一种真空析水式防喷涌螺旋输送机及防喷涌方法与流程

本发明涉及隧道开挖技术领域，特别是指一种真空析水式防喷涌螺旋输送机及防喷涌方法。

背景技术：

随着当今地下空间开发利用的高速发展，隧道的修建对地上空间影响较小，尤其是城市隧道掘进机的使用对道路交通影响较小，所以采用盾构机进行隧道开挖得到广泛的应用，尤其是土压平衡盾构法进行隧道开挖具有安全、经济、高效等优势。然而在一些富水地层，由于螺旋输送机的保压能力有限，土压平衡盾构法施工受到了很大的限制，在富水地层经常发生螺旋输送机喷涌、排渣外溅等情况，导致隧道施工受到较大影响，掘进缓慢、渣土改良成本大、隧道污染等问题发生。

而现有的螺旋输送机如申请号为201710601425.1的一种逐级减压式盾构机中的螺旋输送机，结构设置复杂、占用空间大，虽然能起到部分防喷涌的作用，但能不能实现实时渣水分离且在富水地层仍会存在喷涌现象，进而影响掘进效率和施工安全。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种真空析水式防喷涌螺旋输送机及防喷涌方法，解决了现有技术中螺旋输送机易出现喷涌的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种真空析水式防喷涌螺旋输送机，包括螺旋轴和外筒体，还包括真空析水筒节，真空析水筒节密封连接在外筒体上，所述真空析水筒节上设有高压冲洗机构、真空析水机构和止水机构，高压冲洗机构与高压水源相连接，真空析水机构和止水机构均与真空泵站相连接。

所述真空析水筒节包括密封连接的内筒节和外筒节，内筒节和外筒节之间形成环形腔室，高压冲洗机构、真空析水机构和止水机构均设置在环形腔室内，止水机构与内筒节和外筒节密封连接；所述内筒节的下部设有过水孔。

两个止水机构为一组，环形腔室内设有至少两组止水机构，两组止水机构设置在过水孔的两侧，真空析水机构位于同组两个止水机构之间。

所述内筒节与外筒体固定密封连接且与外筒体同轴线设置。

所述高压冲洗机构包括高压冲洗管，高压水冲洗管位于环形腔室内且与过水孔相对应，高压冲洗管的外端部通过管道与高压水源相连接。

所述真空析水机构包括过滤管，过滤管通过第一压板连接在外筒节内壁上，且沿外筒节轴向设置。

所述过滤管的外圆周面上设有过滤网片，过滤管的一端设有第一冲洗孔、另一端通过过渡管道与真空泵站相连接。

所述过渡管道上设有第一手动开关阀；所述第一冲洗孔内设有螺塞封堵。

所述止水机构包括固定管，固定管通过第二压板密封连接在内筒节和外筒节之间，且沿外筒节轴向设置；所述固定管内转动设有旋转芯管，旋转芯管与固定管密封连接；所述旋转芯管的一端设有第二冲洗孔、另一端通过连接管与真空泵站相连接。

所述固定管上设有第一开口，旋转芯管上设有第二开口，通过转动旋转芯管，第二开口能与第一开口相对应；所述旋转芯管上设有旋转螺母，连接管上设有第二手动开关阀。

一种盾构机，包括上述的真空析水式防喷涌螺旋输送机。

一种真空析水式防喷涌螺旋输送机的防喷涌方法，步骤如下：

s1：将真空析水筒节连接在螺旋输送机的外筒体上，真空析水筒节的内筒节和外筒节之间形成环形腔室内，内筒节的底部均布有过水孔；

s2：两个止水机构为一组，环形腔室内设有至少两组止水机构，两组止水机构设置在过水孔的两侧，真空析水机构位于同组两个止水机构之间，环形腔室内设有高压冲洗机构，高压冲洗机构位于过水孔的下方；

s3：在渣土运输过程中，渣土内的泥水在真空析水机构开启真空泵站作用下，经过水孔流至真空析水筒节的环形腔室内，实现渣水分离，然后泥水经过滤后通过止水机构和真空析水机构排出，渣土经螺旋输送机排出；

s4：在开始步骤s3之前或在渣土运输过程中，通过高压冲洗机构对过水孔、止水机构或真空析水机构进行冲洗，防止堵塞。

步骤s3的具体步骤如下：

s3.1：当遇到高水压地区时，关闭螺旋输送机的出渣门，螺旋输送机内的渣土通过内部水压将泥水自动析出至真空析水筒节的环形腔室内；

s3.2：转动止水机构的旋转芯管，使旋转芯管与止水机构的固定管相对转动，使固定管的第一开口与旋转芯管上的第二开口配合，实现止水机构的开启，泥水与真空析水机构接触；

s3.3：启动与转动止水机构和真空析水机构相连接的真空泵站，环形腔室内的泥水经转动止水机构和真空析水机构排出；

s3.4：当遇到低水压地区时，打开螺旋输送机的出渣门，渣土经螺旋输送机直接排出，转动旋转芯管，将固定管的第一开口与旋转芯管上的第二开口错开，关闭止水机构，将泥水与真空析水机构隔离，避免真空析水机构堵塞。

