《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》是中國鐵建重工集團有限公司於2014年7月2日申請的專利，該專利的公布號為CN104165057A，授權公布日為2014年11月26日，發明人是程永亮、容錦。
《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》的泥水盾構機包括前盾，前盾內包括前盾泥水倉和前盾隔板。其中碎石裝置包括：中心座；以及一對運動組件，分別可樞轉地連線至中心座的兩側，每對運動組件均包括：可樞轉地連線至中心座的轉動架；通過鄂板銷軸與轉動架連線的鄂板；液壓油缸，倒置地設在前盾泥水倉內，液壓油缸包括油缸筒和油缸桿，油缸筒的封閉端端部與轉動架可樞轉地連線，且油缸桿的自由端端部伸出前盾泥水倉；套設在液壓油缸外部的關節球軸套組件。根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置，提高了碎石裝置的可靠性，減少了碎石機發生故障的幾率，降低了維修風險，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。
2017年12月11日，《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機
- 申請人：中國鐵建重工集團有限公司
- 申請日：2014年7月2日
- 申請號：2014103141675
- 公布號：CN104165057A
- 公布日：2014年11月26日
- 發明人：程永亮、容錦
- 地址：湖南省長沙市經濟技術開發區東七路88號
- Int.Cl.：E21D9/06(2006.01)I
- 代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
- 代理人：黃德海
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2014年7月，泥水盾構機施工以其對開挖面周邊土體干擾小、地表沉降控制精度高、掘進速度快等特點被廣泛套用於地層含水量大、上有水體的越江隧道和海底隧道建設。碎石裝置是泥水盾構機的關鍵組成部分，主要作用是破碎泥水倉內大塊的石頭、泥團等，確保泥水盾構的環流系統的通暢同時減少對管路及泵的磨損。2014年前，泥水盾構碎石裝置多採用液壓缸式碎石機，工程中經常出現油管爆裂、鄂板磨損、液壓油缸損壞、油管接頭斷裂等現象，這降低了碎石機的使用受命。
因此，解決泥水盾構碎石裝置油管爆裂、鄂板磨損、液壓油缸損壞、油管接頭斷裂問題，延長碎石機的使用受命，減少帶壓進艙維修的次數並降低等所造成的工程及人員安全風險是一個急需解決的問題。
發明內容
專利目的
《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》旨在至少解決2014年7月之前的技術中存在的技術問題之一。為此，該發明的一個目的在於提出一種泥水盾構碎石裝置，所述泥水盾構碎石裝置使用壽命長、結構穩定可靠。該發明的另一個目的在於提出一種具有所述泥水盾構碎石裝置的泥水盾構機。
技術方案
根據《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》第一方面實施例的一種泥水盾構碎石裝置，用於泥水盾構機中，所述泥水盾構機包括前盾、盾體和盾尾，所述前盾內包括前盾泥水倉和所述前盾泥水倉外的前盾隔板，其中，所述碎石裝置包括：中心座，所述中心座設在所述前盾泥水倉內；以及一對運動組件，所述一對運動組件分別可樞轉地連線至所述中心座的兩側且彼此相對設定，其中每對運動組件均包括：轉動架，所述轉動架的一端可樞轉地連線至所述中心座上；鄂板，所述鄂板通過鄂板銷軸與所述轉動架連線；液壓油缸，所述液壓油缸倒置地設在所述前盾泥水倉內，所述液壓油缸包括油缸筒和油缸桿，所述油缸筒的封閉端端部與所述轉動架的另一端可樞轉地連線，且所述油缸桿的自由端端部伸出所述前盾泥水倉，其中所述油缸桿內具有進油通道和回油通道，所述進油通道的進油口和所述回油通道的回油口均位於所述油缸桿的自由端端部且間隔開；關節球軸套組件，所述關節球軸套組件套設在所述液壓油缸外部以帶動所述液壓油缸相對於所述前盾隔板可轉動。