多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机的制作方法

1.本发明主要涉及盾构施工设备领域，具体涉及了多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机。


背景技术：

2.随着盾构机应用的场景越来越多，不可避免的应用到断层、岩溶等地层复杂地段。螺旋输送机在土压盾构中起到排出渣土，保证土仓压力的作用。但是由于盾构掘进地层高水压特征，导致在盾构出渣过程中发生喷涌，严重影响施工进度，威胁操作人员安全。
3.传统的螺旋输送机设计成单一螺筒、单一螺轴螺页的结构，在螺页与螺筒之间有狭窄的间隙，在掘进高富水地层时，由于含水量较大，极易造成渣土夹杂着石块顺着螺页喷出，造成螺机喷涌。现阶段中采取以下措施防止喷涌出现：（1）螺旋输送机设计为中轴式，并配备保压泵装置；（2）采用土压平衡模式掘进参数（3）加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体。
4.若盾构掘进中发生意外，出现喷涌现象后采取以下措施来处理：
①
立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡。
②
通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。
③
然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，开门度为30%，边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。
④
掘进过程中向土仓内注入泡沫剂、膨润土等提高碴土的流动性和止水性。
⑤
在喷涌严重，上述措施难以控制时，在螺旋输送机出口栓接保压泵碴装置保压出碴。
5.现阶段的技术中，对于盾构施工中突发的管涌情况，设备上的改进多集中于：1.增加迅速排水；2.通过延长流道降低流速，从而降低对设备的冲击。但是申请人认为，这些技术仍旧存在喷涌状态影响设备寿命的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决现有技术中现有技术中盾构设备掘进到特定岩层时螺机喷涌损坏设备的问题。
7.本发明的具体方案是：设计一种多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机，包括至少3个组装式的螺柱壳组，带动所述螺柱壳组内的螺柱转动的动力源，所述螺柱壳组设有连接法兰，所述螺柱壳组内的单个螺柱两端设有顺序式连接机构、转桥式连接机构或分节螺筒，至少一个所述螺柱壳组包括球状的外壳和内部外径尺寸渐变的转动螺桨，所述转动螺桨外配套安装与其外轮廓匹配的转动螺壳；其中，所述顺序式连接机构包括套筒，所述套筒的两端各与螺柱端部过盈连接；所述转桥式连接机构包括安装在螺柱端部的密封盖板，和连接两个相邻的螺柱壳组的物流通道，所述密封盖板同时密封对应螺柱壳组的端部形成端盖；所述分节螺筒包括插装于两个螺柱壳组间的筒状壳体，形成联通的密封空间，两个螺柱壳组的外壳和螺柱延伸出所述筒状壳体，连接所述动力源的输出端，所述螺柱与所
述输出端连接处的下部设有空腔。
8.所述动力源包括变频电机、连接所述变频电机输出端的变速齿轮机构，所述变速齿轮机构的输出端配合边缘位置螺柱壳组内的螺柱以传递动力。
9.具体实施中，还包括溢流阀式的减压机构，对应的所述螺柱为内部中空的管状，所述螺柱上设有通孔，所述溢流孔内设有溢流孔开关，所述减压机构包括处于出口处螺柱壳组内壁端部的承压板，所述承压板与所述端盖的内壁间设有弹簧连接，所述承压板与所述内壁间设有接触传感器，所述接触传感器连接控制器，所述控制器的输出端电路连接溢流孔开关。
