CN220469915U - 一种向上掘进机及其出渣系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧道掘进设备技术领域，具体提供了一种向上掘进机及其出渣系统。该出渣系统包括刀盘、盾体以及刀盘和盾体之间的土仓，土仓连通有中心出渣管，中心出渣管内设置有螺旋送渣机构，螺旋送渣机构包括中心轴、设在中心轴上的螺旋结构以及驱动中心轴转动的驱动装置，中心轴设置有中心孔，并且延伸到土仓内，并且中心孔的下端设置有用于连接外部渣土改良剂注入系统的中心回转接头，中心孔与中心回转接头连通，并形成渣土改良剂注入通道和/或中心孔内设置有与中心回转接头连通的渣土改良管。本实用新型将向前输送渣土改良剂的管路布置在螺旋送渣机构的中心轴，螺旋送渣机构转动送效率高，并保留渣土改良功能。

Description

一种向上掘进机及其出渣系统

技术领域

本实用新型属于隧道掘进设备技术领域，特别是涉及一种向上掘进机及其出渣系统。

背景技术

随着国家地下空间管网建设的持续推进，地下隧道检查井、通风竖井、投料井等竖井建设作为城市污防涝升级、海绵城市和综合管廊建设中的一环面临迫切需求，传统的竖井开挖采用地面施工的方式向下开挖竖井，这种地面施工方式占用地面空间，往往会阻碍交通、破坏城市地面建筑、产生噪音等，影响城市生态环境。

申请人的申请公布号为CN108691550A的专利申请文件提供了一种由下向上掘进的盾构机，该盾构机包括盾体、刀盘、主驱动和中心出渣管，中心出渣管内部竖直设有中心渣土改良管，中心渣土改良管穿过主驱动与刀盘连接，并且通过中心渣土改良管可向土仓通入渣土改良剂，避免刀盘结泥饼，保证开挖出渣效率。

然而，上述渣土改良管布置在中心出渣管内，不可避免地会占用中心出渣管的出渣空间，影响渣土排送。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种向上掘进机出渣系统，以解决现有技术中渣土改良管布置在出渣管内带来的出渣效率低的技术问题。本实用新型的目的还在于提供一种向上掘进机，以解决相同的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的技术方案是：

一种向上掘进机出渣系统，包括刀盘、盾体以及刀盘和盾体之间的土仓，土仓连通有中心出渣管，所述中心出渣管内设置有螺旋送渣机构，所述螺旋送渣机构包括中心轴、设在中心轴上的螺旋结构以及驱动中心轴转动的驱动装置，所述中心轴设置有中心孔，并且延伸到所述土仓内，并且所述中心孔的下端设置有用于连接外部渣土改良剂注入系统的中心回转接头，所述中心孔与所述中心回转接头连通，并形成渣土改良剂注入通道和/或所述中心孔内设置有与所述中心回转接头连通的渣土改良管。

有益效果是：本实用新型改进了现有向上掘进机的出渣系统。在向上掘进过程中，可通过中心孔或渣土改良管向前注入渣土改良剂，实现渣土改良功能，经刀盘开挖的渣土通过刀盘进入土仓内，由螺旋送渣机构向外导引输送，实现较高的输送效率，并且还能控制中心轴转速实现渣土输送速度的调节，以保持土仓压力。与现有技术相比，本实用新型保留了渣土改良功能，并且还具有较高的出渣效率。

作为进一步地改进，所述中心出渣管包括位于顶部的呈漏斗形的漏斗段以及位于漏斗段下方的竖直段，所述漏斗段直接延伸到所述土仓内。

有益效果是：经刀盘开挖的的渣土可以直接进入中心出渣管，提高了渣土进入中心出渣管的效率。

作为进一步地改进，所述漏斗段和竖直段之间通过弧形过渡段连接。

有益效果是：避免中心出渣管漏斗和竖直段连接位置出现应力集中。

作为进一步地改进，延伸到所述土仓内的螺旋结构的外径大于位于土仓外的螺旋结构的外径。

有益效果是：土仓内的螺旋结构的扫动半径更大，即对土仓内渣土的引导覆盖范围更大，便于土仓内形成稳定的渣土流，进一步提高了出渣效率。

作为进一步地改进，所述刀盘设置有中心安装孔，所述中心轴延伸至所述中心安装孔，并与所述中心安装孔转动配合，所述中心安装孔的孔壁设有用于与所述中心孔或所述渣土改良管连通的渣土改良剂注入孔。