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置，通過將液壓油缸倒置，液壓油缸的油缸桿內置進油通道和回油通道，且將油缸桿設在關節軸套內，避免了石塊對液壓油缸桿徑的直接衝擊，提高了液壓油缸的使用壽命。另外，通過將進油通道的進油口和回油通道的回油口設在泥水艙外，也避免了石塊對安裝在進油口和回油口上的進油管、回油管的直接衝擊，從而提高了高壓油管的使用受命。此外，通過將進、回油管安裝在泥水艙外還實現了高壓油管的常壓更換，提高了維修效率，解決了帶壓進艙維修油管的風險。
根據該發明的一個實施例，所述關節球軸套組件與所述液壓油缸通過上銷軸連線。
根據該發明的一個實施例，所述關節球軸套組件包括：關節球軸套，所述關節球軸套套設在所述液壓油缸外部且具有環形的凸起，所述凸起的外表面形成為球面；連線法蘭，所述連線法蘭安裝至所述前盾隔板的遠離所述前盾泥水倉的一側，其中所述關節球軸套鉸接在所述連線法蘭內。這樣，在液壓油缸驅動轉動架帶動鄂板繞轉動軸運動時，液壓油缸相對於前盾隔板也是可轉動的，從而提高了液壓油缸的驅動可靠性。
可選地，所述連線法蘭包括：上球形法蘭，所述上球形法蘭連線在安裝座上，所述安裝座安裝至所述前盾隔板的遠離所述前盾泥水倉的一側表面上；下球形法蘭，所述下球形法蘭同軸地連線至所述上球形法蘭上，其中所述上球形法蘭和所述下球形法蘭的內表面共同限定出球面內表面，所述球面內表面適於所述關節球軸套的所述凸起在其內轉動。
可選地，所述上球形法蘭和所述下球形法蘭通過螺栓同軸地連線。
可選地，所述上球形法蘭通過螺栓連線在安裝座上。
可選地，所述安裝座焊接至所述前盾隔板上。
可選地，所述關節球軸套和所述液壓油缸之間具有唇形密封件。
根據該發明的一個實施例，所述鄂板上具有多個大齒和多個小齒，所述大齒的齒高大於所述小吃的齒高，所述多個大齒和所述多個小齒交替布置。通過將多個大齒和小齒依次交替布置，提高了鄂板的使用壽命。
可選地，所述一對運動組件中的鄂板的大齒的位置彼此相對、且小齒的位置彼此相對。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置，解決了工程中經常出現油管爆裂、鄂板磨損、液壓油缸損壞、油管接頭斷裂的難題。而且，延長了碎石機的使用受命，提高了碎石裝置的可靠性，減少帶壓進艙維修的次數並降低由此造成的工程及人員安全風險的問題，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。另外，還降低了工程及維修人員風險，節省了維修時間，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。
根據該發明第二方面實施例的一種泥水盾構機，其特徵在於，包括根據該發明第一方面實施例所述的泥水盾構碎石裝置。
附圖說明
圖1是根據《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》實施例的泥水盾構碎石裝置的示意圖；
圖2是圖1中沿E-E線的剖視圖；
圖3是圖1中所示的泥水盾構碎石裝置中液壓油缸的剖視圖；
圖4是圖1中所示的泥水盾構碎石裝置中鄂板的示意圖。
附圖示記：泥水盾構碎石裝置100；中心座1；運動組件2；轉動架21；轉動軸211；鄂板22；大齒221；小齒222；鄂板銷軸23；液壓油缸24；油缸筒241；油缸桿242；進油通道243；回油通道244；進油口2431；回油口2441；關節球軸套組件25；關節球軸套251；凸起2511；連線法蘭252；上球形法蘭2521；下球形法蘭2522；球面內表面2523；第一螺栓2524；第二螺栓253；O型密封圈254；上銷軸26；唇形密封件27；下銷軸28；前盾200；前盾泥水倉201；前盾隔板202；安裝座203。
