专利名称：爆破式盾构机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于隧道掘进的专用工程机械领域，尤其涉及一种用于隧道暗挖施工的爆破式盾构机。
背景技术：
目前，在铁路、公路、地铁、钻山等隧道工程施工作业中，盾构机是一种常见的隧道掘进的专用工程机械。盾构机用于隧道暗挖施工作业，其主要功能是通过土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等完成隧道的成型挖掘。现有的盾构机包括圆筒形的壳体，壳体前部设置有切削装置，切削装置包括圆形刀盘，在刀盘上固定连接有若干把切削刀，切削刀刀头通常采用超硬合金材料制成，切削刀位于同一径向平面内，在隧道挖掘过程中，切削刀随刀盘旋转掘进，隧道内被挖掘出的泥土及岩屑等杂物通过螺旋输送机排出，从而实现隧道的掘进作业。但现有的盾构机也存在有一些不足之处1、现有盾构机的掘进速度较慢、切削效率低，通常在土层中挖掘直径1米 15米大小隧道的掘进速度为每分钟8厘米左右，而遇到硬质岩石时其掘进速度就更加缓慢，导致施工工期较长，施工作业量较大。2、现有盾构机的切削刀刀头通常采用超硬合金材料制成，导致设备成本较高；并且，在掘进切削过程中，切削刀受力大，刀头容易磨损，需要根据刀头的磨损情况而进行更换和维修，如更换刀头，检修轴承等，从而增加了设备的维护成本及人工成本。3、同时，在施工作业时，由于现有盾构机的主轴承承受的压力和扭矩较大，因此主轴承容易受损，严重时会造成设备整体报废，使用寿命较短。4、由于受到切屑方式的限制，现有盾构机所挖掘隧道的横断面通常为圆形，不适于特殊横断面形状的隧道挖掘作业。有鉴于上述现有技术存在的缺点，本设计人基于从事相关设计及现场经验和专业知识，积极加以改进和创新，以期实现一种能够提高挖掘效率、大幅度降低成本、延长使用寿命且适于各类不同横断面形状隧道挖掘作业的爆破式盾构机。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够提高挖掘效率、可大幅度降低成本、延长使用寿命且适于各类不同横断面形状隧道挖掘作业的爆破式盾构机。为达到上述目的，本实用新型提出一种爆破式盾构机，包括中空的钢制壳体，所述中空的钢制壳体通过第一隔板和第二隔板沿轴向依次分隔为掘进舱、承压舱及服务舱，所述爆破式盾构机还包括多个弹药发射装置，所述弹药发射装置设于所述的承压舱内，所述弹药发射装置的发射口穿过所述掘进舱与所述承压舱之间的第一隔板朝向隧道挖掘面设置，所述弹药发射装置经由所述发射口向隧道挖掘面发射填装有预定炸药量的爆破弹；螺旋输送机，用于排出隧道内被挖掘出的泥土及岩屑，所述螺旋输送机的输入口设于所述掘进舱的底部，所述螺旋输送机的输出口延伸至所述服务舱；管片拼装机，安装于所述服务舱内；推进液压缸，安装于所述承压舱与所述服务舱之间的第二隔板上，用于推进所述壳体。如上所述的爆破式盾构机，其中，所述弹药发射装置为机炮，所述机炮包括炮弹填装机构和炮管，所述炮管延伸至所述掘进舱内，且所述炮管的炮口朝向所述隧道挖掘面，多个所述炮口在所述壳体的同一径向平面上均勻分布，机炮的数量可根据实际情况的需要酌情增减。如上所述的爆破式盾构机，其中，所述机炮为榴弹发射炮或破甲弹发射炮。如上所述的爆破式盾构机，其中，所述炮管的直径为20mm 50mm。如上所述的爆破式盾构机，其中，在所述掘进舱与所述承压舱内填充有高压气体。如上所述的爆破式盾构机，其中，所述第一隔板为钢质隔板。如上所述的爆破式盾构机，其中，在所述掘进舱的前端设有格板。如上所述的爆破式盾构机，其中，所述壳体的横截面根据隧道设计可为圆形或椭圆形或长方形等。与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点1、本实用新型在盾构机壳体朝向隧道挖掘面的一侧设置弹药发射装置，通过弹药发射装置向隧道挖掘面发射具有预定炸药量的爆破弹，达到爆破挖掘面及掘进隧道的作用。与现有技术中采用旋转切削刀相比，本实用新型具有挖掘效率高优点。2、并且，本实用新型无需设置轴承和刀盘动力系统，因此既可减轻盾构机的重量又可降低设备成本、降低维护成本、延长使用寿命。