一种盾构机、冲刷装置和泥浆环流系统的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种盾构机、冲刷装置和泥浆环流系统。


背景技术：

2.现有常规盾构机具有的冲刷装置携渣能力低，冲刷效果差，尤其是在排浆口处易形成堆积，导致盾构机的开挖仓或气垫仓堵塞，当底部滞积较多泥渣时，需要停止掘进，进行泥浆管路的反冲洗循环，一旦滞积泥渣过多时，则需要人工进仓清渣，耽误正常的掘进工作，从而影响作业效率。
3.因此，如何避免由于盾构机具有的冲刷装置携渣能力低、冲刷效果差而导致影响掘进作业效率，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：

4.本发明的目的是提供一种盾构机、冲刷装置和泥浆环流系统，可以解决冲刷效率低，携渣率低，并导致仓底碎石块堆积过多而引起掘进出渣系统滞排的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种泥浆环流系统，包括进浆管路以及与所述进浆管路连接的进浆泵，所述进浆管路连接有左膨润土喷嘴管路和右膨润土喷嘴管路，所述左膨润土喷嘴管路和所述右膨润土喷嘴管路分别与左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴连接，并接入气垫仓；所述左膨润土喷嘴的法线与竖直方向的夹角小于所述左膨润土喷嘴的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角，所述右膨润土喷嘴的法线与竖直方向的夹角小于所述右膨润土喷嘴的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角。
6.可选地，所述进浆管路还连接有左膨润土管路和右膨润土管路，所述左膨润土管路和所述右膨润土管路分别与左膨润土出口和右膨润土出口连接，并接入开挖仓。
7.可选地，所述进浆管路还连接有左膨润土冲洗管路和右膨润土冲洗管路，所述左膨润土冲洗管路和所述右膨润土冲洗管路分别与左膨润土冲洗口和右膨润土冲洗口连接，并接入所述开挖仓。
8.可选地，所述进浆管路还连接有刀盘中心冲刷管路和刀盘中心冲刷泵，所述刀盘中心冲刷管路与中心冲洗口连接，并接入所述开挖仓。
9.可选地，还包括排浆管路以及与所述排浆管路连接的排浆泵，所述排浆管路与排浆口连接，并接入所述气垫仓。
10.可选地，所述进浆管路还连接有格栅冲洗管路，所述格栅冲洗管路与格栅冲洗口连接，并接入所述气垫仓；所述格栅冲洗口设于所述排浆口斜上方，所述格栅冲洗口设有冲洗所述排浆口以防止所述排浆口堵塞的弯管。
11.可选地，还包括与所述排浆管路连接的反冲洗排浆管路，所述反冲洗排浆管路与反冲洗吸浆口连接，并接入所述气垫仓；所述反冲洗吸浆口的高度大于所述排浆口的高度。
12.可选地，还包括反冲洗进浆管路，所述反冲洗进浆管路的两端分别与所述进浆管路和所述反冲洗排浆管路连接。
13.本发明还提供一种冲刷装置，包括上述任一项所述的泥浆环流系统。
14.本发明还提供一种盾构机，包括上述所述的冲刷装置。
15.相对于上述背景技术，本发明实施例所提供的泥浆环流系统，包括进浆管路和进浆泵，其中进浆泵与进浆管路连接，进浆管路连接有左膨润土喷嘴管路和右膨润土喷嘴管路。其中，左膨润土喷嘴管路和右膨润土喷嘴管路分别与左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴连接，并接入气垫仓。进一步地，左膨润土喷嘴的法线与竖直方向的夹角小于左膨润土喷嘴的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角，右膨润土喷嘴的法线与竖直方向的夹角小于右膨润土喷嘴的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角。
