专利名称：复合式土压平衡盾构机供水系统的制作方法
技术领域：
本发明技术主要涉及一种盾构掘进设备，特别适用于复合式土压平衡盾构机的供水及冷却系统。
背景技术：
目前，复合式土压平衡盾构设备多采用隧道外单一水泵不间断地供水，盾构机内各条支路根据需要从主供水管路取水，所有内循环冷却用水和盈余供水全部排出洞外，其原理是隧道外部供水泵通过供水管卷筒向隧道内部不间断地供水，一部分供水流经内循环冷却器对空压机冷却器、配电柜冷却器、齿轮油池冷却器、液压马达减速机冷却器冷却， 内循环冷却器流出的冷却水进入液压油冷却器对液压油进行冷却。随后，所有热水都经排水管卷筒排出洞外。另一部分供水用于盾构机工作用水，包括各节台车预留用水口、人闸供水、二次注浆供水、泡沫用水、消防用水等。污水泵将隧道内的污水排至污水箱。这种采用单一水泵供水往往需要保持最大供水压力及流量，但盾构机用水装置并不都是同时工作， 大量剩余用水需要排出隧道外部，从而造成水、电资源的极大浪费，且单一水泵供水方式在长距离施工时，随着供水管线不断加长，供水压力和流速损失严重，冷却效果不佳，易造成设备发热量大导致设备停机。为此，我们新开发了复合式土压平衡盾构机供水系统，该系统采用水泵从蓄水箱取水再分别直接供给的方式，根据实际需要开关供水泵供水，同时优化设计回路，使一部分冷却水可以回流蓄水箱冷却再利用，兼有污水处理与回收再利用功能，极大地节约了用水量。而且这样的供水方式使设备冷却效果不受挖掘距离影响，更加有效地利用与节约了水资源。通过检索发现以下两项专利与我们所开发的供水系统有相近处，但在原理和结构本身都有本质的区别。1、“盾构独立加水系统”(专利号ZL2010205M753. X)，该系统主要用可自动补水的大方量加水箱和一个大扬程水泵总体供水，属于开路系统，用于土压平衡盾构机前方渣土改良。而我们的设计是采用多个专用供水泵直接供水，此外还有循环冷却装置、坑道排污装置、固液分离装置、污水箱及排水装置等，可解决复合盾构长距离施工时供水能力不足及冷却效果不佳、耗水量大等问题，这种独立加水系统与我们设计的供水系统从功能、原理、 结构方面都不同。2、“敞开式隧道掘进机废水循环再利用装置”(专利号ZL200820141662. 0)，该装置主要解决一种敞开式隧道掘进机废水循环再利用的问题，而我们主要解决的是复合式土压平衡盾构机长距离施工时供水能力不足及冷却效果不佳问题，同时也可以提高水资源的利用率。新开发的供水系统与现有复合盾构机供水系统相比，用水量降低了 40%左右，节约了大量的水、电资源，社会效益与经济效益显著。同时，在替代进口、降低盾构机设备成本方面也具有重要意义。
发明内容
本发明的提出，旨在提供一种解决现有供水系统长距离施工时存在的供水能力不足、冷却效果不佳的缺陷以及用水效率不高等问题，提高了供水系统性能并节约用水。本发明的技术解决方案是这样现实的一种复合式土压平衡盾构机供水系统，可以随盾构机台车前进，包括供水管卷筒、 水泵I、蓄水箱、水泵II、空压机冷却器、配电柜冷却器、齿轮油池冷却器、液压油冷却器、液压马达减速机冷却器、台车预留水口、人间供水口、二次注浆供水口、泡沫液混合器、盾尾注浆口冲洗回路、同步注浆泵冲洗回路、水泵III、水泵IV、污水泵、固液分离器、污水箱、水泵 V、排水管卷筒、地面砂浆混合供水设备，其特征在于所述的供水管卷筒固定在盾构机台车上，入水口与隧道外供水泵连接，出水口与蓄水箱入水口相连接，依据蓄水箱的液位传感器信号自动补水；水泵I安装在蓄水箱内，出水口与液压油冷却器入水口连接，其间管路并联接有多个台车预留用水口，液压油冷却器出热水口与水泵V入水口连接，其间管路并联并接有多个台车预留用水口、人闸供水口、二次注浆供水口、污水泵冲洗入水口 ；水泵II安装在蓄水箱内，出水口与并联的空压机冷却器、配电柜冷却器、齿轮油池冷却器、液压马达减速机冷却器入水口连接，其并联的回水管汇合后接入蓄水箱；水泵III安装在蓄水箱所在台车上，入水口连接蓄水箱，出水口与并联的泡沫液混合器、同步注浆泵冲洗回路入水口连接；水泵IV安装在蓄水箱所在台车上，入水口连接蓄水箱，出水口与盾尾注浆口冲洗回路入水口连接；污水泵安装在坑道积水处，靠三通阀转换的另一入水口支路伸入坑道污水面以下抽取污水；同步注浆泵冲洗回路出水口、盾尾注浆口冲洗回路出水口、污水泵的出水口都与固液分离器入口连接，固液分离器出口与污水箱入水口连接；水泵V另一入水口支路与污水箱出水口连接，水泵V出水口与排水管卷筒入水口连接；排水管卷筒出水口与地面砂浆混合供水设备、市政排污管网污水再利用管路连接。与现有技术相比较，本发明的优点是显而易见的，主要表现在1、采用水泵从蓄水箱取水点对点直接供给方式，使供水系统冷却效果不再受长距离挖掘限制，冷却效果好；2、对冷却水和污水的处理再利用，使同样挖掘距离用水量降低40%左右，极大地节约了水资源；3、供水装置管路布置简单直接，所需检测元件少，降低了系统成本；4、污水除渣处理过程既使废水得到充分利用，同时又为市政污水处理减轻负担。
本发明共有附图1幅。图1是本发明的供水系统原理图。图中，1、供水管卷筒，2、水泵，3、蓄水箱，4、水泵，5、空压机冷却器，6、配电柜冷却器，7、齿轮油池冷却器，8、液压油冷却器，9、液压马达减速机冷却器，10、台车预留用水口， 11、人闸供水口，12、二次注浆供水口，13、泡沫液混合器，14、盾尾注浆口冲洗回路，15、同步注浆泵冲洗回路，16、水泵，17、水泵18、污水泵，19、固液分离器，20、污水箱，21、水泵，22、排水管卷筒，23、地面砂浆混合供水设备。
具体实施例方式如图1所示的一种复合式土压平衡盾构机供水系统，包括供水管卷筒1、水泵I 2、 蓄水箱3、水泵114、空压机冷却器5、配电柜冷却器6、齿轮油池冷却器7、液压油冷却器8、 液压马达减速机冷却器9、台车预留水口 10、人闸供水口 11、二次注浆供水口 12、泡沫液混合器13、盾尾注浆口冲洗回路14、同步注浆泵冲洗回路15、水泵11116、水泵IV17、污水泵 18、固液分离器19、污水箱20、水泵V21、排水管卷筒22、地面砂浆混合供水设备23。盾构机掘进过程中，隧道外供水泵通过供水管卷筒1向蓄水箱3供水，蓄水箱3上的液位传感器发出液位信号控制地面水泵开关，实现自动补水。水泵12与水泵V21连锁同时启动，水泵12引出的冷水经过液压油冷却器8对液压油冷却，冷却液压油的水流出冷却器之后，分有支路为人闸供水口 11和二次注浆供水口 12临时用水供水；分布在各节台车上的预留用水口 10可随时开阀用水；冷却水还用来冲洗污水泵18排污管路，冲洗的污水流入固液分离器19除渣净化，净化后的废水排入污水箱 20 ；部分剩余冷却用过的热水由水泵V21排出洞外再利用。冷却用过的热水经过多次重复利用，提高了水资源的利用率，起到节能节水的效果。水泵114引出的冷水对空压机冷却器5、配电柜冷却器6、齿轮油池冷却器7、液压马达减速机冷却器9等设备并联冷却，冷却后水流回到蓄水箱3，与蓄水箱内新加入的冷水混合降温重复利用，由于新加入的冷水量远大于水泵114循环冷却水量，所以既不影响下次循环冷却效果，又节省了大量水资源。当需要加入泡沫改善挖掘土质环境时，开启水泵III16为泡沫液混合器13供水； 水泵III16供水支路用来冲洗同步注浆泵冲洗回路15，冲洗的污水经固液分离器19净化处理后，流入污水箱20。当同步注浆结束，需要冲洗注浆口时，开启水泵IV17对盾尾注浆口冲洗回路14冲洗，冲洗的污水经固液分离器19净化处理后，流入污水箱20。当坑道内积水超过警戒线时，排污泵18自动开动，将坑道内积水排出至固液分离器19净化处理后，流入污水箱20。当水泵I 2没有开启时，水泵V21根据污水箱20上装有的液位传感器信号自动开启排放废水，排放的废水经过排水管卷筒22排出隧道外，隧道外出水口一部分水流直接流入市政排污管网，出水口分有支路连接地面砂浆混合供水设备23管路为砂浆混合供水，使废水得到再次重复利用，节省大量水资源。新研发的这种供水系统，蓄水箱3和水泵随盾构机台车前进，各供水泵与蓄水箱相对距离恒定，供水线路距离不变，克服了由单一水泵长距离供水导致的压力流速降低的缺陷，保证了恒定的冷却效果；同时通过合理布置废水排放及除污回路，使得排放的废水得到多次重复利用，极大地节省水资源。