3、本实用新型可根据隧道挖掘面的形状选用不同形状的壳体，并且可根据隧道挖掘面土制强度选择装配不同类型的弹药发射装置及爆破弹，以适于各种隧道挖掘作业，具有适用范围广的优点。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，图1为本实用新型爆破式盾构机的结构示意图；图2为本实用新型爆破式盾构机的侧视结构示意图。附图标记说明100-壳体；200-隧道挖掘面；1-掘进舱；2_承压舱；3_服务舱；4_第一隔板；5_第二隔板；6-弹药发射装置(机炮)；61-炮弹填装机构；62-炮管；7-螺旋输送机；71-输入口 ；72-输出口 ；8-管片拼装机；9-推进液压缸；10-格板；11-运输小车。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。请参考图1、图2，分别为本实用新型爆破式盾构机的结构示意图以及侧视结构示意图。如图所示，本实用新型的爆破式盾构机，用于隧道的挖掘作业，该爆破式盾构机包括中空的钢制壳体100，以及螺旋输送机7、管片拼装机8和推进液压缸9，所述中空的钢制壳体100通过第一隔板4和第二隔板5沿轴向依次分隔为掘进舱1、承压舱2及服务舱3。所述爆破式盾构机还包括多个弹药发射装置6，所述弹药发射装置6设于所述的承压舱2 内，所述弹药发射装置6的发射口穿过所述掘进舱1与所述承压舱2之间的第一隔板4并朝向隧道挖掘面200设置，通过弹药发射装置6的发射口将填装有预定炸药量的爆破弹发射至隧道挖掘面200，从而起到爆破隧道挖掘面的作用，以达到隧道开掘的目的。其中，爆破弹的预定炸药量和弹头作用类型可根据隧道挖掘面的面积、土石坚硬度以及弹药发射装置数量等因素通过有限次的实验获得，从而达到既能控制爆破强度又能实现有效爆破作业的目的。另外，在本实用新型中如图1所示，所述螺旋输送机7的输入口 71设于所述掘进舱1的底部，用于使被挖掘出的泥土及岩屑等杂物送入至螺旋输送机7，所述螺旋输送机7 的输出口 72延伸至所述服务舱1，再将泥土及岩屑等杂物倾倒至运输小车11并排至隧道之外。所述螺旋输送机7为已有技术，用于排出隧道内被挖掘出的泥土及岩屑等杂物，在此不再详细描述。所述管片拼装机8，安装于所述服务舱3内；所述推进液压缸9，安装于所述承压舱2与所述服务舱3之间的第二隔板5上，用于推进所述壳体100。其中，管片拼装机8 及推进液压缸9均为已有技术，在此不再详细描述。本实用新型在盾构机壳体朝向隧道挖掘面的一侧设置弹药发射装置，以达到爆破挖掘面及掘进隧道的功效，与现有技术中采用旋转式切削刀相比，本实用新型具有挖掘效率高的优点，并且，本实用新型无需更换切削刀及检修主轴承，还具有生产及维护成本低、延长使用寿命的优点。进一步的，在本实用新型中，所述弹药发射装置为机炮6，所述机炮6包括炮弹填装机构61和炮管62，所述炮管62延伸至所述掘进舱1内，且所述炮管62的炮口朝向所述隧道挖掘面200，所述炮口在所述壳体100的同一径向平面上均勻分布，这样在操作时可瞄准并控制多个机炮同时且连续地向挖掘面的不同区域发射爆破弹，从而进一步提高了爆破的强度及精度。本实用新型中所述机炮的填装、发射等结构及工作原理为已有技术，在此不再详细描述。进一步的，所述机炮6为榴弹发射炮，可采用筒式发射器和杆式发射器向隧道挖掘面发射预定弹药量的榴弹。或者，所述机炮6为破甲弹发射炮，以向隧道挖掘面发射预定弹药量的破甲弹，从而达到爆破隧道挖掘面的作用。其中，榴弹发射炮、破甲弹发射炮及其所使用的炮弹的具体结构及工作原理均为已有技术，在此不再详细描述。但本实用新型也不限于此，本实用新型也采用其它公知的手动、半自动或自动弹药发射装置，只要能够起到向隧道挖掘面发射爆破弹，达到利用炸药的高效能量破碎岩石的功效即可。机炮的弹膛是采用滑膛还是线膛，可根据所用具体炮弹类型而定，同时，所述机炮也可以替换为等同功能的现有的炸药爆破(爆轰)碎岩机械装置，并采用等同功能的爆破碎岩弹药。进一步的，所述炮管的直径为20mm 50mm，以满足对挖掘面的爆破强度要求。但本实用新型也不限于此，炮管的直径的大小可根据实验得到的炮弹药量而决定。进一步的，在所述掘进舱1与所述承压舱2内填充有高压气体，以平衡地层压力， 从而保证盾构机的掘进作业。进一步的，所述第一隔板4为钢质隔板，从而有效保证掘进舱1与承压舱2的密封性，避免由于爆破的冲击波对承压舱2及服务舱3造成损害。