CN205471372U - 一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，该方案基于底座总成、连接杆、刀架、刮刀片以及缓冲调节器来实现，其中底座总成相对于皮带输送机中的输送皮带设置；连接杆的一端与底座总成铰接连接，另一端支撑和连接刀架；刀架安置在连接杆的一端；刮刀片安置在刀架上，并与输送带配合；缓冲调节器驱动连接连接杆，以调节刮刀片与输送带之间的配合关系。据此构成的皮带输送机刮泥方案能够有效解决了各类黏土地层及复杂多变地层中，渣土在输送过程中产生粘结皮带、泥渣掉落、皮带打滑等问题；进一步的减少了安全隐患，提高了工作效率；同时减少了施工设备和工作环境受污染，节约了施工成本。

Description

一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统

技术领域

本实用新型涉及一种隧道施工技术，具体涉及盾构隧道施工过程中的土压平衡盾构机。

背景技术

地铁盾构隧道施工过程中，利用土压平衡盾构机进行挖掘。在利用盾构作业开挖时，开挖出的渣土通过皮带输送机输送到电瓶车编组中的渣土车中，再通过渣土车运输至洞外。

但是在皮带长距离输送渣土时，皮带上极易粘结渣土，导致皮带掉渣现象严重，污染盾构机电气设备及隧道管片，给清理作业带来极大不便，增加了二次清理作业的工作量。

为此，需要在土压平衡盾构皮带输送机上加设相应的刮泥系统，以此清除皮带表面上粘连的渣土。

但是现有的皮带机刮泥板总成方案在实际应用过程中，特别是在粘土地层掘进时，渣土粘结皮带、刮除不净、泥渣掉落、皮带打滑的现象尤为突出，导致盾构机掘进施工不连续，土仓压力波动，对施工安全及施工进度影响较大。

实用新型内容

针对现有土压平衡盾构皮带输送机存在渣土粘结皮带、刮除不净、泥渣掉落、皮带打滑等问题，本实用新型的主要目的在于提供一种优化的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，该系统能够有效地刮除输送带表面的泥土、解决渣土掉落问题。

为了达到上述目的，本实用新型的采用如下的技术方案：

提供一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，所述刮泥系统包括：

底座总成，所述底座总成相对于皮带输送机中的输送带设置；

对称布置的两根连接杆，所述连接杆的一端与底座总成铰接连接，另一端支撑和连接刀架；

刀架，所述刀架安置在连接杆的一端；

刮刀片，所述刮刀片安置在刀架上，并与输送带配合；

缓冲调节器，所述缓冲调节器驱动连接连接杆，以调节刮刀片与输送带之间的配合关系。

优选的，所述刮泥系统中还包括喷水装置，所述喷水装置上的喷水孔与刮刀片相对布置。

优选的，所述喷水孔为复数个，分为两排且呈45°夹角分布。

优选的，所述连接杆的一端通过可调连接装置与刀架连接。

优选的，所述连接杆的另一端通过自润滑的销接结构与底座总成连接。

优选的，所述自润滑的销接结构包括相互配合的轴承和连接销。

优选的，所述自润滑的销接结构包括相互配合的销套和连接销。

优选的，所述销套的内壁带有储油槽。

优选的，所述连接销的中间加工一道油孔并配装黄油嘴。

优选的，所述销套的两侧设置有O型密封圈。

优选的，所述两根连接杆，相对设置，单独或同时调整与之连接的刀架。

优选的，所述刮刀片采用MC901尼龙耐磨板制成。

优选的，所述刮刀片的刀口斜度25°-35°。

优选的，所述刀架为90°弓字型刀片架或75°直线型刀架或90°直线型刀架。

优选的，所述缓冲调节器包括调节螺杆和拉力弹簧，所述调节螺杆通过拉力弹簧与连接杆自由端连接，所述调节螺杆用于调整刮刀片与皮带之间间隙及输送带松紧度，所述拉力弹簧固定刀架、缓冲补偿和自动调节刮刀片与输送带的压力接触。

据此构成的皮带输送机刮泥方案能够有效解决了各类黏土地层及复杂多变地层中，渣土在输送过程中产生粘结皮带、泥渣掉落、皮带打滑等问题。渣土输送的连续性对稳定盾构机土仓压力、控制出土量，减小地面沉降提供了有利保证，减少了安全隐患，提高了工作效率。同时减少了施工设备和工作环境受污染，节约了施工成本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实例中土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统的系统原理图；

