CN114086970A - 可组合支撑行程设备行走的机构和行走方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可组合支撑行程设备行走的机构，属于盾构设备领域。包括外套管以及位于外套管内的内壳体、第一支撑稳定装置、第二支撑稳定装置和行程可控伸缩驱动装置；内壳体沿外套管轴向移动，内壳体用于安装顶管机主机；第一支撑稳定装置安装在内壳体内，第一支撑稳定装置可伸出内壳体压紧外套管并定位；第二支撑稳定装置可压紧外套管的内壁并定位；行程可控伸缩驱动装置与第二支撑稳定装置连接；行程可控伸缩驱动装置与内壳体连接。本发明可按作业条件的要求依靠自身的动力及装置，使顶管机从洞内任意位置沿掘进路线回退出洞，或从洞外重新进洞移动到预定位置，大大提高了作业效率。本发明还提供了上述机构的行走方法。

Description

可组合支撑行程设备行走的机构和行走方法

技术领域

本发明涉及一种能快速控制顶管机进退的机构和方法，具体讲是一种可组合支撑行程设备行走的机构和行走方法，属于盾构设备领域。

背景技术

顶管机作为一种管道施工设备，在非开挖隧洞施工中得到广泛的应用。可回退顶管机，是指顶管机可以在盲洞掘进完成后，或者在隧洞掘进过程中由于某种原因，需要将顶管机沿原掘进路线回退出洞；同时，还包括顶管机在需要的时候，再次(多次)沿原有的掘进路线重新进洞，继续未完成的施工。

目前现有顶管机回退方法，有采用卷扬机拖拽，也有采用设置从顶管机一直延伸到洞外设备的回拖装置。这些装置和方法，虽然可以达到回拖顶管机的目的，但也存在明显的缺陷与不足。例如，卷扬机拖拽方法，在顶管机需要回退时，需要人员进洞安装卷扬机牵引装置，且受限于卷扬机的容绳量，对于较长的回退距离，必须分割成多个行程段，每个行程都需要重新安置卷扬机。此种方法，一方面是人员进洞存在安全隐患，且对较小口径的隧洞，人员无法进洞；另一方面，每个行程段都要重新拆卸、安装卷扬机，比较繁琐，影响功效。而使用设施从顶管机一直延伸到洞外设备的回拖装置，必须在顶管机掘进，顶推管道的同时，安装回拖装置连接部件，顶管机回退时，又需要逐节拆除连接部件，显然也是费时费料，效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种使可回退顶管机在不借助外部设备、无需人员直接到达顶管机进行作业，依靠自身配置及动力，实现了顶管机在隧洞内任意位置沿原掘进路线进退的可组合支撑行程设备行走的机构和行走方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可组合支撑行程设备行走的机构，包括外套管以及位于外套管内的内壳体、第一支撑稳定装置、第二支撑稳定装置和行程可控伸缩驱动装置；

所述内壳体沿外套管轴向移动，内壳体用于安装顶管机主机；所述第一支撑稳定装置安装在内壳体内，第一支撑稳定装置可伸出内壳体压紧外套管并定位；

所述第二支撑稳定装置可压紧外套管的内壁并定位；

所述行程可控伸缩驱动装置与第二支撑稳定装置连接；

所述行程可控伸缩驱动装置与内壳体连接。

本发明中，所述行程可控伸缩驱动装置为回退油缸。

本发明中，所述第一支撑稳定装置为稳定器。

本发明中，所述第二支撑稳定装置为支撑盾。

本发明中，所述内壳体包括前壳体、后壳体及设备段壳体，前壳体用于安装顶管机主机，第一支撑稳定装置安装在后壳体内。

本发明还提供了上述可组合支撑行程设备行走机构的行走方法，其中前进过程按以下步骤执行：

S1，令行程可控伸缩驱动装置处于完全收缩状态，之后第二支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S2，令第一支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S3，令行程可控伸缩驱动装置伸出，推动内壳体沿外筒体轴向前行直到行程可控伸缩驱动装置的一个行程到位；

S4，令第一支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S5，令第二支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S6，令行程可控伸缩驱动装置收缩，带动第二支撑稳定装置向内壳体方向运动至行程可控伸缩驱动装置完全收缩；

重复上述S1-S6步骤，直至到达预定位置；

后退过程按以下步骤执行：

S1，令第一支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S2，令第二支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S3，令行程可控伸缩驱动装置伸出，推动第二支撑稳定装置沿外筒体后退直到行程可控伸缩驱动装置的一个行程到位；

S4，令第二支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S5，令第一支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S6，令行程可控伸缩驱动装置收缩，带动内壳体向第二支撑稳定装置方向运动至行程可控伸缩驱动装置完全收缩；

