螺旋机后闸门开关装置的制作方法

本申请涉及机械技术领域，特别是涉及一种螺旋机后闸门开关装置。

背景技术：

随着现代机械技术的发展，各类现代化、自动化的工程机械应用在各个领域中，替代人力，运行在各种高危、作业环境复杂且难度巨大的生产现场。例如在现代交通领域中，地下交通系统是现代化社会公共交通的重要组成部分。随着城市化发展，例如地铁网、过山隧道以及过江隧道等，都需要进行隧道建设，隧道建设工程难度巨大且地质情况复杂。为高效且安全地开展隧道施工，人们建造了隧道建设重器——盾构机。

盾构机在通过巨大的刀盘在设定路线上不断掘进，而刀盘削下的渣土则通过紧邻的螺旋机抽出并投送到台车的传送带上，进而通过传送带输送到末段台车后的渣土车上运出隧道进行渣土排放。传统的盾构机在正常情况下可以通过螺旋机后闸门的液压装置与开关油缸，安全关闭螺旋机后闸门。在盾构机突出停电时，通过储能器关闭螺旋机后闸门，以防止通过流砂地层时，螺旋机后闸门发生出土口喷涌，危及作业人员安全和隧道坍塌。然而，在实现本实用新型的过程中，发明人发现上述的传统盾构机仍然存在着螺旋机后闸门应急关闭的可靠性不高的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高螺旋机后闸门应急关闭可靠性的螺旋机后闸门开关装置。

本实用新型实施例提供一种螺旋机后闸门开关装置，包括控制电箱、驱动电机和应急油泵，所述控制电箱的输入端用于电连接隧道电源，所述控制电箱的输出端分别电连接所述驱动电机的输入端，以及控制阀的输入端；其中，所述控制阀为螺旋机后闸门液压装置的控制阀；

所述应急油泵连接台车的液压油箱，以及通过所述控制阀连接所述螺旋机后闸门液压装置的开关油缸；

所述控制电箱用于控制所述驱动电机的启停，以及控制所述控制阀调整油路，以使所述开关油缸打开或关闭所述螺旋机后闸门；所述驱动电机用于驱动所述应急油泵，所述应急油泵用于驱动所述开关油缸。

在其中一个实施例中，所述控制电箱包括泵启停电路和闸门开关电路，所述泵启停电路和闸门开关电路的输入端分别用于电连接所述隧道电源；

所述泵启停电路的输出端电连接所述驱动电机的输入端，所述闸门开关电路的输出端电连接所述控制阀的输入端；

所述泵启停电路用于控制所述驱动电机的启停，所述闸门开关电路用于控制所述控制阀调整油路。

在其中一个实施例中，所述泵启停电路包括泵停止开关、泵启动开关、第一接触器和第二接触器，所述泵停止开关的输入端用于电连接所述隧道电源，所述泵停止开关、所述泵启动开关和所述第一接触器串联，所述第一接触器的输出端电连接中性线；

所述第一接触器用于联动所述第二接触器，所述第二接触器的输入端用于电连接所述隧道电源，所述第二接触器的输出端电连接所述驱动电机的输入端。

在其中一个实施例中，所述泵启停电路还包括第一指示器，所述第一指示器与所述第一接触器并联，用于指示所述驱动电机的工作状态。

在其中一个实施例中，所述泵启停电路还包括串联的闸刀开关和第一漏电开关，所述闸刀开关的输入端用于电连接所述隧道电源，所述第一漏电开关的输出端分别电连接所述第二接触器的输入端和所述泵停止开关的输入端。

在其中一个实施例中，所述泵启停电路还包括串联的第二漏电开关和第一热继电器，所述第二漏电开关的输入端电连接所述第一漏电开关的输出端，所述第一热继电器的输出端电连接所述泵停止开关的输入端。

