CN116771362B - 一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动保护设备领域，具体涉及一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用，通过进料管输入工作过程中产生的泥浆，然后通过多条支路分别将泥浆通过出料管输入到泥浆泵中，支路的支路管体中设置有通断闸门和微波破碎装置，通过通断闸门控制支路管体的通断，使得在某一支路管体发生堵塞时，通过通断闸门断开对应的支路管体，然后通过微波破碎装置对支路管体内的石块进行破碎，在此同时打开另一支路进行泥浆的输送，在石块破碎完成后，逐步关闭另一支路，然后重新打开之前堵塞的支路，使得自动对石块进行破碎处理，使得整个过程全自动连续处理，并以对泥浆泵提供保护，使得减轻人员劳动强度，提高施工作业效率，实现智能、高效施工。

Description

一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用

技术领域

本发明涉及传动保护设备领域，尤其涉及一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用。

背景技术

泥水平衡盾构机是一种用于地下隧道建设的盾构机。它通过采用泥浆平衡掘进技术，可以在软弱地层和高水位地下建设隧道，同时也适用于一般的固结性地层。

泥水平衡盾构机主要由掘进头、盾壳、推进系统、脉冲水泵、泥浆处理系统等组成。在掘进过程中，盾构机掘进头前方的土层被挤进盾壳内，形成负压泥浆环，使得地下水被泥浆替代，从而实现泥浆平衡掘进。此外，盾壳还能够起到支撑土体的作用，避免地面沉降，保证了隧道施工的安全性和稳定性。

泥水平衡盾构机施工过程中出现尺寸较大的石块是一种普遍现象，这种较大的石块容易对泥浆泵及泥浆管道造成损坏，致使施工暂停，进行泥浆泵或泥浆管道的维修或更换，不仅影响施工效率，而且提高施工成本。

现有技术提供一种盾构机泥水环流和碎石系统（CN105065007B），包括通过管道依次串联的进浆管、气垫舱、出料管、泥浆管路破碎机、排浆泵和排浆管；所述出料管用于将气垫舱中的泥浆和砂石输送至所述泥浆管路破碎机中，所述泥浆管路破碎机将来自于气垫舱中的石头破碎；且所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。本发明提供的系统中破碎机比在盾构机气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力大，使用寿命长，可靠性高，解决现有盾构机在富水砂卵石中存在滞排、堵管等问题。且安装在拖车上，减少人员带压进舱维修次数，降低盾构机的使用成本与施工风险，提高了盾构机的地质适应性与掘进效率。但是上述装置结构复杂，在处理碎石时会影响处理速度。

现有技术还提供一种泥水盾构防堵塞泥水泵（CN206309400U）包括泥水泵、采石箱及碎石机，所述碎石机设在泥水泵泵口前方，并与采石箱相连；当泥水泵口堵塞时，启动碎石机进行堵塞物破碎，进而使堵塞物分散，依次通过泥水泵进入泥水循环系统。上述碎石结构采用压碎的方式，这种结构只能间歇性工作，且破碎不够充分，从而降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用，旨在可以自动对石块进行破碎处理，使得整个过程全自动连续处理，并以对泥浆泵提供保护，使得减轻人员劳动强度，提高施工作业效率，实现智能、高效施工。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，包括进料管，所述进料管用于输入泥浆；

多条支路，多条所述支路和所述进料管连通，并用于通过泥浆和破碎石块；

出料管，所述出料管用于将处理后的泥浆输入到泥浆泵中；

控制系统，所述控制系统用于对支路进行控制；

所述支路包括支路管体、通断闸门和微波破碎装置，所述支路管体内设置有过滤网，所述支路管体与所述进料管连通，所述通断闸门设置在所述支路管体上，所述微波破碎装置设置在所述通断闸门的一侧，所述支路还包括底部闸门和石块存储箱，所述石块存储箱设置在所述支路管体的底部，所述底部闸门设置在微波闸门的一侧，用于控制所述石块存储箱的通断。

其中，所述通断闸门包括入口闸门、出口闸门和微波闸门，所述入口闸门和所述出口闸门分别设置在所述支路管体上，并位于所述微波破碎装置的两侧，所述通断闸门用于开闭所述微波破碎装置的入口。

其中，所述入口闸门、所述出口闸门和所述微波闸门采用液压驱动或电机驱动中任一方式进行驱动。

其中，所述微波破碎装置包括微波电源、微波磁控管、微波传输天线和环形器。

其中，所述支路还包括压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和所述流量传感器设置在所述入口闸门和所述出口闸门之间。

其中，所述石块存储箱包括箱体、二次粉碎器和推料叶片，所述二次粉碎器转动设置在所述箱体内，所述推料叶片转动设置在所述二次粉碎器的底部。

其中，所述二次粉碎器包括隔板、引导壳、两个粉碎辊、粉碎电机和回流壳，所述隔板具有多个通孔，所述隔板与所述箱体固定连接，并位于所述箱体顶部，所述引导壳具有回流道，所述引导壳与所述隔板固定，并位于所述隔板内侧，两个所述粉碎辊设置在所述引导壳的底部，所述粉碎电机与所述粉碎辊连接，所述回流壳设置在所述回流道的一侧。

其中，所述控制系统包括检测数据获取模块、判断模块、控制模块和破碎模块，所述检测数据获取模块、所述判断模块、所述控制模块和所述破碎模块依次连接；

所述检测数据获取模块，用于获取压力值和流量值；

所述判断模块，用于当压力值和流量值均大于程序设定值时判断为堵塞状态；

所述控制模块，用于在堵塞状态时关闭对应通路，同时打开其他支路

所述破碎模块，用于控制微波破碎装置对堵塞状态的通路进行处理。

第二方面，本发明还提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的使用方法，采用所述的非接触式泥浆泵保护装置，且具有两条支路，区分为第一支路和第二支路，包括：S101盾构施工过程中，控制系统将第一支路的入口闸门和出口闸门开启，将第二支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第一支路和第二支路的微波闸门关闭；

S102当第一支路的压力传感器和流量传感器检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统自动将第二支路的入口闸门和出口闸门开启，将第一支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第一支路的微波闸门一开启，将第一支路的微波破碎装置一启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置一和微波闸门一；

S103当第二支路的压力传感器和流量传感器检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统自动将第一支路的入口闸门和出口闸门开启，将第二支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第二支路的微波闸门二开启，将第二支路的微波破碎装置二启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置二和微波闸门二；

S104在控制系统控制下自动循环S101~S103，实现第一支路和第二支路的自动切换及石块破碎。

第三方面，本发明还提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的应用，采用所述的非接触式泥浆泵保护装置，并将所述非接触式泥浆泵保护装置应用于进料口有固体杂质的液体泵。

本发明的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置及使用方法、应用，通过所述进料管可以输入工作过程中产生的泥浆，然后可以通过多条支路分别将泥浆通过所述出料管输入到泥浆泵中，但是本申请一次只打开一条支路，而其他支路则处于关闭状态。所述支路的支路管体中设置有通断闸门和微波破碎装置，通过所述通断闸门可以控制所述支路管体的通断，使得在某一支路管体发生堵塞时，可以通过所述通断闸门断开对应的支路管体，然后通过所述微波破碎装置对支路管体内的石块进行破碎，在此同时可以打开另一支路进行泥浆的输送，在石块破碎完成后，可以逐步关闭另一支路，然后重新打开之前堵塞的支路，使得可以自动对石块进行破碎处理，使得整个过程采用微波破碎石块，为非接触式，整体振动小，可以全自动连续处理，并以对泥浆泵提供保护，使得可以减轻人员劳动强度，提高施工作业效率，实现智能、高效施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的第一实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的结构图。

图2是本发明的第二实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的侧面结构图。

图3是本发明的第二实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的结构图。

图4是本发明的第二实施例的石块存储箱的结构图。

图5是本发明的第二实施例的控制系统的结构图。

图6是本发明的第三实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的使用方法的流程图。

进料管101、支路102、出料管103、控制系统104、支路管体105、通断闸门106、微波破碎装置107、入口闸门201、出口闸门202、微波闸门203、压力传感器204、流量传感器205、底部闸门206、石块存储箱207、排气管路208、检测数据获取模块209、判断模块210、控制模块211、破碎模块212、箱体213、二次粉碎器214、推料叶片215、隔板216、引导壳217、粉碎辊218、粉碎电机219、回流壳220、通孔221、回流道222。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

第一实施例

请参阅图1和图2，图1是本发明的第一实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的结构图。图2是本发明的第二实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的结构图。

本发明提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，包括进料管101，所述进料管101用于输入泥浆；多条支路102，多条所述支路102和所述进料管101连通，并用于通过泥浆和破碎石块；出料管103，所述出料管103用于将处理后的泥浆输入到泥浆泵中；控制系统104，所述控制系统104用于对支路102进行控制；所述支路102包括支路管体105、通断闸门106和微波破碎装置107，所述支路管体105内设置有过滤网，用于阻挡大尺寸石块通过，所述支路管体105与所述进料管101连通，所述通断闸门106设置在所述支路管体105上，所述微波破碎装置107设置在所述通断闸门106的一侧，所述支路102还包括底部闸门206和石块存储箱207，所述石块存储箱207设置在所述支路管体105的底部，所述底部闸门206设置在微波闸门203的一侧，用于控制所述石块存储箱207的通断。

在本实施方式中，通过所述进料管101可以输入工作过程中产生的泥浆，然后可以通过多条支路102分别将泥浆通过所述出料管103输入到泥浆泵中，但是本申请一次只打开一条支路102，而其他支路102则处于关闭状态。

所述支路102的支路管体105中设置有通断闸门106和微波破碎装置107，所述控制系统104可以根据具体情况集成到支路中或者单独设置，所述控制系统104通过所述通断闸门106可以控制所述支路管体105的通断，使得在某一支路管体105发生堵塞时，可以通过所述通断闸门106断开对应的支路管体105，然后通过所述微波破碎装置107对支路管体105内的石块进行破碎，在此同时可以打开另一支路102进行泥浆的输送，在石块破碎完成后，可以逐步关闭另一支路102，然后重新打开之前堵塞的支路102，使得可以自动对石块进行破碎处理，使得整个过程可以全自动连续处理，并以对泥浆泵提供保护，使得可以减轻人员劳动强度，提高施工作业效率，实现智能、高效施工，当微波破碎装置107出现故障时，石块可以通过底部闸门206排放到石块储存箱中，使得可以继续使用。

第二实施例

请参阅图3~图5，图3是本发明的第二实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的结构图。图4是本发明的第二实施例的石块存储箱的结构图。

图5是本发明的第二实施例的控制系统的结构图。

在第一实施例的基础上，本发明还提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，所述通断闸门106包括入口闸门201、出口闸门202和微波闸门203，所述入口闸门201和所述出口闸门202分别设置在所述支路管体105上，并位于所述微波破碎装置107的两侧，所述通断闸门106用于开闭所述微波破碎装置107的入口。通过所述入口闸门201和所述出口闸门202可以提供一个破碎空间，使得微波破碎装置107可以对破碎空间中的杂质进行处理，所述微波闸门203用于控制所述微波破碎装置107的通断，使得使用更加方便。

其中，所述入口闸门201、所述出口闸门202和所述微波闸门203采用液压驱动或电机驱动中任一方式进行驱动。

所述微波破碎装置107包括微波电源、微波磁控管、微波传输天线和环形器。微波电源：微波电提供微波信号所需的能量。微波电源通常采用高频电源，例如微波发生器或放大器，以产生高频微波信号。

微波磁控管可以将微波信号放大到较高的功率水平。微波磁控管的工作原理是利用磁场在真空中引导电子流动，从而产生微波信号放大效果。

微波传输天线将微波信号从一个地方传输到另一个地方。微波传输天线通常采用高增益、高指向性的天线，以提高信号传输的效率和可靠性。

环形器分配微波信号和减小信号的反射。环形器通常由四个或更多支路102组成，可以将一个输入信号分配到两个或多个输出端口。使得可以进行微波加热。

所述支路102还包括压力传感器204和流量传感器205，所述压力传感器204和所述流量传感器205设置在所述入口闸门201和所述出口闸门202之间。通过所述压力传感器204和所述流量传感器205对压力值和流量值进行获取。

所述支路102还包括排气管路208，所述排气管路208安装在所述支路管体105的一侧。当开启微波破碎岩石时，微波会将水分加热蒸发产生水蒸气，排气管路208用于将水蒸气排出，避免在管道内产生高压。

所述控制系统104包括检测数据获取模块209、判断模块210、控制模块211和破碎模块212，所述检测数据获取模块209、所述判断模块210、所述控制模块211和所述破碎模块212依次连接；所述检测数据获取模块209，用于获取压力值和流量值；所述判断模块210，用于当压力值和流量值均大于程序设定值时判断为堵塞状态所述控制模块211，用于在堵塞状态时关闭对应通路，同时打开其他支路102；所述破碎模块212，用于控制微波破碎装置107对堵塞状态的通路进行处理。

所述石块存储箱包括箱体213、二次粉碎器214和推料叶片215，所述二次粉碎器214转动设置在所述箱体213内，所述推料叶片215转动设置在所述二次粉碎器214的底部。为了避免箱体213中石块过多而需要频繁清理，在所述箱体213中设置了所述二次粉碎器214，可以对进入箱体213中的石块进一步进行粉碎以得到符合泥浆泵使用要求的粒径，然后通过所述推料叶片215可以将粉碎的石粒向上推出，然后沿着泥浆泵排出，使得使用更加方便。

具体的，所述二次粉碎器214包括隔板216、引导壳217、两个粉碎辊218、粉碎电机219和回流壳220，所述隔板216具有多个通孔221，所述隔板216与所述箱体213固定连接，并位于所述箱体213顶部，所述引导壳217具有回流道222，所述引导壳217与所述隔板216固定，并位于所述隔板216内侧，两个所述粉碎辊218设置在所述引导壳217的底部，所述粉碎电机219与所述粉碎辊218连接，所述回流壳220设置在所述回流道222的一侧。通过所述微波破碎装置破碎的石块通过所述引导壳217进入到两个所述粉碎辊218之间，通过粉碎电机219驱动所述粉碎辊218转动以对石块再次进行粉碎，然后启动所述推料叶片215，使得石粒从引导壳217两侧向上从隔板216上的通孔221通过，无法通过的沿着所述回流壳220和回流道222再次移动到两个所述粉碎辊218之间进行粉碎，从而提高粉碎效率。

第三实施例

请参阅图6，图6是本发明的第三实施例的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的使用方法的流程图。

在第二实施例的基础上，本发明还提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的使用方法，采用非接触式泥浆泵保护装置，且具有两条支路102，区分为第一支路102和第二支路102，包括：

S101盾构施工过程中，控制系统104将第一支路102的入口闸门201和出口闸门202开启，将第二支路102的入口闸门201和出口闸门202关闭，将第一支路102和第二支路102的微波闸门203关闭；

S102当第一支路102的压力传感器204和流量传感器205检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统104自动将第二支路102的入口闸门201和出口闸门202开启，将第一支路102的入口闸门201和出口闸门202关闭，将第一支路102的微波闸门203一开启，将第一支路102的微波破碎装置107一启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置107一和微波闸门203一；

S103当第二支路102的压力传感器204和流量传感器205检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统104自动将第一支路102的入口闸门201和出口闸门202开启，将第二支路102的入口闸门201和出口闸门202关闭，将第二支路102的微波闸门203二开启，将第二支路102的微波破碎装置107二启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置107二和微波闸门203二；