10.所述减压机构替换为固定安装在螺柱内部的t形连杆，所述t形连杆的横杆两侧固设有顶紧弹簧，所述顶紧弹簧（的另一端安装顶紧橡胶头，所述顶紧橡胶头与所述溢流孔尺寸相匹配，所述t形连杆的顶部固定安装在端部盖板上，所述端部盖板上设有漏水阀门。
11.具体实施中，所述转动螺桨的最大桨宽小于两侧尺寸不变的桨宽的3倍。
12.具体实施中，至少所述螺柱壳组内的外壳上设有进料斜孔，以及至少一个所述螺柱壳组的端部设有出料口。
13.具体实施中，转动螺壳的地步设有落料通道，所述落料通道上设有电控阀门，所述电控阀门上安装压力感应器以控制所述电控阀门的启闭，所述落料通道的外壳上还设有显示屏以显示压力感应器的压力值。
14.具体实施中，所述螺柱与所述输出端连接处的下部的空腔下方设有电控阀门，所述电控阀门上安装压力感应器以控制所述电控阀门的启闭，所述落料通道的外壳上还设有显示屏以显示压力感应器的压力值。
15.具体实施中，螺柱壳组的物流通道为螺旋式通道，其起点处于上个螺柱壳组的底部，中点处于下一个螺柱壳组的顶部。
16.本发明的有益效果在于：本发明通过改变螺轴的单一螺轴结构，设计成螺轴分节且转速可调的变转速螺轴；提出了螺页间断性设计，保证两个螺轴的空间形成土塞，阻止渣土快速流动形成喷涌；设计螺筒为变截面结构，在高水压地层掘进时能够分散渣土流动方向，起到防止喷涌的作用。通过多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机，能够确保螺机平稳顺畅出渣整个设备有多种实施例和组合形式，便于实时根据工况调整多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机。
附图说明
17.图1是本发明结构的立体图；图2是图1所示结构的主视图；图3是图1所示结构工作状态结构示意图；图4是本发明中螺柱壳组的结构的立体图；图5是图4所示结构的侧视图；图6是图5中剖视方向示意图；图7是本发明中另一实施例的剖视图；图8是本发明中螺柱壳组间装配结构立体图；图9是图8所示结构的轴测方向剖视图；
图10是图8所示结构的侧视图；图11是图8所示结构的主视图图12是再一实施结构的立体图；图13是图12所示结构的侧视图；图14是图13中的正剖视图；图15是再一实施结构的立体图；图16是图15所示结构的主视图；图17是图15所示结构的侧视图；图18是图17的正剖视图；图19是转动螺桨及配套螺柱的立体图；图20是图19所示结构的侧视图；图21是图19所示结构的主视图；图中各部件名称：1. 螺柱壳组；2. 转动螺壳；3. 转动螺桨；4. 分节螺筒；5.连接法兰；6. 套筒；7. 密封盖板；8. 物流通道；9. 空腔；10. 变频电机；11. 变速齿轮机构；12. 螺柱；13. 承压板；14. 弹簧连接；15. 溢流孔；16. 溢流孔的阀门；17. 进料斜孔；18. 出料口；19. 顶紧橡胶头；20. 端部盖板；21. 漏水阀门；22.t形连杆；23. 顶紧弹簧。
具体实施方式
18.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
19.实施例1一种多节变转速变截面防喷涌螺旋输送机，参见图1至图21，包括至少3个组装式的螺柱壳组1，带动所述螺柱壳组1内的螺柱12转动的动力源，所述螺柱壳组1设有连接法兰5，所述螺柱壳组1内的单个螺柱12两端设有顺序式连接机构、转桥式连接机构或分节螺筒4，至少一个所述螺柱壳组1包括球状的外壳和内部外径尺寸渐变的转动螺桨3，所述转动螺桨3外配套安装与其外轮廓匹配的转动螺壳2；其中，所述顺序式连接机构包括套筒6，所述套筒6的两端各与螺柱12端部过盈连接；所述转桥式连接机构包括安装在螺柱12端部的密封盖板7，和连接两个相邻的螺柱壳组1的物流通道8，所述密封盖板7同时密封对应螺柱壳组1的端部形成端盖；所述分节螺筒4包括插装于两个螺柱壳组1间的筒状壳体，形成联通的密封空间，两个螺柱壳组1的外壳和螺柱12延伸出所述筒状壳体，连接所述动力源的输出端，所述螺柱12与所述输出端连接处的下部设有空腔9。工作过程中，螺柱壳组1顺次连接，形成物流通道8，连接法兰5结合螺栓，起到固定的作用。