权利要求
1. 一种复合式土压平衡盾构机供水系统，可以随盾构机台车前进，包括供水管卷筒 ⑴、水泵I (2)、蓄水箱(3)、水泵II⑷、空压机冷却器(5)、配电柜冷却器(6)、齿轮油池冷却器(7)、液压油冷却器(8)、液压马达减速机冷却器(9)、台车预留水口(10)、人闸供水口 (11)、二次注浆供水口(12)、泡沫液混合器(13)、盾尾注浆口冲洗回路(14)、同步注浆泵冲洗回路(15)、水泵III (16)、水泵IV(17)、污水泵(18)、固液分离器(19)、污水箱(20)、水泵 V (21)、排水管卷筒(22)、地面砂浆混合供水设备(23)，其特征在于所述的供水管卷筒(1) 固定在盾构机台车上，入水口与隧道外供水泵连接，出水口与蓄水箱C3)入水口相连接，依据蓄水箱(3)的液位传感器信号自动补水；水泵1( 安装在蓄水箱(3)内，出水口与液压油冷却器(8)入水口连接，其间管路并联接有多个台车预留用水口(10)，液压油冷却器(8) 出热水口与水泵AK21)入水口连接，其间管路并联接有多个台车预留用水口(10)、人闸供水口(11)、二次注浆供水口(12)、污水泵(18)冲洗入水口 ；水泵11(4)安装在蓄水箱(3) 内，出水口与并联的空压机冷却器(5)、配电柜冷却器(6)、齿轮油池冷却器(7)、液压马达减速机冷却器(9)入水口连接，其并联的回水管汇合后接入蓄水箱(3)；水泵111(16)安装在蓄水箱C3)所在台车上，入水口连接蓄水箱(3)，出水口与并联的泡沫液混合器(13)、同步注浆泵冲洗回路(15)入水口连接；水泵IV(17)安装在蓄水箱(3)所在台车上，入水口连接蓄水箱(3)，出水口与盾尾注浆口冲洗回路(14)入水口连接；污水泵(18)安装在坑道积水处，靠三通阀转换的另一入水口支路伸入坑道污水面以下抽取污水；同步注浆泵冲洗回路(15)出水口、盾尾注浆口冲洗回路(14)出水口、污水泵(18)的出水口都与固液分离器 (19)入口连接，固液分离器(19)出口与污水箱00)入水口连接；水泵AK21)另一入水口支路与污水箱00)出水口连接，水泵AK21)出水口与排水管卷筒0 入水口连接；排水管卷筒0 出水口与地面砂浆混合供水设备(23)、市政排污管网污水再利用管路连接。
全文摘要
复合式土压平衡盾构机供水系统，随盾构机台车移动；隧道外水泵经供水管卷筒靠液位传感器信号自动为蓄水箱补水；供水泵从蓄水箱吸水；水泵I向液压油冷却器供水，冷却后热水为台车预留用、人闸、二次注浆、污水泵冲洗供水口供水，剩余的由水泵V加压，经排水管卷筒供地面砂浆混合供水设备或直接流入市政排污管网；水泵II为空压机、配电柜、齿轮油池、液压马达减速机冷却器供水，冷却后热水回蓄水箱；水泵III为泡沫液混合器、同步注浆泵冲洗回路供水；水泵IV为盾尾注浆口冲洗回路供水；污水泵安装在坑道积水处抽水；冲洗回水和泵出的污水经固液分离器，废水进污水箱，靠液位传感器信号自动开启水泵V排放。本发明有冷却效果恒定、废水再利用等优点。
文档编号E21F16/00GK102268994SQ20111023344
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者张丽华, 曹海云, 王洪月, 赵芳, 马健 申请人:大连华锐股份有限公司