有益效果是：首先中心安装孔起到了支撑中心轴的作用，这样提高了中心轴的稳定性。此外，渣土改良剂可以从中心安装孔的孔壁向外喷出，这样也实现了使渣土改良剂的喷射位置更靠近掌子面，可以实现更好的渣土改良效果。

作为进一步地改进，所述螺旋送渣机构包括回转支承和驱动环，所述回转支承的固定体与所述中心出渣管固定连接，所述回转支承的回转体与所述驱动环固定连接，并与所述驱动装置传动连接，所述驱动环与所述螺旋结构固定连接，并且驱动环上下两端与所述中心出渣管转动配合。

有益效果是：此时不需要在中心出渣管设置折弯或者弯曲过渡结构，渣土在输送过程中不发生转向，保证了渣土出渣速度。

作为进一步地改进，所述中心出渣管设置有渣土改良剂注入孔。

有益效果是：可通过该渣土改良剂注入孔向中心出渣管注入渣土改良剂，避免渣土在中心出渣管内结块，进一步优化出渣效果。

作为进一步地改进，所述中心出渣管还配置有观察窗。

有益效果是：便于直接观察中心出渣管内的渣土流动情况。另外，观察窗也可以用做检修窗，便于工作人员进行检修作业。

作为进一步地改进，在所述观察窗位置还设有用于检测中心出渣管内部压力的压力传感器。

有益效果是：可以实时检测中心出渣管内的压力情况，为调整掘进速度和出渣速度提供准确的参考，保证了施工安全。

为实现上述目的，本实用新型所提供的向上掘进机的技术方案是：

一种向上掘进机，包括出渣系统，出渣系统包括刀盘、盾体以及刀盘和盾体之间的土仓，土仓连通有中心出渣管，所述中心出渣管内设置有螺旋送渣机构，所述螺旋送渣机构包括中心轴、设在中心轴上的螺旋结构以及驱动中心轴转动的驱动装置，所述中心轴设置有中心孔，并且延伸到所述土仓内，并且所述中心孔的下端设置有用于连接外部渣土改良剂注入系统的中心回转接头，所述中心孔与所述中心回转接头连通，并形成渣土改良剂注入通道和/或所述中心孔内设置有与所述中心回转接头连通的渣土改良管。

有益效果是：本实用新型改进了现有向上掘进机。在向上掘进过程中，可通过中心孔或渣土改良管向前注入渣土改良剂，实现渣土改良功能，经刀盘开挖的渣土通过刀盘进入土仓内，由螺旋送渣机构向外导引输送，实现较高的输送效率，并且还能控制中心轴转速实现渣土输送速度的调节，以保持土仓压力。与现有技术相比，本实用新型保留了渣土改良功能，并且还具有较高的出渣效率。

作为进一步地改进，所述中心出渣管包括位于顶部的呈漏斗形的漏斗段以及位于漏斗段下方的竖直段，所述漏斗段直接延伸到所述土仓内。

有益效果是：经刀盘开挖的的渣土可以直接进入中心出渣管，提高了渣土进入中心出渣管的效率。

作为进一步地改进，所述漏斗段和竖直段之间通过弧形过渡段连接。

有益效果是：避免中心出渣管漏斗和竖直段连接位置出现应力集中。

作为进一步地改进，延伸到所述土仓内的螺旋结构的外径大于位于土仓外的螺旋结构的外径。

有益效果是：土仓内的螺旋结构的扫动半径更大，即对土仓内渣土的引导覆盖范围更大，便于土仓内形成稳定的渣土流，进一步提高了出渣效率。

作为进一步地改进，所述刀盘设置有中心安装孔，所述中心轴延伸至所述中心安装孔，并与所述中心安装孔转动配合，所述中心安装孔的孔壁设有用于与所述中心孔或所述渣土改良管连通的渣土改良剂注入孔。

有益效果是：首先中心安装孔起到了支撑中心轴的作用，这样提高了中心轴的稳定性。此外，渣土改良剂可以从中心安装孔的孔壁向外喷出，这样也实现了使渣土改良剂的喷射位置更靠近掌子面，可以实现更好的渣土改良效果。

作为进一步地改进，所述螺旋送渣机构包括回转支承和驱动环，所述回转支承的固定体与所述中心出渣管固定连接，所述回转支承的回转体与所述驱动环固定连接，并与所述驱动装置传动连接，所述驱动环与所述螺旋结构固定连接，并且驱动环上下两端与所述中心出渣管转动配合。

