CN115596457A - 一种盾构机前端闸门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盾构机前端闸门，包括具有流道的阀体，阀体内具有轨道沟槽；闸板，插设在阀体上并由驱动机构驱动能上下移动；其特征在于：还包括排料腔，位于轨道沟槽的下方且连通；翻板，通过转轴转动安装在阀体内，翻板的翻转能使得轨道沟槽和排料腔连通或阻断；清洁推板，设于排料腔内并能左右移动，在清洁推板位于排料腔内的状态下，清洁推板对处于水平位置的翻板形成支撑阻止其翻转，翻板处于阻断轨道沟槽和排料腔连通的位置；在清洁推板滑移出排料腔的状态下，翻板能翻转至使轨道沟槽和排料腔连通的位置；清洁推板的左右移动能将位于排料腔内的泥浆排出。本闸门在闸板关闭时将轨道沟槽内的泥浆碎石排出。

Description

一种盾构机前端闸门

技术领域

本发明属于盾构机阀门技术领域，尤其涉及一种盾构机前端闸门。

背景技术

盾构机是一种专用于隧道掘进的专用工程机械，是一种在盾体的保护下，通过刀盘切削土体进行隧道开挖，同时使用螺旋输送机或其它方式输送渣土，以及通过拼装机衬砌作业的隧道施工设备，盾构机凭借其安全性、高效性以及经济性而在隧道施工中得到广泛应用。

在现有技术中，盾构机一般会在刀盘后的密封隔板上设置一个闸门，在盾构机工作时，闸门开启，使得刀盘切削下的泥浆能经过闸门流向密封隔板后，然后再由螺旋输送机输出，保证盾构机的正常挖掘工作；而在设备检修时，需要控制闸门关闭，这样即能保证开挖面压力，又能实现密封隔板后面的设备检修，目前盾构机前端闸门一般使用闸阀形式，如一专利号为CN201510963192.0(公开号为CN105464673A)的中国发明专利“一种盾构机用螺旋输送机的前闸门装置”，披露这样一种闸门。但是由于闸阀在开启时，与闸板配合的轨道沟槽就会暴露在泥浆中，使得泥浆中的大块碎石堆积在轨道沟槽中，使得在闸阀关闭时闸板因为顶在轨道沟槽中的碎石上，致使闸板不能完全关闭，造成泄漏。

综上所述，现有盾构机前端闸门还可作进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构合理、在闸板关闭时将轨道沟槽内的泥浆碎石排出的盾构机前端闸门。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种盾构机前端闸门，包括

具有前后贯穿的流道的阀体，阀体内的底部具有轨道沟槽；

闸板，插设在阀体上并由驱动机构驱动能上下移动，闸板的上移能脱离轨道沟槽并打开所述流道，闸板下移插入轨道沟槽后关闭所述流道；

其特征在于：还包括

排料腔，位于阀体内的底部并位于轨道沟槽的下方且连通；

翻板，通过转轴转动安装在阀体内并位于轨道沟槽和排料腔之间，翻板的翻转能使得轨道沟槽和排料腔连通或阻断；

清洁推板，设于排料腔内并能左右移动，在清洁推板位于排料腔内的状态下，所述清洁推板对处于水平位置的翻板形成支撑阻止其翻转，翻板处于阻断轨道沟槽和排料腔连通的位置；在清洁推板滑移出排料腔的状态下，所述翻板不再被清洁推板支撑，翻板能翻转至使轨道沟槽和排料腔连通的位置；清洁推板的左右移动能将位于排料腔内的泥浆排出。