在其中一个实施例中，所述泵启停电路还包括第二热继电器，所述第二热继电器的输入端电连接所述第二接触器的输出端，所述第二热继电器的输出端电连接所述驱动电机的输入端。

在其中一个实施例中，所述闸门开关电路包括变压器、第一开关和第二开关，所述变压器的初级线圈用于电连接所述隧道电源，所述第一开关和所述第二开关分别并联在所述变压器的次级线圈上，所述第一开关和所述第二开关的控制输出端分别电连接至所述控制阀的输入端；

所述第一开关用于控制所述控制阀调整油路，以使所述开关油缸打开所述螺旋机后闸门，所述第二开关用于控制所述控制阀调整油路，以使所述开关油缸关闭所述螺旋机后闸门。

在其中一个实施例中，所述第一开关包括串联的第三按钮开关和第一计时器，所述第二开关包括串联的第四按钮开关和第二计时器；

所述第三按钮开关的输入端和所述第四按钮开关的输入端相连，并电连接至所述变压器的次级线圈的正端，所述第一计时器的输出端和所述第二计时器的输出端相连，并电连接至所述变压器的次级线圈的负端；

所述第一计时器的输出端和所述第二计时器的输出端分别电连接至所述控制阀的输入端。

在其中一个实施例中，所述螺旋机后闸门开关装置还包括发电机，所述发电机的输出端用于电连接所述控制电箱的供电输入端和/或隧道照明系统的供电输入端。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述螺旋机后闸门开关装置，通过控制电箱控制螺旋机后闸门液压装置的控制阀调整油路，以及控制驱动电机的启停，以驱动应急油泵向螺旋机后闸门的开关油缸泵油。从而在盾构机突发停电且储能器无法有效关闭螺旋机后闸门的应急工况下，可靠且安全地驱动开关油缸关闭螺旋机后闸门。解决了传统盾构机的螺旋机后闸门应急关闭可靠性不高的问题，达到了有效提升螺旋机后闸门应急关闭可靠性的效果，大大提高盾构机运行的安全性。

附图说明

图1为一个实施例中螺旋机后闸门开关装置的结构框图；

图2为另一个实施例中螺旋机后闸门开关装置的结构框图；

图3为一个实施例中驱动电机、应急油泵与螺旋机后闸门液压装置之间的连接示意图；

图4为一个实施例中控制电箱的电路结构示意图；

图5为另一个实施例中控制电箱的电路结构示意图；

图6为又一个实施例中控制电箱的电路结构示意图；

图7为再一个实施例中控制电箱的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种螺旋机后闸门开关装置100，包括控制电箱12、驱动电机14和应急油泵16。控制电箱12的输入端用于电连接隧道电源30。控制电箱12的输出端分别电连接驱动电机14的输入端，以及控制阀20的输入端。其中，控制阀20为螺旋机后闸门液压装置的控制阀20。应急油泵16连接台车的液压油箱，以及通过控制阀20连接螺旋机后闸门液压装置的开关油缸。控制电箱12用于控制驱动电机14的启停，以及控制控制阀20调整油路，以使开关油缸打开或关闭螺旋机后闸门。驱动电机14用于驱动应急油泵16。应急油泵16用于驱动开关油缸。

其中，隧道电源30为盾构机当前作业所在的隧道内，用于提供隧道照明、盾构机供电和其他相关设备供电的电源系统。螺旋机后闸门液压装置为盾构机上，用于打开或者关闭螺旋机后闸门的液压传动机构。控制阀20为螺旋机后闸门液压装置中，控制液压油路输送液压油的方向的电气阀门系统，用于调整开关油缸的动作方向，以实现控制螺旋机后闸门的关闭与开启。液压油箱为盾构机相应台车上的油箱，用于向螺旋机后闸门液压装置和应急油泵16提供液压油料。开关油缸为关闭或者打开螺旋机后闸门的直接执行机构。应急油泵16的安装位置可以根据螺旋机后闸门的结构形状，以及应急油泵16自身的尺寸来确定，只要能够确保可靠驱动开关油缸即可。