16.这样一来，盾构机掘进过程中，左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴均以偏离盾体底部中心的角度冲刷仓底的泥土，泥浆以喷嘴喷射的轨迹经仓体底部反弹后进入排浆口中，并在水流的举升与卷吸作用下，将仓体底部的泥土快速聚集，并带入排浆口，这样可以大大提高冲刷管的携渣效率。相较于传统携渣能力低、冲刷效果差的泥浆环流系统，本发明实施例所提供的泥浆环流系统，通过左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴分别以偏离盾体底部中心的角度冲刷仓底的泥土，以使泥土向排浆口聚集，并通过卷吸作用快速进入排浆口，这样可以极大的提高系统的携渣能力和冲刷效果，从而可以实现盾构机在隧道开挖时的高效快速出渣，减少排浆口的堵塞，降低盾构机因停机带来的施工风险，进而可以提高生产效率。
附图说明
17.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。
18.图1为本发明实施例所提供的泥浆环流系统中左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴的冲刷示意图；
19.图2为本发明实施例所提供的泥浆环流系统的管路连接示意图；
20.图3为左膨润土出口、右膨润土出口、中心冲洗口、左膨润土冲洗口和右膨润土冲洗口的分布示意图；
21.图4为左膨润土喷嘴、右膨润土喷嘴、格栅冲洗口、排浆口和反冲洗吸浆口的分布示意图。
22.其中：
23.1-开挖仓、2-淹没墙、3-气垫仓、4-隔离墙、5-刀盘中心冲刷泵、6-进浆泵、7-反冲洗进浆管路、8-进浆管路、9-开挖面、101-左膨润土管路、102-右膨润土管路、11-刀盘中心冲刷管路、121-左膨润土冲洗管路、122-右膨润土冲洗管路、131-左膨润土喷嘴管路、132-右膨润土喷嘴管路、14-格栅冲洗管路、15-反冲洗排浆管路、16-排浆泵、17-排浆管路；
24.1011-左膨润土出口、1021-右膨润土出口、110-中心冲洗口、1211-左膨润土冲洗口、1221-右膨润土冲洗口、1311-左膨润土喷嘴、1321-右膨润土喷嘴、141-格栅冲洗口、151-反冲洗吸浆口、171-排浆口。
具体实施方式
25.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。
26.本发明的核心是提供一种盾构机、冲刷装置和泥浆环流系统，可以解决冲刷效率低，携渣率低，并导致仓底碎石块堆积过多而引起掘进出渣系统滞排的问题。
27.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
28.需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
29.请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的泥浆环流系统中左膨润土喷嘴和右膨润土喷嘴的冲刷示意图；图2为本发明实施例所提供的泥浆环流系统的管路连接示意图；图3为左膨润土出口、右膨润土出口、中心冲洗口、左膨润土冲洗口和右膨润土冲洗口的分布示意图；图4为左膨润土喷嘴、右膨润土喷嘴、格栅冲洗口、排浆口和反冲洗吸浆口的分布示意图。
30.本发明实施例所提供的泥浆环流系统，包括进浆管路8和进浆泵6，其中进浆泵6与进浆管路8连接，进浆管路8连接有左膨润土喷嘴管路131和右膨润土喷嘴管路132。其中，左膨润土喷嘴管路131和右膨润土喷嘴管路132分别与左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321连接，并接入气垫仓3。
31.进一步地，左膨润土喷嘴1311的法线与竖直方向的夹角小于左膨润土喷嘴1311的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角，右膨润土喷嘴1321的法线与竖直方向的夹角小于右膨润土喷嘴1321的出口中心点和盾体底部中心点的连线与竖直方向的夹角。