图2为本实例中底座总成的结构示意图；

图3为本实例中连接杆的结构示意图；

图4为本实例中连接销的结构示意图；

图5为本实例中90°弓字型刀片架的结构示意图；

图6为本实例中75°直线型刀架的结构示意图；

图7为本实例中90°直线型刀架的结构示意图；

图8为本实例中刀架座的结构示意图；

图9为本实例中刮刀片的结构示意图；

图10为本实例中调节螺杆的结构示意图；

图11为本实例中拉力弹簧的结构示意图；

图12为本实例中喷水管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例和图示，进一步阐述本实用新型。

本实例以一地铁盾构隧道施工工程为例来说本方案。

对于该地铁盾构隧道工程，其施工区域属于海岛及填海地貌，地质复杂多变，且该区间主要穿越粉质黏土、粘性土、残积砂质黏性土、全风化花岗岩地层，这给盾构施工带来很大的影响。

在利用土压平衡盾构机在粘土地层掘进时，皮带输送机刮泥系统存在较为严重的渣土粘结皮带、刮除不净、泥渣掉落、皮带打滑的现象。由于渣土黏度大，即使通过泡沫剂改良后依然粘结在输送皮带、驱动滚筒和托辊表面，难于刮除和清洗干净，出现托辊快速磨损、皮带打滑、滚筒偏磨和渣土掉落等现象。造成施工设备和工作环境及已安装完成的管片受到不同程度污染，影响施工人员安全作业，导致掘进时其它附属工作没办法同时进行，从而不能实现工作连续性影响施工进度。

针对该现象，前期通过调整皮带输送机刮泥系统中皮带松紧度和相应刮刀片的高度，来缓解上述问题。如果将输送带调整过紧，经常出现传感器报警和损伤皮带硫化接头的问题，且极易磨损刮刀片。

为此，本实例中设计出高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，以彻底解决上述问题。

参见图1，其所示为本土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统的原理图。由图可知，该刮泥系统100主要包括：底座总成101、至少一根连接杆102、刀架103、刮刀片104以及缓冲调节器105。

该底座总成101作为整个刮泥系统100中基础部件，用于承载其它的组成部件。该该底座总成101整体相对于皮带输送机中的输送带200设置，具体安置在皮带输送机上，并位于输送带200的下方。

连接杆102，作为整个刮泥系统100中的连接传导部件，用于连接底座总成101和刀架103。连接杆102的一端用于与底座总成可转动的连接，另一端用于支撑和连接刀架，通过自身绕底座总成转动来调节与之连接的刀架103。

据此，本方案中采用两根连接杆102，这两根连接杆102相对平行的设置，分别与底座总成101和刀架103的两端连接。其中一根连接杆102的一端通过可调连接装置与刀架103的一端连接，该连接杆102的另一端通过自润滑的销接结构与底座总成101的一端销接；另一根连接杆102的一端通过可调连接装置与刀架103的另一端连接，该连接杆102的另一端通过自润滑的销接结构与底座总成101的另一端销接。由此构成的双连接杆结构从刀架103的两端对其形成支撑和连接，有效保证刀架的稳定可靠性；再者，两根连接杆102都是独立设置，且两端都是可转动连接，因此两根连接杆102可分别单独操作或同时进行操作，从而实现单独或同时调整与之连接的刀架103及其上的刮刀片104两边的高度和/或角度，可有效满足曲线隧道段掘进时皮带刮泥的功能。

另外，本方案中两根连接杆102分别通过可调连接装置与刀架103，由此方便调节刀架103与连接杆102的连接位置、连接角度，从而实现对刀架103上刮刀片104的高度和与输送带200之间的配合角度进行调整。由此，是的本系统在实际使用过程可根据实际需要实时调整刮刀片104的方位。

刀架103,其由连接杆102连接支撑，并用于安置相应的刮刀片104。对于刀架103的结构，可根据实际情况采用不同的设计方案：在本方案中，刀架103采用如下的三种设计方案：

1.90°弓字型刀架，

2.75°直线型刀架，

3.90°直线型刀架，

由此来适应不同的情况，根据实际情况来选用相应结构的刀架。

刮刀片104，其设置在刀架103,并与输送带200配合，以刮除其上的粘土。

对于刮刀片104结构可根据实际需求而定，但为了保证刮刀片104与输送带200良好的配合度，以高效的刮除其上的粘土，本方案中的刮刀片104的刀口斜度设计为25°-35°。

再者，对于刮刀片104，其还必须具备耐磨、耐高温、耐老化等特性，既要承受输送带运行工作面与刮刀片产生的摩擦力又要不损伤皮带硫化接头，同时还要能够承受摩擦产生的高温。

