一种防堵结构、一种盾构机排污防堵装置及其应用的制作方法

本发明涉及盾构机配件，特别涉及一种防堵结构，以及一种盾构机排污防堵装置及其应用。

背景技术：

盾构机作为城市地铁建设的专用设备，被越来越多的施工单位所采用，在施工过程中普遍面临的一个问题是排污问题，特别是在含水地层，还要面临涌水的风险，因此及时排污很重要。目前常规盾构机配备的排污设备如图1所示，只包含一气动排污泵1´和一止回阀2´，由于污水中泥沙含量较多，且污水输送管道较长，往往会造成管道堵塞或排污不畅，造成排污泵压力异常而损坏。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种盾构机排污防堵装置。

本发明的第二个目的在于提出一种防堵结构。

本发明的第三个目的在于提出一种盾构机排污防堵装置的应用。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种盾构机排污防堵装置，包括防堵结构、清水源、增压泵、电磁阀、排污管、下位机和上位机；所述防堵结构具有污水进口和高压水接口，所述污水进口上连接有一污水管；

所述清水源、增压泵、电磁阀、防堵结构的高压水接口依次连接，所述防堵结构连接到排污管；所述下位机分别与增压泵、电磁阀连接，用于控制增压泵和电磁阀的开启/关闭；所述上位机与下位机相连，该上位机接收下位机所反馈的信号，发出报警或/和对下位机发出控制指令。

基于上述设计，本发明具有冲洗、增压和增速功能，能增强污水的流动性和排渣能力，解决了现有施工过程中排污管道易堵塞导致排污泵损坏的问题。

另外，根据本发明上述实施例提出的一种盾构机排污防堵装置，还可以具有如下附加的技术特征：

还包括一流量传感器，所述流量传感器设于排污管上，且该流量传感器与下位机连接，下位机接收流量传感器的流量信号并上报给上位机，所述上位机发出报警或/和对下位机发出控制指令。流量传感器用于检测排污管中污水的流量。

还包括一压力传感器，所述压力传感器设于增压泵和电磁阀之间，且该压力传感器与下位机连接，下位机接收压力传感器的压力信号并上报给上位机，所述上位机发出报警或/和对下位机发出控制指令。压力传感器用于检测射流压力。

还包括气源、控制球阀、气动排污泵、止回阀和污水；所述气源、控制球阀、气动排污泵和所述污水管依次连接，所述止回阀设于污水管上；所述气动排污泵和污水连接，所述控制球阀和气动排污泵分别与下位机连接，下位机控制控制球阀和气动排污泵的开启/关闭。止回阀用于当管路堵塞时防止污水倒流以保护气动排污泵。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种所述的防堵结构，包括从前至后依次设置的三通接头、射流管和法兰，所述三通接头具有污水进口和高压水接口，所述高压水接口与射流管呈“一”字排列；所述高压水接口的内径从前至后逐渐减小。

基于上述设计，防堵结构具有增速功能，能增强污水的流动性和排渣能力。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种盾构机排污防堵装置的应用，利用所述的盾构机排污系统进行作业，在排污作业中，下位机实时接收污水流量所反馈的污水流量信号，以及压力传感器所反馈的压力信号，并上报至上位机，上位机依据信号发出报警或/和对下位机发出控制指令，具体操作方法如下：

下位机控制控制球阀得电打开，气源给气动排污泵供气，气动排污泵开始工作将水中的污水抽至污水管并流入防堵结构中，然后到达排污管，流量传感器检测排污管中污水流量并实时上报给下位机；

（1）当流量传感器的流量大于或等于一预设值时，气动排污泵工作，而增压泵不启动；

（2）当流量传感器的流量小于预设值时，下位机控制增压泵启动，电磁阀得电打开，

增压泵将清水源中的水加压后射流至防堵结构疏通管道，执行步骤（3）或（4）；

（3）若流量传感器的流量达到预设值，则稳定10分钟后，关闭增压泵和电磁阀；

（4）若流量传感器的流量在启动增压泵后也未达到设定值，且压力传感器的压力超过一预设值时，下位机同时关闭电磁阀、控制球阀和增压泵，上位机发出报警，检修管路。

基于上述设计，通过程序控制，当管道发生堵塞时，能适时关闭电磁阀、控制球阀和增压泵，疏通管道，以保护气动排污泵。

附图说明

图1为现有的盾构机排污设备的结构示意图；

图2为本发明一种盾构机排污防堵装置的结构示意图；

图3为本发明中防堵结构的结构示意图；

图4为本发明中防堵结构的横剖视图；

图5为本发明一种盾构机排污防堵装置的控制原理框图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参阅图2和图5，一种盾构机排污防堵装置，包括防堵结构1、清水源2、增压泵3、电磁阀4、排污管5、一流量传感器9、一压力传感器10、气源20、控制球阀21、气动排污泵23、止回阀24、污水25、下位机6和上位机7；

