专利名称:屏蔽式隧道挖掘机的制作方法
本发明是采用屏蔽筒体的屏蔽式隧道挖掘机。具体地说，在屏蔽筒体前面被隔开的泥土室中，将挖掘出来的土砂的粘度提高，然后，并不是原封不动地将看起来有可能从泥土室排出的那些泥土立即排出，而是按照泥土的压力大小，在采掘场(即防止隧道挖掘面崩坏的那个结构中)，特别是能在制泥室内将制泥作用更进一步提高。本发明的技术范围就是与这样的屏蔽式隧道挖掘机有关。
一般，屏蔽挖掘法是以对松软地域所进行的隧道挖掘法的一例而著称。所谓屏蔽挖掘法，实际上就是将屏蔽筒体，即将这一能使挖掘机在地表层下进行操作时确保其有一定操作空间的钢制的器筒体不断向前推进，一边将这一钢制的屏蔽筒体的前部插入地面，一边挖掘隧道。与此同时，将上述屏蔽筒体向前推进，由此而形成的筒体上部隧道周围的地表面得以确保而不致塌陷。这是由于事先把屏蔽筒体的后端部与原相连接起来的呈环状排列的弧状体组合起来的结果，由于上述屏蔽筒体的推进与隧道地表的确保能够连续进行，所以在松软地层也能修筑起隧道。
为了便于理解，特将作为本发明基础的以往的技术设计思想，按照第1图和第2图详述之。如该图所示的隧道挖掘机中，把适合于对山地推进的屏蔽筒体a的柴油机b启动后，旋转切削器c就旋转起的话，在采掘场旋转切削器刀头d所到之处，砂土立即被挖掘出来了。在柴油机b运转的同时，当制泥材料从注入管e送到泥土室f时，旋转切削器刀头d进行挖掘，搅拌翼g将导入泥土室f的土砂和制泥材料进行混合、搅拌。此时，在泥土室f内得到充分搅拌的土砂和制泥材料成为具有适中的塑性流动性和不透水性的泥土了。而且，一旦能将泥土室f内的泥土送出的自动传输机筒机h中充满泥土的话，用自动传输机筒体h内的螺旋传输器i可以维持土压以抵制采掘场崩坏及其地下水压力。泥土室f内的泥土压是由设置在隔板j处的土压计k来监视。为抵制采掘场崩坏及地下水压，当压力不足时可使自动传输机筒体h内的螺旋传输器i的转数降低以增大耐压，或者，还可以检测出是否有必要将驱动屏蔽筒体a的屏蔽气缸l的推进速度提高以增大耐压。
而且，螺旋传输i连续旋转，将泥土室中得到的粘度合适的泥土逐渐地移到自动传输机筒体h内。移到自动传输机筒体h内的泥土从螺旋传输器i后部排出口m送出，再从排出口m落到皮带传输机n上的料斗o中。由皮带传输机n送出的泥土的含水量与自然山地的含水量实际上相同，可以不必进行脱水处理按原状运送出去。此外，整个泥土室f前面实际上是敝开的，泥土室f内的泥土压力加到采掘场，防止崩坏的同时还可以抵制地下水压。而且，由于泥土室f及自动传输机筒a(应为“屏蔽筒体a”-译者)内无间隙，充满了具有不透水性的泥土，实际上就可以阻止地下水流入屏蔽筒体a内。屏蔽气缸l驱使屏蔽筒体a继续向前移动，一方面用屏蔽筒体后面与其搭接的部分p保护屏蔽筒体a后面的隧道表面，一方面可以使隧道逐渐向前延伸。
可是，在第1图和第2图所示的结构中，当所需挖掘、修筑的隧道的直径相对较小时可以得到满意的结果;然而，遂着隧道直径的增大而使屏蔽筒体a直径增大时，旋转切削器C的半径方向远离轴心一侧(以下均称“外圈”-译者)和靠近轴心一侧(以下均称“内圈”-译者)的线速度有差异，因而泥土室f内外圈和内圈的搅拌翼g的搅拌力产生了波誉，泥土室f里就不可能形成均匀质量的泥土，特别是在整个泥土室f中的土压不均匀，所以对整个采掘场的土压不可能保持均匀，这就有可能由于采掘场崩坏而使操作者的安全得不到保证。
如上所述，本发明旨在提供一个能够实现如下的屏蔽式隧道挖掘机在泥土室中的搅拌力的波动大幅度降低;由于在整个泥土室中可以得到均匀的搅拌力，所以可以形成均匀质量的泥土;由于切实地防止采掘场崩坏，所以使操作者的安全得以充分地保证。
