一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及工程施工【技术领域】，具体是一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，壳体的轴向由若干节壳体组件首尾组合而成，相邻每节壳体组件之间通过密封件及若干高强螺栓联接，每节壳体组件的径向由若干段分体的圆弧壳体组件拼装而成，每一段圆弧壳体组件分布于纠偏油缸周侧，分段的数量由顶管掘进机自重确定，拆分后每一圆弧壳体组件自重控制在15t以内，最大外形尺寸不超过3m，始终使顶管掘进机动力系统处在刀盘后端中间位置。本实用新型单个部位尺寸、重量满足常规运输要求，便于转场运输，节约运输成本，工作井内可采用原有吊用管材门式起重机进行吊运，避免租赁大吨位吊机，节约吊装成本，同时也降低了使用汽车起重机装卸的安全风险。
【专利说明】一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体
[【技术领域】]
[0001]本实用新型涉及工程施工【技术领域】，具体是一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体。
[【背景技术】]
[0002]顶管掘进机的选型、设计对顶管施工是至关重要要的，合理的选型、设计应按掘进机本身特性，并结合实际情况来选择适合经济的顶管掘进机。顶管掘进机壳体主要有前后壳体两部分组成，用于抵挡外部土压力及水压力，形成密闭空间，确保顶管掘进机仓内操作人员及电器设备安全，其中前壳体胸板与刀盘形成泥水仓或土仓，用于确保开挖过程中泥水或土压平衡，同时阻挡掘进面土压、水压，确保工作仓内安全。超大直径顶管掘进机一般采用整体式运输及吊装，大吨位、大尺寸给运输和吊装带来难题。而一般顶管掘进机的外形尺寸及重量主要有壳体决定。
[0003]如国内专利CN2685570Y公开的一种顶管掘进机，包括掘进机前部、掘进机后部、纠偏节、纠偏油缸，所述掘进机前部包括前壳体及装置其内的泥土仓、动力装置和装置于前壳体前端的刀盘，所述刀盘的后面并位于泥土仓内装置有至少一组用于碾压块石的碾压装置，该顶管掘进机的壳体仅分割为前后壳体，通过纠偏油缸联接，但拆卸困难，运输、吊装只能采用整体式。
[实用新型内容]
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，对超大直径顶管掘进机因壳体分前后两段，拆分困难，运输、吊装时采用整体式，导致质量、尺寸过大而给运输、吊装带来的难题等不足进行的改进，提供一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，可便于转场运输，节约运输成本。
[0005]为实现上述目的，设计一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:所述壳体的轴向由若干节壳体组件首尾组合而成，相邻每节壳体组件之间通过密封件及若干高强螺栓联接，每节壳体组件的径向由若干段分体的圆弧壳体组件拼装而成，每一段圆弧壳体组件分布于纠偏油缸周侧，分段的数量由顶管掘进机自重确定，拆分后每一圆弧壳体组件自重控制在15t以内，最大外形尺寸不超过3m，始终使顶管掘进机动力系统处在刀盘后端中间位置。模块化设计制造后壳体强度满足土压承载力，具有良好的密封性倉泛。
[0006]顶管掘进机总长约6m、自重75t时，所述壳体的轴向由三节壳体组件首尾组合而成，所述三节壳体组件包括前壳体、纠偏油缸连接段壳体、后壳体三部分即轴向解体三段，前壳体与后壳体的通过纠偏油缸连接段壳体联接，所述后壳体另一端由尺寸较小的过渡壳体密封固定，每节壳体组件的径向由二段分体的圆弧壳体组件拼装而成。
[0007]所述第一段径向分体在胸板动力箱上方，第二、三段分体在壳体横向的中间位置；壳体轴向分体在纠偏油缸两侧。
[0008]纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为80°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90°。
[0009]纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为75°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90°。
[0010]本实用新型同现有技术相比，其优点在于:
[0011]1.超大直径顶管掘进机壳体模块化，单个部位尺寸、重量满足常规运输要求，便于转场运输，节约运输成本。如模块化设计制造的3.5m顶管掘进机从扬州运输至昆明近2300公里，单个部位不超过15t，最大外形尺寸2.98m，有效的解决了道路运输过程中超宽、超高、超重问题，运输费用仅为5万元，按传统设计理念制造的顶管掘进机重75t，长近6m，宽、高4.18m,在运输过程预计运输费用在15万元左右。
[0012]2.超大直径顶管掘进机壳体模块化，单个部位尺寸、重量小，满足小吨位吊装要求，工作井内可采用原有吊用管材门式起重机进行吊运，避免租赁大吨位吊机，节约吊装成本。如模块化生产的3.5m顶管掘进机单个部位不超过15t，在装卸车及出洞时仅需50t汽车起重机或20t门式起重机，常规生产的3.5m顶管掘进机重75t，至少需要200t汽车起重机I台，200t汽车起重机I个台班的价格在2.5万左右。本工程使用的3.5m顶管掘进机共进行了 8次吊运，节省吊装成本近20万元。同时也降低了使用汽车起重机装卸的安全风险。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0013]图1为本实用新型6m超大直径顶管掘进机模块化拼装壳体示意图；
[0014]图2为本实用新型6m超大直径顶管掘进机模块化拼装壳体装配图；
[0015]图3为纠偏油缸安装位置示意图
[0016]图4为纠偏油缸安装位置示意图
[0017]图中标注说明