据此，本方案采用尼龙板来制备刮刀片104，具体选用MC-901尼龙板加工成刮刀片104。

进一步的，本方案中的MC-901尼龙板，其采用铸型尼龙配方内含油尼龙固体润滑剂，具有自润滑性、优异的磨擦性、突出的耐磨性和压力接触能力，适用于高速运行、无法润滑的运动件

据此构成的刮刀片104具有较高的强度、刚度、韧度、减振和耐老化等特点特点，同时还有自润滑和良好的耐磨性。

本方案中的缓冲调节器105，其驱动连接连接杆102，使其上设置的刮刀片104与输送带200接触配合，并自动调节刮刀片104与输送带200之间的配合关系。

该缓冲调节器105具体与连接杆102配合设置，本方案中采用两个缓冲调节器105，分别相对于连接杆102设置在其上方，并与连接杆102连接刀架103的一端连接，由此从刀架103的两端来定位其相对于输送带200的位置，并使其上刮刀片104与输送带200接触配合。由此在保证刀架103稳固性的同时，还进一步实现对两连接杆102的独立缓冲调节。由于两连接杆102分别连接安置刮刀片104的刀架103两端，由此进一步实现从刮刀片104两端独立自动调节刮刀片104与输送带200之间的接触配合关系，实时保证刮刀片104与输送带200之间的配合度在刮刀片104整体方向上的一致性，使得刮刀片104有效地刮除输送带工作面的附着物。

具体的，每个缓冲调节器105包括调节螺杆105a和拉力弹簧105b两部分。其中调节螺杆105a一端固定，另一端通过拉力弹簧105b与连接杆连接刀架103的一端连接。由此可通过调节螺杆105a来调整刮刀片与皮带之间间隙及输送带松紧度，并由拉力弹簧105b来固定刀架10；在系统运行过程中，由拉力弹簧105b来实时缓冲补偿和自动调节刮刀片104与输送带200之间的压力接触。

在此基础上，本方案还进一步的配置一喷水装置108(参见图12)，该喷水装置与系统中的刮刀片104配合，用于对刮刀片104进行清洗、冷却、润滑，以提高刮刀片104刮除输送带200上的粘土的效果，并延长刮刀片104的使用寿命。

喷水装置，其连接高压水源，其上并设置有喷水孔，这些喷水孔面向刮刀片104，具体面向刮刀片104与输送带200之间的接触配合处。

在本方案中，该喷水装置具体为一喷水管，该喷水管相对于刮刀片104，并沿刮刀片104的延伸方向设置，一端连接高压水源，另一端密封或连通其它用水设备等(只要保证喷水管内有足够的水压即可)；喷水管上相对于刮刀片104的位置开设有若干的喷水孔，这些喷水孔分为两排且呈45°夹角分布，以使得喷出的水能够覆盖整个刮刀片104以及其与输送带200之间的接触配合处。

针对上述的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统方案，以下通过一具体实例来进一步的说明。

本实例中采用Q235钢板，尺寸：L＝100cm,H＝15cm,T＝1cm，加工制作刀架底座总成101。

参见图2，本实例中的底座总成101整体为一方形板101a，同时在方形板101a的两端对称设置有一对支承座101b，该支承座101b具体为U形，以便与连接杆102可转动的连接。

如此结构的底座总成101，其安装在输送带下面对应的台车横梁上，用于固定连接杆102和刀片架103(既上述的刀架)(如图3)。

本实例中采用Q235钢板，尺寸：L＝50cm,H＝5cm,T＝2cm，加工制作两根连接杆102，用于支撑和连接刀架103，同时实现单独或同时调整刮刀片与皮带之间间隙。

