本发明涉及工程机械盾构机技术领域，特别涉及一种用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统。
背景技术：
泥水平衡盾构机是一种用于隧道掘进的工程机械泥。泥水平衡盾构机通过向盾体前隔板与刀盘开挖面的土体之间形成密封腔注入压力的泥浆来支承正面土体，以保持开挖面稳定不坍塌，同时，刀盘切削下来的土体与泥水混合后，形成高密度泥浆，由排泥泵及管道输送至地面处理系统将泥浆与渣土分离。其中，泥浆环流系统是泥水平衡盾构机的核心部分，维持掌子面稳定、渣土的输送均由泥水环流系统完成。
现有泥水平衡盾构机分为两种，一种为直接控制式泥水平衡盾构机，即通过控制进浆、排浆的流量及压力进而控制开挖舱内的泥浆压力，实现控制切口水压的目的；另一种为间接控制式泥水平衡盾构机，即在刀盘背后设计两个密封舱，其中前舱(即开挖舱)充满泥浆，后舱(即气垫舱)底部为泥浆顶部为压缩空气，开挖舱和气垫舱底部连通，通过控制顶部压缩空气的压力进而控制开挖舱内泥浆压力，实现控制切口水压的目的。
间接控制式泥水平衡盾构机的泥浆环流系统中，一般在开挖舱、气垫舱设有若干个冲刷管路，分别对碎石机(搅拌器)、泥浆门、格栅3个区域进行冲洗。
然而，此种泥水平衡盾构机的泥浆环流系统对刀盘背面的冲刷较弱，特别是不能进行刀盘正面的冲刷，一旦掘进过程中遇到粘性土地层，并不能有效防止刀盘结“泥饼”，极易造成刀盘扭矩过大、推力过大、推进速度慢等情况，影响施工效率。
因此，如何改善对刀盘的冲刷效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统，能够改善对刀盘的冲刷效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统，包括主进浆管路，还包括：
刀盘冲刷系统，包括进口连接于所述主进浆管路且冲刷口设于刀盘背面中心区域的第一刀盘冲刷管路、以及进口连接于所述主进浆管路且冲刷口设于所述刀盘正面的第二刀盘冲刷管路。
优选地，所述第一刀盘冲刷管路的冲刷口为一个且正对所述刀盘的中心设置；所述第二刀盘冲刷管路的冲刷口为多个，且各所述第二刀盘冲刷管路的冲刷口与所述刀盘的中心轴的径向距离不同。
优选地，还包括开挖舱冲刷系统，所述开挖舱冲刷系统的进口连接于所述主进浆管路且冲刷口设于开挖舱，且所述开挖舱冲刷系统包括至少两个与所述刀盘的中心轴之间的径向距离不同的冲刷口。
优选地，包括气垫舱冲刷系统，所述气垫舱冲刷系统的进口连接于所述主进浆管路且冲刷口设于气垫舱底部，且所述气垫舱冲刷系统包括至少两个与所述刀盘的中心轴之间的径向距离不同的冲刷口。
优选地，包括第一冲刷泵和主排浆管路；所述第一冲刷泵的出口连接于所述气垫舱冲刷系统，所述第一冲刷泵的进口通过第一支路连接于所述主进浆管路、通过第二支路连接于气垫舱取浆管路且通过第三支路连接于所述主排浆管路，所述气垫舱取浆管路的进口设于所述气垫舱的底部。
优选地，所述开挖舱冲刷系统包括：
第一开挖舱冲刷管路，所述第一开挖舱冲刷管路的进口连接于所述气垫舱冲刷系统且位于所述气垫舱冲刷系统的冲刷口与所述第一冲刷泵的出口之间。
优选地，还包括反冲洗管路，所述反冲洗管路的一端口设于气垫舱的底部，另一端口通过第四支路连接于所述主进浆管路并通过第五支路连接于主排浆管路，所述第四支路与所述第五支路上均设有控制阀。
优选地，还包括备用排浆管路，所述备用排浆管路的出口连接于主排浆管路，所述备用排浆管路的进口设于开挖舱的底部。
优选地，还包括备用排浆管冲刷管路，所述备用排浆管冲刷管路的进口连接于所述主进浆管路且冲刷口连接于所述备用排浆管路上。
优选地，还包括用于连通开挖舱与气垫舱的舱间连通管路，所述舱间连通管路上设有能够在舱外远程控制所述舱间连通管路通断的远程控制阀。
本发明所提供的泥浆环流系统中，设有刀盘冲刷系统，第一刀盘冲刷管路可以对刀盘背面中心区域进行冲刷，第二刀盘冲刷管路可以对刀盘正面进行冲刷。
刀盘冲刷系统的冲刷轨迹覆盖刀盘正面以及背面中心区域，可以对刀盘正面和刀盘背面的中心区域进行冲刷，改善对刀盘的冲刷效果，特别是在遇到粘性土地层时，通过刀盘冲刷系统的冲刷能够有效防止渣土在刀盘正面以及背部中心区域粘结形成泥饼，进而避免刀盘产生扭矩过大、推力过大、推进速度慢等问题。
本发明提供的一种优选的实施例中，包括开挖舱冲刷系统，开挖舱冲刷系统包括至少两个与刀盘中心轴之间的径向距离不同的冲刷口，相比于现有技术中开挖舱中经有单一的冲刷轨迹，本实施例可以保证开挖舱冲刷系统对应具有至少两个半径不同的冲刷轨迹，可以扩大有效冲刷范围，避免渣土在刀盘的进渣口和刀盘背面粘结，进一步避免刀盘产生扭矩过大、推力过大、推进速度慢等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供泥浆环流系统的结构示意图。
图中，1-刀盘，2-开挖舱，3-第二开挖舱冲刷管路，4-气垫舱，5-盾体，6-第三开挖舱冲刷管路，7-第一开挖舱冲刷管路，8-第二冲刷泵，9-备用排浆管冲刷管路，10-主进浆管路，11-管片，12-泥浆球阀，13-进浆泵，14-排浆泵，15-旁通管路，16-主排浆管路，17-第一冲刷泵，18-反冲洗管路，19-排浆管路，20-备用排浆管路，21-气垫舱冲刷系统，22-气垫舱取浆管路，23-舱间连通管路，24-刀盘冲刷系统，25-开挖舱冲刷系统，26-第一刀盘冲刷管路，27-第二刀盘冲刷管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统，能够改善对刀盘的冲刷效果。
请参考图1，图1为本发明所提供泥浆环流系统的结构示意图。
本发明所提供用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统的一种具体实施例中，包括主进浆管路10和刀盘冲刷系统24，其中，主进浆管路10上设有进浆泵13。刀盘冲刷系统24包括进口连接于主进浆管路10且冲刷口设于刀盘1背面中心区域的第一刀盘冲刷管路26、以及进口连接于主进浆管路10且冲刷口设于刀盘1正面的第二刀盘冲刷管路27。
刀盘冲刷系统24的冲刷轨迹覆盖刀盘1正面以及背面中心区域，可以对刀盘1正面和刀盘1背面的中心区域进行冲刷，改善对刀盘1的冲刷效果，特别是在遇到粘性土地层时，通过刀盘冲刷系统24的冲刷能够有效防止渣土在刀盘1正面以及背部中心区域粘结形成泥饼，进而避免刀盘1产生扭矩过大、推力过大、推进速度慢等问题。
具体地，第一刀盘冲刷管路26的冲刷口可以为一个且正对刀盘1的中心设置；第二刀盘冲刷管路27的冲刷口可以为多个，且各第二刀盘冲刷管路27的冲刷口与刀盘1的中心轴的径向距离不同。由于有开挖舱冲刷管路可以进行刀盘1背面较边部位置的冲刷，因而，第一刀盘冲刷管路26只设置一个正对刀盘1背部中心的冲刷口即可确保对刀盘1背面的全面冲刷，同时有利于节约成本、减少空间占用；第二刀盘冲刷管路27的冲刷口的设置方式可以保证在刀盘1运转时，各第二刀盘冲刷管路27的冲刷口可以形成半径不同的冲刷轨迹，以保证对刀盘1正面进行全面有效地冲刷。
进一步地，第二刀盘冲刷管路27的冲刷口可以沿径向等间距设置，例如，所有第二刀盘冲刷管路27的冲刷口可以设置在同一个竖直面上，且每相邻两个第二刀盘冲刷管路27的冲刷口的中心在竖直方向上间距相等，以降低加工难度。
在上述各个实施例的基础上，该泥浆环流系统还包括开挖舱冲刷系统25，开挖舱冲刷系统25的进口连接于主进浆管路10且冲刷口设于开挖舱2。开挖舱冲刷系统25可以包括至少两个与刀盘1中心轴之间的径向距离不同的冲刷口。开挖舱冲刷管路可以进行开挖舱2和刀盘1背面的冲刷。
由于开挖舱冲刷系统25包括至少两个与刀盘1中心轴之间的径向距离不同的冲刷口，可以保证开挖舱冲刷系统25对应具有至少两个半径不同的冲刷轨迹，可以扩大有效冲刷范围，避免渣土在刀盘1的进渣口和刀盘1背面粘结，进一步避免刀盘1产生扭矩过大、推力过大、推进速度慢等问题。
其中，开挖舱冲刷系统25包括至少两个与刀盘1中心轴之间的径向距离不同的冲刷口可以通过多种方式实现，例如，开挖舱冲刷系统25由至少两个具有一个冲刷口的开挖舱冲刷管路组成，或者，开挖舱冲刷系统25可以仅包含一个具有至少两个冲刷口的开挖舱冲刷管路，当然，开挖舱冲刷系统25可以包括以上两种开挖舱冲刷管路或者进行其他设置。另外，开挖舱冲刷系统25中的冲刷口的径向间距可以根据刀盘1直径进行设置，以配合刀盘冲刷系统24进行刀盘1背面的全断面冲刷。
在一种优选的实施例中，开挖舱冲刷系统25包括：一个第二开挖舱冲刷管路3和一个第三开挖舱冲刷管路6。
第二开挖舱冲刷管路3具有至少两个用于设置在开挖舱2顶部的冲刷口，例如两个、四个或者其他数量，各第二开挖舱冲刷管路3的冲刷口与刀盘1中心轴之间的径向距离均不同。由于第二开挖舱冲刷管路3具有至少两个冲刷口，可以覆盖较广的冲刷范围。
第三开挖舱冲刷管路6具有单个用于设置在开挖舱2顶部的冲刷口，第三开挖舱冲刷管路6的冲刷口与刀盘1中心轴之间的径向距离小于第二开挖舱冲刷管路3的冲刷口与刀盘1中心轴之间的径向距离。第三开挖舱冲刷管路6的冲刷口的设置可以实现对局部进行大流量冲刷。
其中，开挖舱2的顶部指的是开挖舱2中在刀盘1中心轴水平时位于该轴上方的空间，将第二开挖舱冲刷管路3、第三开挖舱冲刷管路6的冲刷口均设置在开挖舱2的顶部，可以减小浆液的输出阻力，同时，第二开挖舱冲刷管路3、第三开挖舱冲刷管路6可以在刀盘1背面的较边部形成冲刷轨迹，配合刀盘冲刷系统24中第一刀盘冲刷管路26在刀盘1背面中心区域形成的冲刷轨迹，可以保证对刀盘1背面的全面冲刷。
在上述各个实施例的基础上，第一刀盘冲刷管路26与第二刀盘冲刷管路27的进口可以连接于同一刀盘主管路上，刀盘主管路的进口连接于第二开挖舱冲刷管路3，刀盘主管路上可以设有第二冲刷泵8，同时，刀盘主管路上位于第二冲刷泵8的出口端的一点与第二开挖舱冲刷管路3之间可以设置刀盘进浆管路。第二冲刷泵8可以实现对第二开挖舱冲刷管路3和第一刀盘冲刷管路26的二次加压，增强冲刷效果，防止渣土在刀盘1背面堆积而堵塞进渣口；同时，刀盘进浆管路也可以实现主进浆管路10对刀盘主管路的直接进浆，使刀盘主管路有两种进浆渠道，有利于保证工作的可靠性以及运行效率。
在上述各个实施例的基础上，该泥浆环流系统可以包括气垫舱冲刷系统21，气垫舱冲刷系统21的进口连接于主进浆管路10且冲刷口设于气垫舱4底部，且气垫舱冲刷系统21可以包括至少两个与刀盘1中心轴之间的径向距离不同的冲刷口。气垫舱冲刷系统21通过设置多个冲刷口，可以保证气垫舱4冲刷管路对应具有至少两个不同半径的冲刷轨迹，以保证冲刷覆盖范围，使排浆管路19吸口位置的渣土和泥浆充分混合以便于输送。
其中，气垫舱冲刷系统21具有多个冲刷口可以通过多种方式实现。例如，气垫舱冲刷系统21可以由至少两个具有一个冲刷口的气垫舱冲刷管路组成，或者，气垫舱冲刷系统21可以仅包含一个具有至少两个冲刷口的气垫舱冲刷管路，以后一种为优选。当然，气垫舱冲刷系统21可以包括以上两种开挖舱冲刷管路或者进行其他设置。
进一步地，该泥浆环流系统还可以包括第一冲刷泵17和主排浆管路16，其中，主排浆管路16上设有排浆泵14。第一冲刷泵17的出口连接于气垫舱冲刷系统21，第一冲刷泵17的进口通过第一支路连接于主进浆管路10、通过第二支路连接于气垫舱取浆管路22且通过第三支路连接于主排浆管路16，气垫舱取浆管路22的进口设于气垫舱4的底部。其中，气垫舱4的底部指的是气垫舱中在刀盘1的中心轴水平时位于该轴下部的空间。
气垫舱冲刷系统21可以由第一冲刷泵17进行二次加压，然后再进行冲刷过程，可以增强冲刷效果，防止渣土在气垫舱4底部沉淀，方便渣土运输；同时，第一冲刷泵17可以通过主进浆管路10、气垫舱4、主排浆管路16三种渠道进行取浆，通过从主进浆管路10取浆，能够对对应管路进行二次加压；通过从主排浆管路16取浆，能够提高主机内部排浆管浆液流速，增强携渣能力，减少泄排现象的发生；通过从气垫舱4取浆，可以在不影响其他冲刷管路流量的前提下高效实现对气垫舱4底部碎石机(搅拌器)区域的冲刷搅拌。
当然，气垫舱冲刷系统21也可以连接有气垫舱进浆管路，气垫舱进浆管路的进口连接主进浆管路10、出口连接在气垫舱冲刷系统21上且位于第一冲刷泵17的出口端，以便不经过第一冲刷泵17直接从主进浆管路10取浆，保证可靠取浆渠道，避免因第一冲刷泵17故障而影响取浆进程。
进一步地，开挖舱冲刷系统25可以包括第一开挖舱冲刷管路7，第一开挖舱冲刷管路7的进口连接于气垫舱冲刷系统21且位于气垫舱冲刷系统21的冲刷口与第一冲刷泵17的出口之间。第一开挖舱冲刷管路7可以通过第一冲刷泵17获得浆液，即，第一开挖舱冲刷管路7可以与气垫舱冲刷系统21一样通过主进浆管路10、气垫舱4、主排浆管路16进行取浆，能够保证浆液的可靠供应，在设置气垫舱进浆管路时，也可以通过气垫舱进浆管路进行取浆，以保证取浆渠道。
其中，第一开挖舱冲刷管路7的冲刷口可以设置一个或者至少两个，且设置在开挖舱2的顶部，具体地，第一开挖舱冲刷管路7的冲刷口可以设置在第二开挖舱冲刷管路3的冲刷口、第三开挖舱冲刷管路6的冲刷口的下方，使第一开挖舱冲刷管路7的冲刷轨迹不同于第二开挖舱冲刷管路3的冲刷口、第三开挖舱冲刷管路6的冲刷口的冲刷轨迹，以进一步保证冲刷的全面性。
在上述各个实施例的基础上，该泥浆环流系统还可以包括反冲洗管路18，反冲洗管路18的一端口设于气垫舱4的底部，另一端口通过第四支路连接于主进浆管路10并通过第五支路连接于主排浆管路16，第四支路与第五支路上均设有控制阀。
当第五支路上的控制阀打开而第四支路上的控制阀闭合时，该反冲洗管路18可以用于排浆，当第五支路上的控制阀闭合而第四支路上的控制阀打开时，该反冲洗管路18可以用于进浆，当然，控制阀的开闭情况应根据实际需要进行控制，以实现排浆管路19出口或者气垫舱4底部堵塞以后的疏通功能。
其中，第四支路、第五支路可以不是单独的管路，具体可以为已有管路的一部分或者包含已有管路的一部分。例如，反冲洗管路18的一端口可以接在主排浆管路16上靠近主排浆管路16处且形成第一连接点，在主排浆管路16上，该第一连接点与排浆泵14之间的部分即为第五支路；而在主排浆管路16上，该第一连接点与主排浆管路16的进口之间、由该第一连接点朝向主排浆管路16的进口可以依次设有第一控制阀、与旁通管路15一端口的连接点，旁通管路15的另一端口连接至主进浆管路10，旁通管路15上可以进一步再设置第二控制阀，即，主排浆管路16的一部分、旁通管路15、主进浆管路10的一部分形成第四支路。此种设置方式可以减少管路所需总数量，能够节约成本，减少占用空间。
在上述各个实施例的基础上，该泥浆环流系统还可以包括备用排浆管路20，备用排浆管路20的出口连接于主排浆管路16，备用排浆管路20的进口设于开挖舱2的底部。其中，气垫舱4的底部具体可以设有排浆管路19，排浆管路19连接主排浆管路16，气垫舱4底部的泥浆经排浆管路19、主排浆管路16排出，然而，排浆管路19可能在运行过程中存在堵塞现象，通过本实施例的设置，在排浆管路19堵塞后可以直接切换备用排浆管路20进行排浆，气垫舱4底部的泥浆经备用排浆管路20、主排浆管路16排出，减少停机清理排浆管路19的次数，备用排浆管路20亦可以实现从开挖舱2直接进行渣土浆液输送的功能，避免因气垫舱4堵塞或出现滞排现象后影响掘进进度。
进一步地，该泥浆环流系统还可以包括备用排浆管冲刷管路9，备用排浆管冲刷管路9的进口连接于主进浆管路10且冲刷口连接于备用排浆管路20上。由于备用排浆管路20伸入开挖舱2底部，长时间施工以后备用排浆管路20可能会发生堵塞情况，而备用排浆管冲刷管路9可以直接利用主进浆管路10内泥浆对备用排浆管路20进行不间断冲刷，以防渣土堵塞备用排浆管路20。
在上述各个实施例的基础上，该泥浆环流系统可以包括用于连通开挖舱2与气垫舱4的舱间连通管路23，舱间连通管路23上设有能够在舱外远程控制舱间连通管路23通断的远程控制阀。即，舱间连通管路23的通断无需在气垫舱4内进行控制，在泥水平衡盾构机的舱外即可控制，通过及时的控制来防止在底部泥浆门位置进渣口出现堵塞以后开挖舱2压力急剧增大而导致掌子面失衡或者底面隆起的情况发生。其中，远程控制阀具体可以为设于中盾内部的泥浆球阀12。
另外，由于气垫舱4为带压的密闭结构，而现有技术中为应对一些特殊情况或突发状况，工作人员需带压进入气垫舱4进行相应阀门的打开或关闭，操作不便且危险性较高，而本实施例中，通过远程控制可以避免工作人员带压进入气垫舱4内进行阀门的相应操作，操作方便安全。
进一步地，舱间连通管路23可以呈u形，且u形开口朝向刀盘1所在方向，其上端口设置在开挖舱2中且下端口设置在气垫舱4中，以适应舱间气压关系。舱间连通管路23的数量可以根据需要进行设置，具体可以为两个，且沿水平方向并列设置，更进一步地，两个舱间连通管路23具体可以相对于过刀盘1中心轴的竖直平面对称，以保证连通效果。
在上述各个实施例中，为便于对管路通断的控制，各管路上可以设置对应的控制阀，具体可以为泥浆球阀12。其中，泥水平衡盾构机通常包括盾体5等结构，且内置管片11等以进行隧道的施工。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的用于泥水平衡盾构机的泥浆环流系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。