具体的，在盾构机作业过程中，发生突发停电导致螺旋机后闸门无法正常关闭或者打开时，工作人员可以通过控制电箱12远程控制驱动电机14驱动应急油泵16。应急油泵16在驱动电机14的驱动下，可以从液压油箱中取油并泵向螺旋机后闸门液压装置的开关油缸。工作人员通过控制电箱12控制控制阀20，使控制阀20调整螺旋机后闸门液压装置的液压油路，以调整开关油缸的液压油进出方向，从而使应急油泵16泵出的液压油驱动开关油缸时，开关油缸关闭或者打开螺旋机后闸门。

上述的螺旋机后闸门开关装置100，通过控制电箱12控制控制驱动电机14的启停，以及控制螺旋机后闸门液压装置的控制阀20调整油路，以驱动应急油泵16向螺旋机后闸门的开关油缸泵油。从而在盾构机突发停电且储能器无法有效关闭螺旋机后闸门的应急工况下，可靠且安全地驱动开关油缸关闭螺旋机后闸门。解决了传统盾构机的螺旋机后闸门应急关闭可靠性不高的问题，达到了有效提升螺旋机后闸门应急关闭可靠性的效果，大大提高盾构机运行的安全性。

在其中一个实施例中，应急油泵16与开关油缸之间的液压管路上设置有通断阀门。通断阀门可以是球阀，用于接通或关闭应急油泵16与开关油缸之间的液压管路。通过前述通断阀门可以防止应急油泵16与开关油缸之间的液压管路发生泄压，且在突发停电发生应急工况时，无需要人工进行液压管路接管，通过通断阀门即可接通应急油泵16与开关油缸之间的液压管路，提高螺旋机后闸门应急关闭的效率。

请参阅图2和图3，在其中一个实施例中，控制电箱12包括泵启停电路122和闸门开关电路124。泵启停电路122和闸门开关电路124的输入端分别用于电连接隧道电源30。泵启停电路122的输出端电连接驱动电机14的输入端，泵启停电路122用于控制驱动电机14的启停。闸门开关电路124的输出端电连接控制阀20的输入端，闸门开关电路124用于控制控制阀20调整油路。

可以理解，控制电箱12可以由两个控制电路构成，泵启停电路122和闸门开关电路124在应急工况下，可以通过同一个供电输入端连接到隧道电源30，也可以分别通过各自的供电输入端连接到隧道电源30。图3为驱动电机14、应急油泵16与螺旋机后闸门液压装置40之间的连接示意图。

具体的，发生突发停电导致螺旋机后闸门无法正常关闭或者打开时，工作人员可以通过泵启停电路122控制驱动电机14的启动或者停机，以使驱动电机14驱动应急油泵16从液压油箱中取油，通过控制阀20泵向螺旋机后闸门液压装置的开关油缸。同时，工作人员通过闸门开关电路124控制控制阀20来实现螺旋机后闸门液压装置的油路调整。控制阀20将会对应调整开关油缸的液压油进出方向，使应急油泵16泵出的液压油驱动开关油缸时，开关油缸关闭或者打开螺旋机后闸门。

上述的控制电箱12，通过泵启停电路122和闸门开关电路124分别控制驱动电机14和控制阀20，从而通过驱动电机14驱动应急油泵16，配合控制阀20与开关油缸的协作，准确且可靠地实现螺旋机后闸门的关闭或者打开，控制可靠性高。

请参阅图4，在其中一个实施例中，泵启停电路122包括泵停止开关1222、泵启动开关1224、第一接触器K1和第二接触器K2。泵停止开关1222的输入端用于电连接隧道电源30。泵停止开关1222、泵启动开关1224和第一接触器K1串联。第一接触器K1的输出端电连接中性线。第一接触器K1用于联动第二接触器K2。第二接触器K2的输入端用于电连接隧道电源30，第二接触器K2的输出端电连接驱动电机14的输入端。

其中，泵停止开关1222和泵启动开关1224的输入端和输出端是按照电路中电流流向命名的，而不是限定泵停止开关1222和泵启动开关1224的极性。泵停止开关1222和泵启动开关1224均可以是各种常规的机械开关或者电气开关。

