CN115450650A - 一种可维持土压平衡的顶管施工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及顶管设备领域，特别是指一种可维持土压平衡的顶管施工设备，该设备包括顶管壳体。内隔件、顶管壳体与刀盘围成的空间形成泥土仓。土压平衡机构上的安装部可转动的设于内隔件的安装槽内，安装部上连接槽的槽口设置可晃动的平衡板，平衡板与主轴、安装部通过弹性的连接内衬连接，安装部设有若干空心的二号搅拌杆。顶管壳体内的螺旋送料机贯穿内隔件上的让位孔后置于泥土仓内。在操作时，通过二号搅拌杆供水，及二号搅拌杆和一号搅拌杆的搅拌，可促使泥土仓内的土体形成流体，便于螺旋送料机运转，再通过平衡板的晃动平衡，有利于泥土仓内土压力与刀盘切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，实现土压平衡，有利于管道的挖掘。
Description
技术领域
本发明涉及顶管设备领域，特别是指一种可维持土压平衡的顶管施工设备。
背景技术
顶管机通常用于市政工程，土质，距离不是很长，线路简单，而且价格要比隧道掘进机便宜很多，性价比非常高，顶管机先由工作井中的主顶进油缸推动顶管机前进，与此同时大刀盘旋转切削土体，切削下的土体进入密封泥土仓与螺旋输送机中，并被挤压形成具有一定要土压的压缩土体；历经螺旋输送机的旋转，运输出切削的土体。而密封泥土仓内的土压力值可通过螺旋输送机的出土量或顶管机的前进速度来操纵，使密封泥土仓内的土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力保持稳定，进而确保开挖面的稳定，避免地面的沉降或隆起，但传统顶管机的密封土仓内极易存在土压不平衡，导致密封土仓内土体单侧结块，不易于螺旋输送机运转的现象，从而使密封土仓内土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力未保持平衡，影响管道的挖掘。
发明内容
针对上述背景技术提出的不足，本发明提供一种可维持土压平衡的顶管施工设备。
本发明采用如下技术方案：
一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于，包括有：
顶管壳体，所述顶管壳体首端设置可转动的刀盘，所述刀盘通过所述顶管壳体内的主轴驱动；
内隔件，所述内隔件设于所述顶管壳体内，且所述内隔件、顶管壳体与所述刀盘围成的空间形成泥土仓，所述主轴可转动的贯穿所述内隔件，所述内隔件靠近刀盘的一侧端面上设置安装槽，所述内隔件底端设置让位孔；
土压平衡机构，所述土压平衡机构包括安装部、二号搅拌杆、平衡板和连接内衬，所述安装部可转动的设于所述安装槽内，并且所述安装部正面设置连接槽，所述连接槽的槽口设置平衡板，且所述平衡板可晃动的设于所述连接槽内，所述主轴可转动的贯穿所述平衡板，所述平衡板与所述主轴以及所述安装部之间均通过所述连接内衬密封连接，并且所述连接内衬为弹性材质，所述安装部正面环形阵列有若干二号搅拌杆，所述二号搅拌杆环绕于所述连接槽外侧，所述二号搅拌杆为空心结构，且所述二号搅拌杆表面贯穿有若干通孔，所述二号搅拌杆用于供水以及搅拌；
螺旋送料机，所述螺旋送料机设于所述顶管壳体内，且所述螺旋送料机贯穿所述让位孔后置于所述泥土仓内。
作为进一步的改进，所述刀盘靠近内隔件的一侧端面上环形阵列有若干一号搅拌杆，所述一号搅拌杆与所述二号搅拌杆错开。
作为进一步的改进，所述安装部内经由隔板围成的空间形成导水腔，所述安装部侧面上环形阵列有若干进水孔，所述进水孔与所述导水腔相连通，且所述二号搅拌杆贯穿所述安装部后与所述导水腔连通，所述内隔件一侧设有蓄水腔，所述蓄水腔与所述安装槽相连通，当所述安装部位于所述安装槽内转动时，蓄水腔通过进水孔与导水腔连接。
作为进一步的改进，所述安装部背面设置从动齿轮，所述主轴上固定设置主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮通过齿轮组件衔接，所述齿轮组件连接至安装槽内壁上。
作为进一步的改进，所述齿轮组件包括齿轮轴、分别设于所述齿轮轴两端的第一锥齿轮与第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮分别与所述从动齿轮和主动齿轮相啮合，所述齿轮轴外侧套有固定部，所述齿轮轴与所述固定部为转动连接，且所述固定部固定连接至所述安装槽内壁上。
