一種土壓平衡盾構(gòu)土艙中心主動(dòng)攪拌裝置和旋轉(zhuǎn)接頭的改造

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壓平衡盾構(gòu)土艙中心的渣土攪拌，特別涉及一種土壓平衡盾構(gòu)土艙中心主動(dòng)攪拌裝置和為安裝此裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭的改造。

背景技術(shù)

現(xiàn)今地鐵施工主要采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，主驅(qū)動(dòng)一般采用中心支撐式（如圖1）。盾構(gòu)在推進(jìn)過(guò)程中，刀盤1前方刀具切削土體，土體經(jīng)泡沫等材料進(jìn)行渣土改良后進(jìn)入土艙，然后經(jīng)土艙下部的螺旋輸送機(jī)34輸出，最終運(yùn)輸至地面棄掉。但由于經(jīng)刀盤中心開(kāi)口進(jìn)入土艙中心33的渣土無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，刀盤四個(gè)支撐臂3又對(duì)土艙中心33渣土下落有阻礙作用，土艙中心33非常容易結(jié)泥餅，由于結(jié)泥餅導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)出現(xiàn)推力大、推進(jìn)速度慢、超方、噴涌等問(wèn)題，最終導(dǎo)致盾構(gòu)無(wú)法繼續(xù)掘進(jìn)，必須采取進(jìn)艙清理泥餅方法來(lái)解決，嚴(yán)重影響盾構(gòu)施工安全與進(jìn)度。由于刀盤隔板31后方安裝有旋轉(zhuǎn)接頭35（用于盾構(gòu)渣土改良材料泡沫等的運(yùn)輸通道），為解決土艙中心容易結(jié)泥餅之難題，現(xiàn)今常用的辦法是土艙中心增加沖水系統(tǒng)或采用中間支撐式的主驅(qū)動(dòng)。但由于土艙中心渣土未進(jìn)行主動(dòng)攪拌，結(jié)泥餅的現(xiàn)象還時(shí)有發(fā)生。完全解決盾構(gòu)土艙中心容易結(jié)泥餅的難題的最優(yōu)辦法是對(duì)土艙中心的渣土進(jìn)行充分主動(dòng)攪拌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種土壓平衡盾構(gòu)土艙中心主動(dòng)攪拌裝置和為安裝此裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行改造。在保證旋轉(zhuǎn)接頭功能正常的前提下，通過(guò)攪拌裝置對(duì)土艙中心渣土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，解決了盾構(gòu)土艙中心容易結(jié)泥餅的難題。

本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

在盾構(gòu)中心支撐式刀盤隔板中心前、后方安裝一主動(dòng)攪拌裝置，由變頻電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸和土艙中心內(nèi)的攪拌器組成。為不影響盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)接頭的正常使用，將實(shí)心旋轉(zhuǎn)接頭改造為中空的旋轉(zhuǎn)接頭。主動(dòng)攪拌裝置的傳動(dòng)軸在改造的旋轉(zhuǎn)接頭中心穿過(guò)。旋轉(zhuǎn)接頭與主動(dòng)攪拌裝置不相互干涉。當(dāng)?shù)侗P土艙中心需要換刀時(shí)，將土艙內(nèi)的攪拌拆下來(lái)，確保換刀正常實(shí)施。

本發(fā)明的有益效果是通過(guò)對(duì)盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)接頭的改造，將設(shè)計(jì)的主動(dòng)攪拌裝置安裝在刀盤隔板中心前后，在盾構(gòu)施工過(guò)程中可以對(duì)刀盤支撐臂內(nèi)土艙中心的渣土進(jìn)行充分主動(dòng)攪拌，提高了土艙中心渣土的流塑性，防止泥餅產(chǎn)生，有效確保盾構(gòu)施工進(jìn)度。此設(shè)計(jì)不僅可以在新造盾構(gòu)機(jī)上使用，也可以對(duì)現(xiàn)有舊盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行改造。      

附圖說(shuō)明

本說(shuō)明書(shū)包括如下六幅附圖：

圖1是原中心支撐式刀盤和旋轉(zhuǎn)接頭圖；

圖2是本發(fā)明主動(dòng)攪拌裝置和改造的旋轉(zhuǎn)接頭圖；

圖3是主動(dòng)攪拌裝置前視圖；

圖4是主動(dòng)攪拌裝置后視圖；

圖5是主動(dòng)攪拌裝置和改造的旋轉(zhuǎn)接頭9詳圖；

圖6是主動(dòng)攪拌裝置與刀盤隔板之間密封組件25詳圖。

圖中示出構(gòu)件、部位及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：刀盤1、盾體2、刀盤支撐臂3、泡沫出口4、刀盤驅(qū)動(dòng)部件5、常規(guī)旋轉(zhuǎn)接頭固定部件6、常規(guī)旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件7、泡沫進(jìn)口8、主動(dòng)攪拌裝置及改造的旋轉(zhuǎn)接頭9、傳動(dòng)軸10、固定筒11、攪拌翼12?法蘭盤13?法蘭盤組件14?旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15、旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16、注脂口17、密封18、減速機(jī)19、變頻電機(jī)20、聯(lián)軸器21、軸承套22、軸承23、泡沫進(jìn)口24、密封組件25、傳動(dòng)軸26、密封墊27、螺栓28、兩指聚氨脂密封29、軸承30、刀盤隔板31、泡沫通道32、土艙中心33、螺旋輸送機(jī)34、常規(guī)旋轉(zhuǎn)接頭35。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

1）       如附圖1，旋轉(zhuǎn)接頭固定部件6與盾體2固定，旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件7與刀盤隔板31固定。在常規(guī)土壓平衡盾構(gòu)施工中，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)，發(fā)泡的泡沫經(jīng)泡沫進(jìn)口8、旋轉(zhuǎn)接頭固定部件6的通道、旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件7的通道、泡沫出口4、刀盤支撐臂3的泡沫通道，最后經(jīng)刀盤面板泡沫出口噴出，對(duì)刀盤1前方切削渣土進(jìn)入改良。根據(jù)刀盤面積大小和設(shè)計(jì)可布置多個(gè)泡沫運(yùn)輸通道和泡沫噴口。刀盤驅(qū)動(dòng)部件5經(jīng)主軸承帶動(dòng)刀盤1、刀盤支撐臂3、刀盤隔板31一同旋轉(zhuǎn)，刀盤上刀具切削刀盤前方土體進(jìn)入土艙。尤其是經(jīng)刀盤中心進(jìn)入土艙中心開(kāi)口33的渣土無(wú)攪拌，導(dǎo)致土艙中心33非常容易結(jié)泥餅。

2）如附圖2、附圖3、附圖4所示，對(duì)刀盤隔板31進(jìn)行加工，前后安裝主動(dòng)攪拌裝置9并對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行改造。在不影響旋轉(zhuǎn)接頭正常功能的前提下，攪拌翼12對(duì)進(jìn)入土艙中心33的渣土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，防止土艙中?/span>33結(jié)泥餅。

3）如附圖5，改造的旋轉(zhuǎn)接頭是在與盾體其它部件不干涉的前提下將旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15和旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16的直徑加大，中間是空心的。旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15與盾體2固定。旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16與刀盤隔板31固定。隨著盾構(gòu)掘進(jìn)，發(fā)泡的泡沫經(jīng)泡沫進(jìn)口24、旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15的通道、旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16的通道、泡沫通道32、泡沫出口4、刀盤支撐臂3的泡沫通道，最后經(jīng)刀盤面板泡沫出口噴出，對(duì)刀盤1前方切削渣土進(jìn)入改良。主動(dòng)攪拌裝置9的工作原理如下：變頻電機(jī)20旋轉(zhuǎn)，經(jīng)減速機(jī)19減速，帶動(dòng)聯(lián)軸器21、傳動(dòng)軸26、法蘭盤組件14、傳動(dòng)軸10、固定筒11旋轉(zhuǎn)，最終帶動(dòng)攪拌翼12在土艙中心33內(nèi)旋轉(zhuǎn)，對(duì)土艙中心33內(nèi)的渣土進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛Ｗ冾l電機(jī)20、減速機(jī)19與盾體2固定。傳動(dòng)軸26從改造的旋轉(zhuǎn)接頭中間穿過(guò)，并經(jīng)軸承23和軸承30與旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16相連接，確保傳動(dòng)軸26的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16（刀盤1）的旋轉(zhuǎn)速度相互獨(dú)立。

4）如附圖5、附圖6，由于穿過(guò)刀盤隔板31的傳動(dòng)軸26與刀盤隔板31的旋轉(zhuǎn)速度不同，因此設(shè)計(jì)了密封組件25，防止土艙中心的渣土及泥漿經(jīng)傳動(dòng)軸26與刀盤隔板31之間的縫隙進(jìn)入盾體內(nèi)。在刀盤隔板31與傳動(dòng)軸26之間安裝兩脂聚氨脂密封29，定期通過(guò)注脂口17注入潤(rùn)滑脂，充滿旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16與傳動(dòng)軸26之間的空隙，對(duì)軸承23、軸承30有潤(rùn)滑作用，對(duì)兩脂聚氨脂密封29有潤(rùn)滑和密封作用，密封18對(duì)注入的潤(rùn)滑脂起密封作用。

5）主動(dòng)攪拌裝置及改造的旋轉(zhuǎn)接頭9的安裝過(guò)程：將改造的旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15和旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16整體安裝，旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16與刀盤隔板31固定，旋轉(zhuǎn)接頭固定部件15與盾體2固定。傳動(dòng)軸26外側(cè)依次套上軸承套22、軸承23，然后穿過(guò)中空旋轉(zhuǎn)接頭，軸承套22與旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)部件16固定。從土艙中心依次將軸承30、兩指聚氨脂密封29安裝至傳動(dòng)軸26與刀盤隔板31空隙之間，將法蘭盤組件14突出的正方形銷安裝進(jìn)傳動(dòng)軸26前端的凹槽（無(wú)間隙配合），通過(guò)螺栓28與傳動(dòng)軸26固定。在土艙中心將已經(jīng)焊接為一體的傳動(dòng)軸10、固定筒11、法蘭盤13通過(guò)螺栓與法蘭盤組件14固定，中間墊上密封墊27。然后通過(guò)螺栓將8個(gè)攪拌翼12分別與8個(gè)固定筒11固定。盾體內(nèi)安裝變頻電機(jī)20、減速機(jī)19、聯(lián)軸器21，并與傳動(dòng)軸26連接。變頻電機(jī)20和減速機(jī)19的安裝支架與盾體2固定。安裝完成、使用前通過(guò)注脂口17將空隙充滿潤(rùn)滑脂，使用過(guò)程中定期注入、填充。

攪拌翼12前后分為2組，根據(jù)土艙中心空間前一組攪拌翼長(zhǎng)度要長(zhǎng)于后一組，每組4根并均勻布置。每個(gè)攪拌翼都與傳動(dòng)軸相垂直。當(dāng)在土艙中心33位置需要更換刀具時(shí)，依次將攪拌翼12、法蘭盤13拆下，然后進(jìn)行正常換刀，當(dāng)換刀完成后再安裝上。

6）主動(dòng)攪拌裝置可雙向旋轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速。為防止土艙中心結(jié)泥餅，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)先啟動(dòng)主動(dòng)攪拌裝置，然后再轉(zhuǎn)刀盤1，刀盤1旋轉(zhuǎn)方向與攪拌翼12旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反，停機(jī)時(shí)先停刀盤1，再停主動(dòng)攪拌裝置。

7）本發(fā)明可用于新造盾構(gòu)機(jī)或?qū)εf盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行改造，尤其適應(yīng)于現(xiàn)今常用的Ф6250mm和Ф6440mm等中小直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。

    以上所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明一種土壓平衡盾構(gòu)土艙中心主動(dòng)攪拌裝置和旋轉(zhuǎn)接頭的改造的一些原理及功能，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，尤其是通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭改造對(duì)土艙中心進(jìn)行主動(dòng)攪拌的方法均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6