技術領域
《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》涉及隧道施工設備領域，尤其是涉及一種泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機。
權利要求
1.一種泥水盾構碎石裝置，用於泥水盾構機中，所述泥水盾構機包括前盾、盾體和盾尾，所述前盾內包括前盾泥水倉和所述前盾泥水倉外的前盾隔板，其特徵在於，所述碎石裝置包括：中心座，所述中心座設在所述前盾泥水倉內；以及一對運動組件，所述一對運動組件分別可樞轉地連線至所述中心座的兩側且彼此相對設定，其中每對運動組件均包括：轉動架，所述轉動架的一端可樞轉地連線至所述中心座上；鄂板，所述鄂板通過鄂板銷軸與所述轉動架連線；液壓油缸，所述液壓油缸倒置地設在所述前盾泥水倉內，所述液壓油缸包括油缸筒和油缸桿，所述油缸筒的封閉端端部與所述轉動架的另一端可樞轉地連線，且所述油缸桿的自由端端部伸出所述前盾泥水倉，其中所述油缸桿內具有進油通道和回油通道，所述進油通道的進油口和所述回油通道的回油口均位於所述油缸桿的自由端端部且間隔開；關節球軸套組件，所述關節球軸套組件套設在所述液壓油缸外部以帶動所述液壓油缸相對於所述前盾隔板可轉動。
2.根據權利要求1所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述關節球軸套組件與所述液壓油缸通過上銷軸連線。
3.根據權利要求1所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述關節球軸套組件包括：關節球軸套，所述關節球軸套套設在所述液壓油缸外部且具有環形的凸起，所述凸起的外表面形成為球面；連線法蘭，所述連線法蘭安裝至所述前盾隔板的遠離所述前盾泥水倉的一側，其中所述關節球軸套鉸接在所述連線法蘭內。
4.根據權利要求3所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述連線法蘭包括：上球形法蘭，所述上球形法蘭連線在安裝座上，所述安裝座安裝至所述前盾隔板的遠離所述前盾泥水倉的一側表面上；下球形法蘭，所述下球形法蘭同軸地連線至所述上球形法蘭上，其中所述上球形法蘭和所述下球形法蘭的內表面共同限定出球面內表面，所述球面內表面適於所述關節球軸套的所述凸起在其內轉動。
5.根據權利要求4所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述上球形法蘭和所述下球形法蘭通過螺栓同軸地連線。
6.根據權利要求4所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述上球形法蘭通過螺栓連線在安裝座上。
7.根據權利要求4所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述安裝座焊接至所述前盾隔板上。
8.根據權利要求3所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述關節球軸套和所述液壓油缸之間具有唇形密封件。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述鄂板上具有多個大齒和多個小齒，所述大齒的齒高大於所述小吃的齒高，所述多個大齒和所述多個小齒交替布置。
10.根據權利要求9所述的泥水盾構碎石裝置，其特徵在於，所述一對運動組件中的所述鄂板的所述大齒的位置彼此相對、且所述小齒的位置彼此相對。
11.一種泥水盾構機，其特徵在於，包括根據權利要求1-10中任一項所述的泥水盾構碎石裝置。
實施方式