参见图3，本实例中的连接杆102具体为一方形杆，用于连接刀架103和底座总成101上的支承座101b。

其中每个连接杆102用于连接刀架103的一端焊接有可调连接法兰片，作为可调连接装置，用于连接刀架103，以此调整刮刀片高度和调整刀片架角度。

连接杆102另一端开设有相应的销孔，通过相应的自润滑的销接结构与底座总成101上的支承座101b可转动连接。

具体的，连接杆102与支承座101b之间可采用轴承或销套与连接销配合构成销接结构来实现自润滑的销接，使用前必须加注锂基脂润滑油防止泥水、灰尘进入损坏轴承或销套。

1.若采用轴承与连接销配合方案，在安装关节轴承，两侧安装挡圈固定防止窜动。

2.若采用销套与连接销配合的方案，在连接杆102上相应的销孔中安装一个内壁带有储油槽销套和两道O型密封圈。

该销套可以为铜套或尼龙套，其内壁加工储油槽，安装时在两侧安装O型密封圈，同时其外侧还安装挡圈固定防止窜动。

对于其中的连接销，本实例中采用40Cr圆钢，加工制作连接销，用于与销套配合连接于支承座，尺寸：L＝4.5cm,

参见图4，本实例中的连接销106，整体为一圆柱状，一端设置有固定通孔106a，另一端沿其周向设置相应的限位凸台106b；同时在连接销106中加工一道油孔106c，该油孔106c整体为倒L形，进口为螺纹口，设置在另一端的端面上，出口设置在连接销106的侧面上。如此设置的油孔106c，其配装相应的黄油嘴，用于注入锂基脂润滑，防止泥水、灰尘进入损坏销套。

基于上述设置方案将形成双连接杆结构，通过该双连接杆支撑连接刀架103，将可以调整刮刀片104高度和刀片架103的角度，具体如下：

1.连接杆可以单独或同时调整两边刮刀片高度，保证刮刀片与输送带工作面之间的配合度，有效地刮除输送带工作面的附着物。

2.通过连接杆双排孔法兰片可以调整刮刀片高度和调整刀架角度。

本实例中采用Q235钢板加工制作刀片架103，用于安装刮刀片104。本实例中根据地质情况提供三种型号选择安装。

参见图5，其所示为本实例中提供的90°弓字型刀片架的结构示意图。

由图可知，该刀片架在竖直方向相对于水平面整体为90°垂直，在长度方向上为弓字型；该刀片架上分布有若干的固定孔。由此构成的90°弓字型刀片架适用于刮除大面积块状黏性土。

参见图6，其所示为本实例中提供的75°直线型刀架的结构示意图。

由图可知，该刀片架在竖直方向上为分为上下两段，下段部相对于水平面整体90°垂直，而上端部由下段部顶部整体斜向上延伸构成，相对于水平面整体呈75°；另外，该刀片架在长度方向上为为一直线型；再者，该刀片架上分布有若干的固定孔。由此构成的75°直线型刀架适用于刮除各种软、硬塑状黏性土层。

参见图7，其所示为本实例中提供的90°直线型刀架的结构示意图。

由图可知，该刀架整体为一直线型的竖直结构，其上分布有若干的固定孔。由此构成的90°直线型刀架适用于粉质黏性土层、残积砂质黏性土。

针对上述三种型号的刀片架103，本实例通过相应的刀架座107，实现刀片架103与连接杆102之间的可靠连接。

参见图8，本实例中的刀架座107整体为长L形，其采用镀锌等边角铁加工制作刀架座，并沿延伸方向设置若干的固定孔107a，用于安装固定刀片架103。

本实例中采用MC901尼龙耐磨板，尺寸：L＝60cm,H＝12cm,T＝2cm，加工制作刮刀片104。

参见图9，本实例中的刮刀片104整体为长条状，在其延伸方向上等距的设置有若干的固定孔104a，并在顶部开设刀口104b，该刀口104b的斜度为30°。由此构成的刮刀片104将整体安装在刀片架103上面，在连接杆102和刀片架103的驱动下，使得其上的刀口104b与输送带200的工作面配合，以刮除输送带工作面的附着物。

本实例中采用采用40Cr圆钢加工制作调节螺杆105a，并配合拉力弹簧105b来构成缓冲调节器。

参见图10，该调节螺杆105a的一端设置有连接孔，用于连接拉力弹簧105b，再由拉力弹簧105b连接对应的连接杆102；调节螺杆105a另一端与相应的螺母配合进行限位并实现固定。由此实现对连接杆102的连接和定位，同时通过调节螺母来调节整个调节螺杆105a的作用长度，继而由调节螺杆105a带动调节连接杆102相对于输送带200的位置关系，实现调整刮刀片与皮带之间间隙及输送带松紧度。

参见图11，本实例中的拉力弹簧105b，采用采用65Mn拉力弹簧，用于连接对应的连接杆102，实现固定刀架、缓冲补偿和自动调节刮刀片与输送带的压力接触。

由此构成的缓冲调节器在工作时，当刮刀片接触运行输送带硫化接头时，皮带厚度逐渐增加，刀片架在皮带的压力下逐渐向下移动，拉力弹簧105b伸长；当越过硫化接头时，皮带厚度逐渐减小，刀片架在拉力弹簧105b的拉力下逐渐向上移动，弹簧缩短复位。

