防喷涌装置、螺旋输送机及盾构机

451 编辑：中冶有色技术网来源：中铁三局集团有限公司

2023-11-13 16:37:51

权利要求书： 1.一种防喷涌装置，应用于盾构机(1)的螺旋输送机(12)，其特征在于，包括：

泄压管路(111)，具有用于连通螺旋输送机(12)的第一端(1111)和用于排泥渣的第二端(1112)；

闸阀，具有至少一个且设于所述第一端(1111)与第二端(1112)之间的泄压管路(111)；以及

清洗管路(112)，与所述泄压管路(111)连通且连接于所述闸阀的排出方向，并用于向所述泄压管路(111)输送清洗液。

2.根据权利要求1所述的一种防喷涌装置，其特征在于，所述清洗液为膨润土溶液。

3.根据权利要求2所述的一种防喷涌装置，其特征在于，所述清洗管路(112)的输入端连接有输送泵(114)，并通过输送泵(114)连接有膨润土系统(16)；所述清洗管路(112)设有单向阀(113)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种防喷涌装置，其特征在于，所述闸阀设有两个且相互间隔，所述清洗管路(112)与两个闸阀之间的所述泄压管路(111)连通。

5.根据权利要求4所述的一种防喷涌装置，其特征在于，两个所述闸阀分别为第一闸阀(1113)和第二闸阀(1114)，第一闸阀(1113)和第二闸阀(1114)均为电液动刀型闸阀且与一控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种防喷涌装置，其特征在于，还包括用于检测螺旋输送机(12)内压力的压力传感器(115)，压力传感器(115)与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种防喷涌装置，其特征在于，所述控制器为盾构机(1)操作室(15)内的控制系统。

8.根据权利要求7所述的一种防喷涌装置，其特征在于，所述泄压管路(111)具有沿其排渣方向依次分布的弯管段和软管段，所述第一闸阀(1113)和第二闸阀(1114)分别设于弯管段的两端。

9.一种螺旋输送机，其特征在于，包括螺旋输送机(12)本体，螺旋输送机(12)本体具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口(121)；所述螺旋输送机(12)本体在设有所述排渣口(121)的一端与如权利要求1-8任一项的一种防喷涌装置的泄压管路(111)的第一端(1111)连通。

10.一种盾构机，其特征在于，包括：

螺旋输送机(12)，具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口(121)；

皮带输送机(13)，具有接料端且接料端位于所述螺旋输送机(12)排渣口(121)的下方；以及

如权利要求1-8任一项所述的防喷涌装置；所述防喷涌装置的泄压管路(111)的第一端(1111)与所述螺旋输送机(12)设有排渣口(121)的一端连通。

说明书：一种防喷涌装置、螺旋输送机及盾构机技术领域

本实用新型属于盾构机技术领域，具体涉及一种防喷涌装置、螺旋输送机及盾构机。

背景技术

现有盾构机的出渣结构为：螺旋输送机、皮带输送机、电瓶车的渣土车，螺旋输送机尾部有排渣口，尾部排渣口下方有两道液压式闸门，在富水地层施工时的防喷涌能力极差，盾构机在掘进出土时，闸门打开，渣土从排渣口落至下方的皮带输送机，由输送机输送至电瓶车的渣土车内，运输至隧道外。盾构机在掘进富水地层的时候，土仓内的地下水会在螺旋输送机不排土期间慢慢渗透至螺旋输送机尾部，随着时间的推移，螺旋输送机尾部的压力会逐渐增大，当下次掘进施工打开螺旋输送机排渣口闸门的瞬间，螺旋输送机内渣土和积水在水压的作用下瞬间喷出，渣土瞬间大量堆积在皮带输送机上，皮带输送机无法将喷出的渣土和泥水短时间输送走，造成渣土和泥水在皮带输送机上越堆积越多，同时渣土和泥水喷溅至下方管片上和两侧面的电气设备上，此时只能被动等待排渣口排水，并且需要人工清理皮带上堆积的渣土和管片上溅落的渣土，等待水压减小后方可掘进施工，污水由盾尾的污水泵输送走。

因此，该种施工条件便存在以下缺陷：

1、操作可控性低：无法控制螺旋输送机尾部的压力、排水和排渣状况，只能被动等待排水降压后方可推进；

2、渣土泥水喷溅可控性低：只能通过调整螺旋输送机闸门开度大致调节排渣排水的速度，无法精确控制渣土和泥水的喷溅；

3、清理渣土时间长、环境差：渣土堆积和泥水喷溅后，只能通过人工清理的方式将渣土和泥水清除，施工时间浪费；同时因盾构机内空间狭小，喷溅的泥水造成施工区域环境卫生极差，极大的影响了设备清洁程度和文明施工难度；