进一步改进，上述排料腔的右端出口处设有仅允许泥浆从排料腔的右端出口排出的单向阀。单向阀的设置能避免泥浆从外部经由排料腔的右端出口倒灌进来。

更进一步改进，上述转轴的外端固定有控制轴，控制轴的外周壁上开有直槽和螺旋槽，螺旋槽位于直槽的左端并与直槽连通，直槽贯穿控制轴套的右端面，所述清洁推板上设于与直槽和螺旋槽匹配的驱动凸柱；在清洁推板向左滑移出排料腔的状态下，所述驱动凸柱位于直槽内，所述闸板刚刚进入轨道沟槽，清洁推板进一步左移，在驱动凸柱与螺旋槽配合下，翻板随转轴和控制轴翻转，使得轨道沟槽和排料腔连通。

前述方案通过控制轴转动可带动翻板转动，并且在控制轴上设置直槽和螺旋槽，使清洁推板上的驱动凸柱能在螺旋轨道和直轨道内滑动，这样在闸板打开过程开始时，可带动控制轴先转动后停止定位，使得翻板先将轨道沟槽和排料腔阻断并定位，然后清洁推板再进入排料腔内并右移将废料推出，而在闸板关闭过程中，在清洁推板向左滑移出排料腔的状态下，驱动凸柱位于直槽内，同时闸板刚刚进入轨道沟槽，清洁推板进一步左移，在驱动凸柱与螺旋槽配合下，翻板随转轴和控制轴翻转，使得轨道沟槽和排料腔连通，带动控制轴先定位静置然后转动，使得翻板在闸板下降过程中不转动，而在闸板进入轨道沟槽内后再转动，将轨道沟槽和排料腔连通，使得轨道沟槽内的泥浆能内推入排料腔内。其为机械方式控制翻板按需转动，无需额外设置电机，成本低，整个工作过程简洁明确，控制方便，简单。

作为优选，上述闸板通过安装在阀体上的电动推杆驱动而能上下移动。当然也可以通过液压缸驱动。

进一步改进，上述闸板通过传动结构与所述清洁推板连接，所述闸板下移通过传动结构带动清洁推板左移，所述闸板上移则通过传动结构带动清洁推板右移。该方案将闸板的上下移动与清洁推板的左右移动直接关联起来，无需额外设置驱动清洁推板移动的其他控制机构，使得整体结构紧凑，简洁

作为优选方案，上述传动结构包括

控制杆，固定在闸板的一侧并向下延伸设置；

竖向设置的第一带传动组，包括两个上下间隔设置并安装在阀体的左侧的第一带轮，两个第一带轮之间通过第一皮带连接，所述控制杆与所述第一皮带固定；

固定架，固定在阀体的底部；

倾斜设置的第二带传动组，包括两个第二带轮及连接两个第二带轮的第二皮带，其中一个第二带轮与位于下方的第一带轮同轴间隔设置并能同步转动，另一个第二带轮安装在固定架上并位于第一带轮的左侧；

横向设置的第三带传动组，包括两个左右间隔设置在固定架上的第三带轮及连接两个第三带轮的第三皮带，其中一个第三带轮与位于下方的第二带轮同轴间隔设置并能同步转动，另一个第三带轮位于第一带轮的右侧；

移动架，其下部通过下滑轨约束在固定架上，上部通过上滑轨约束在清洁推板下方，使得所述移动架能相对阀体底部和清洁推板左右移动；

横向设置的第四带传动组，包括两个左右间隔设置在移动架上的第四带轮及连接两个第四带轮的第四皮带，所述固定架与第四皮带的下方固定，清洁推板与第四皮带的上方固定，所述移动架则与第三皮带的上方固定。

本传动机构主要由四组带传动组构成，并在闸板上设置控制杆，带传动组仅包括带轮和皮带，结构简单成本低，闸板在开启和关闭时能通过控制杆带动皮带移动，进而带动带轮转动，由于带轮转动能带动皮带及移动架运动，最终带动清洁推板进行排料动作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置翻板、排料腔和清洁推板，使得在闸板开启时，翻板与阀体配合，使阀体内的泥浆不能进入排料腔内，而在闸板关闭并且闸板刚进入轨道沟槽后，翻板转动，将轨道沟槽和排料腔连通，将轨道沟槽中的泥浆推入排料腔内，使得闸板能够继续向下运动，并使得闸板能够移动到位并和阀体产生稳定密封，避免泄漏；在闸板开启并离开轨道沟槽后，翻板转动处于阻断轨道沟槽和排料腔连通的位置，清洁推板在排料腔内持续右移，将推动排料腔内的泥浆，使其通过单向阀排出阀体外。