重复上述S1-S6步骤，直至到达预定位置。

本发明的有益效果在于：(1)通过第一支撑稳定装置、第二支撑稳定装置和行程可控伸缩驱动装置之间的配合，可按作业条件的要求依靠自身的动力及装置，使顶管机从洞内任意位置沿掘进路线回退出洞，或从洞外重新进洞移动到预定位置，大大提高了作业效率；(2)相对于现有的其他顶管机回退机构及回退方法，本发明具有无需借助其他外部设备，也不需要人员进入顶管机操控的优点，操作简便，动作可靠，更加安全、更加经济；尤其对于人员无法进入的小型或地质情况复杂隧洞，更具有明显的优势。(3)内壳体包括前壳体、后壳体及设备段壳体，前壳体、后壳体和设备段壳体间的可拆卸式连接，可以便于实际工作过程中的装配和维修；第一支撑稳定装置安装在后壳体内，大大提高对顶管机主机支撑的可靠性和进退效率。

附图说明

图1可组合支撑行程设备行走的机构；

图2稳定器伸出状态图；

图3稳定器收缩状态图；

图4支撑盾的支撑靴伸出状态图；

图5支撑盾的支撑靴收缩状态图；

图6回退油缸完全收缩状态图；

图7回退油缸完全伸出状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明可组合支撑行程设备行走的机构，包括外套管1、内壳体、稳定器3、支撑盾4和回退油缸5。内壳体由前壳体2-1、后壳体2-2和设备段壳体2-3组成，主要用于安装顶管机主机2、稳定器3等设备。稳定器3、支撑盾4和回退油缸5均连接外套管1的控制机构，因控制机构其并非本技术方案所要保护重点且采用现有技术中常用的掘进控制机构即可实现，故本技术方案在此不再展开描述。

内壳体、稳定器3、支撑盾4和回退油缸5均置于外套管1内，并可沿外套管1的轴向运动。顶管机主机2位于前壳体2-1内、稳定器3安装在后壳体2-2内；支撑盾4位于内壳体的后方，支撑盾4与回退油缸5铰轴连接，回退油缸5与内壳体之间铰轴连接。

稳定器3、支撑盾4均可伸出并压紧外筒体1并定位。同时，稳定器3、支撑盾4也可以收缩与外套管1脱离接触。稳定器3和支撑盾4均是现有顶管机中的固有配置设施，本发明中除了其在顶管机的正常掘进作业中的应有功能外，还将其作为组合支撑行程设备行走机构的前、后支点装置，在不增加设备的情况下依靠自身配置及动力，实现顶管机主机的快速、自由进退。

回退油缸5是拉动顶管机回退或推动顶管机重新进洞动的执行部件。是组合支撑行程设备行走机构的动力，由顶管机自身的液压系统提供。通过远程控制(在洞外实行操控)使组合支撑行程设备行走机构运行，不需要人员在洞内操控。

本发明组合支撑行程设备行走机构的工作原理，是利用稳定器3和支撑盾4对外筒体1的交替支撑，使顶管机主机2和支撑盾4成为对方运动的反力支撑件，在回退油缸的带动下，交替回退(或前行)，使顶管机以步进方式回退出洞(或前进进洞)。

本发明的可组合支撑行程设备行走机构的行走方法如下：

当顶管机在洞内完成掘进，或其他原因需要中途回退出洞，组合支撑行程设备行走机构需要进行如下操控：

S1，将稳定器3的稳定器靴3.1伸出至压紧外筒体1内壁，如图2所示。由稳定器靴3.1与外筒体1内壁产生的摩擦力使顶管机主体定位在外筒体上。

S2，松开支撑盾4的油缸4-1，使支撑盾4的支撑靴4-2与外筒体1内壁脱离接触，如图5所示。此时，支撑盾4与外筒体1相对处于自由状态。

S3，控制回退油缸5伸出，推动支撑盾4沿外筒体1轴线向洞外方向前进，直至回退油缸4完全伸出，此时，内壳体与支撑盾4的相对位置如图7所示。

S4，控制支撑盾4的油缸4-1伸出，至支撑盾4的支撑靴4-2压紧外筒体1内壁，如图4所示。此时，支撑盾4固定在外筒体1上。

S5，松开稳定器3，使稳定靴3.1与外筒体1内壁脱离，如图2所示。此时顶管机主机2在外筒体1内部的轴向运动不受约束。

S6，收缩回退油缸5，在回退油缸5拉力作用下，顶管机主机2沿外筒体1轴线向洞口方向运动，至回退油缸5完全收缩。此时，顶管机主机2与支撑盾4的相对位置，如图6所示。