作为进一步的改进，所述平衡板背面设置若干连接件，所述连接件上设置定位滑槽，所述安装槽内设置活塞腔体，所述活塞腔体上设置若干可伸缩的活塞杆，所述活塞杆与所述活塞腔体之间为密封连接，所述活塞杆上设置定位轴，所述定位轴可滑动的嵌于所述定位滑槽内。
作为进一步的改进，所述平衡板背面设置第一斜面与第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面分别设于所述平衡板的外环壁与内环壁上，且所述第一斜面与所述第二斜面均为环形。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：该设备包括顶管壳体。内隔件、顶管壳体与刀盘围成的空间形成泥土仓。土压平衡机构上的安装部可转动的设于内隔件的安装槽内，安装部上连接槽的槽口设置可晃动的平衡板，平衡板与主轴、安装部通过弹性的连接内衬连接，安装部上设有若干空心的二号搅拌杆。顶管壳体内的螺旋送料机贯穿内隔件上的让位孔后置于泥土仓内。在操作时，通过二号搅拌杆供水，以及二号搅拌杆和一号搅拌杆的搅拌作用，可促使泥土仓内的土体形成流体，便于螺旋送料机运转，同时通过平衡板的晃动平衡，有利于泥土仓内土压力与刀盘切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，实现土压平衡，有利于管道的挖掘。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为内隔件和土压平衡机构的剖面结构示意图。
图3为土压平衡机构的剖面结构示意图。
图4为图3中A的结构示意图。
图5为平衡板的立体结构示意图。
图6为土压平衡机构的立体结构示意图。
图7为土压平衡机构的爆炸结构示意图。
图8为土压平衡机构另一视角的立体结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
如附图1所示，一种可维持土压平衡的顶管施工设备包括有顶管壳体1、内隔件3、螺旋送料机4和土压平衡机构5。
如附图1所示，所述顶管壳体1首端设置可转动的刀盘2，所述刀盘2通过所述顶管壳体1内的主轴22驱动，所述主轴22通过顶管壳体1内的电机6驱动，在使用时，通过电机6带动主轴22以及刀盘2旋转，使刀盘2不断旋转切削土体。
如附图1所示，所述内隔件3设于所述顶管壳体1内，且所述内隔件3、顶管壳体1与所述刀盘2围成的空间形成泥土仓11，所述主轴22贯穿所述内隔件3后通过电机6驱动，而刀盘2切削下的土体进入泥土仓11内。
如附图2和3所示，所述内隔件3靠近刀盘2的一侧端面上设置安装槽31，所述土压平衡机构5包括安装部51、二号搅拌杆52、平衡板53和连接内衬54，所述安装部51可转动的设于所述安装槽31内，具体的说，所述安装部51背面设置从动齿轮55，所述主轴22上固定设置主动齿轮56，所述主动齿轮56与所述从动齿轮55通过齿轮组件57衔接，所述齿轮组件57连接至安装槽31内壁上。其中，如附图6和7所示，所述齿轮组件57包括齿轮轴571、分别设于所述齿轮轴571两端的第一锥齿轮572与第二锥齿轮573，所述第一锥齿轮572和所述第二锥齿轮573分别与所述从动齿轮55和主动齿轮56相啮合，所述齿轮轴571外侧套有固定部574，所述齿轮轴571与所述固定部574通过轴承进行转动连接，且所述固定部574固定连接至所述安装槽31内壁上。在操作时，通过主轴22带动主动齿轮56旋转，而主动齿轮56通过齿轮组件57带动从动齿轮55旋转，从而使得安装部51位于安装槽31内转动，并且通过改变从动齿轮55、主动齿轮56与齿轮组件57上所述第一锥齿轮572与第二锥齿轮573的传动比，在同一驱动源驱动的情况下，可调整安装部51与主轴22的转速比，不仅避免了安装部51转速过快导致零件损坏，同时节约生产成本。