附图说明

图1为本发明闸板开启时的剖视图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为本发明中控制轴的立体示意图。

图4为本发明闸板运动至即将带动翻板转动、轨道沟槽和排料腔阻断时的剖视图；

图5为图4中B-B方向的剖视图；

图6为本发明闸板开启时的剖视图；

图7为图6中C-C方向的剖视图；

图8为图6中D-D方向的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～8所示，为本发明的一个优选实施例。

一种盾构机前端闸门，包括

具有前后贯穿的流道1a的阀体1，阀体1内的底部具有轨道沟槽1b；

闸板2，插设在阀体1上并由驱动机构驱动能上下移动，闸板2的上移能脱离轨道沟槽1b并打开所述流道1a，闸板2下移插入轨道沟槽1b后关闭所述流道1a。闸板2通过安装在阀体1上的电动推杆10驱动而能上下移动。

排料腔1c，位于阀体1内的底部并位于轨道沟槽1b的下方且连通；排料腔1c的右端出口处设有仅允许泥浆从排料腔1c的右端出口X排出的单向阀12。

翻板3，通过转轴4转动安装在阀体1内并位于轨道沟槽1b和排料腔1c之间，翻板 3的翻转能使得轨道沟槽1b和排料腔1c连通或阻断。

清洁推板5，设于排料腔1c内并能左右移动，在清洁推板5位于排料腔1c内的状态下，所述清洁推板5对处于水平位置的翻板3形成支撑阻止其翻转，翻板3处于阻断轨道沟槽1b和排料腔1c连通的位置；在清洁推板5滑移出排料腔1c的状态下，所述翻板 3不再被清洁推板5支撑，翻板3能翻转至使轨道沟槽1b和排料腔1c连通的位置；清洁推板5的右移能将位于排料腔1c内的泥浆排出。

转轴4的外端固定有控制轴6，控制轴6的外周壁上开有直槽61和螺旋槽62，螺旋槽62位于直槽61的左端并与直槽61连通，直槽61贯穿控制轴6套的右端面，所述清洁推板5上设于与直槽61和螺旋槽62匹配的驱动凸柱51；在清洁推板5向左滑移出排料腔1c的状态下，所述驱动凸柱51位于直槽61内，所述闸板2刚刚进入轨道沟槽1b，清洁推板5进一步左移，在驱动凸柱51与螺旋槽62配合下，翻板3随转轴4和控制轴6 翻转，使得轨道沟槽1b和排料腔1c连通。

闸板2通过传动结构与所述清洁推板5连接，所述闸板2下移通过传动结构带动清洁推板5左移，所述闸板2上移则通过传动结构带动清洁推板5右移。

传动结构包括

控制杆7，固定在闸板2的一侧并向下延伸设置。

竖向设置的第一带传动组8a，包括两个上下间隔设置并安装在阀体1的左侧的第一带轮8a1，两个第一带轮8a1之间通过第一皮带8a2连接，所述控制杆7通过侧凸的第一连接部71与所述第一皮带8a2固定。

固定架9，固定在阀体1的底部；

倾斜设置的第二带传动组8b，包括两个第二带轮8b1及连接两个第二带轮8b1的第二皮带8b2，其中一个第二带轮8b1与位于下方的第一带轮8a1同轴间隔设置并能同步转动，另一个第二带轮8b1安装在固定架上并位于第一带轮8a1的左侧。