具体的，泵停止开关1222可以用于电连接到隧道电源30，以在应急工况发生时，可以直接从隧道电源30上获取所需的供电输入。泵停止开关1222在电路中可以是常闭合的开关，泵启动开关1224相应的可以是常开的开关，从而在闭合泵启动开关1224时，可以接通隧道电源30与第一接触器K1之间的回路，使第一接触器K1上电吸合。第一接触器K1上电吸合时，可以通过电磁场作用到第二接触器K2，使第二接触器K2吸合，实现第一接触器K1与第二接触器K2之间的联动。第二接触器K2吸合后，驱动电机14与隧道电源30之间的回路被接通，驱动电机14上电工作。当泵停止开关1222切换到断开状态时，隧道电源30与第一接触器K1之间的回路断开，第一接触器K1恢复开路状态，第二接触器K2随第一接触器K1动作，恢复开路状态，此时驱动电机14断电停止工作。

通过上述各开关，以及第一接触器K1与第二接触器K2的联动，对驱动电机14的启停控制效率较高，且可靠性好，电路制造和使用成本低。

在其中一个实施例中，泵启动开关1224包括并联的第一按钮开关S1和第三接触器K3。第一按钮开关S1为常开触点开关。第一按钮开关S1和第三接触器K3联动。

优选的，上述的泵启动开关1224可以由第一按钮开关S1和第三接触器K3并联构成。工作人员在按下第一按钮开关S1时，第三接触器K3随第一按钮开关S1闭合而切换到闭合状态，从而接通隧道电源30与第一接触器K1之间的回路，使第一接触器K1上电吸合，实现第一接触器K1与第二接触器K2之间的联动，给驱动电机14上电，驱动应急油泵16。通过上述的第一按钮开关S1和第三接触器K3，有效提高应急油泵16启动的控制可靠性。

在其中一个实施例中，泵停止开关1222包括常闭触点的第二按钮开关、声控开关或光控开关。可以理解，上述的泵停止开关1222可以是与第一按钮开关S1同类的按钮开关，也即第二按钮开关。也可以是声控开关，还可以是光控开光或者其他类型的开关，只要能够保持常闭合状态，方便工作人员及时切断隧道电源30与第一接触器K1之间的回路，使驱动电机14停止工作即可。通过上述的泵停止开关1222，在可以简化电路结构，同时驱动电机14的停止控制可靠性较好且响应速度高。

在其中一个实施例中，泵启停电路122还包括第一指示器1230。第一指示器1230与第一接触器K1并联，用于指示驱动电机14的工作状态。可以理解，在泵启停电路122中还可以设置有第一指示器1230，如此，工作人员通过观察第一指示器1230的指示状态，可以直观获知驱动电机14是否正常上电工作，或者断电停止工作等工作状态，便于工作人员发现电路故障，避免电路故障使驱动电机14无法正常上电或者断电，导致错过关闭螺旋机后闸门的时机，引发事故，从而提高安全性。

在其中一个实施例中，第一指示器1230包括指示灯或声音指示器。可选的，前述的第一指示器1230可以是指示灯类的指示器，例如220V的指示灯。第一指示器1230也可以是声音提醒类的声音指示器，例如蜂鸣器模块或者语音提示模块。可以理解，第一接触器K1所在回路的工作电压较高时，可以选用具有电压适配功能的声音指示器作为第一指示器1230，以适配回路的工作电压。通过上述的指示灯或者声音指示器，可以有效实现对驱动电机14的工作状态的指示。

在其中一个实施例中，第一指示器1230还可以包括指示灯和声音指示器。也即是说，在第一指示器1230所在回路上，第一指示器1230还可以由指示灯和声音指示器组合构成。如此，在工作人员按下泵停止开关1222或者泵启动开关1224时，可以由指示灯和声音指示器共同指示驱动电机14的工作状态，提高状态指示效率和可靠性。