20.所述动力源包括变频电机10、连接所述变频电机10输出端的变速齿轮机构11，所述变速齿轮机构11的输出端配合边缘位置螺柱壳组1内的螺柱12以传递动力。
21.本发明中，还包括溢流阀式的减压机构，对应的所述螺柱12为内部中空的管状，所述螺柱12上设有通孔，所述溢流孔15内设有溢流孔15开关，所述减压机构包括处于出口处螺柱壳组1内壁端部的承压板13，所述承压板13与所述端盖的内壁间设有弹簧连接14，所述
承压板13与所述内壁间设有接触传感器，所述接触传感器连接控制器，所述控制器的输出端电路连接溢流孔15开关。当瞬间压力过大时，激发溢流孔15开关，向螺柱12内流水短期储存，当一个生产周期完毕后，集中放水处理，该设计可以降低瞬时压力。在具体的工作中，螺柱12上还设置开合盖，放水时候人工打开，实现放水。
22.所述转动螺桨3的最大桨宽小于两侧尺寸不变的桨宽的3倍。
23.所述螺柱壳组1内的外壳上设有进料斜孔17，以及至少一个所述螺柱壳组1的端部设有出料口18。
24.转动螺壳2的地步设有落料通道，所述落料通道上设有电控阀门，所述电控阀门上安装压力感应器以控制所述电控阀门的启闭，所述落料通道的外壳上还设有显示屏以显示压力感应器的压力值。
25.所述螺柱12与所述输出端连接处的下部的空腔9下方设有电控阀门，所述电控阀门上安装压力感应器以控制所述电控阀门的启闭，所述落料通道的外壳上还设有显示屏以显示压力感应器的压力值。
26.螺柱壳组1的物流通道8为螺旋式通道，其起点处于上个螺柱壳组1的底部，中点处于下一个螺柱壳组1的顶部。
27.通过设置螺轴分节，转速分级可调，可以确保渣土能够实现传递式出渣确保出渣均匀，并在分节处实现渣土的土塞效应，避免螺机由于阻力不足造成喷涌。螺筒的葫芦状扩大型设计改变了渣土的流动轨迹，使渣土避免了快速流动，且螺筒的扩大型设计能够分流储存一部分渣土，在螺机喷涌时，储存一部分渣土，减少了渣土的喷涌量，并通过储存的渣土形成土塞，减缓了渣土的流速，进而避免渣土发生喷涌。在螺筒葫芦状扩大型设计结构处，螺页也设计成扩大状，进一步阻止渣土快速流动形成喷涌。
28.实施例2本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：所述螺柱壳组1内的单个螺柱12两端设有顺序式连接机构，套筒6实现内部连接，螺柱12的端部连接动力源。该实施方式简单，便于安装和维修。
29.实施例3本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：所述螺柱壳组1内的单个螺柱12两端设有转桥式连接机构，实现各个螺柱壳组1间的泥沙通路，同时各个螺柱壳组1间又可以形成不同的螺旋流速，便于独立控制。当发生突发喷涌时，压力增大时，螺柱12内部可以机动的通过单向溢流装置实现液体容纳。
30.实施例4本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：所述减压机构替换为固定安装在螺柱12内部的t形连杆22，所述t形连杆22的横杆两侧固设有顶紧弹簧23，所述顶紧弹簧23的另一端安装顶紧橡胶头19，所述顶紧橡胶头19与所述溢流孔15尺寸相匹配，所述t形连杆22的顶部固定安装在端部盖板20上，所述端部盖板20上设有漏水阀门21。本实施例中，利用弹簧的弹性力实现液体的溢流，防止腔内压力过大，保护设备，延长设备的使用寿命。
31.本实施例中，以简单的机械形式，模仿溢流阀实现对液流的收集，实现降速，后期再统一处理收集的液流。
32.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。