32.这样一来，盾构机掘进过程中，左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321均以偏离盾体底部中心的角度冲刷仓底的泥土，泥浆以喷嘴喷射的轨迹经仓体底部反弹后进入排浆口171中，并在水流的举升与卷吸作用下，将仓体底部的泥土快速聚集，并带入排浆口171，这样可以大大提高冲刷管的携渣效率。
33.具体地说，如图1所示，排浆口171位于仓底部上方。o点表示喷嘴出口中心位置；a点表示排浆口171垂直方向与盾体交点位置，即排浆口171正下方位置；b点表示冲刷轨迹与盾体表面的交点位置，即实际冲刷位置；c点表示喷嘴中心点o在盾体上垂直下方的投影点，即喷嘴中心正下方位置，ob为喷嘴的法线方向，即实际的冲刷轨迹。oa与oc的夹角为θ，ob延长线与oc延长线的夹角为β。
34.也就是说，在盾构机工作过程中，左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321二者均以偏离中心的角度冲刷仓底部的泥土，左膨润土喷嘴1311喷出的泥浆以图示示意轨迹ob经仓体底部反弹后进入排浆口171，并在水流的举升与卷吸作用下，将仓体底部的泥土快速聚集，并带入排浆口171，右膨润土喷嘴1321喷出的泥浆参照左膨润土喷嘴1311，这样可以大大提高冲刷管的携渣效率。
35.需要说明的是，上述“以偏离中心的角度”具体是指ob延长线与oc延长线的夹角β
小于oa与oc的夹角θ，即β＜θ。同时，在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上方”、“偏离中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.相较于传统携渣能力低、冲刷效果差的泥浆环流系统，本发明实施例所提供的泥浆环流系统，通过左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321分别以偏离盾体底部中心的角度冲刷仓底的泥土，以使泥土向排浆口171聚集，并通过卷吸作用快速进入排浆口171，这样可以极大的提高系统的携渣能力和冲刷效果，从而可以实现盾构机在隧道开挖时的高效快速出渣，减少排浆口171的堵塞，降低盾构机因停机带来的施工风险，进而可以提高生产效率。
37.在上述基础上，进浆管路8还连接有左膨润土管路101和右膨润土管路102，左膨润土管路101和右膨润土管路102分别与左膨润土出口1011和右膨润土出口1021连接，并接入开挖仓1。
38.这样一来，调制好的压力泥浆通过进浆泵6进入进浆管路8，然后分流，分别进入左膨润土管路101、右膨润土管路102、左膨润土喷嘴管路131、右膨润土喷嘴管路132。其中，由左膨润土出口1011和右膨润土出口1021打出的浆液进入开挖仓1，在开挖面9建立泥膜，从而可以防止开挖面9坍塌。
39.进一步地，进浆管路8还连接有左膨润土冲洗管路121和右膨润土冲洗管路122，左膨润土冲洗管路121和右膨润土冲洗管路122分别与左膨润土冲洗口1211和右膨润土冲洗口1221连接，并接入开挖仓1。
40.这样一来，调制好的压力泥浆通过进浆泵6进入进浆管路8，然后分流，分别进入左膨润土管路101、右膨润土管路102、左膨润土冲洗管路121、右膨润土冲洗管路122、左膨润土喷嘴管路131、右膨润土喷嘴管路132。其中，由左膨润土冲洗口1211和右膨润土冲洗口1221打出的浆液用于冲洗刀盘底部区域及携带开挖仓1渣土进入气垫仓3。
41.更进一步地，进浆管路8还连接有刀盘中心冲刷管路11和刀盘中心冲刷泵5，刀盘中心冲刷管路11与中心冲洗口110连接，并接入开挖仓1。
42.这样一来，调制好的压力泥浆通过进浆泵6进入进浆管路8，然后分流，分别进入左膨润土管路101、右膨润土管路102、左膨润土冲洗管路121、右膨润土冲洗管路122、左膨润土喷嘴管路131、右膨润土喷嘴管路132和刀盘中心冲刷管路11。其中，浆液通过刀盘中心冲刷泵5再次加压后进入刀盘中心冲刷管路11，在中心冲洗口110形成压力射流，对刀盘中心部位的泥团进行冲刷；被中心冲洗口110及左膨润土冲洗口1211、右膨润土冲洗口1221冲刷下来的泥团进入泥水盾构机开挖仓1，并沉积在底部，刀盘切削下来的泥土也沉积在开挖仓1底部，通过泥浆流动的作用带入气垫仓3。
