适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机的制作方法

1.本实用新型属于盾构机领域，具体涉及一种适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机。


背景技术：

2.出于降低盾构隧道工程造价以及节省施工时间的需要，人们期望提高盾构机的施工速度，现有的适用于全断面岩石地层的双护盾tbm(tunnel boring machine，全断面硬岩隧道掘进机)能够实现主机掘进与拼装同步进行，但无止水措施，无法实现有水地层施工，考虑到止水等问题。
3.随着铰接滑筒式连续掘进盾构机的产生，它不仅能实现盾构机掘进与拼装同步进行，实现盾构机连续作业，还能灵活调整盾构机姿态，适应转弯调向及小曲线半径转弯掘进需求，从而避开有水地层施工。但是这种盾构机盾体加长，并要伸缩一环管片宽度的行程，连续掘进时，螺旋输送机要随前盾向前滑移，管片拼装机随中盾保持静止，由此带来新的问题：1)螺旋输送机要加长4～5米，倾角要比传统的22度更小，重心靠后，紧靠前端法兰和拉杆承力，受力不利；2)由于单级螺旋输送机筒体太长，在随前盾伸缩滑移和过小曲线掘进时，会发生较大偏转，极易与管片拼装机发生碰撞干涉，同时螺旋输送机出渣口偏移太大，难以对接皮带机接料口；3)即使重新设计螺旋输送机和管片拼装机尺寸和空间布局，也很难满足要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机，铰接滑筒式连续掘进盾构机在各种施工模式下，螺旋输送机都能正常工作，在不改变管片拼装机和皮带机的条件下，不与盾体、管片拼装机、皮带机发生干涉，同时能将渣土准确送入皮带机接料口。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机，包括一级螺旋输送机、二级螺旋输送机、球铰体和托轮组；一级螺旋输送机的筒体能伸缩且前部安装在铰接滑筒式连续掘进盾构机的前盾上、后端通过球铰体与二级螺旋输送机首端球铰连接并连通，两组托轮组安装在铰接滑筒式连续掘进盾构机的行走梁上且支撑托起二级螺旋输送机中部，两组托轮组将二级螺旋输送机对中限位使其能前后滑移和上下摆动、限制左右摆动，球铰体使得一级螺旋输送机和二级螺旋输送机能在上下左右方向相对偏转。
7.进一步地，球铰体包括带有内球面的外筒体、带有外球面的内筒体和球面压板，外筒体配合的套在内筒体上且二者的球面贴合处设有防尘密封和防水密封，球面压板配合套在内筒体上且与外筒体连接防止其脱出，外筒体、内筒体和球面压板形成球铰结构。
8.进一步地，球面压板上设有用于限制上下方向偏转角度的垂直限位块和用于限制左右方向偏转角度的水平限位块。
9.进一步地，防尘密封位于防水密封的外侧。
10.进一步地，一级螺旋输送机的筒体采用滑动配合的套在一起的前段和后段，前段和后段之间通过液压杆连接实现伸缩驱动。
11.进一步地，两组托轮组安装在行走梁的下弯梁上。
12.本实用新型的有益效果是：
13.在本实用新型中，一级螺旋输送机和二级螺旋输送机通过球铰体连接，可以任意小角度摆动，同时不影响土体流动，二级螺旋输送机可以在托轮组上往复滑动，既限制横向偏移，又不影响竖向摆动，因此，铰接滑筒式连续掘进盾构机在各种施工模式下，螺旋输送机都能正常工作，在不改变管片拼装机和皮带机的条件下，不与盾体、管片拼装机、皮带机发生干涉，同时能将渣土准确送入皮带机接料口——在铰接滑筒式连续掘进盾构机的常规掘进拼装同步模式下，盾体会前后往复伸缩和铰接偏摆，二级螺旋输送机可以适应一级螺旋输送机的位置变化，相对其进行水平、垂直两个方向的偏转和水平滑移，从而适应常规掘进拼装同步模式下转弯和盾体伸缩，而且在两组托轮组的夹持支撑作用下，大幅减小二级螺旋输送机的水平偏摆，保证了二级螺旋输送机出渣口和皮带机接料口准确对位；在螺旋输送机需要检修的模式下，一级螺旋输送机需要将螺旋轴缩回，关闭前闸门，此时一级螺旋输送机筒体伸长，二级螺旋输送机也随之相应的进行垂直方向转动和水平滑移，保证螺旋输送机和管片拼装机正常工作而不发生干涉。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例中适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机的结构示意图。
15.图2是图1中a-a处的剖面图。
16.图3是图1中m处的放大剖视图。
17.图4是本实用新型实施例中球铰体的结构示意图。
18.图5是本实用新型实施例中球铰体的立体图。
19.图6是本实用新型实施例中螺旋输送机在盾构机常规掘进拼装同步模式下的实施流程示意图。
20.图7是本实用新型实施例中螺旋输送机在螺旋输送机检修模式下的极限位置示意图。
21.图8是本实用新型实施例中螺旋输送机在盾构机小曲线施工中的极限水平偏摆俯视图。