进一步的，如附图2、3和4所示，所述安装部51正面设置连接槽513，所述连接槽513的槽口设置平衡板53，且所述平衡板53可晃动的设于所述连接槽513内，具体的说，所述平衡板53背面设置若干连接件531，所述连接件531上设置定位滑槽532，所述安装槽31内设置活塞腔体58，所述活塞腔体58上设置若干可伸缩的活塞杆581，所述活塞杆581与所述活塞腔体58之间为密封连接，所述活塞杆581上设置定位轴582，所述定位轴582可滑动的嵌于所述定位滑槽532内。当泥土仓11内切削下来的土体对平衡板53产生的压力不平衡时，平衡板53可晃动、倾斜，进行避让，有利于促进平衡板53表面以及泥土仓11内的土压平衡，而活塞杆581与活塞腔体58密封连接，则使得平衡板53在受力不平衡时，活塞杆581能够位于活塞腔体58内伸缩、移动，以均衡平衡板53上的受力。且所述定位滑槽532的设置，使得平衡板53能够顺利晃动。
另外，如附图3、4和8所示，所述主轴22可转动的贯穿所述平衡板53，所述平衡板53与所述主轴22以及所述安装部51之间均通过所述连接内衬54密封连接，并且所述连接内衬54为弹性材质，具体可以是硅胶制成，具有良好的伸展性、弹性以及密封性，不易断裂，在平衡板53晃动时，连接内衬54在受力变形让位的同时，能够起到密封作用避免所述泥土仓11内切削下来的土体进入安装部51内影响安装部51内零件的使用，并且连接内衬54变形形成一个晃动空间，避免平衡板53在晃动过程中磕碰到所述主轴22与安装部51。进一步的，如附图5所示，所述平衡板53背面设置第一斜面533与第二斜面534，所述第一斜面533与所述第二斜面534分别设于所述平衡板53的外环壁与内环壁上，且所述第一斜面533与所述第二斜面534均为环形。在平衡板53晃动的过程中，所述第一斜面533与所述第二斜面534的设置，能够进一步降低平衡板53磕碰到所述主轴22与安装部51的风险。
如附图1所示，所述内隔件3底端设置让位孔32，所述螺旋送料机4设于所述顶管壳体1内，且所述螺旋送料机4贯穿所述让位孔32后置于所述泥土仓11内，该螺旋送料机4通过其内部转动的螺旋杆，将泥土仓11内土体转运出去，而通过控制螺旋送料机4的出土量，可使泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持稳定，进而确保开挖面的稳定，避免地面的沉降或隆起。
此外，如附图2和3所示，所述安装部51正面环形阵列有若干二号搅拌杆52，所述二号搅拌杆52环绕于所述连接槽513外侧，所述二号搅拌杆52为空心结构，且所述二号搅拌杆52表面贯穿有若干通孔521，所述二号搅拌杆52用于供水以及搅拌，具体的说，所述安装部51内经由隔板511围成的空间形成导水腔512，所述安装部51侧面上环形阵列有若干进水孔514，所述进水孔514与所述导水腔512相连通，且所述二号搅拌杆52贯穿所述安装部51后与所述导水腔512连通，所述内隔件3一侧设有蓄水腔33，所述蓄水腔33与所述安装槽31相连通，当所述安装部51位于所述安装槽31内转动时，蓄水腔33通过进水孔514与导水腔512连接，并且内隔件3上设有进水管34，所述进水管34可外接水泵对所述蓄水腔33进行供水。在使用时，通过进水管34对蓄水腔33供水，而蓄水腔33内的水通过进水孔514进入导水腔512内，而后流入二号搅拌杆52内，从二号搅拌杆52上的通孔521流到泥土仓11内，同时安装部51旋转带动二号搅拌杆52转动，将泥土仓11内的土体搅拌形成流体，一方面能够避免土体在泥土仓11内受压结块，影响泥土仓11内的土压平衡，另一方面流体的土体可便于螺旋送料机4将泥土仓11内的土体运转出去，有利于泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡。而在使用过程中，由于二号搅拌杆52内的水流不断，因此泥土仓11内的土体在水压的作用下不会倒流到二号搅拌杆52内造成堵塞。进一步的，如附图1所示，所述刀盘2靠近内隔件3的一侧端面上环形阵列有若干一号搅拌杆21，所述一号搅拌杆21与所述二号搅拌杆52错开，通过一号搅拌杆21的旋转，可促使泥土仓11内土体快速与水混合形成流体，且一号搅拌杆21的搅拌能够促进泥土仓11内泥水混合物的流动以及运转，避免泥土仓11内泥水卡住，影响泥土仓11内土压平衡。