[0018]I泥水式刀盘2动力系统3前壳体第一节4螺钉M36*190 (配螺母弹垫)5螺钉M36*150(配螺母弹垫)6遇水膨胀橡胶条7前壳体第二节8鸟形止水阀42*34*110009纠偏油缸10后壳体第一节11后壳体第二节12电气动力柜13机内操作柜14纠偏液压站15全断面测压装置16油脂润滑泵(含管道)17过渡壳体186寸机内三通阀19螺钉M36*150 (配螺母弹垫)206寸进水排泥软管21螺钉M20*80 (配螺母弹垫)226寸直通阀23螺钉M36*150 (配螺母弹垫)24转换法兰25螺钉M24*70 (配螺母弹垫)260形橡胶圈27激光靶。
[【具体实施方式】]
[0019]下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]实施例
[0021]本工程使用的4台大直径顶管掘进机在运输方面均存在超高、超宽、超重现象；在顶管机进出洞时采用整体式吊装，吊装半径在15m左右，起升高度在Sm左右，至少需要200t履带起重机进行吊装作业，吊装成本高，吊装风险大，采用整体式运输均存在超高、超宽、超重现象。以本工程使用的6m泥水平衡顶管机为例，说明超大直径顶管掘进机壳体模块化生产思路。
[0022]本实施例中的超大直径顶管掘进机总长6m、自重75t，其壳体采用模块化生产，组装成型、分体运输，具体的壳体模块化是根据胸板内动力箱的安装尺寸，通过有限元软件分析而得出的，分段的数量是由顶管掘进机自重确定，确保拆分后每段自重控制在15t以内，最大外形尺寸不超过3m，模块化生产后才能满足运输及吊装要求。
[0023]总长6m、自重75t的超大直径顶管掘进机，分析获得的模块化拼装壳体结构如图1所示，壳体的轴向由三节壳体组件首尾组合而成，所述三节壳体组件包括前壳体、纠偏油缸连接段壳体、后壳体三部分即轴向解体三段，前壳体与后壳体的通过纠偏油缸连接段壳体联接，所述后壳体另一端由尺寸较小的过渡壳体密封固定，每节壳体组件的径向由二段分体的圆弧壳体组件拼装而成，即前壳体第一节、前壳体第二节、后壳体第一节以及后壳体第二节，每一段圆弧壳体组件分布于纠偏油缸周侧。
[0024]为满足胸板内动力箱的安装尺寸及纠偏油缸的纠偏效果，通过有限元软件分析，将第一段径向分体在胸板动力箱上方，第二、三段分体在壳体横向的中间位置；壳体轴向分体在纠偏油缸两侧，具体的模块化设计见图2，在加工过程中严格控制加工流程，制造加工完毕后在生产厂内进行预拼装，模块化生产各部件尺寸正常，拼装顺利。
[0025]拼装时，将相邻的每节壳体组件之间通过密封件及若干高强螺栓联接，后壳体另一端由过渡壳体密封固定，四组纠偏油缸的安装位置有两组选择，具体的说:
[0026]如图3所示，在纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为80°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90。。
[0027]如图4所示，在纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为75°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90。。
[0028]最后，将各功能部件安装入壳体，具体的说，装置其内的泥土仓、动力系统和装置于前壳体前端的泥水式刀盘I以及鸟形止水阀8，动力系统2由动力箱、电气动力柜12、机内操作柜13直线连接，装配时始终使动力系统处在胸板中央，壳体内底部从前壳体组件至后壳体组件安装有排泥组件，依次由O形橡胶圈26、转换法兰24、6寸直通阀22、6寸进水排泥软管20、6寸机内三通阀18以及螺钉(19、21、23、25)构成，四组纠偏油缸分别由纠偏液压站14、全断面测压装置15、油脂润滑泵(含管道)16控制连接，并由激光靶27矫位。
【权利要求】
1.一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:所述壳体的轴向由若干节壳体组件首尾组合而成，相邻每节壳体组件之间通过密封件及若干高强螺栓联接，每节壳体组件的径向由若干段分体的圆弧壳体组件拼装而成，每一段圆弧壳体组件分布于纠偏油缸周侧，分段的数量由顶管掘进机自重确定，拆分后每一圆弧壳体组件自重控制在15t以内，最大外形尺寸不超过3m，始终使顶管掘进机动力系统处在刀盘后端中间位置。
2.如权利要求1所述的一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:顶管掘进机总长6m、自重75t时，所述壳体的轴向由三节壳体组件首尾组合而成，所述三节壳体组件包括前壳体、纠偏油缸连接段壳体、后壳体三部分即轴向解体三段，前壳体与后壳体的通过纠偏油缸连接段壳体联接，所述后壳体另一端由尺寸较小的过渡壳体密封固定，每节壳体组件的径向由二段分体的圆弧壳体组件拼装而成。
3.如权利要求2所述的一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:所述第一段径向分体在动力箱上方，第二、三段分体在壳体横向的中间位置；壳体轴向分体在纠偏油缸两侧。
4.如权利要求1或2所述的一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为80°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90°。
5.如权利要求1或2所述的一种用于超大直径顶管掘进机的模块化拼装壳体，其特征在于:纠偏油缸连接段壳体顶部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为75°，纠偏油缸连接段壳体底部内壁，以竖直中心线为基准，左右对称设有两组纠偏油缸，两组纠偏油缸的中心线连线夹角为90°。
【文档编号】E21D9/10GK204002818SQ201420297142
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】刘广超, 孙焕斌, 王靖, 宿婷, 刘兴斌, 乔灏 申请人:中铁上海工程局集团有限公司, 中铁上海工程局集团市政工程有限公司