CN217001863U - 盾构试验机的管路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及盾构试验中的泥浆管路设备领域，特别是一种盾构试验机的管路系统。旨在解决现有技术中大型盾构试验中土箱压力调节困难的问题。本实用新型安装在大型盾构试验机所处的阶梯状试验区内，处于所述试验区的底层或顶层，包括泥浆池、输送管路和管路调节原件；所述输送管路包括送水管和排泥管；所述送水管和排泥管间设有短路排水通道，所述短路排水通道内设有旁通阀形成送水管朝向排泥管流经的短路通道，所述送水管上还设有溢流阀；所述管路调节原件包括所述溢流阀，管道上的通断阀门。优点在于：多品类阀门参与调节，可以随时调节泥浆的配比情况，内部土压情况。

Description

盾构试验机的管路系统

技术领域

本实用新型涉及盾构试验中的泥浆管路设备领域，特别是一种盾构试验机的管路系统。

背景技术

随着隧道掘进领域技术的不断改善，对隧道工程的要求越来越高,盾构技术也朝着更高的方向发展。随着计算机控制、遥感、激光超导、通信等领域技术的不断进步,也使得盾构法可以利用其他领域的研究成果。施工过程中利用传感器检测各种数据，并与计算机控制系统进行通信，由计算机自动判断调整下一步的操作，使得盾构技术的操作过程高度自动化。现为适应现代隧道工程项目的变化要求，使盾构技术能够广泛应用在每个隧道工程,盾构科研机构利用模拟盾构机开展相关盾构实验，研发高性能、高可靠性盾构系统。

现阶段，为了准确有效获取试验盾构机挖掘过程的相关参数，对盾构系统进行性能测试，立项开展了盾构掘进模拟试验平台的开发项目，盾构掘进模拟试验平台用于模拟泥水盾构开挖过程，拟具备以下功能：

借助于“工程结构加载平台”实现地层重塑，设计盾构掘进模拟试验平台及刀盘结构，实现泥水平衡盾构掘进过程，主要功能包括：

盾构掘进开挖地层。实现对重塑地层的开挖，测量掘进过程中扭矩、推力等相关参数。

推进速度的设定与控制。实现掘进速度在0到100mm/min之间任意设定速度的稳定掘进。

出渣及泥水仓压力控制。设计出渣系统，并实现泥水仓压力在0到0.8bar之间任意设定泥水仓压力的稳定控制。而其中，对于出渣及泥水仓压力的控制的相关技术的改进，直接决定了实验结果的精准度。比如，在已经公开的中国专利文献中，申请号为CN2021201329543的名为一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟实验装置中，提到为掘进设备提供泥浆系统，诸多小型的盾构模拟试验台也提供有泥浆管路以对试验土箱内的压力实现模拟。

但是申请人认为，存在如下的问题：1.在大型项目中，往往面对更加复杂的情况，受力更大，受力的变化范围更宽，泥浆信息更复杂，而简单采用小型试验平台等比放大的技术，难以应对大型项目中的复杂场合。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中盾构模拟实验设备难以适应大型复杂环境下土压环境变化的问题。

本实用新型的具体方案是：

设计一种盾构试验机的管路系统，安装在大型盾构试验机所处的阶梯状试验区内，处于所述试验区的底层或顶层，包括泥浆池、输送管路和管路调节原件；所述泥浆池包括沉淀池和调整池，所述沉淀池内安装泥水处理机，所述调整池内安装搅拌机，所述输送管路包括送水管和排泥管，所述送水管的进口经由送水泵连接调整池；所述送水管的出口连接刀盘内的泥水仓，所述排泥管的进口连接刀盘内的泥水仓，所述排泥管的出口途径排泥泵后连接沉淀池；所述送水管和排泥管间设有短路排水通道，所述短路排水通道内设有旁通阀形成送水管朝向排泥管流经的短路通道，所述送水管上还设有溢流阀；所述管路调节原件包括所述溢流阀，管道上的通断阀门。

具体实施中，所述管路调节原件还包括旁通阀，所述送水管上还旁通连接备用送水管，所述备用送水管上设置旁通阀。

具体实施中，所述排泥管上设有排泥流量检测器。

具体实施中，所述顶管掘进机与所述推进架台间移动副连接，所述推进架台上设有带动所述顶管掘进机进出移动的动力机构。

具体实施中，所述动力机构包括变频电机带动的减速器，所述减速器的输出端连接涡轮蜗杆原件，形成双头输出结构，所述双头输出结构各连接螺母，对应的所述顶管掘进机进设有两根与所述螺母配合连接的丝杠。

所述沉淀池内还设有泥水分离机，所述泥水分离机出口连接所述调整池。

具体实施中，所述管路调节原件还包括控制电路，所述输送管路上设有泥浆压力传感器，所述泥浆压力传感器电路连接控制器，所述控制器的输出端连接所述通断阀门和所述旁通阀以控制其启闭。

本实用新型的有益效果在于：

可以随时按测量瞬间值实现瞬间的自动或人工调整，适应复杂的试验情况，尤其适合大型的力学模拟场合内岩层的突发情况，可以随时增大流速，减小流速，调整流速，调整管道内压力，使试验结果更为精确。