横向设置的第三带传动组8c，包括两个左右间隔设置在固定架9上的第三带轮8c1及连接两个第三带轮8c1的第三皮带8c2，其中一个第三带轮8c1与位于下方的第二带轮8b1同轴间隔设置并能同步转动，另一个第三带轮8c1位于第一带轮8a1的右侧。

移动架11，其下部通过下滑轨111约束在固定架9上，上部通过上滑轨112约束在清洁推板5下方，使得所述移动架11能相对阀体1底部和清洁推板5左右移动。

横向设置的第四带传动组8d，包括两个左右间隔设置在移动架11上的第四带轮8d1 及连接两个第四带轮8d1的第四皮带8d2，固定架9通过侧凸的第二连接部91与第四皮带8d2的下方固定，清洁推板5通过侧凸的第三连接部52与第四皮带8d2的上方固定，所述移动架11则通过侧凸的第四连接部113与第三皮带8c2的上方固定。

本前端闸门实施例的工作原理及过程如下

本前端闸门开启时，盾构机密封隔板前的泥浆经过前端闸门流至密封隔板后侧，经过螺旋输送机输出，而当前端闸门关闭时泥浆就不能流至密封隔板后侧，从而能保证开挖面压力，同时在检修时阻断泥浆流至密封隔板后侧避免对检修造成影响。

当本闸门由开启状态关闭时，如图1、2所示，闸板2处于开启状态，此时泥浆经过流道1a流过阀体1，首先控制电动推杆10收缩，带动闸板2下降，进而带动控制杆7 移动下降，由于控制杆7与第一皮带8a2固定连接，两个第一带轮8a1通过第一皮带8a2 配合，从而带动第一带轮8a1逆时针转动；由于位于上方的第二带轮8b1与位于下方的 第一带轮8a1同轴间隔设置并能同步转动，进而使得第二带轮8b1跟随逆时针转动，两 个第二带轮8b1通过第二皮带8b2配合，从而另一个第二带轮8b1也逆时针转动；由于 位于左侧的第三带轮8c1与位于下方的第二带轮8b1同轴间隔设置并能同步转动，使得 第三带轮8c1跟随逆时针转动，由于两个第三带轮8c1通过的第三皮带8c2配合，且移 动架11与第三皮带8c2固定，移动架11通过下滑轨111约束在固定架9上，使得第三 皮带8c2带动移动架11沿固定架9方向向左移动，由于两个第四带轮8d1通过第四皮带 8d2配合，并且固定架9与第四皮带8d2固定，使得移动架11向左移动时，会带动两个 第四带轮8d1逆时针转动，并且位于下方的第四皮带8d2相对向右移动，同时位于上方 的第四皮带8d2相对向左移动，由于清洁推板5与第四皮带8d2的上方固定，移动架11 上部通过上滑轨112约束在清洁推板5下方，进而带动清洁推板5相对移动架11向左移 动，清洁推板5沿排料腔1c向左移动，由于清洁推板5上侧与翻板3接触配合，使得清 洁推板5置于排料腔1c内时，翻板3不能转动，从而使得闸板2在下降过程中翻板3保 持不动，使轨道沟槽1b和排料腔1c一直阻断，驱动凸柱51跟随清洁推板5一直向左移 动，驱动凸柱51进入直槽61内并沿直槽61向左运动，使控制轴6保持不转，当驱动凸 柱51经过直槽61刚刚进入螺旋槽22内时，此时清洁推板5刚好与翻板3脱离，并且此 时闸板2下端刚好进入轨道沟槽1b内(如图4、5所示)，控制闸板2继续下降，进而通 过带动清洁推板5继续向左移动，使得驱动凸柱51向左移动，通过驱动凸柱51和螺旋 槽62的配合，带动控制轴6转动，带动翻板3转动，将轨道沟槽1b和排料腔1c连通， 进而将聚集在轨道沟槽1b内的泥浆推入排料腔1c内，使得闸板2能够下降到位形成稳 定密封将流道1a切断(如图6、7、8所示)，完成关闭。