22.图中：11、一级螺旋输送机；12、二级螺旋输送机；13、球铰体；14、托轮组；15、外筒体；16、内筒体；17、防水密封；18、防尘密封；19、球面压板；20、垂直限位块；21、水平限位块；31、前盾；32、行走梁；33、管片拼装机；34、皮带机。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
24.如图1至图3所示，一种适用于铰接滑筒式连续掘进盾构机的螺旋输送机，包括一级螺旋输送机11、二级螺旋输送机12、球铰体13和托轮组14；一级螺旋输送机11的筒体能伸
缩且前部安装在铰接滑筒式连续掘进盾构机的前盾31上、后端通过球铰体13与二级螺旋输送机12首端球铰连接并连通，两组托轮组14安装在铰接滑筒式连续掘进盾构机的行走梁32上且支撑托起二级螺旋输送机12中部，两组托轮组14将二级螺旋输送机12对中限位使其能前后滑移和上下摆动、限制左右摆动，球铰体13使得一级螺旋输送机11和二级螺旋输送机12能在上下左右方向相对偏转。
25.如1所示，在本实施例中，一级螺旋输送机11的筒体采用滑动配合的套在一起的前段和后段，前段和后段之间通过液压杆连接实现伸缩驱动。如图4和图5所示，在本实施例中，球铰体13包括带有内球面的外筒体15、带有外球面的内筒体16和球面压板19，外筒体15配合的套在内筒体16上且二者的球面贴合处设有防尘密封18和防水密封17，球面压板19配合套在内筒体16上且与外筒体15连接防止其脱出，外筒体15、内筒体16和球面压板19形成球铰结构。如图4所示，在本实施例中，防尘密封18位于防水密封17的外侧。如图5所示，在本实施例中，球面压板19上设有用于限制上下方向偏转角度的垂直限位块20和用于限制左右方向偏转角度的水平限位块21，防止卡死和结构损坏。如图6至图8所示，在本实施例中，两组托轮组14安装在行走梁32的下弯梁上。
26.本实用新型提供的螺旋输送机在铰接滑筒式连续掘进盾构机的各种工作模式下，都可以随盾体转动和滑移发生转动和滑动，工作时包括如下步骤：
27.s1、常规掘进拼装同步模式，如图6所示，初始状态1下，铰接滑筒式连续掘进盾构机的盾体31向前伸出，二级螺旋输送机12倾角为α1
°
；
28.s2、常规掘进拼装同步模式，如图6所示，掘进拼装完成一环状态2下，铰接滑筒式连续掘进盾构机的盾体31向前伸出行程l，二级螺旋输送机12倾角变为α2
°
，二级螺旋输送机12向前滑动行程l；
29.s3、常规掘进拼装同步模式，如图6所示，状态3中盾体31复位，铰接滑筒式连续掘进盾构机的盾体31向前回缩行程l，二级螺旋输送机12倾角变为α1
°
，托轮组14向前滑动行程l；
30.s4、常规掘进拼装同步模式，在s1～s3过程中，两级螺旋输送机角度随盾体31角度变化而变化；循环重复s1～s3，进行连续施工；在此模式中，如图8，小曲线段施工中在铰接滑筒式连续掘进盾构机发生水平摆动角度β1
°
，一级螺旋输送机11同步摆动β1
°
，二级螺旋输送机12随之摆动β2
°
，但β2
°
远小于β1
°
，保证了二级螺旋输送机12不与管片拼装机33干涉，同时其出渣口始终对准皮带机34接料口；
31.s5、在螺旋输送机检修模式下，如图7所示，状态4掘进拼装同步开始时，一级螺旋输送机11筒体伸长行程s，二级螺旋输送机12随之转动并向后滑动，倾角变为α3
°
；状态5掘进拼装同步一环结束时，一级螺旋输送机11筒体伸长行程s，二级螺旋输送机12随之转动并向后滑动，倾角变为α4
°
。
32.在本实用新型中，一级螺旋输送机11和二级螺旋输送机12通过球铰体13连接，可以任意小角度摆动，同时不影响土体流动，二级螺旋输送机12可以在托轮组14上往复滑动，既限制横向偏移，又不影响竖向摆动，因此，铰接滑筒式连续掘进盾构机在各种施工模式下，螺旋输送机都能正常工作，在不改变管片拼装机33和皮带机34的条件下，不与盾体31、管片拼装机33、皮带机34发生干涉，同时能将渣土准确送入皮带机34接料口——在铰接滑筒式连续掘进盾构机的常规掘进拼装同步模式下，盾体31会前后往复伸缩和铰接偏摆，二
级螺旋输送机12可以适应一级螺旋输送机11的位置变化，相对其进行水平、垂直两个方向的偏转和水平滑移，从而适应常规掘进拼装同步模式下转弯和盾体31伸缩，而且在两组托轮组14的夹持支撑作用下，大幅减小二级螺旋输送机12的水平偏摆，保证了二级螺旋输送机12出渣口和皮带机34接料口准确对位；在螺旋输送机需要检修的模式下，一级螺旋输送机11需要将螺旋轴缩回，关闭前闸门，此时一级螺旋输送机11筒体伸长，二级螺旋输送机12也随之相应的进行垂直方向转动和水平滑移，保证螺旋输送机和管片拼装机33正常工作而不发生干涉。
33.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。