进一步的，在所述掘进舱1的前端设有格板10，格板10在软土地层时可直接推入挖掘面土层，对土层进行分隔，起到支护的作用，然后再进行掘进爆破作业。进一步的，所述壳体的横截面为圆形或椭圆形或长方形或其他适宜的形状，从而能够适应不同形状的隧道横断面作业需求。本实用新型的爆破式盾构机在使用时，首先，操作推进液压缸9，使得盾构机壳体 1朝向隧道挖掘面方向推进；然后，向掘进舱1与承压舱2内填充有高压气体以平衡地层压力；随后，根据不同地层选择相应的机炮6和炮弹，对隧道挖掘面地层的泥土和岩石进行连续地有选择性地轰击爆破，使泥土和岩屑不断崩落，以达到爆破式掘进的功效；崩落的泥土和岩屑通过螺旋输送机7的输入口 71进入螺旋输送机7，再排出至承压舱3，由等候在此的运输小车11或传送带输送出隧道，如此经过一段时间的掘进，便可形成一条完整的隧道道洞。本实用新型与现有技术相比，不但能够提高挖掘效率，而且无需设置轴承和刀盘动力系统，因此可减轻盾构机的重量并降低设备成本、降低维护成本、延长使用寿命。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种爆破式盾构机，包括中空的钢制壳体，其特征在于，所述壳体通过第一隔板和第二隔板沿轴向依次分隔为掘进舱、承压舱及服务舱，所述爆破式盾构机还包括多个弹药发射装置，所述弹药发射装置设于所述的承压舱内，所述弹药发射装置的发射口穿过所述掘进舱与所述承压舱之间的第一隔板朝向隧道挖掘面设置，所述弹药发射装置经由所述发射口向隧道挖掘面发射填装有预定炸药量的爆破弹；用于排出隧道内被挖掘出的泥土及岩屑的螺旋输送机，所述螺旋输送机的输入口设于所述掘进舱的底部，所述螺旋输送机的输出口延伸至所述服务舱； 管片拼装机，安装于所述服务舱内；用于推进所述壳体的推进液压缸，安装于所述承压舱与所述服务舱之间的第二隔板上。
2.如权利要求1所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述弹药发射装置为机炮，所述机炮包括炮弹填装机构和炮管，所述炮管延伸至所述掘进舱内，且所述炮管的炮口朝向所述隧道挖掘面，多个所述炮口在所述壳体的同一径向平面上均勻分布。
3.如权利要求2所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述机炮为榴弹发射炮。
4.如权利要求2所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述机炮为破甲弹发射炮。
5.如权利要求2所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述炮管的直径为20mm 50mm。
6.如权利要求1所述的爆破式盾构机，其特征在于，在所述掘进舱与所述承压舱内填充有高压气体。
7.如权利要求1所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述第一隔板为钢质隔板。
8.如权利要求1至7中任一项所述的爆破式盾构机，其特征在于，在所述掘进舱的前端设有格板。
9.如权利要求1至7中任一项所述的爆破式盾构机，其特征在于，所述钢制壳体的横截面为圆形或椭圆形或长方形。
专利摘要本实用新型公开了一种爆破式盾构机，包括中空的钢制壳体，该壳体通过第一隔板和第二隔板沿轴向依次分隔为掘进舱、承压舱及服务舱，还包括多个弹药发射装置，所述弹药发射装置设于所述的承压舱内，所述弹药发射装置的发射口穿过所述掘进舱与所述承压舱之间的第一隔板朝向隧道挖掘面设置，所述弹药发射装置经由所述发射口向隧道挖掘面发射填装有预定炸药量的爆破弹；螺旋输送机，所述螺旋输送机的输入口设于所述掘进舱的底部，所述螺旋输送机的输出口延伸至所述服务舱；管片拼装机，安装于所述服务舱内；推进液压缸，安装于所述承压舱与所述服务舱之间的第二隔板上。本实用新型挖掘效率高、生产及维护成本低、使用寿命长、适用范围广的优点。
文档编号E21D9/06GK202012355SQ20112004739
公开日2011年10月19日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者闻建明 申请人:闻建明