本发明上述的目的在于实现一个具有如下特征的屏蔽式隧道挖掘机在屏蔽筒体前部用隔板隔出泥土室，在前边固联着许多旋转切削器刀头、同时在后边的旋转切削器筋翼上固定有许多与屏蔽筒体的轴线相平行而延伸出去的搅拌翼的旋转切削器被一个马达驱动。可在泥室前旋转。穿过隔板并延伸出去，同时与旋转切削器相连的旋转轴被支承在屏蔽筒体的中心并可绕其旋转。即便旋转切削器挖掘出来的土砂很少，也能将位于隔板前面的制泥材料提供出来，而且在泥土室中形成的泥土可以从泥土室中放出来。在此屏蔽式隧道挖掘机中配备有一组可以由另外马达驱动的伞齿轮，一个伞齿轮由旋转轴支承，另一个伞齿轮可以围绕与旋转轴成直角的另一轴线旋转，而在该轴上装有许多与主旋转轴线相平行而延伸出去的辅助搅拌翼。
下面将按照附图对本发明予以说明，可是并不只限于本发明的这些实施例子，而且还包括附加专利请求范围里包含的内容。
在本发明细书中使用的述语“制泥材料”系指将其渗入已挖掘出来的土砂中便可制成具有塑性流动性及不透水性的高粘度泥土的那些液体或粒状材料，例如膨润土溶液、砂等。
述语“塑性流动性”系指比渗过水的土砂的粘度高的半硬化状态、也就是粘土状态而又具有可变容、可移动的性质。
述语“不透水性”系指由于在土砂里渗入了制泥剂，而使粘土保持高密度，使水的流动性降低到可以忽略不计的程度之意。
述语“泥土”系指把制泥剂和土砂混合、搅拌后具有塑性流动性和不透水性，在采掘场产生足以抵制由崩坏压力和从山地中涌出来的地下水水压、在出口处含水量大幅度降低、维持原状即可转运的那些土混合物。
第1图是以往的屏蔽式隧道挖掘机的剖面图，第2图是该图的平面图，第3图是本发明的屏蔽式隧道挖掘机的一个实施例子的部分扩大剖面图，第4图是第3图的正视图，第5图是第2图沿V-V线的剖面图，第6图是本发明的屏蔽式隧道挖掘机的另一实施例子的部分扩大剖面图，第7图是第6图的正视图。
参照第3图-第5图所示的本发明的屏蔽式隧道挖掘机的一个实施例子，钢制的直径相当大的屏蔽筒体10，在其前部由隔板11将泥土室12分隔开来。在隔板11背后位于它的外圈处装有环状的外圈框架13，主驱动马达14、输出齿轮15安装在外圈框架13里。输出齿轮15同样与安装在外圈框架13内的筒状传动体16的齿轮17相啮合。通过外圈框架13内的轴承18，筒状传动体16可以沿着屏蔽筒体10的轴线运动。另外，通过隔板11上的环状沟槽19里的密封部件20，筒状传动体16的前端部分处于既可液密又可旋转的状态。而且在筒状传动体16的前端，位于泥土室12内的屏蔽筒体10的轴线的外圈上相互间隔的许多旋转支承体21相连接。这个旋转支承体21延沿位于泥土室12内的屏蔽筒体10的轴线方向向前延伸，进而它的前端部分与位于泥土室12的开口部分的旋转切削器22相连接。
旋转切削器22自身包括位于它的中心部分的轴套23以及从这个轴套23向半径方向延伸出去的许多旋转切削器筋翼24。而且在轴套23上固定有向前突出的相对而言大的中央旋转切削器25，每个旋转切削器筋翼24上安装有许多旋转切削器刀头26。在这种情况下，各个旋转切削器筋翼24上的旋转切削器刀头26的配置在整个器周方向上是不对称的，以便保持适合要求的波动度。另外，泥土室12内的屏蔽筒体10的轴线方向向后延伸出去的长搅拌翼27或者短搅拌翼28固联在各个旋转切削器筋翼24的背后，在图示的实施例子中每隔一个旋转切削器筋翼24(共四个筋翼)上装有长搅拌翼27，另外，每隔一个旋转切削器筋翼24(共四个筋翼)上装有短搅拌翼28。这种情况下，在第3图里实际上一个剖面中所表示的是其中的一种，或是长搅拌翼27或是短搅拌翼28，不过为了方便把长、短两种搅拌翼27、28一併表示在一个图中。