本发明真空析水筒节由两层构成，内筒节设置多组过水孔，外筒节密闭结构设置，真空泵站通过真空析水机构在螺旋输送机内部形成负压，渣土中的泥水自动析出至真空析水筒节内，通过真空析水机构和止水机构将泥水及时排出，有效避免喷涌现象的产生。此外，通过调节止水机构的开关，实现泥水与真空析水机构的通断，适用于不同水压层，同时对真空析水机构进行保护。本发明通过真空析水筒节在螺旋输送机运输过程中实现渣水实时分离，不采用化学改良或化学固结控水方案，成本较低且对环境友好，在施工过程中可对真空析水机构和止水机构进行清洗，防止其堵塞，损坏后也可通过压板快速更换，提高施工安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明真空析水筒节结构示意。

图3为图2中a-a向视图。

图4为本发明真空析水机构示意图。

图5为本发明止水机构示意图。

图6为本发明止水机构开关切换过程示意图。

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付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。

如图1所示，实施例1，一种真空析水式防喷涌螺旋输送机，包括螺旋轴30和外筒体1，螺旋输送轴位于外筒体内，与现有安装方式相同，外筒体的前部设有进渣口26、后部设有出渣门；上述螺旋输送机还包括真空析水筒节2，真空析水筒节2密封连接在外筒体1上，且与外筒体同轴线连通设置，一个螺旋输送机上可设置一节或多节真空析水筒节。所述真空析水筒节2上设有高压冲洗机构6、真空析水机构9和止水机构8，高压冲洗机构6与高压水源相连接，高压冲洗机构用于对真空析水筒节内部的冲洗。真空析水机构9和止水机构8均与真空泵站5相连接。通过在真空泵站的作用下，进入真空析水筒节的泥水，经真空析水机构9和止水机构8排出，真空泵站上可通过输出管道16连接至污水箱，将泥水直接排至污水箱内。

进一步，如图2、3所示，所述真空析水筒节2包括密封连接的内筒节2-1和外筒节2-2，内筒节2-1和外筒节2-2之间形成环形腔室，所述内筒节2-1与外筒体1固定密封连接且与外筒体1同轴线设置。所述内筒节2-1的下部设有过水孔7，泥水经过水孔进入环形腔室内，实现实时渣水分离。真空析水筒节由两层构成，内层筒节设置多组过水孔，外层密闭结构。高压冲洗机构6、真空析水机构9和止水机构8均设置在环形腔室内，止水机构8与内筒节2-1和外筒节2-2密封连接，控制泥水与真空析水机构的通断与否，即止水机构具有开关功能，真空析水机构和止水机构用于将环形腔室内的泥水排出。

优选地，两个止水机构8为一组，环形腔室内设有两组止水机构8，两组止水机构8对称设置在过水孔7的两侧，从且真空析水机构9位于同组两个止水机构8之间，同组两个止水机构8之间可设置一组或多组真空析水机构9，数量根据需要设置。同组两个止水机构一个设置在过水孔右侧的下部、另外一个设置在过水孔右侧的上部，另外一组对称设置。从过水孔流出的泥水，进入两个位于下部的止水机构8之间，通过止水机构8的开启与否，实现泥水与真空析水机构接触的通断。

如图4所示，实施例2，一种真空析水式防喷涌螺旋输送机，所述高压冲洗机构6包括高压冲洗管601，高压水冲洗管601位于环形腔室内且与过水孔7相对应，高压冲洗管601的外端部通过管道与高压水源相连接。通过高压冲洗管可对过水孔进行冲洗，防止通过过水孔进入真空吸水筒节的渣土固结在过水孔上，冲洗过水孔，防止其堵塞。

进一步，所述真空析水机构9包括过滤管12，过滤管12的滤孔直径根据渣土粒径匹配，过滤管12通过第一压板14连接在外筒节2-2内壁上，第一压板通过螺栓15固定在外筒节的内壁上，且沿外筒节2-2轴向设置。所述过滤管12的外圆周面上设有过滤网片11，也可采用其他过滤机构，对进入过滤管的泥水进行过滤，防止过滤管堵塞。过滤管12的一端设有第一冲洗孔13，第一冲洗孔13内设有螺塞封堵，当需要对过滤管进行冲洗时，将螺塞封堵取下，并连接高压水管，对其内部进行冲洗，防止堵塞。过滤管12的另一端通过过渡管道4与真空泵站5相连接。所述过渡管道4上设有第一手动开关阀3；第一手动开关阀可采用手动球阀，实现对过渡管道4通断的控制，第一手动开关阀3也可采用智能阀门，实现智能控制。