4、设备故障率增加：因盾构机内空间狭小，螺旋输送机两侧分布大量阀组、传感器、电箱和电气设备，虽然进行了保护措施，但是泥水喷溅后，无法避免泥水渗入设备中，造成设备损坏，增加了维保成本；

5、安全性能降低：可能会发生运行中的设备突然损坏造成的停机事故，极大的增加了事故隐患的概率。

6、降低工效增加成本：增加了清理渣土的时间和维保设备的时间，降低了工效，延长了施工工期，增加了施工成本；

7、螺旋输送机喷涌的发生的概率增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防喷涌装置、螺旋输送机及盾构机，以解决盾构机的螺旋输送机易发生喷涌情况的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，提供一种防喷涌装置，应用于盾构机的螺旋输送机，包括：

泄压管路，具有用于连通螺旋输送机的第一端和用于排泥渣的第二端；

闸阀，具有至少一个且设于所述第一端与第二端之间的泄压管路；以及

清洗管路，与所述泄压管路连通且连接于所述闸阀的排出方向，并用于向所述泄压管路输送清洗液。

在可能的实现方式中，所述清洗液为膨润土溶液。

在可能的实现方式中，所述清洗管路的输入端连接有输送泵，并通过输送泵连接有膨润土系统；所述清洗管路设有单向阀。

在可能的实现方式中，所述闸阀设有两个且相互间隔，所述清洗管路与两个闸阀之间的所述泄压管路连通。

在可能的实现方式中，两个所述闸阀分别为第一闸阀和第二闸阀，第一闸阀和第二闸阀均为电液动刀型闸阀且与一控制器电性连接。

在可能的实现方式中，还包括用于检测螺旋输送机内压力的压力传感器，压力传感器与所述控制器电性连接。

在可能的实现方式中，所述控制器为盾构机操作室内的控制系统。

在可能的实现方式中，所述泄压管路具有沿其排渣方向依次分布的弯管段和软管段，所述第一闸阀和第二闸阀分别设于弯管段的两端。

第二方面，也提供一种螺旋输送机，包括螺旋输送机本体，螺旋输送机本体具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口；所述螺旋输送机本体在设有所述排渣口的一端与如上述任一项技术方案的一种防喷涌装置的泄压管路的第一端连通。

第三方面，还提供一种盾构机，包括：

螺旋输送机，具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口；

皮带输送机，具有接料端且接料端位于所述螺旋输送机排渣口的下方；以及

如上述任一项技术方案的防喷涌装置；所述防喷涌装置的泄压管路的第一端与所述螺旋输送机设有排渣口的一端连通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的防喷涌装置，通过泄压管路和闸阀，可实现对螺旋输送机内泥渣的泄压，在泄压后便不会发生喷涌的情况，盾构机可以正常推进，并且通过清洗管路可向泄压管路输入膨润土溶液进行清洗，通过清洗可有效减少管路内泥渣的堆积。

而且，通过设置两个闸阀，一旦发生某个闸阀无法关闭的情况时，可以及时关闭另一个闸阀，有效减少了因闸阀无法关闭导致的喷涌状况发生。

同时，通过压力传感器可实时检测螺旋输送机内压力，有助于根据压力参数进行泄压和停止泄压，更为实用、方便。

本实用新型的螺旋输送机，通过配置防喷涌装置，在螺旋输送机增加泄压口便可安装该装置，有效提高了螺旋输送机出渣时对防喷涌的控制能力，并通过双闸的设计，有效的保证了防喷涌装置的安全性，此外还能够对泄压管路进行清洗，防止了管道堵塞。

本实用新型的盾构机，充分利用了盾构机已有系统的组合应用，如压力传感器、膨润土系统、皮带输送机等，结合配置的防喷涌装置，实现了操作室内自主控制的功能，成本更低。

附图说明

图1为本申请实施例的一种防喷涌装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的一种螺旋输送机的结构示意图；

图3为本申请实施例的一种盾构机的出渣结构的结构示意图。

图中：1-盾构机；11-防喷涌装置；111-泄压管路；1111-第一端；1112-第二端；1113-第一闸阀；1114-第二闸阀；112-清洗管路；113-单向阀；114-输送泵；115-压力传感器；12-螺旋输送机；121-排渣口；13-皮带输送机；14-渣土车；15-操作室；16-膨润土系统。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