请参阅图5，在其中一个实施例中，泵启停电路122还包括串联的闸刀开关1231和第一漏电开关1232。闸刀开关1231的输入端用于电连接隧道电源30。第一漏电开关1232的输出端分别电连接第二接触器K2的输入端和泵停止开关1222的输入端。

其中，闸刀开关1231为本领域常规的闸刀开关1231，用于给接通隧道电源30，为驱动电机14接入三相电。第一漏电开关1232为本领域常规的漏电保护开关，用于电路中过流(或过压)时自动切断电路，提供断电保护。

具体的，隧道电源30提供的三相电可以从闸刀开关1231送入，经过第一漏电开关1232和第二接触器K2接入到驱动电机14。泵停止开关1222的输入端可以从第一漏电开关1232的输出端上获取所需的供电，例如泵停止开关1222从第一漏电开关1232的输出端上任一相取出220V电压，用于整个泵启停电路122的供电。通过上述的闸门开关可以实现整个控制电箱12快速对接到隧道电源30，获得电压输入。通过漏电保护开关的协作，可以防止电路中电压(或电流)过载时，自动断电提供保护，提高安全性。

在其中一个实施例中，泵启停电路122还包括串联的第二漏电开关1233和第一热继电器1234。第二漏电开关1233的输入端电连接第一漏电开关1232的输出端。第一热继电器1234的输出端电连接泵停止开关1222的输入端。可选的，在泵启停电路122上还可以设置有第二漏电开关1233和第一热继电器1234，用于提供过载保护，从而提高整个泵启停电路122的安全性和可靠性。

在其中一个实施例中，泵启停电路122还包括第二热继电器1235。第二热继电器1235的输入端电连接第二接触器K2的输出端，第二热继电器1235的输出端电连接驱动电机14的输入端。可选的，在第二接触器K2与驱动电机14之间还可以设置有第二热继电器1235，提供在第二接触器K2与驱动电机14之间回路的过载保护，进一步提高电路安全性和可靠性，防止驱动电机14过载损毁。

请参阅图6，在其中一个实施例中，闸门开关电路124包括变压器1242、第一开关1244和第二开关1246。变压器1242的初级线圈用于电连接隧道电源30。第一开关1244和第二开关1246分别并联在变压器1242的次级线圈上。第一开关1244和第二开关1246的控制输出端分别电连接至控制阀20的输入端。第一开关1244用于控制控制阀20调整油路，以使开关油缸打开螺旋机后闸门。第二开关1246用于控制控制阀20调整油路，以使开关油缸关闭螺旋机后闸门。

可以理解，变压器1242的初级线圈可以连接到第二接触器K2输入侧的任意两相电上，以便在电路接入隧道电源30时，可以引出一路380V的交流电压。进而在变压器1242的次级线圈上输出所需的控制电压，例如24V直流电压输出。变压器1242输出的控制电压将可以输出到第一开关1244和第二开关1246。工作人员可以通过第一开关1244和第二开关1246分别控制控制阀20的工作，以使控制阀20相应调整油路，从而调整开关油缸的液压油进出方向。

具体的，在紧急工况下，电路接入隧道电源30后，当工作人员闭合第一开关1244或第二开关1246时，第一开关1244或第二开关1246控制控制阀20调整螺旋机后闸门液压装置的油路。例如第一开关1244闭合时，第一开关1244向控制阀20输出电信号，触发控制阀20将调整油路，使应急油泵16泵出的液压油驱动开关油缸时，开关油缸打开螺旋机后闸门。又例如第二开关1246闭合时，第二开关1246向控制阀20输出电信号，触发控制阀20将调整油路，使应急油泵16泵出的液压油驱动开关油缸时，开关油缸关闭螺旋机后闸门。第一开关1244对控制阀20的控制，可以使控制阀20将第二开关1246控制时对应的开关油缸的液压油进出方向反向。