有益效果是：此时不需要在中心出渣管设置折弯或者弯曲过渡结构，渣土在输送过程中不发生转向，保证了渣土出渣速度。

作为进一步地改进，所述中心出渣管设置有渣土改良剂注入孔。

有益效果是：可通过该渣土改良剂注入孔向中心出渣管注入渣土改良剂，避免渣土在中心出渣管内结块，进一步优化出渣效果。

作为进一步地改进，所述中心出渣管还配置有观察窗。

有益效果是：便于直接观察中心出渣管内的渣土流动情况。另外，观察窗也可以用做检修窗，便于工作人员进行检修作业。

作为进一步地改进，在所述观察窗位置还设有用于检测中心出渣管内部压力的压力传感器。

有益效果是：可以实时检测中心出渣管内的压力情况，为调整掘进速度和出渣速度提供准确的参考，保证了施工安全。

附图说明

图1为本实用新型中向上掘进机出渣系统实施例1的结构示意图；

图2为图1中I处的局部放大图；

图3为图1中储渣槽的结构示意图；

图4为本实用新型中向上掘进机出渣系统实施例2的部分结构示意图；

图5为图1中螺旋送渣机构的驱动装置与中心出渣管连接部位的局部剖视图。

附图标记说明：

1、中心轴；2、过渡段；3、渣土改良剂注入孔；4、观察窗；5、压力传感器；6、驱动装置；7、中心回转接头；8、截止阀；9、中心出渣管；10、管束；11、注入管路；12、渣土改良管；13、刀盘渣土改良剂注入孔；14、储渣槽；15、真空泵；16、渣土车；17、主动搅拌装置；18、被动搅拌装置；601、回转支承；602、驱动环；1401、滤渣网；1402、储渣槽本体；1403、连接管。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

为了解决渣土改良管与中心出渣管互相干涉影响排渣效率的问题，本实施例中在中心出渣管内部配置了螺旋送渣机构，将向前输送渣土改良剂的管路布置在螺旋送渣机构的中心轴，螺旋送渣机构转动送料，提高送料效率，同时还能向掘进方向前方通入渣土改良剂实现渣土改良功能。此外，螺旋送渣机构的中心轴还能起到保护渣土改良管路的作用。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例1：

本实施例所提供的向上掘进机出渣系统如图1所示，包括刀盘、盾体以及刀盘和盾体之间的土仓，土仓连通有中心出渣管9，土仓内的渣土在重力的作用下可以落入中心出渣管9，并从中心出渣管9落入送渣机构，由送渣机构送出始发洞室外。

中心出渣管9内部配置有螺旋送渣机构，螺旋送渣机构包括中心轴以及驱动中心中心轴转动的驱动装置6，中心轴上设置有螺旋结构，螺旋结构随中心轴转动带动渣土沿中心轴轴向流动，提高渣土输送效率。具体地，本实施例中的螺旋结构由螺旋叶片形成，这样具有较低的成本。在其他的实施例中，螺旋结构还可以是在中心轴上加工的螺旋槽，同样能够实现对渣土的导流引导。

中心轴1设置有中心孔，中心轴的下端配置有中心回转接头7，中心回转接头7可以连接用来连接外部渣土改良剂注入系统，外部的改良剂注入系统通过注入管路11连接在中心回转接头7上。如图1和图2所示，中心孔内设置有渣土改良管12，渣土改良管12与中心回转接头7连接，渣土改良剂可通过中心回转接头7通入渣土改良管12。中心轴1向前延伸到土仓内，这样渣土改良剂就可以直接向前喷射进入土仓或者刀盘前方，实现渣土改良功能。另外，本实施例中渣土改良管12与中心孔之间的环形通道同样形成了渣土改良剂的流通通道，渣土改良剂经中心孔同样可以向前喷射。

本实施例中，可以分别向中心孔的环形通道和渣土改良管12通入不同的渣土改良剂，比如泡沫剂或者水，满足不同的渣土改良需求。这时需要使用具有两个通路的中心回转接头7，中心回转接头7的内部结构为现有技术，可参照土压平衡盾构机中的中心回转接头，不再展开说明。

当然，针对不同的渣土改良需求，在一些实施例中，仅设置中心孔或者仅利用中心孔输送渣土改良剂同样可行。

如图1所示，本实施中的中心出渣管9包括顶端的漏斗形结构的漏斗段以及下方的竖直段，其顶端漏斗段直接延伸到土仓内，这样刀盘开挖下的渣土可以直接落入中心出渣管9，效率较高。中心出渣管9可以是一体成型比如冲压或者铸造，在安装时可以从上向下送入盾体。中心出渣管9在漏斗段和竖直段之间连接有过渡段2，这样一方面避免中心出渣管腰部过渡位置出现应力集中，另一方面管道内弧形平缓过渡也能起到避免渣土堵塞中心出渣管9的作用。

本实施例中位于土仓内的螺旋结构直径大于下段的螺旋结构直径，即螺旋结构采用了变径设计，这样可以增大螺旋结构对土仓内渣土的流动导引效果，进一步提高了效率。

进一步地，刀盘设置有中心安装孔，中心轴1向上延伸到中心孔处，并与中心孔转动配合，中心孔的孔壁上设置有刀盘渣土改良剂注入孔13，中心孔内的渣土改良剂或者渣土改良管12内的渣土改良剂可以通过刀盘渣土改良剂注入孔13通向刀盘前方。中心安装孔起到了支撑中心轴1的作用，提高了中心轴的稳定性，另外渣土改良剂也可以通过中心安装孔向靠前的位置喷送，对掌子面的渣土改良效果更好。此时同样可以设置中心回转接头将刀盘渣土改良剂注入孔13与中心孔或渣土改良管连通。也可以在中心轴设置若干个渣土改良剂渗出孔，中心轴与中心安装孔之间设置密封环腔，渣土改良剂经该渗出孔通向刀盘渣土改良剂注入孔13。

本实施例中，如图5所示，螺旋送渣机构还包括回转支承601和驱动环601，驱动装置6安装在中心出渣管9的竖直段外，驱动装置6和螺旋送渣机构的螺旋结构之间通过回转支承601和驱动环602连接。具体地，驱动装置6与回转支承601的回转体连接，驱动环602与回转支承601的回转体止转连接，螺旋结构与驱动环602固定连接，回转支承601的固定体与中心出渣管9固定连接，驱动装置6输出的扭矩通过回转支承601和驱动环602传递到螺旋结构，实现螺旋结构的转动。同时驱动环602上下两端与中心出渣管9转动配合，保证渣土顺利通过回转环602向下输送。事实上，在其他的实施例中，可以采用在中心出渣管9设置连接弯头，驱动装置6安装在连接弯头部分，渣土可从弯头绕过向下流动。本实施例中渣土直接向下落，不经过转向减速过程，效率更高。此外，这样中心出渣管9整体位于隧道中心，这样也为安装其他结构预留了充足的空间，比如可以利用中心出渣管和隧道管片之间的距离连接布置液压电气的管束10等。

为了便于准确观察管道内的渣土流动情况，本实施中的中心出渣管9还配置有观察窗4。另外在出现故障的情况下，观察窗4还可以用做检修窗，提高工作人员检修效率。

进一步地，为了避免渣土在中心出渣管9内部结块，本实施例中心出渣管9同样设有渣土改良剂注入孔3，可以通过渣土改良剂注入孔3向中心出渣管9输送渣土改良剂，保证渣土输送效率。

进一步地，本实施例中在观察窗4位置处还设有压力传感器5，可以通过压力传感器5实时检测中心出渣管9内压力，从而为掘进过程中调整刀盘转速和中心轴1转速提供参考，保证掘进过程中土仓压力平衡，保证安全性。

考虑到掘进机可能在不同围岩等级下施工，为了提高施工作业安全性，本实施例中中心出渣管9还配置有截止阀8，可以通过截止阀关闭出渣，停止出渣维持土仓内压力在较高水平。当然，在稳定性较好的地层施工时，也可以仅靠螺旋送渣机构控制土仓压力。

本实施例中接收中心出渣管9渣土并向外输送的送渣机构为抽送系统，包括储渣槽14，中心出渣管9可以与储渣槽14连接或者中心出渣管9的开口布置在储渣槽14的上方并与储渣槽14的开口对应。渣土经中心出渣管9进入储渣槽14。储渣槽14连接有抽送泵，抽送泵将储渣槽14内的渣土向外抽送。具体地，如图1和图3所示，本实施例中的抽送泵为真空泵15，真空泵15通过抽送管道与储渣槽14底部的连接管1403连接，渣土由真空泵15抽送到渣土车16，再由渣土车16运输出隧道外。真空泵15可以提供较大的泵送力具有较高的出渣效率。当然，其他实施例中，针对不同直径的隧道施工，也可以根据排渣量采用其他形式的抽送泵。

为了避免大块渣土造成抽送泵堵塞，如图3所示，本实施例中的储渣槽14包括储渣槽本体1402，储渣槽本体1402内设置有滤渣网1401，大块渣土被滤渣网1401拦截，避免其落入储渣槽本体1402内部。此外，储渣槽14并非标准的圆桶形结构，其一侧侧壁为竖直延伸的平臂，这样也为布置管束10预留了充足的布置空间。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例2，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，螺旋结构为变径设计，其在土仓内部分的直径大于下段直径。在本实施例中，如图4所示，螺旋结构可以是等径设计，此时为了形成对土仓内渣土的导向搅动，也可以在设置主动搅拌装置17和被动搅拌装置18，主动搅拌装置17随刀盘转动搅动土仓内的渣土，并且与被动搅拌装置18配合，避免渣土在土仓内结块。实际上，在渣土改良效果较好的情况下，螺旋结构可以是等径设计，并且也不设置任何搅拌装置。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例3，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，中心出渣管为漏斗形结构。在本实施例中，中心出渣管可以是直管，为了保证渣土顺利落向中心出渣管，可以在土仓内设置导流板。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例4，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，中心出渣管的腰部过渡段为弧形过渡结构。在本实施例中，中心出渣管可以是标准的锥形漏斗形。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例5，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，刀盘设有与中心轴配合的中心安装孔。在本实施例中，对于小直径的掘进机，中心轴可以不与刀盘接触配合。

本实用新型所提供的向上掘进机出渣系统的具体实施例6，其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，中心出渣管配置有观察窗。在本实施例中，可以不设置观察窗，可以监控中心出渣管落下的渣土情况间接判断渣土流动情况。

本实用新型中的向上掘进机的具体实施例：

向上掘进机包括渣土改良系统以及上述向上掘进机出渣系统的实施例1至6的任一实施例中的向上掘进机出渣系统，此处不再具体说明。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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地说明，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不需付出创造性劳动地修改，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 (10)

1.一种向上掘进机出渣系统，包括刀盘、盾体以及刀盘和盾体之间的土仓，土仓连通有中心出渣管，其特征在于，所述中心出渣管内设置有螺旋送渣机构，所述螺旋送渣机构包括中心轴、设在中心轴上的螺旋结构以及驱动中心轴转动的驱动装置，所述中心轴设置有中心孔，并且延伸到所述土仓内，并且所述中心孔的下端设置有用于连接外部渣土改良剂注入系统的中心回转接头，所述中心孔与所述中心回转接头连通，并形成渣土改良剂注入通道和/或所述中心孔内设置有与所述中心回转接头连通的渣土改良管。

2.根据权利要求1所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述中心出渣管包括位于顶部的呈漏斗形的漏斗段以及位于漏斗段下方的竖直段，所述漏斗段直接延伸到所述土仓内。

3.根据权利要求2所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述漏斗段和竖直段之间通过弧形过渡段连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，延伸到所述土仓内的螺旋结构的外径大于位于土仓外的螺旋结构的外径。

5.根据权利要求1-3任一项所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述刀盘设置有中心安装孔，所述中心轴延伸至所述中心安装孔，并与所述中心安装孔转动配合，所述中心安装孔的孔壁设有用于与所述中心孔或所述渣土改良管连通的渣土改良剂注入孔。

6.根据权利要求1-3任一项所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述螺旋送渣机构包括回转支承和驱动环，所述回转支承的固定体与所述中心出渣管固定连接，所述回转支承的回转体与所述驱动环固定连接，并与所述驱动装置传动连接，所述驱动环与所述螺旋结构固定连接，并且驱动环上下两端与所述中心出渣管转动配合。

7.根据权利要求1-3任一项所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述中心出渣管设置有渣土改良剂注入孔。

8.根据权利要求1-3任一项所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，所述中心出渣管还配置有观察窗。

9.根据权利要求8所述的向上掘进机出渣系统，其特征在于，在所述观察窗位置还设有用于检测中心出渣管内部压力的压力传感器。

10.一种向上掘进机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的向上掘进机出渣系统。