请再参阅图2、图3和图4，所述防堵结构1包括从前至后依次设置的三通接头11、射流管12和法兰13，所述防堵结构1具有污水进口111和高压水接口112，即所述污水进口111和高压水接口112均设于三通接头11上，所述污水进口111上连接有一污水管8；所述高压水接口112与射流管12呈“一”字排列，所述射流管12和排污管5通过所述法兰13连接。防堵结构1的污水进口111和高压水接口112均是通过螺纹连接，拆装维护方便；所述射流管12的内径从中部至后端部逐渐增大。所述高压水接口112的内径从前至后逐渐减小，即高压水接口112为喷嘴型，通过变径使得原本就是大流量和高压力的冲洗水再次提高喷射速度，将从污水进口111进来的污水和泥沙直接喷射进射流管12，而不会流入污水进口111，从而实现污水泥浆的远距离输送。

请再参阅图2，所述清水源2、增压泵3、电磁阀4、防堵结构1的高压水接口112依次连接，所述防堵结构1连接到排污管5；所述流量传感器9设于排污管5上，流量传感器9用于检测排污管5中污水的流量。所述压力传感器10设于增压泵3和电磁阀4之间，所述气源20、控制球阀21、气动排污泵23和所述污水管8依次连接，所述止回阀24设于污水管8上；所述气动排污泵23和污水25连接，所述控制球阀21和气动排污泵23分别与下位机6连接，下位机6控制控制球阀21和气动排污泵23的开启/关闭。止回阀24用于当管路堵塞时防止污水倒流以保护气动排污泵23。

请再参阅图2和图5，所述上位机7与下位机6相连，下位机6通常为可编程逻辑控制器plc单片机，所述下位机6分别与增压泵3、电磁阀4、流量传感器9、压力传感器10连接，用于控制增压泵3和电磁阀4的开启/关闭，接收流量传感器9的流量信号以及接收压力传感器10的压力信号，并上报给上位机7，上位机7接收下位机6所反馈的信号，发出报警或/和对下位机6发出控制指令；所述压力传感器10用于检测射流压力。

请再参阅图2和图5，一种盾构机排污防堵装置的应用，利用所述盾构机排污系统进行作业，在排污作业中，下位机6实时接收流量传感器9所反馈的污水流量信号，以及压力传感器10所反馈的压力信号，并上报至上位机7，上位机7依据信号发出报警或/和对下位机6发出控制指令，具体操作方法如下：

下位机6控制控制球阀21得电打开，气源20给气动排污泵23供气，气动排污泵23开始工作将污水抽至污水管8并流入防堵结构1中，然后到达排污管5，流量传感器9检测排污管5中污水流量并实时上报给下位机6；

（1）当流量传感器9的流量大于或等于一预设值时，气动排污泵23工作，而增压泵3不启动；

（2）当流量传感器9的流量小于预设值时，下位机6控制增压泵3启动，电磁阀4得电打开，增压泵3抽取清水源2中的清水加压后射流至防堵结构1疏通管道，执行步骤（3）或（4）；

（3）若流量传感器9的流量达到预设值，则稳定10分钟后，关闭增压泵3和电磁阀4；

（4）若流量传感器9的流量在启动增压泵3后也未达到设定值，且压力传感器10的压力超过一预设值时压力传感器10对射流压力预设有一个最大值，流量未增加，而压力增加，说明管子堵塞，需检修，下位机6同时关闭电磁阀4、控制球阀21和增压泵3，以保护气动排污泵23；上位机7发出报警，人工检修管路。

本发明具有冲洗、增压和增速结构，以增强污水的流动性和排渣能力，可能解决目前施工过程中排污管5道易堵塞导致排污泵损坏的问题。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。