上述S1-S6步骤完成，顶管机包括顶管机主机2和支撑盾4向洞口方向移动了一个步距回退油缸5的1个行程长度。重复上述S1-S6步骤，可使顶管机逐渐步进回退，直至顶管机完全退出洞外。可使用洞外的设备装置，将顶管机移走。

当顶管机需要重新进洞，按以下步骤执行：

S1，使用洞外设备将内壳体、顶管机主机2及支撑盾4安放到外筒体1内，直到支撑盾4完全进入外筒体1洞口。

S2，令回退油缸5处于完全收缩状态，如图6所示。此时，支撑盾4与内壳体相接触。

S3，支撑盾4的油缸4-1伸出，支撑盾4的支撑靴4-2压紧外筒体1内壁，如图4所示。支撑盾4固定在外筒体1上。

S4，令稳定器3处于松开状态，稳定器3的稳定器靴3.1与外筒体内壁脱离接触，如图3所示；

S5，令回退油缸5伸出，推动顶管机主机2和内壳体向洞内移动，直至回退油缸5完全伸出；此时内壳体与支撑盾4的相对位置如图7所示；

S6，令稳定器3的稳定器靴3.1伸出至压紧外筒体1内壁，使顶管机主机2定位在外筒体1上，如图2所示；

S7，松开支撑盾4的支撑盾油缸4-1，使支撑盾4的支撑靴4-2与外筒体1内壁脱离接触，如图5所示；

S8，回退油缸5收缩至完全收缩，支撑盾4向前与内壳体接触。此时，内壳体与支撑盾4的相对位置如图6所示。

至此，顶管机在外套管1中沿外套管轴线前进1个步距回退油缸5的1个行程长度。重复上述S2-S8步骤，可使顶管机逐渐步进前进，直至到达预定位置。

本发明有效地克服了现有的顶管机回退方法及机构存在的弊端，可以无需人员进入隧洞作业，不需借助外部设备，使顶管机自行步进回退出洞，并且可以在需要的时候，再次自行步进进洞，继续未完成的掘进作业，其高效安全。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可组合支撑行程设备行走的机构，其特征在于：包括外套管以及位于外套管内的内壳体、第一支撑稳定装置、第二支撑稳定装置和行程可控伸缩驱动装置；

所述内壳体沿外套管轴向移动，内壳体用于安装顶管机主机；所述第一支撑稳定装置安装在内壳体内，第一支撑稳定装置可伸出内壳体压紧外套管并定位；

所述第二支撑稳定装置可压紧外套管的内壁并定位；

所述行程可控伸缩驱动装置与第二支撑稳定装置连接；

所述行程可控伸缩驱动装置与内壳体连接。

2.根据权利要求1所述的可组合支撑行程设备行走的机构，其特征在于：所述行程可控伸缩驱动装置为回退油缸。

3.根据权利要求2所述的可组合支撑行程设备行走的机构，其特征在于：所述第一支撑稳定装置为稳定器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可组合支撑行程设备行走的机构，其特征在于：所述第二支撑稳定装置为支撑盾。

5.根据权利要求4所述的可组合支撑行程设备行走的机构，其特征在于：所述内壳体包括前壳体、后壳体及设备段壳体，前壳体用于安装顶管机主机，第一支撑稳定装置安装在后壳体内。

6.权利要求1所述的可组合支撑行程设备行走机构的行走方法，其特征在于：

前进过程按以下步骤执行：

S1，令行程可控伸缩驱动装置处于完全收缩状态，之后第二支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S2，令第一支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S3，令行程可控伸缩驱动装置伸出，推动内壳体沿外筒体轴向前行直到行程可控伸缩驱动装置的一个行程到位；

S4，令第一支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S5，令第二支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S6，令行程可控伸缩驱动装置收缩，带动第二支撑稳定装置向内壳体方向运动至行程可控伸缩驱动装置完全收缩；

重复上述S1-S6步骤，直至到达预定位置；

后退过程按以下步骤执行：

S1，令第一支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S2，令第二支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S3，令行程可控伸缩驱动装置伸出，推动第二支撑稳定装置沿外筒体后退直到行程可控伸缩驱动装置的一个行程到位；

S4，令第二支撑稳定装置伸出压紧外筒体；

S5，令第一支撑稳定装置与外筒体脱离接触；

S6，令行程可控伸缩驱动装置收缩，带动内壳体向第二支撑稳定装置方向运动至行程可控伸缩驱动装置完全收缩；

重复上述S1-S6步骤，直至到达预定位置。

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