在操作时，通过电机6带动主轴22以及刀盘2旋转，使刀盘2不断旋转切削土体，切削下的土体进入泥土仓11内，而主轴22旋转带动主动齿轮56旋转，主动齿轮56通过齿轮组件57带动从动齿轮55旋转，从而使得安装部51位于安装槽31内转动，再通过进水管34对蓄水腔33供水，而蓄水腔33内的水通过进水孔514进入导水腔512内，再流入二号搅拌杆52内从通孔521流到泥土仓11内，同时安装部51旋转带动二号搅拌杆52转动，一号搅拌杆21跟随刀盘2旋转，将泥土仓11内的土体与水进行混合搅拌形成流体，一方面能够避免土体在泥土仓11内受压结块，影响泥土仓11内的土压平衡，另一方面流体的土体可便于螺旋送料机4将泥土仓11内的土体运转出去，有利于泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡。而当泥土仓11内切削下来的土体对平衡板53产生的压力不平衡时，平衡板53可晃动、倾斜，进行避让，有利于促进平衡板53表面以及泥土仓11内的土压平衡。在平衡板53晃动时，连接内衬54一方面能够受力变形形成晃动空间，避免平衡板53在晃动过程中磕碰到所述主轴22与安装部51，另一方面，能够起到密封作用避免所述泥土仓11内切削下来的土体进入安装部51内影响安装部51内零件的使用。结构简单，操作便捷，通过二号搅拌杆52供水，以及二号搅拌杆52和一号搅拌杆21的搅拌作用，可促使泥土仓11内的土体形成流体，便于螺旋送料机4运转，同时通过平衡板53的晃动平衡，有利于泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，实现土压平衡。
一种可维持土压平衡的顶管施工设备的使用方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第一步，通过电机6带动主轴22以及刀盘2旋转，使刀盘2不断旋转切削土体，切削下的土体进入泥土仓11内；
第二步，主轴22旋转带动主动齿轮56旋转，主动齿轮56通过齿轮组件57带动从动齿轮55旋转，从而使得安装部51位于安装槽31内转动；
第三步，通过进水管34对蓄水腔33供水，而蓄水腔33内的水通过进水孔514进入导水腔512内，再流入二号搅拌杆52内从通孔521流到泥土仓11内，同时安装部51旋转带动二号搅拌杆52转动，一号搅拌杆21跟随刀盘2旋转，将泥土仓11内的土体与水进行混合搅拌形成流体，一方面能够避免土体在泥土仓11内受压结块，影响泥土仓11内的土压平衡，另一方面流体的土体可便于螺旋送料机4将泥土仓11内的土体运转出去，有利于泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡。
第四步，当泥土仓11内切削下来的土体对平衡板53产生的压力不平衡时，平衡板53可晃动、倾斜，进行避让，有利于促进平衡板53表面以及泥土仓11内的土压平衡；
第五步，在平衡板53晃动时，连接内衬54一方面能够受力变形形成晃动空间，避免平衡板53在晃动过程中磕碰到所述主轴22与安装部51，另一方面能够起到密封作用，避免所述泥土仓11内切削下来的土体进入安装部51内影响安装部51内零件的使用。结构简单，操作便捷，通过二号搅拌杆52供水，以及二号搅拌杆52和一号搅拌杆21的搅拌作用，可促使泥土仓11内的土体形成流体，便于螺旋送料机4运转，同时通过平衡板53的晃动平衡，有利于泥土仓11内土压力与刀盘2切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，实现土压平衡。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于，包括有：
顶管壳体，所述顶管壳体首端设置可转动的刀盘，所述刀盘通过所述顶管壳体内的主轴驱动；
内隔件，所述内隔件设于所述顶管壳体内，且所述内隔件、顶管壳体与所述刀盘围成的空间形成泥土仓，所述主轴可转动的贯穿所述内隔件，所述内隔件靠近刀盘的一侧端面上设置安装槽，所述内隔件底端设置让位孔；
土压平衡机构，所述土压平衡机构包括安装部、二号搅拌杆、平衡板和连接内衬，所述安装部可转动的设于所述安装槽内，并且所述安装部正面设置连接槽，所述连接槽的槽口设置平衡板，且所述平衡板可晃动的设于所述连接槽内，所述主轴可转动的贯穿所述平衡板，所述平衡板与所述主轴以及所述安装部之间均通过所述连接内衬密封连接，并且所述连接内衬为弹性材质，所述安装部正面环形阵列有若干二号搅拌杆，所述二号搅拌杆环绕于所述连接槽外侧，所述二号搅拌杆为空心结构，且所述二号搅拌杆表面贯穿有若干通孔，所述二号搅拌杆用于供水以及搅拌；
螺旋送料机，所述螺旋送料机设于所述顶管壳体内，且所述螺旋送料机贯穿所述让位孔后置于所述泥土仓内。
2.如权利要求1所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述刀盘靠近内隔件的一侧端面上环形阵列有若干一号搅拌杆，所述一号搅拌杆与所述二号搅拌杆错开。
3.如权利要求1所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述安装部内经由隔板围成的空间形成导水腔，所述安装部侧面上环形阵列有若干进水孔，所述进水孔与所述导水腔相连通，且所述二号搅拌杆贯穿所述安装部后与所述导水腔连通，所述内隔件一侧设有蓄水腔，所述蓄水腔与所述安装槽相连通，当所述安装部位于所述安装槽内转动时，蓄水腔通过进水孔与导水腔连接。
4.如权利要求3所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述安装部背面设置从动齿轮，所述主轴上固定设置主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮通过齿轮组件衔接，所述齿轮组件连接至安装槽内壁上。
5.如权利要求4所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述齿轮组件包括齿轮轴、分别设于所述齿轮轴两端的第一锥齿轮与第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮分别与所述从动齿轮和主动齿轮相啮合，所述齿轮轴外侧套有固定部，所述齿轮轴与所述固定部为转动连接，且所述固定部固定连接至所述安装槽内壁上。
6.如权利要求1所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述平衡板背面设置若干连接件，所述连接件上设置定位滑槽，所述安装槽内设置活塞腔体，所述活塞腔体上设置若干可伸缩的活塞杆，所述活塞杆与所述活塞腔体之间为密封连接，所述活塞杆上设置定位轴，所述定位轴可滑动的嵌于所述定位滑槽内。
7.如权利要求6所述的一种可维持土压平衡的顶管施工设备，其特征在于：所述平衡板背面设置第一斜面与第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面分别设于所述平衡板的外环壁与内环壁上，且所述第一斜面与所述第二斜面均为环形。
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| CN202211171349.2A CN115450650A (zh) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 一种可维持土压平衡的顶管施工设备 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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| CN202211171349.2A Pending CN115450650A (zh) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 一种可维持土压平衡的顶管施工设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118462199A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-09 | 中交建筑集团第六工程有限公司 | 一种兼具泥水平衡及土压平衡的顶管机 |
-
2022
- 2022-09-26 CN CN202211171349.2A patent/CN115450650A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118462199A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-09 | 中交建筑集团第六工程有限公司 | 一种兼具泥水平衡及土压平衡的顶管机 |
| CN118462199B (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-30 | 中交建筑集团第六工程有限公司 | 一种兼具泥水平衡及土压平衡的顶管机 |
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