当本闸门由关闭状态开启时，如图6、7、8所示，闸板2处于关闭状态，首先控制电动推杆10伸出，带动闸板2上升，进而带动控制杆7移动上升，由于控制杆7与第一皮带8a2固定连接，两个第一带轮8a1通过第一皮带8a2配合，从而带动第一带轮8a1 顺时针转动，由于位于上方的第二带轮8b1与位于下方的第一带轮8a1同轴间隔设置并能同步转动，进而使得第二带轮8b1跟随顺时针转动，两个第二带轮8b1通过第二皮带 8b2配合，从而另一个第二带轮8b1也顺时针转动；由于位于左侧的第三带轮8c1与位于下方的第二带轮8b1同轴间隔设置并能同步转动，使得第三带轮8c1跟随顺时针转动，由于两个第三带轮8c1通过的第三皮带8c2配合，且移动架11与第三皮带8c2固定，移动架11通过下滑轨111约束在固定架9上，使得第三皮带8c2带动移动架11沿固定架9 方向向右移动，由于两个第四带轮8d1通过第四皮带8d2配合，且固定架9与第四皮带 8d2固定，使得移动架11向右移动时，会带动两个第四带轮8d1顺时针转动，且位于下方的第四皮带8d2相对向左移动，同时，位于上方的第四皮带8d2相对向右移动，由于清洁推板5与第四皮带8d2的上方固定，移动架11上部通过上滑轨112约束在清洁推板 5下方，进而带动清洁推板5相对移动架11向右移动，即清洁推板5沿排料腔1c向右移动，由于此时驱动凸柱51与螺旋槽62配合，使得驱动凸柱51向右运动时带动控制轴6 转动，进而带动翻板3转动，当驱动凸柱51通过螺旋槽62刚刚进入直槽61中时，翻板 3正好转动90度，将排料腔1c和轨道沟槽1b阻断(如图4、5所示)，然后控制闸板2 继续上升，从而带动清洁推板5继续向右移动，同时驱动凸柱51也跟随向右移动，由于驱动凸柱51和直槽62配合使得翻板3保持不转，当清洁推板5向右移动到翻板3下时，由于清洁推板5上侧与翻板3接触配合，使得清洁推板5置于排料腔1c内时，翻板3不能转动，此时驱动凸柱51已经脱离直槽62，从而使得闸板2在上降过程中翻板3保持不动，使轨道沟槽1b和排料腔1c一直阻断，控制闸板2继续上升，将流道1a连通，同时清洁推板5一直向右运动，推动排料腔1c内的泥浆向右移动，并推动单向阀12的右端出口X排出，当闸板2上升将流道1a全部打开时(如图1、2所示)，本发明完成开启。

需要说明的是，本实施例的描述中，术语“前、后”、“左、右”、“内、外”“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (6)

1.一种盾构机前端闸门，包括

具有前后贯穿的流道(1a)的阀体(1)，阀体(1)内的底部具有轨道沟槽(1b)；

闸板(2)，插设在阀体(1)上并由驱动机构驱动能上下移动，闸板(2)的上移能脱离轨道沟槽(1b)并打开所述流道(1a)，闸板(2)下移插入轨道沟槽(1b)后关闭所述流道(1a)；

其特征在于：还包括

排料腔(1c)，位于阀体(1)内的底部并位于轨道沟槽(1b)的下方且连通；

翻板(3)，通过转轴(4)转动安装在阀体(1)内并位于轨道沟槽(1b)和排料腔(1c)之间，翻板(3)的翻转能使得轨道沟槽(1b)和排料腔(1c)连通或阻断；

清洁推板(5)，设于排料腔(1c)内并能左右移动，在清洁推板(5)位于排料腔(1c)内的状态下，所述清洁推板(5)对处于水平位置的翻板(3)形成支撑阻止其翻转，翻板(3)处于阻断轨道沟槽(1b)和排料腔(1c)连通的位置；在清洁推板(5)滑移出排料腔(1c)的状态下，所述翻板(3)不再被清洁推板(5)支撑，翻板(3)能翻转至使轨道沟槽(1b)和排料腔(1c)连通的位置；清洁推板(5)的右移能将位于排料腔(1c)内的泥浆排出。