本申请的实施例提供了一种防喷涌装置11，应用于盾构机1的螺旋输送机12。防喷涌装置11主要是通过泄压来达到防喷涌的作用，并用于安装在盾构机1的螺旋输送机12上。

请主要参照图1所示，本申请实施例的一种防喷涌装置11可包括：泄压管路111，具有用于连通螺旋输送机12的第一端1111和用于排泥渣的第二端1112；闸阀，具有至少一个且设于所述第一端1111与第二端1112之间的泄压管路111；以及清洗管路112，与所述泄压管路111连通且连接于所述闸阀的排出方向，并用于向所述泄压管路111输送清洗液。

其中，泄压管道的第一端1111用于与螺旋输送机12的后端连接并连通，第二端1112则用于排泥渣，泥渣具体是通过盾构机1的皮带输送机13输送出盾构。闸阀用于控制泄压管路111与螺旋输送机12连通，其可以设置一个或多个。而泄压管道并不是直接与螺旋输送机12的排渣口121连接，而是通过在螺旋输送机12上开设一个泄压口连接泄压管路111，也就是单独设置一个可辅助排泥渣的通道进行泄压，并且由于螺旋输送机12在盾构中其后端高于前端，渣土和水体大多处于分离状态，渣土大多沉淀在下部，水体浮于上部，在闸阀打开后泄压管道与螺旋输送机12连通，在压力的作用下，上部的水带着少量渣土进入泄压管路111中，通过泄压管路111可排出，这样便可以排出主体为水体的排出方式泄压，泄压更为容易且不易堵塞，并且可将泄压管道设置为较小的管径，这样即使有少量泥水喷出，也不会造成皮带输送机13堆积渣土。清洗管路112用于向泄压管路111输送清洗液，清洗液具有一定的压力，在进入泄压管路111后可流经泄压管路111，从而可实现对泄压管路111的清洗，有效减少了管路泥渣堆积、管路堵塞和人工通管的时间。

需要说明的是，清洗液可以是水或盾构机1膨润土系统16的膨润土溶液，还可以是其他现有可实现清洗的其他介质，并不做限制。

通过上述的技术方案，设置的泄压管路111和闸阀，可实现对螺旋输送机12内泥渣的泄压，在泄压后便不会发生喷涌的情况，盾构机1可以正常推进，并且通过清洗管路112可向泄压管路111输入膨润土溶液进行清洗，通过清洗可有效减少管路内泥渣的堆积。

在一实施方式中，所述清洗液为膨润土溶液。

膨润土溶液可以改变土的和易性，可提高渣土的流动性，作为清洗液更为适合，清洗更为有效。

进一步的，为了充分利用盾构的自身条件和膨润土溶液的单向输送，所述清洗管路112的输入端连接有输送泵114，并通过输送泵114连接有膨润土系统16；所述清洗管路112设有单向阀113。

膨润土溶液可通过盾构机1自有的膨润土系统16产生，利用膨润土系统16可降低成本，充分利用了盾构个自身条件。输送泵114可与盾构机1操作室内的控制系统连接，形成统一控制。单向阀113的设置可避免污水不会反向进入膨润土系统16。

考虑到在泥渣通过闸阀后，闸阀可能出现故障无法关闭而造成管内小量喷涌、堆积泥沙和水流的现象，因此在本申请的实施例中，所述闸阀可设有两个且相互间隔，所述清洗管路112与两个闸阀之间的所述泄压管路111连通。

这样一来，一旦发生某个闸阀无法关闭的情况时，可以及时关闭另一个闸阀，有效减少了因闸阀无法关闭导致的喷涌发生。

进一步的，两个所述闸阀分别为第一闸阀1113和第二闸阀1114，第一闸阀1113和第二闸阀1114均为电液动刀型闸阀且与一控制器电性连接。

电液动刀型闸阀，也叫电液动刀形闸阀、电液动刀闸阀，适用于带有悬浮颗粒、纤维材料的纸浆、污水、煤浆、灰渣水泥混合物等介质的管道，靠可以切割纤维材料的刀刃形闸板来切断这些介质。通过采用电液动刀型闸阀，在关闭时可有效的切断流通，而控制器便用于控制两个电液动刀型闸阀。第一闸阀1113和第二闸阀1114仅为了便于说明，在实际实施过程中并没有相应限制。如图1所示，第一闸阀1113位于第二闸阀1114之前。