43.此外，泥浆环流系统还包括排浆管路17以及与排浆管路17连接的排浆泵16，排浆管路17与排浆口171连接，并接入气垫仓3。
44.为了防止排浆口171堵塞，进浆管路8还连接有格栅冲洗管路14，格栅冲洗管路14与格栅冲洗口141连接，并接入气垫仓3；格栅冲洗口141设于排浆口171斜上方，格栅冲洗口141设有冲洗排浆口171以防止排浆口171堵塞的弯管。
45.这样一来，如图2所示，盾构机掘进过程中，调制好的压力泥浆通过进浆泵6进入进浆管路8，然后分流，分别进入左膨润土管路101、右膨润土管路102、左膨润土冲洗管路121、
右膨润土冲洗管路122、左膨润土喷嘴管路131、右膨润土喷嘴管路132、刀盘中心冲刷管路11和格栅冲洗管路14。其中，由左膨润土出口1011和右膨润土出口1021打出的浆液进入开挖仓1，在开挖面9建立泥膜；由左膨润土冲洗口1211和右膨润土冲洗口1221打出的浆液用于冲洗刀盘底部区域及携带开挖仓1渣土进入气垫仓3；由左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321喷出的泥浆用于冲刷气垫仓3仓底的泥土；由格栅冲洗口141打出的泥浆用于冲洗排浆口171，防止排浆口171堵塞；浆液通过刀盘中心冲刷泵5再次加压后进入刀盘中心冲刷管，在中心冲洗口110形成压力射流，对刀盘中心部位的泥团进行冲刷；被中心冲洗口110及左膨润土冲洗口1211和右膨润土冲洗口1221冲刷下来的泥团进入泥水盾构机开挖仓1，并沉积在底部，刀盘切削下来的泥土也沉积在开挖仓1底部，通过泥浆流动的作用带入气垫仓3；在气垫仓3内，左膨润土喷嘴1311和右膨润土喷嘴1321采用偏离中心布置的方式以较高流速冲刷沉积在仓底的渣土或石头，使得渣土或石头以较快的速度被冲刷携带进入排浆管路17。
46.此外，为了进一步防止排浆口171堵塞，泥浆环流系统还包括与排浆管路17连接的反冲洗排浆管路15，反冲洗排浆管路15与反冲洗吸浆口151连接，并接入气垫仓3；且反冲洗吸浆口151的高度大于排浆口171的高度。
47.与此同时，系统还包括反冲洗进浆管路7，反冲洗进浆管路7的两端分别与进浆管路8和反冲洗排浆管路15连接。
48.这样一来，若排浆口171被堵死，则采用反冲洗循环，通过进浆管路8、反冲洗进浆管路7和排浆管路17直接将新鲜的浆液打入排浆口171，并通过反冲洗排浆管路15连接反冲洗吸浆口151和排浆管路17进行排浆，从而达到疏通排浆口171堵塞的目的。
49.需要注意的是，本发明实施例中的开挖仓1、气垫仓3分别位于开挖面9的后方。具体地，开挖面9的后侧设有淹没墙2，淹没墙2的后侧设有隔离墙4，其中，开挖仓1位于开挖面9和淹没墙2之间，气垫仓3位于淹没墙2和隔离墙4之间。上文提到的左膨润土出口1011、右膨润土出口1021、中心冲洗口110、左膨润土冲洗口1211和右膨润土冲洗口1221均伸出淹没墙2并接入开挖仓1，如图3所示；左膨润土喷嘴1311、右膨润土喷嘴1321、格栅冲洗口141、排浆口171和反冲洗吸浆口151均伸出隔离墙4并接入气垫仓3，如图4所示。
50.本发明所提供的一种冲刷装置，包括上述具体实施例所描述的泥浆环流系统；冲刷装置的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
51.本发明所提供的一种盾构机，包括上述冲刷装置；盾构机可以为间接式控制的泥水盾构机，泥水盾构机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
52.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
53.以上对本发明所提供的盾构机、冲刷装置和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案及其核心思想。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。