而且，内圈框架29固定在隔板11背后的内圈，位于屏蔽筒体10的轴线上的旋转轴30穿过内圈框架29以及位于隔板11的中心的轴承31而向前延伸与旋转切削器22的轴套23相连接。固联于旋转轴30上的旋转空心轴32穿过隔板11，它阻止沿旋转轴30的轴线方向的移动并可反转。位于内圈框架29内的传动齿轮33及位于泥土室12内的齿轮箱34内的伞齿轮35固定在旋转室心轴32上。传动齿轮33与安装在内圈框架29上的驱动马达36的输出齿轮37相啮合。
一方面，齿轮箱34可与旋转轴30同时旋转，而且是靠着隔板11的密封部件38才能保持其处于液密而又可以转动的状态。另外伞齿轮35与成对的另外一个伞齿轮39相啮合，而且辅助搅拌棒40固定在伞齿轮39上。这个辅助搅拌棒40位于装有短搅拌翼28的旋转切削器筋翼24的背后，靠密封部件41才得以使齿轮箱34在液密状态下穿过旋转支承体21而向半径方向延伸。而且向屏蔽筒体10的轴线的两个方向延伸出去的辅助搅拌翼42、43固联在辅助搅拌棒40上，辅助搅拌翼42、43在旋转时是与短搅拌翼28互相交错排列的。
加之，制泥材料供给通道与位于旋转切削器22及旋转轴30内的中央旋转切削器25附近的开口44及旋转切削器筋翼24的外部附近处的开口45相连通。而且旋转轴30的后端部通过接头47接到制泥供给管48。
另外，如第一图、第2图中所示以往的发明那样，含有螺旋传输器49的自动传输机筒体50与隔板11的下部相接。而且其它结构与第1图和第2图所示的以往发明的结构实质上相同。
在第3图～第5图所示的本实施例子中由主驱动马达14驱动，通过输出齿轮15以及以筒体10的轴线为中心的齿轮部分17使筒状传动体16、旋转支承体21及旋转切削器22转动，这样中央旋转切削器刀头25及许多旋转切削器刀头26对采掘场进行挖掘。另外，一旦从制泥材料供给管48供给制泥材料，就会将制泥材料供给回路46轻轻地打开，将制泥材料从开口44、45送到挖掘出来的土砂中去，用泥土室12里的长、短搅拌翼27、28进行搅拌。
一方面，主驱动马达14开动的同时驱动伺服马达36的话，靠输出齿轮37及传动齿轮33，旋转室心轴32、相对应的伞齿轮35、39以及辅助搅拌棒40都会转动起来。此时，辅助搅拌棒40借助于伞齿轮35、39绕着与旋转轴30的轴线相垂直的轴线进行旋转，所以安装在辅助搅拌棒40上的辅助搅拌翼42、43与旋转轴30平行方向安装的那些短搅拌翼28并不冲突且平滑地转动。
据此，长、短搅拌翼27、28的搅拌方向与辅助搅拌翼42、43的搅拌方向互成直角，所以长、短辅助搅拌翼27、28以及42、43对于泥土室中含有制泥材料的土砂施以强搅拌力，当整个泥土室搅拌完后，就得到质量均匀的泥土了。
再者，在第6图和第7图中介绍了本发明的屏蔽式隧道挖掘机的其它实施例子。在这些图中与上述第3图～第5图中实施例子相同或相类似的结构中用同一序号加100来表示。一方面，在本实施例子中旋转切削器122的旋转切削器筋翼分成外圈旋转切削器筋翼124a和内圈旋转切削器筋翼124b。在这许多外圈及内圈旋转切削器筋翼124a、124b中的每一个上面都安装有许多旋转切削器刀头126a、126b。而且与前述的实施例子一样，在每个旋转切削器筋翼124a、124b的背后每隔一个安装长和短的搅拌翼127以及128a、128b。另外，每个外圈旋转切削器筋翼124a通过旋转传动体121与被装在框架113a上的第1个马达114a所驱动而旋转的筒状传动体116相连结，因而外圈旋转切削器筋翼124a可以被第一马达114a驱动而旋转。加之，旋转轴130通过轴套123与内圈旋转切削器筋翼124b相连结，而且与装在框架113a上的第二个马达136a驱动的齿轮133a直接固联。因而内圈旋转切削器筋翼124b对于外圈旋转切削器筋翼124a是独立的，而且被第2个马达136a所驱动。另外一个伞齿轮135a也与旋转轴130直接固联。据此，与第3图～第5图的实施例子一样，搅拌棒140及辅助搅拌翼142、143绕垂直于旋转轴130的中心旋转。