进一步，如图5、6所示，所述止水机构8包括固定管17，固定管17通过第二压板20密封连接在内筒节2-1和外筒节2-2之间，第二压板20通过紧固螺栓21固定在外筒节上，且沿外筒节2-2轴向设置；固定管17分别与内筒节2-1和外筒节2-2密封连接，实现对环形腔体内泥水通断的控制。所述固定管17内转动设有旋转芯管18，旋转芯管18与固定管17密封连接，即只有第二开口能与第一开口相对应时，泥水才能通过进入旋转芯管18内。所述旋转芯管18的一端设有第二冲洗孔19、另一端通过连接管24与真空泵站5相连接。第二冲洗孔19内设有螺塞封堵，当需要对旋转芯管1进行冲洗时，将螺塞封堵取下，并连接高压水管，对其内部进行冲洗，防止堵塞。所述固定管17上设有第一开口，旋转芯管18上设有第二开口，通过转动旋转芯管18，第二开口能与第一开口相对应，第二开口与第一开口相对应时，旋转芯管与固定管相通，当第二开口与第一开口错开时，旋转芯管与固定管切断，不相通。所述旋转芯管18上设有旋转螺母22，通过转动旋转螺母，实现旋转芯管在固定管内的转动，连接管24上设有第二手动开关阀23。第二手动开关阀可采用手动球阀，实现对连接管24通断的控制，第二手动开关阀也可采用智能阀门，实现智能控制。芯管与固定管的配合也可采用单边气囊形式，通过充放气实现芯管与固定管的通断。真空析水管可以从真空析水筒节端部或者筒节圆周方向连接真空泵，止水管可以从筒节端部或者筒节圆周方向连接高压水管，根据需要设置。

实施例3：一种盾构机，包括实施例2所述的真空析水式防喷涌螺旋输送机。

实施例4：一种如实施例2或3中真空析水式防喷涌螺旋输送机的防喷涌方法，步骤如下：

s1：将真空析水筒节2连接在螺旋输送机的外筒体1上，真空析水筒节2的内筒节2-1和外筒节2-2之间形成环形腔室内，内筒节2-1的底部均布有过水孔7；

s2：两个止水机构8为一组，环形腔室内设有至少两组止水机构8，两组止水机构8设置在过水孔7的两侧，真空析水机构9位于同组两个止水机构8之间，环形腔室内设有高压冲洗机构6，高压冲洗机构6位于过水孔7的下方；

s3：在渣土运输过程中，渣土内的泥水在真空析水机构9开启真空泵站作用下（真空析水筒节2内形成负压），经过水孔7流至真空析水筒节2的环形腔室内，实现渣水分离，然后泥水经过滤后通过止水机构8和真空析水机构9排出，渣土经螺旋输送机排出；

s4：在开始步骤s3之前或在渣土运输过程中（或当发生堵塞时），通过高压冲洗机构6对过水孔7、止水机构8或真空析水机构9进行冲洗，防止堵塞。对过水孔进行冲洗时，高压冲洗管对过水孔进行直接冲洗，对止水机构进行冲洗时，将螺塞封堵取下，并连接高压水管，对其内部进行冲洗；当对真空析水机构进行冲洗时，将过滤管上的螺塞封堵取下，并连接高压水管，对其内部进行冲洗，防止堵塞。

步骤s3的具体步骤如下：

s3.1：当遇到高水压地区时，关闭螺旋输送机的出渣门25，螺旋输送机内的渣土通过内部水压将泥水自动析出至真空析水筒节2的环形腔室内；

s3.2：转动止水机构8的旋转芯管18，使旋转芯管18与止水机构8的固定管17相对转动，使固定管17的第一开口与旋转芯管18上的第二开口配合连通，实现止水机构8的开启，泥水与真空析水机构9接触；

s3.3：启动与转动止水机构8和真空析水机构9相连接的真空泵站5，环形腔室内的泥水经转动止水机构8和真空析水机构9排出；

s3.4：当遇到低水压地区时，打开螺旋输送机的出渣门25，渣土经螺旋输送机直接排出，转动旋转芯管18，将固定管17的第一开口与旋转芯管18上的第二开口错开，关闭止水机构8，将泥水与真空析水机构9隔离，避免真空析水机构9与泥水接触发生堵塞。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。