附图说明

图1是本实用新型结构的示意图；

图2是本实用新型另一实施例的旁路流量调节管道示意图；

图中各部件名称：1.泥水处理机；2.沉淀池；3.搅拌机；4.调整池；5.送水泵；6.送水管；7.排泥管；8.排泥流量检测器；9.排泥泵；10.顶管掘进机；11.中央操作室；12.液压工作站；13.推进架台；14.后方顶装置；15.溢流阀；16.旁通阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种盾构试验机的管路系统，参见图1至图2，设计安装在大型盾构试验机所处的阶梯状试验区内，处于试验区的底层或顶层，包括泥浆池、输送管路和管路调节原件；泥浆池包括沉淀池2和调整池4，沉淀池2内安装泥水处理机1，调整池4内安装搅拌机3，输送管路包括送水管6和排泥管7，送水管6的进口经由送水泵5连接调整池4；送水管的出口连接刀盘内的泥水仓，排泥管7的进口连接刀盘内的泥水仓，排泥管的出口途径排泥泵9后连接沉淀池2；送水管和排泥管间设有短路排水通道，短路排水通道内设有旁通阀16形成送水管朝向排泥管7流经的短路通道，送水管上还设有溢流阀15；管路调节原件包括溢流阀15，管道上的通断阀门。

管路调节原件还包括旁通阀16，送水管上还旁通连接备用送水管，备用送水管上设置旁通阀16。该设计为了保证当送水管之一突发损坏时，可以有一根旁通管代替其工作。

排泥管上设有排泥流量检测器8。

顶管掘进机10与推进架台间移动副连接，推进架台上设有带动顶管掘进机10进出移动的动力机构，动力机构包括变频电机带动的减速器，减速器的输出端连接涡轮蜗杆原件，形成双头输出结构，双头输出结构各连接螺母，对应的顶管掘进机10进设有两根与螺母配合连接的丝杠。

沉淀池2内还设有泥水分离机，泥水分离机出口连接调整池4。

管路调节原件还包括控制电路，输送管路上设有泥浆压力传感器，泥浆压力传感器电路连接控制器，控制器的输出端连接通断阀门和旁通阀16以控制其启闭。

本实用新型中，盾构模拟机泥浆系统的特点：

1）、进排浆泵的驱动电机采用变频电机；

2）、进排泥浆系统中安装有开关阀、溢流阀15和旁通阀16；

3）、所有泥浆阀门均连接液压机构，为液压油缸控制，阀门上的传感器来控制油缸的行程，实现控制阀门的开启程度；

本实用新型中，盾构模拟机的土仓压力的控制方式：

1）、进排浆泵的电机为变频电机，通过变频器来调节电机的输入频率，已达到改变进排泵的转速，从而实现改变泥浆进排管路内的压力；

2）、进浆管路上安装有溢流阀15，当检测到土压仓内的压力超过允许值时，由油缸或电机驱动调节旁通阀16的开启角度，让一部分的泥浆泄流回泥浆池；

3）、进浆管路与排浆管路之间安装有旁通阀16，当检测到土压仓内的压力超过允许值时，由油缸或电机驱动调节旁通阀16的开启角度，泥浆可以通过旁通管道流入出渣管内，实现降压功能；

4）、进排泥浆阀门也使用液压油缸控制。进排泥浆系统中的土仓压力控制是由这四部分组成：进排浆管路阀门、溢流阀15、旁通阀16和泵的变频电机。

通过这四层控制方式来逐步控制土仓压力的范围；

这四种控制方式中起主导作用的是变频电机，变频电机速度的改变，使得进排泥浆泵的排量发生改变；

其次是溢流阀15，能够减少进浆管内泥浆的流量，从而改变土仓内的压力；

再就是旁通阀16，当旁通阀16开通时，进浆管内的泥浆就有一部分直接进入排浆管路回到泥浆池。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构试验机的管路系统，其特征在于：安装在大型盾构试验机所处的阶梯状试验区内，处于所述试验区的底层或顶层，包括泥浆池、输送管路和管路调节原件；

所述泥浆池包括沉淀池（2）和调整池（4），所述沉淀池（2）内安装泥水处理机（1），所述调整池（4）内安装搅拌机（3）；

所述输送管路包括送水管（6）和排泥管（7），所述送水管（6）的进口经由送水泵（5）连接调整池（4）；所述送水管的出口连接刀盘内的泥水仓，所述排泥管（7）的进口连接刀盘内的泥水仓，所述排泥管的出口途径排泥泵（9）后连接沉淀池（2）；

所述送水管和排泥管间设有短路排水通道，所述短路排水通道内设有旁通阀（16）形成送水管朝向排泥管（7）流经的短路通道，所述送水管上还设有溢流阀（15）；

所述管路调节原件包括所述溢流阀（15），管道上的通断阀门。

2.如权利要求1所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：所述管路调节原件还包括旁通阀（16），所述送水管上还旁通连接备用送水管，所述备用送水管上设置旁通阀（16）。

3.如权利要求1所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：所述排泥管上设有排泥流量检测器（8）。

4.如权利要求1所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：顶管掘进机（10）与推进架台间移动副连接，所述推进架台上设有带动所述顶管掘进机（10）进出移动的动力机构。

5.如权利要求4所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：所述动力机构包括变频电机带动的减速器，所述减速器的输出端连接涡轮蜗杆原件，形成双头输出结构，所述双头输出结构各连接螺母，对应的所述顶管掘进机（10）进设有两根与所述螺母配合连接的丝杠。

6.如权利要求5所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：所述沉淀池（2）内还设有泥水分离机，所述泥水分离机出口连接所述调整池（4）。

7.如权利要求1所述的盾构试验机的管路系统，其特征在于：所述管路调节原件还包括控制电路，所述输送管路上设有泥浆压力传感器，所述泥浆压力传感器电路连接控制器，所述控制器的输出端连接所述通断阀门和所述旁通阀（16）以控制其启闭。

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