通过上述的变压器1242、第一开关1244和第二开关1246，在驱动电机14驱动应急油泵16工作时，分别由第一开关1244和第二开关1246对控制阀20进行控制，以相应调整开关油缸的液压油进出方向，实现在应急油泵16泵油时，开关油缸打开或关闭螺旋机后闸门，闸门开关控制可靠性好且安全性高。

请参阅图7，在其中一个实施例中，第一开关1244包括串联的第三按钮开关S3和第一计时器P1。第二开关1246包括串联的第四按钮开关S4和第二计时器P2。第三按钮开关S3的输入端和第四按钮开关S4的输入端相连，并电连接至变压器1242的次级线圈的正端。第一计时器P1的输出端和第二计时器P2的输出端相连，并电连接至变压器1242的次级线圈的负端。第一计时器P1的输出端和第二计时器P2的输出端分别电连接至控制阀20的输入端。

其中，第一计时器P1用于计时第三按钮开关S3闭合或者断开时的动作时间，以监控第三按钮开关S3对控制阀20的控制输出。第二计时器P2用于计时第四按钮开关S4闭合或者断开时的动作时间，以监控第四按钮开关S4对控制阀20的控制输出。

具体的，工作人员可以通过第三按钮开关S3来控制控制阀20。相应的第一计时器P1监控第三按钮开关S3的控制输出，以及时确定第三按钮开关S3是否成功对控制阀20进行控制。在第一计时器P1超时前，第三按钮开关S3有效完成对控制阀20的控制输出。控制阀20将可以调整开关油缸的液压油进出方向，实现在应急油泵16泵油时，开关油缸打开螺旋机后闸门。相应的，工作人员可以通过第四按钮开关S4来控制控制阀20。第二计时器P2监控第四按钮开关S4的控制输出，以及时确定第四按钮开关S4是否成功对控制阀20进行控制。在第二计时器P2超时前，第四按钮开关S4有效完成对控制阀20的控制输出。控制阀20将可以调整开关油缸的液压油进出方向，实现在应急油泵16泵油时，开关油缸关闭螺旋机后闸门。在工作人员需要打开或者关闭螺旋机后闸门时，通过上述的按钮开关和计时器可以及时完成对控制阀20的控制，对控制阀20的控制效率高，可靠性好。

在其中一个实施例中，闸门开关电路124还包括与第二开关1246并联的第二指示器1248。可以理解，在闸门开关电路124中还可以设置有第二指示器1248，如此，工作人员通过观察第二指示器1248的指示状态，可以直观获知控制阀20是否有效工作，以相应地调整开关油缸的液压油进出方向，也便于工作人员发现电路故障，避免控制阀20无法及时调整开关油缸的液压油进出方向，导致错过关闭或者打开螺旋机后闸门的时机，引发事故，从而提高安全性。

在其中一个实施例中，第二指示器1248包括指示灯或声音指示器。可选的，前述的第二指示器1248可以是指示灯类的指示器，例如24V直流供电的指示灯。第二指示器1248也可以是声音提醒类的声音指示器，例如蜂鸣器模块或者语音提示模块。通过上述的指示灯或者声音指示器，可以有效实现对控制阀20的工作状态的指示，提高螺旋机后闸门开启或关闭控制的安全性。

在其中一个实施例中，螺旋机后闸门开关装置100还包括发电机。发电机的输出端用于电连接控制电箱12的供电输入端和/或隧道照明系统的供电输入端。

具体的，上述的螺旋机后闸门开关装置100还可以设置用于提供应急供电的发电机。当发生盾构机和隧道电源30一同断电的应急工况下，可以通过发电机发电，并通过控制电箱12的供电输入端，也即闸刀开关1231，提供控制电箱12的供电输入，确保驱动电机14的应急供电。同时，发电机的输出端还可以供隧道照明系统的供电输入端连接，从而对隧道照明系统供电，使隧道照明系统提供隧道照明，为工作人员提供安全可控的应急作业环境。通过搭配应急使用的发电机，进一步提高应急工况下开关螺旋机后闸门的可靠性和安全性大幅降低隧道损毁的风险，减少经济损失。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。