可是，在本实施例子中，例如使第2个马达136a的驱动速度高于第1个马达114a的驱动速度，内圈旋转切削器筋翼124b的转速就可能高于外圈旋转切削器筋翼124a的转速，泥土室112内的外圈与内圈旋转切削器122的线速度差就能得以补偿，因而在整个泥土室112内的搅拌力更加均匀。再者，本实施例子的其它结构以及操作、作用与第3图～第5图的实施例子实质上是一样的。
根据如上所述的本发明，如果屏蔽筒体直径大，泥土室外圈和内圈旋转切削器的线速度差变大的情况下，整个泥土室中仍可以得到实质上均匀而强大的搅拌力。因为有可能使整个泥土室里充满均匀质量的泥土，所以对采掘场的崩坏压力乃至于地下水压都可以有效地予以抵御。因而可以有效地防止采掘场崩坏，进而可以取得诸如确保操作者的安全等显著的效果。
权利要求
1.具有如下特征的屏蔽式隧道挖掘机在屏蔽筒体前部用隔板隔出泥土室，在前边固联着许多旋转切削器刀头、同时在后边的旋转切削器筋翼上固定有许多与屏蔽筒体的轴线相平行而延伸出去的搅拌翼的旋转切削器被一个马达驱动，可在泥土室前旋转。穿过隔板并延伸出去，同时与旋转切削器相连的旋转轴被支承在屏蔽筒体的中心并可绕其旋转。即便旋转切削器挖掘出来的土砂很少，也能将位于隔板前面的制泥材料提供出来，而且在泥土室中形成的泥土可以从泥土室中放出来。在此屏蔽式隧道挖掘机中配备有一组可以由另外马达驱动的伞齿轮，一个伞齿轮由旋转轴支承，另一个伞齿轮可以转绕与旋转轴成直角的另一轴线旋转，而在该轴上装有许多与主旋转轴线相平行而延伸出去的辅助搅拌翼。
2.由隔板背后的一个马达驱动的齿轮中，被动齿轮固定在旋转空心轴上，而且在隔板前面的一对伞齿轮中的一个也固定在旋转空心轴上的如上述第1项所记载的屏蔽式隧道挖掘机。
3.在旋转切削器上的那许多旋转切削器筋翼中，每隔一个旋转切削筋翼的背后装有短搅拌翼，沿着这些具有短搅拌翼的旋转切削器筋翼的背后配置有辅助搅拌棒的如上述第1项所记载的屏蔽式隧道挖掘机。
4.在旋转切削器上具有互相独立的许多外圈旋转切削器筋翼和许多内圈旋转切削器筋翼，外圈旋转切削器筋翼可由一个马达驱动，受隔板背后的另一个马达驱动的齿轮中的被动齿轮固定在旋转轴上，而且在隔板前面的一对伞齿轮中的一个也固定在旋转轴上的上述第1项所记载的屏蔽式隧道挖掘机。
5.在制泥材料供给装置中，具有既与旋转切削器前面的敝开的开口相连通，又与旋转切削器筋翼以及旋转轴内的制泥材料的供给回路相连通的制泥材料供给管的上述第1项所述记载的屏蔽式隧道挖掘机。
专利摘要
屏蔽式隧道挖掘机，在其屏蔽筒体前部用隔板隔出泥土室，在前边固联着许多旋转切削器刀头，同时在后边的旋转切削器筋翼上固定有许多与屏蔽筒体的轴线相平行而延伸出去的搅拌翼的旋转切削器被一个马达驱动，可在泥室前旋转。穿过隔板并延伸出去，同时与旋转切削器相连的旋转轴被支承在屏蔽筒体的中心并可绕其旋转。一组可以由另外马达驱动的伞齿轮，一个伞齿轮由旋转轴支承，另一个伞齿轮可以围绕与旋转轴成直角的另一轴线旋转，而在该轴上装有许多与主旋转轴线相平行而延伸出去的辅助搅拌翼。
文档编号E21D9/06GK85104514SQ85104514
公开日1986年12月10日 申请日期1985年6月12日
发明者荻本博美, 加岛豐, 近藤纪夫, 井上正己, 小纲行広 申请人:大豐建设株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan