定位孔,定位销穿过定位孔实现定位,并且周向相邻的两组前盾变径连接板1.2之间通过螺栓可拆卸连接,多组前盾变径模块1.1通过前盾变径连接板1.2和螺栓配合连接形成圆筒状的前盾变径外盾(前盾变径外盾套设在前盾外侧)。
如图2所示,所述前盾变径模块1.1以及前盾3的外壁上均设有对应的前盾分体连接板9,优选前盾3外壁上的前盾分体连接板9焊接在前盾3外壁上,从而保证结构强度;前盾变径模块1.1以及前盾3上的前盾分体连接板9之间通过螺栓可拆卸连接,从而实现前盾变径模块1.1固定在前盾3外侧。
如图4-5所示,所述中盾变径组件2采用分体式设计,即中盾变径组件2包括沿盾体周向设置的多个中盾变径模块2.1,中盾变径模块2.1沿盾体周向的两端均设有中盾变径连接板2.3,中盾变径连接板2.3上设有定位孔,定位销穿过定位孔实现定位,并且周向相邻的两组中盾变径连接板2.3之间通过螺栓可拆卸连接,多组中盾变径模块2.1通过中盾变径连接板2.3和螺栓配合连接形成圆筒状的中盾变径外盾(中盾变径外盾套设在中盾外侧)。
如图4所示,所述中盾变径模块2.1沿盾体的周向(即中盾变径模块2.1的弧向)设有多组第一支撑板2.2,周向相邻的两组第一支撑板2.2之间形成一组安装部7(安装部7用于安装驱动件)。
所述驱动件为推进油缸10。
如图1所示,所述盾体包括沿掘进方向包括依次连接的前盾3、中盾4和盾尾5,前盾3和中盾4连接的方式是:前盾3尾端和中盾4的前端均设有连接环6,连接环6上设有定位孔(定位孔内设有定位销,从而实现两组连接环6定位),并且前盾3和中盾4的连接环6通过螺栓连接。中盾变径组件2的第一支撑板2.2(第一支撑板2.2上设有铰接座2.4)和盾尾5的前端通过油缸铰接,即油缸的两端分别与铰接座2.4和盾尾5的前端铰接,油缸沿盾体周向设有多组。
如图1所示,前盾变径模块1.1与前盾上的连接环连接(可以是焊接或螺栓连接),中盾变径模块2.1与中盾上的连接环连接,且沿盾体轴向相对应的前盾变径模块1.1和中盾变径模块2.1之间通过两组连接环螺栓连接(优选用定位销定位后再进行螺栓连接),从而保证前盾、中盾、前盾前盾变径模块1.1以及中盾变径模块2.1之间的连接稳固。
如图4和图5所示,所述中盾4的外壁沿其周向设有多组第二支撑板4.2,第二支撑板4.2的数量和第一支撑板2.2一一对应,且第一支撑板2.2和第二支撑板4.2沿盾体径向对应,所述第一支撑板2.2和第二支撑板4.2上均设有中盾分体连接板8,第一支撑板2.2和第二支撑板4.2的中盾分体连接板8通过螺栓连接,从而实现中盾变径模块2.1固定在中盾4的外侧。优选第一支撑板2.2和第二支撑板4.2的规格一致。
如图5所示,为了保证结构强度,第二支撑板4.2上的中盾分体连接板8的一端水平焊接至中盾4的连接环6上。
如图4所示,优选的,所述中盾4包括圆形支撑结构4.1,多组第二支撑板4.2设置沿周向设置在圆形支撑结构4.1的外壁上。
优选的,如图4所示,周向设置在圆形支撑结构4.1上的多组第二支撑板4.2,相邻的两组第二支撑板4.2之间形成与安装部7一一对应的安装槽4.3,安装槽用于容纳安装部,同时能起到便于定位和组装的效果。
如图1和图4所示,所述推进油缸10固定安装在安装部7内,一组安装部7内可以安装一组或多组推进油缸10(单缸推进油缸或双缸推进油缸),所述推进油缸10的底座固定安装在中盾4的连接环6上,另一端伸缩从而顶住管片,推动盾体前进。
优选的,沿盾体径向,所述第一支撑板2.2和第二支撑板4.2上的中盾分体连接板8以及中盾变径模块2.1的筒壁上均开设有对应的通孔,中盾4内部的超前注浆管沿径向穿过通孔,延伸至中盾变径组件2筒壁的外部,用以给地层超前注浆,稳固地层。
上述盾体直径可变的盾构机的工作流程为:
盾体需要变径时:
1、根据开挖直径选择对应规格的前盾变径组件1;前盾变径组件1的前盾变径模块1.1之间通过前盾变径连接板1.2和螺栓连接形成整体;前盾变径模块1.1和前盾3之间通过两组前盾分体连接板9进行螺栓连接,实现前盾变径组件1固定在前盾3外侧,从而完成前盾3变径;
2、选择与前盾变径组件1的直径一致的中盾变径组件2,中盾变径组件2的中盾变径模块2.1之间通过前盾变径连接板1.2螺栓连接形成整体;推进油缸10对应安装在安装部7内,且推进油缸10的底座焊接或螺栓连接在中盾4的连接环6上;中盾变径模块2.1和中盾4之间通过两组中盾分体连接板8螺栓连接,实现中盾变径组件2固定在中盾4外侧,从而完成中盾4变径;
3、沿掘进方向(盾体轴向)相对应的前盾变径模块1.1和中盾变径模块2.1通过连接环6进行定位销定位及螺栓连接。
当需要更换前盾变径组件1和中盾变径组件2时,将上述前盾变径组件1和中盾变径组件2拆除,重复上述1-3,完成前盾3和中盾4变径。
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 (4)
1.一种盾体直径可变的盾构机,其特征在于,包括中盾变径组件(2);
所述中盾变径组件(2)套设在盾体的中盾(4)上,且中盾变径组件(2)沿盾体周向包括多个中盾变径模块(2.1),周向相邻的两个中盾变径模块(2.1)之间可拆卸连接;所述中盾变径模块(2.1)与中盾(4)之间可拆卸连接;
所述中盾变径模块(2.1)沿盾体周向设有多组用于安装驱动件的安装部(7)以及多组第一支撑板(2.2),第一支撑板(2.2)位于中盾变径模块(2.1)和中盾(4)之间,周向相邻的两组第一支撑板(2.2)之间形成安装部(7);
所述驱动件为推进油缸(10),所述推进油缸(10)固定安装在中盾变径模块(2.1)的安装部(7)内;
所述中盾(4)的外壁沿其周向设有多组第二支撑板(4.2),周向相邻的两组第二支撑板(4.2)之间形成安装槽(4.3);所述安装槽(4.3)与安装部(7)一一对应;
所述中盾(4)包括圆形支撑结构(4.1);多组第二支撑板(4.2)设置在圆形支撑结构(4.1)的外圆周上;
所述第一支撑板(2.2)和第二支撑板(4.2)上均设有中盾分体连接板(8),第一支撑板(2.2)和第二支撑板(4.2)上的中盾分体连接板(8)通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的盾体直径可变的盾构机,其特征在于,所述第一支撑板(2.2)上的中盾分体连接板(8)开设有沿盾体径向的通孔。
3.根据权利要求1所述的盾体直径可变的盾构机,其特征在于,还包括前盾变径组件(1);所述前盾变径组件(1)套设在盾体的前盾(3)上,且前盾变径组件(1)沿盾体周向包括多个前盾变径模块(1.1),周向相邻的两个前盾变径模块(1.1)之间可拆卸连接;所述前盾变径模块(1.1)与前盾(3)之间可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的盾体直径可变的盾构机,其特征在于,所述前盾(3)的外壁和前盾变径模块(1.1)上均设有相对应的前盾分体连接板(9),前盾(3)和前盾变径模块(1.1)的前盾分体连接板(9)通过螺栓连接。
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