下面參考圖1描述根據《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》實施例的泥水盾構碎石裝置100，該泥水盾構碎石裝置100用於泥水盾構機中，所述泥水盾構機包括前盾200、盾體和盾尾（圖未示出），前盾200內包括前盾泥水倉201和位於前盾泥水倉201外的前盾隔板202。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置100可以包括中心座1和一對運動組件2。中心座1設在前盾泥水倉201內，一對運動組件2分別可樞轉地連線至中心座1的兩側且彼此相對設定。其中每對運動組件2均包括轉動架21、鄂板22、液壓油缸24和關節球軸套組件25。
如圖1所示，轉動架21的一端可樞轉地連線至中心座1上，例如轉動架21可以通過轉動軸211與中心座1可樞轉地連線。鄂板22通過鄂板銷軸23與轉動架21連線。液壓油缸24倒置地設在前盾泥水倉201內，液壓油缸24包括油缸筒241和油缸桿242，油缸筒241的封閉端端部與轉動架21的另一端可樞轉地連線。具體地，油缸筒241的封閉端端部可與轉動架21通過下銷軸28連線。油缸桿242的自由端端部伸出前盾泥水倉201，其中油缸桿242內具有進油通道243和回油通道244。如圖3所示，進油通道243的進油口2431和回油通道244的回油口2441均位於油缸桿242的自由端端部且間隔開。關節球軸套組件25套設在液壓油缸24外部以帶動液壓油缸24相對於前盾隔板202可轉動。
其中，一對運動組件2的鄂板22彼此相對運動，從而能夠實現對石塊或泥團的劈裂、折斷或擠壓破碎，破碎後的碎屑進入泥水倉內後隨泥水流出。在工作時，一對運動組件2中的液壓油缸24分別驅動相應的轉動架21帶動鄂板22繞轉動軸211運動，從而使得兩個相對的鄂板將進入它們之間的大塊石頭、泥團等破碎，解決了泥水盾構機的環流系統堵塞的問題。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置100，通過將液壓油缸24倒置，液壓油缸24的油缸桿242內置進油通道243和回油通道244，且將油缸桿242設在關節軸套內，避免了石塊對液壓油缸桿徑的直接衝擊，提高了液壓油缸的使用壽命。
另外，通過將進油通道243的進油口2431和回油通道244的回油口2441設在泥水艙201外，也避免了石塊對安裝在進油口2431和回油口2441上的進、回油管的直接衝擊，提高了高壓油管的使用受命。此外，通過將進、回油管安裝在泥水艙外，還實現了高壓油管的常壓更換，提高了維修效率，解決了帶壓進艙維修油管的風險。
根據該發明的一個實施例，關節球軸套組件25與液壓油缸24通過上銷軸26連線。具體地，關節球軸套組件25與液壓油缸24的油缸桿242通過上銷軸26連線，這樣當液壓油缸3收縮時，油缸桿242在油缸筒241內相對運動，從而使得油缸筒241在關節球軸套組件25內滑動。
在一個具體實施例中，如圖1和圖2所示，關節球軸套組件25包括：關節球軸套251和連線法蘭252，關節球軸套251套設在液壓油缸24外部且具有環形的凸起2511，凸起2511的外表面形成為球面，連線法蘭252安裝至前盾隔板202的遠離前盾泥水倉201的一側，其中關節球軸套251鉸接在連線法蘭252內。由此，實現了液壓油缸24相對於連線法蘭252的球面轉動，即液壓油缸24相對於前盾隔板202也是可轉動的。這樣，在液壓油缸24驅動轉動架21帶動鄂板22繞轉動軸211運動時，液壓油缸24相對於前盾隔板202也是可轉動的，從而提高了液壓油缸24的驅動可靠性。
如圖2所示，連線法蘭252包括上球形法蘭2521和下球形法蘭2522。上球形法蘭2521連線在安裝座203上，安裝座203安裝至前盾隔板202的遠離前盾泥水倉201的一側表面上。例如，安裝座203可以焊接至前盾隔板202上。優選地，在上球形法蘭2521和安裝座203的連線端面之間設定有O型密封圈254，以對上球形法蘭2521和安裝座203之間實現密封。
下球形法蘭2522同軸地連線至上球形法蘭2521上，其中上球形法蘭2521和下球形法蘭2522的內表面共同限定出球面內表面2523，球面內表面2523適於關節球軸套251的凸起2511在其內轉動。由此，實現了液壓油缸24相對於前盾隔板202可轉動。
可選地，如圖2所示，上球形法蘭2521和下球形法蘭2522通過第一螺栓2524同軸地連線。可選地，上球形法蘭2521通過第二螺栓253連線在安裝座203上。
優選地，關節球軸套251和液壓油缸24之間具有唇形密封件27，由此對油缸筒進行密封，阻止泥水進入關節球軸套251內。
根據該發明的一些實施例，如圖4所示，鄂板22上具有多個大齒221和多個小齒222，大齒221的齒高大於小吃的齒高，多個大齒221和多個小齒222交替布置。通過將多個大齒和小齒依次交替布置，提高了鄂板的使用壽命。優選地，一對運動組件2中的鄂板22的大齒221的位置彼此相對、且小齒222的位置彼此相對。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置100，解決了工程中經常出現油管爆裂、鄂板磨損、液壓油缸損壞、油管接頭斷裂的難題，而且，延長了碎石機的使用受命，提高了碎石裝置的可靠性，減少帶壓進艙維修的次數並降低由此造成的工程及人員安全風險的問題，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。另外，還降低了工程及維修人員風險，節省了維修時間，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。
下面參考圖1-圖4詳細描述根據該發明一個具體實施例的泥水盾構碎石裝置100，該泥水盾構碎石裝置100設在前盾泥水倉201內。
如圖1所示，泥水盾構碎石裝置100包括：中心座1和一對運動組件2，中心座1設在前盾泥水倉201內，一對運動組件2分別可樞轉地連線至中心座1的兩側且彼此相對設定。其中每對運動組件2均包括轉動架21、鄂板22、液壓油缸24和關節球軸套組件25。
轉動架21的一端（如圖1中的上端）通過轉動軸211與中心座1可樞轉地連線。鄂板22上具有多個大齒221和多個小齒222，大齒221的齒高大於小吃的齒高，多個大齒221和多個小齒222交替布置，一對運動組件2中的鄂板22的大齒221的位置彼此相對、且小齒222的位置彼此相對。
液壓油缸24包括油缸筒241和油缸桿242，油缸筒241的封閉端端部與轉動架21的另一端（如圖1的下端）通過下銷軸28可樞轉地連線。油缸桿242的自由端端部伸出前盾泥水倉201，其中油缸桿242內具有進油通道243和回油通道244，如圖3所示，進油通道243的進油口2431和回油通道244的回油口2441均位於油缸桿242的自由端端部且間隔開。
關節球軸套組件25與液壓油缸24的油缸桿242通過上銷軸26連線。其中，關節球軸套組件25包括關節球軸套251和連線法蘭252，關節球軸套251套設在液壓油缸24外部且具有環形的凸起2511，凸起2511的外表面形成為球面，連線法蘭252安裝至前盾隔板202的遠離前盾泥水倉201的一側，連線法蘭252包括上球形法蘭2521和下球形法蘭2522。上球形法蘭2521通過第二螺栓253連線在安裝座203上，安裝座203焊接至前盾隔板202的遠離前盾泥水倉201的一側表面上，下球形法蘭2522通過第一螺栓2524同軸地連線至上球形法蘭2521上，其中上球形法蘭2521和下球形法蘭2522的內表面共同限定出球面內表面2523，球面內表面2523適於關節球軸套251的凸起2511在其內轉動。由此，實現了液壓油缸24相對於前盾隔板202可轉動。
如圖2所示，關節球軸套251和液壓油缸24之間具有唇形密封件27，由此對油缸筒進行密封，阻止泥水進入關節球軸套251內。
在工作時，一對運動組件2中的液壓油缸24分別驅動相應的轉動架21帶動鄂板22繞轉動軸211彼此相對運動，從而能夠實現對石塊或泥團的劈裂、折斷或擠壓破碎，破碎後的碎屑進入泥水倉內後隨泥水流出。
根據該發明實施例的泥水盾構碎石裝置100，提高了碎石裝置的可靠性，減少了碎石機發生故障的幾率，降低了維修風險，保證了盾構設備的完好率及掘進施工進度。
榮譽表彰
2017年12月11日，《泥水盾構碎石裝置和具有其的泥水盾構機》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