另外，本实例中采用DN20镀锌管来制作作为喷水装置的喷水管108。

参见图12，该喷水管108的管体由DN20镀锌管制作，其上加工制作两排喷水孔108a，该喷水孔的直径为3mm，且喷嘴夹角为45°。

由此构成的喷水管安装在距离刮刀片30cm位置，引用外循环压力水对输送带进行清洗、润滑、冷却。

据此构成的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，相对于现有的刮泥系统具有如下特点：

(1)保持输送皮带具有稳定的转速和良好的压力接触，能自动调节刮刀片间隙确保输送带工作面的附着物刮除干净。

(2)刮刀片强度高、自润滑、耐磨和良好的回弹性。

(3)连接机构具有减震、缓冲、补偿作用，自动调节刮刀片间隙，保护输送带及热硫化接头不受磨损。

(4)连接杆与支承座，安装调整方便。

(5)刮刀片的安装、更换方便快速。

通过该土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统对皮带输送机进行刮泥的运行过程如下：

首先，在掘进前根据上述的方案设置好刮泥系统，在设置刮泥系统时，根据地质情况选用相应的刀架。

接着，在皮带输送机启动前，先打开喷水管清洗润滑皮带表面。

然后，启动皮带输送机中主驱动滚筒使输送皮带进入正常运转，同时刮泥系统中利用调节螺杆拉紧拉力弹簧固定刀架使刮刀片与回程输送带的下工作面压力接触，同时由拉力弹簧来实现固定刀架、缓冲补偿和自动调节刮刀片与输送带的压力接触；当输送带运转时，传动辊筒跟随输送带转动从而将回程输送带下工作面的附着物刮除干净防止渣土泥水等杂物掉落，实现工作同步性进行；

另外在使用过程中根据渣土运动粘度大小适当调整水压，确保足够的水压清洗和润滑刮刀片。

最后，在掘进结束后完全打开喷水管启动输送带清洗刮刀片、皮带工作表面和托辊直到清洗干净为止，清洗完成后皮带空载运行数圈。

相对于现有技术：在每次掘进完成后需要十多名作业人员进行人工清理打扫盾构设备、电瓶车和一些附属设备，清理已安装完成的管片需要消耗大量水电资源的现象；本方案用水、用电量明显减少，同时自动清洗工作量小，输送带清洗时间由原来三十分钟缩短为三分钟完成；不仅解决了施工现场及周边的环境卫生和污染问题，而且节约了水、电、人力资源，降低成本消耗、提高工作效益。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (15)

1.一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述刮泥系统包括：

底座总成，所述底座总成相对于皮带输送机中的输送皮带设置；

对称布置的两根连接杆，所述连接杆的一端与底座总成铰接连接，另一端支撑和连接刀架；

刀架，所述刀架安置在连接杆的一端；

刮刀片，所述刮刀片安置在刀架上，并与输送带配合；

缓冲调节器，所述缓冲调节器驱动连接连接杆，以调节刮刀片与输送带之间的配合关系。

2.根据权利要求1所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述刮泥系统中还包括喷水装置，所述喷水装置上的喷水孔与刮刀片相对布置。

3.根据权利要求2所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述喷水孔为复数个，分为两排且呈45°夹角分布。

4.根据权利要求1所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述两根连接杆相对设置，单独或同时调整与之连接的刀架。

5.根据权利要求1或4所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述连接杆的一端通过可调连接装置与刀架连接。

6.根据权利要求1或4所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述连接杆的另一端通过自润滑的销接结构与底座总成连接。

7.根据权利要求6所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述自润滑的销接结构包括相互配合的轴承和连接销。

8.根据权利要求6所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述自润滑的销接结构包括相互配合的销套和连接销。

9.根据权利要求8所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述销套的内壁带有储油槽。

10.根据权利要求7或8所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述连接销的中间加工一道油孔并配装黄油嘴。

11.根据权利要求8或9所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述销套的两侧设置有O型密封圈。

12.根据权利要求1所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述刮刀片采用MC901尼龙耐磨板制成。

13.根据权利要求1或12所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述刮刀片的刀口斜度25°-35°。

14.根据权利要求1所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述刀架为90°弓字型刀片架或75°直线型刀架或90°直线型刀架。

15.根据权利要求1所述的一种高效的土压平衡盾构皮带输送机刮泥系统，其特征在于，所述缓冲调节器包括调节螺杆和拉力弹簧，所述调节螺杆通过拉力弹簧与连接杆自由端连接，所述调节螺杆用于调整刮刀片与皮带之间间隙及输送带松紧度，所述拉力弹簧固定刀架、缓冲补偿和自动调节刮刀片与输送带的压力接触。