2.根据权利要求1所述的盾构机前端闸门，其特征在于：所述排料腔(1c)的右端出口处设有仅允许泥浆从排料腔(1c)的右端出口(X)排出的单向阀(12)。

3.根据权利要求1所述的盾构机前端闸门，其特征在于：所述转轴(4)的外端固定有控制轴(6)，控制轴(6)的外周壁上开有直槽(61)和螺旋槽(62)，螺旋槽(62)位于直槽(61)的左端并与直槽(61)连通，直槽(61)贯穿控制轴(6)套的右端面，所述清洁推板(5)上设于与直槽(61)和螺旋槽(62)匹配的驱动凸柱(51)；在清洁推板(5)向左滑移出排料腔(1c)的状态下，所述驱动凸柱(51)位于直槽(61)内，所述闸板(2)刚刚进入轨道沟槽(1b)，清洁推板(5)进一步左移，在驱动凸柱(51)与螺旋槽(62)配合下，翻板(3)随转轴(4)和控制轴(6)翻转，使得轨道沟槽(1b)和排料腔(1c)连通。

4.根据权利要求1所述的盾构机前端闸门，其特征在于：所述闸板(2)通过安装在阀体(1)上的电动推杆(10)驱动而能上下移动。

5.根据权利要求1～4任一所述的盾构机前端闸门，其特征在于：所述闸板(2)通过传动结构与所述清洁推板(5)连接，所述闸板(2)下移通过传动结构带动清洁推板(5)左移，所述闸板(2)上移则通过传动结构带动清洁推板(5)右移。

6.根据权利要求5所述的盾构机前端闸门，其特征在于：所述传动结构包括

控制杆(7)，固定在闸板(2)的一侧并向下延伸设置；

竖向设置的第一带传动组(8a)，包括两个上下间隔设置并安装在阀体(1)的左侧的第一带轮(8a1)，两个第一带轮(8a1)之间通过第一皮带(8a2)连接，所述控制杆(7)与所述第一皮带(8a2)固定；

固定架(9)，固定在阀体(1)的底部；

倾斜设置的第二带传动组(8b)，包括两个第二带轮(8b1)及连接两个第二带轮(8b1)的第二皮带(8b2)，其中一个第二带轮(8b1)与位于下方的第一带轮(8a1)同轴间隔设置并能同步转动，另一个第二带轮(8b1)安装在固定架上并位于第一带轮(8a1)的左侧；

横向设置的第三带传动组(8c)，包括两个左右间隔设置在固定架(9)上的第三带轮(8c1)及连接两个第三带轮(8c1)的第三皮带(8c2)，其中一个第三带轮(8c1)与位于下方的第二带轮(8b1)同轴间隔设置并能同步转动，另一个第三带轮(8c1)位于第一带轮(8a1)的右侧；

移动架(11)，其下部通过下滑轨(111)约束在固定架(9)上，上部通过上滑轨(112)约束在清洁推板(5)下方，使得所述移动架(11)能相对阀体(1)底部和清洁推板(5)左右移动；

横向设置的第四带传动组(8d)，包括两个左右间隔设置在移动架(11)上的第四带轮(8d1)及连接两个第四带轮(8d1)的第四皮带(8d2)，所述固定架(9)与第四皮带(8d2)的下方固定，清洁推板(5)与第四皮带(8d2)的上方固定，所述移动架(11)则与第三皮带(8c2)的上方固定。

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