一种用于盾构机中的泥浆管路破碎机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于掘进机械技术领域，具体涉及一种盾构机泥水环流和碎石系统中的泥浆管路破碎机。
【背景技术】
[0002]盾构机从掘进位置的最前端至后端依次包括含刀盘的开挖舱、气垫舱和拖车，其中气垫舱的主要目的是用于平衡和稳定开挖面。目前，盾构机在富水砂卵石地层采用泥水平衡方式进行隧道开挖的过程中，都需要通过泥水环流系统出碴并维护开挖面的稳定；此时盾构机出碴方式为:刀盘切削后的碴土、卵石与隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成流体从泥浆门进入气垫舱，被气垫舱内液压颚式碎石机进行初破后，经由泥水环流系统中的排浆泵高压抽吸进入出浆管排出隧道外。在此过程中，由于盾构机采用管道流体输送的出碴方式，其出碴速度主要取决于泥水环流系统中排浆泵的排碴能力。当盾构机在我国西南、西北、华北等地区的高含量、高硬度、大粒径卵石富水地层进行隧道施工时，由于气垫舱内的液压颚式碎石机每分钟碎石速度只有四次左右，而且在恶劣工况环境下经常损坏，无法快速将气垫舱内的大流量、大粒径卵石破碎到排浆泵的输送范围内，极易使盾构机出现气垫舱卵石淤积、泥水环流系统出浆管路堵塞、排浆泵损坏等故障，导致盾构机长时间停机进行维修，大大限制了其掘进能力的发挥。
[0003]因此，本领域需要开发一种新的泥浆管路破碎机以克服上述气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力过低的问题。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有技术缺陷，提出一种满足盾构机在富水砂卵石地层中开挖隧道的出碴要求、适合在高压泥浆密封环境中工作、破碎能力强、维护方便的泥浆管路破碎机。
[0005]因此，本发明提供一种用于盾构机中的泥浆管路破碎机，所述泥浆管路破碎机为其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机，且所述泥浆管路破碎机包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件和密封垫，和位于机架内部的定颚板，以及位于机架外的电机驱动组件和皮带；所述电机驱动组件和皮带用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石头进行挤压破碎；所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。
[0006]物料破碎领域内常用的颚式破碎机均为敞开式布置、动颚中的轴承密封采用迷宫密封。它只能在常压敞开环境中使用，无法对地下、水下、海底的高压流体密闭环境中的岩石、矿石等硬状物体进行破碎。本发明提供的泥浆管路破碎机为封闭的颚式破碎机，用密封垫将模块化的分体式机架组装成一个密闭腔体，动颚组件使用动密封结构替代常用的迷宫密封，使得动颚组件的外侧轴承处与外界动密封连接；还防止了高压流体进入轴承内部而损坏传动部件。同时，上述设计使颚式破碎机能在高压流体密封环境中进行物料破碎，满足了目前地下、水下、海底工程等建设工程中的物料破碎、输送要求。
[0007]本发明的优点:破碎能力强，可维修性好，且能提供一个高压破碎的密封环境。
[0008]I)、提升了地下工程装备的物料破碎能力；
[0009]2)、改善了地下工程中物料排放系统的输送能力；
[0010]3)、提高了地下工程装备的施工效率与进度。
[0011 ] 本发明提供的泥浆管路破碎机的破碎能力大、使用寿命长、结构稳定可靠、维修方便、并能给高压泥浆和动颚组件提供密封工作环境。
[0012]在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机配套拖车上的下机架、与所述下机架通过密封垫二密封连接的第一上机架、与所述第一上机架通过密封垫三密封连接的第二上机架、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一密封连接的检修门，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件和定颚板构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。
[0013]优选地，机体内腔内部的所述碎石机构还包括安装在下机架上用于保护下机架侧壁的衬板。机体内腔内部的所述碎石机构还包括用于调整碎后卵石粒径的大小的粒径调整组件和预紧组件。第一上机架上设置有入流管路接口，所述第二上机架上设置有用于滤过部分砂石的格栅和用于察看内腔情况的观察孔，所述下机架上设置有出浆管路接口。所述定颚板用定颚拉紧螺栓安装在下机架靠近出浆管路接口侧的支座上。在一种【具体实施方式】中，所述泥浆管路破碎机还包括用于向其内部引入高压泥浆，加快已破碎卵石的流动速度，促使其迅速从泥浆管路破碎机排出的冲洗管路；所述冲洗管路包括串联的小液动球阀、冲洗管和小减震喉。
[0014]在一种具体的实施方式中，所述第一上机架和第二上机架连接的配合面为与水平面间呈10°?60°夹角的倾斜面，使得第一上机架为上窄下宽的直角梯形纵截面状机壳。配合面为斜面使得动颚组件可以方便、紧凑地设置在机架内，进而使得本发明的破碎机结构紧凑，在盾构机中的空间利用率高。
[0015]在一种具体的实施方式中，所述下机架为包括封闭底板、带开孔的侧壁和上平面整面开口的机壳。在一种具体的实施方式中，所述泥楽管路破碎机连接在盾构机中的气垫舱外部且用于破碎来自气垫舱中的石块。
[0016]本发明还相应提供一种盾构机泥水环流和碎石系统，包括通过管道依次串联的进浆管、气垫舱、出料管、泥浆管路破碎机、排浆泵和排浆管；所述出料管用于将气垫舱中的泥浆和砂石输送至所述泥浆管路破碎机中，所述泥浆管路破碎机将来自于气垫舱中的石头破碎，破碎后的物料随泥浆经排浆泵和排浆管排至系统外；且所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。考虑到气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力受到气垫舱的影响，因而本发明的发明人试图开发一种设置在气垫舱外、且破碎能力足够的破碎机用于本发明的盾构机泥水环流和碎石系统中。
[0017]发明人考虑到国内现有矿山破碎领域中使用的复摆式颚式破碎机、辊筒式破碎机、圆锥式破碎机等破碎机械均只能在大气压下、敞开式环境下工作，它不能用于盾构机内压力高达IMPa左右的高压泥浆密封环境中，无法满足盾构机内的恶劣使用工况。
[0018]因此，发明人在这种颚式破碎机的基础上研发一种新的密封的颚式破碎机以及将其应用于气垫舱的下游而得到一种可以解决上述问题的盾构机泥水环流和碎石系统。
[0019]在一种具体的实施方式中，所述气垫舱中还含有液压颚式碎石机。
[0020]传统盾构机泥水环流和碎石系统中必然会在其气垫舱中设置液压颚式碎石机，而本发明中，可以保留气垫舱中设置的液压颚式碎石机，也可以去除该液压颚式碎石机，这对本发明提供的盾构机泥水环流和碎石系统的碎石效率不会有太大影响。因为气垫舱中的液压颚式碎石机由液压油缸驱动，其对泥浆中砂石的破碎挤压频率每分钟只有4?6次，难以提高。而本发明中涉及的泥浆管路破碎机由电机驱动，偏心轴的转动频率为每分钟100?500次，例如220次/min，相应地，动颚板的摆动频率为每分钟100?500次，因此，本发明中的泥浆管路破碎机比现有的气垫舱中的液压颚式碎石机的破碎能力要高很多。
[0021]在一种具体的实施方式中，在所述泥浆管路破碎机的管道上游和下