S104在控制系统104控制下自动循环S101~S103，实现第一支路102和第二支路102的自动切换及石块破碎。

第四实施例

本发明提供一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置的应用，采用第一实施例所述的非接触式泥浆泵保护装置，并将所述非接触式泥浆泵保护装置应用于进料口有固体杂质的液体泵。

在本实施方式中，上述泥浆泵保护装置还可以用于其他泵体，尤其是泵中使用的液体中有固体杂质需要进行粉碎的情况。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

包括进料管，所述进料管用于输入泥浆；

两条支路，两条所述支路和所述进料管连通，并用于通过泥浆和破碎石块，区分为第一支路和第二支路；

出料管，所述出料管用于将处理后的泥浆输入到泥浆泵中；

控制系统，所述控制系统用于对支路进行控制；

所述支路包括支路管体、通断闸门和微波破碎装置，所述支路管体内设置有过滤网，所述支路管体与所述进料管连通，所述通断闸门设置在所述支路管体上，所述微波破碎装置设置在所述通断闸门的一侧，所述支路还包括底部闸门和石块存储箱，所述石块存储箱设置在所述支路管体的底部，所述底部闸门设置在通断闸门的一侧，用于控制所述石块存储箱的通断，所述通断闸门包括入口闸门、出口闸门和微波闸门，所述入口闸门和所述出口闸门分别设置在所述支路管体上，并位于所述微波破碎装置的两侧，所述微波闸门用于开闭所述微波破碎装置的入口，所述支路还包括压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和所述流量传感器设置在所述入口闸门和所述出口闸门之间，其使用方法包括：S101盾构施工过程中，控制系统将第一支路的入口闸门和出口闸门开启，将第二支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第一支路和第二支路的微波闸门关闭；

S102当第一支路的压力传感器和流量传感器检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统自动将第二支路的入口闸门和出口闸门开启，将第一支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第一支路的微波闸门一开启，将第一支路的微波破碎装置一启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置一和微波闸门一；

S103当第二支路的压力传感器和流量传感器检测到的数值均大于程序设定值时，控制系统自动将第一支路的入口闸门和出口闸门开启，将第二支路的入口闸门和出口闸门关闭，将第二支路的微波闸门二开启，将第二支路的微波破碎装置二启动，管道内的大石块在微波作用下被破碎成小石块，关闭微波破碎装置二和微波闸门二；

S104在控制系统控制下自动循环S101～S103，实现第一支路和第二支路的自动切换及石块破碎。

2.如权利要求1所述的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

所述入口闸门、所述出口闸门和所述微波闸门采用液压驱动或电机驱动中任一方式进行驱动。

3.如权利要求2所述的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

所述微波破碎装置包括微波电源、微波磁控管、微波传输天线和环形器。

4.如权利要求3所述的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

所述石块存储箱包括箱体、二次粉碎器和推料叶片，所述二次粉碎器转动设置在所述箱体内，所述推料叶片转动设置在所述二次粉碎器的底部。

5.如权利要求4所述的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

所述二次粉碎器包括隔板、引导壳、两个粉碎辊、粉碎电机和回流壳，所述隔板具有多个通孔，所述隔板与所述箱体固定连接，并位于所述箱体顶部，所述引导壳具有回流道，所述引导壳与所述隔板固定，并位于所述隔板内侧，两个所述粉碎辊设置在所述引导壳的底部，所述粉碎电机与所述粉碎辊连接，所述回流壳设置在所述回流道的一侧。

6.如权利要求5所述的一种盾构机用非接触式泥浆泵保护装置，其特征在于，

所述控制系统包括检测数据获取模块、判断模块、控制模块和破碎模块，所述检测数据获取模块、所述判断模块、所述控制模块和所述破碎模块依次连接；

所述检测数据获取模块，用于获取压力值和流量值；

所述判断模块，用于当压力值和流量值均大于程序设定值时判断为堵塞状态；

所述控制模块，用于在堵塞状态时关闭对应通路，同时打开其他支路；

所述破碎模块，用于控制微波破碎装置对堵塞状态的通路进行处理。