为了充分利用盾构机1的膨润土系统16，更进一步的，所述控制器为盾构机1操作室15内的控制系统。

在关于泄压管路111的具体实施过程中，所述泄压管路111具有沿其排渣方向依次分布的弯管段和软管段，所述第一闸阀1113和第二闸阀1114分别设于弯管段的两端。管段端可起到一个导向的作用，并通过较长的软管段将喷出的泥渣喷送到皮带输送机13上。

具体的，泄压管路111依次由DN200铁管、DN200法兰盘、DN200电液动刀型闸阀、DN200法兰盘、DN200的铁质90°弯头、DN200法兰盘、DN200电液动刀型闸阀、DN200铁管、抱箍、DN200软管连接而成，在铁质90°弯头的拐弯处焊接1个DN50对丝，DN50对丝与DN50单向阀113连接，DN50单向阀113的另一端连接膨润土系统16。泄压口可以由螺旋输送机12的观察窗加工代替。

本申请实施例的一种防喷涌装置11还具有以下优点：

1、适用于土压平衡盾构机1穿越全、强、中风化富水泥岩地层喷涌预防与控制，对于土压平衡盾构机1在富水地层掘进螺机喷涌预防与控制起到一定的指导意义；

2、降低了螺旋机喷涌事故发生的可能性；

3、避免了因发生螺旋机喷涌造成的渣土堆积、泥水溅射情况的发生，从而极大的减少了人工清理渣土，检修设备的时间；

4、降低了因泥水溅射造成机械故障引发事故的可能性；

5、使盾构机1掘进施工流程衔接更加流畅，节约了大量时间，从而缩短了施工工期，减少了各种人工、机械、材料、管理费的损失，为企业减少了大量损失。

结合图2所示，本申请的实施例还提供一种螺旋输送机12，包括螺旋输送机12本体，螺旋输送机12本体具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口121；所述螺旋输送机12本体在设有所述排渣口121的一端与如上述任一项技术方案的一种防喷涌装置11的泄压管路111的第一端1111连通。

通过配置防喷涌装置11，在螺旋输送机12增加泄压口便可安装该装置，有效提高了螺旋输送机12出渣时对防喷涌的控制能力，并通过双闸的设计，有效的保证了防喷涌装置11的安全性，此外还能够对泄压管路111进行清洗，防止了管道堵塞。

结合图3所示，本申请的实施例同时又提供一种盾构机1，可包括：螺旋输送机12，具有分别位于两端的进渣口和可开闭的排渣口121；皮带输送机13，具有接料端且接料端位于所述螺旋输送机12排渣口121的下方；以及上述任一项技术方案所述的防喷涌装置11；所述防喷涌装置11的泄压管路111的第一端1111与所述螺旋输送机12设有排渣口121的一端连通。

盾构机1的防喷涌装置11，充分利用了盾构机1已有系统的组合应用，如压力传感器115、膨润土系统16、皮带输送机13等，结合配置的防喷涌装置11，实现了操作室15内统一控制的功能，成本更低。

本申请的实施例的一种盾构机1的工作原理：

当准备掘进启动螺旋输送机12排土前，首先观察操作室15屏幕上的螺旋输送机12尾部压力传感器115的示数，当压力显示大于0.5MPa时，则表示螺旋输送机12尾部压力过大，此时启动皮带输送机13，打开第一闸阀1113和第二闸阀1114，因泄压管路111连接口处于螺旋机中上部，渣土和水体大多处于分离状态，渣土大多沉淀在下部，水体浮于上部，此时泄压管路111畅通，在压力的作用下，上部的水带着少量渣土进入泄压管路111中，通过泄压管路111排至皮带输送机13上，因管径较小，即使有少量泥水喷出，也不会造成皮带输送机13堆积渣土，皮带输送机13可以将渣土和泥水快速输送至渣土车14中。螺旋输送机12内部泥水从泄压管路111排出，压力逐渐降低。当压力传感器115显示压力降低至0.2MPa以下时，泄压管路111中的排水量已变得很小，此时关闭第一闸阀1113，打开膨润土的输送泵114进行清洗，预先搅拌好的膨润土经过膨润土系统16的清洗管路112进入第二闸阀1114与第一闸阀1113中间的弯头部分，因泄压管路111上装有单向阀113，污水不会反向进入膨润土系统16，膨润土溶液清洗泄压管路111，清洗完毕后关闭膨润土系统16，然后关闭第二闸阀1114。此时土仓和螺旋机内部的压力已降低至低压状态，启动螺旋输送机12也不会发生喷涌现象，可以正常推进。

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的保护范围。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。