大型盾构机土体主动搅拌系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型盾构机土体主动搅拌系统，包括径向固定安装在盾构机土仓侧壁上的至少一套土体主动搅拌装置及布置方法，土体主动搅拌装置控制端连接盾构机控制系统，所述土体主动搅拌装置包括变频电机、减速器、联轴器、传动轴和安装在传动轴末端的搅拌翼，所述变频电机传递动力给减速器，减速器末端通过联轴器连接传动轴；通过与现有盾构机土仓配套安装土体主动搅拌装置并选用适宜的布置方法，在盾构机工作中能够对土仓中土体流场进行主动控制，可以有效地使土仓内土体改良均匀，不易形成泥饼，确保大型土压平衡盾构机施工的顺利进行。
【专利说明】
大型盾构机土体主动搅拌系统
技术领域
[0001]本发明涉及大型盾构机辅助装置技术领域，尤其涉及一种大型盾构机土体主动搅拌系统。
【背景技术】
[0002]隧道掘进机施工是在我国城市地铁隧道、过江河公路隧道、过江输水或输气管道施工的主要方法，盾构机土仓中渣土改良的好坏直接影响着盾构机是否处于正常运行状态，土仓不仅是放渣土的地方，而且还进行着土体搅拌保证土体改良，如果土体搅拌装置不能使土体具有良好的流塑性和不透水性或者不能将渣土与土体添加剂充分搅拌，将会造成大型土压平衡盾构机土仓壁中心的土体堆积，容易出现泥饼，形成泥饼后，盾构机的刀盘扭矩和推进阻力均迅速增大，螺旋输送机无法顺利出土，盾构机掘进速度降低。泥饼的存在导致泥土仓内温度升高，使刀盘主轴承的使用寿命缩短，加速主轴承的损坏，甚至会出现主轴承的烧结、抱死等严重后果，即使在隧道内及时更换或维修，也将延长施工工期、增加施工成本和工程风险。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种大型盾构机土体主动搅拌系统，通过与现有盾构机土仓配套安装土体主动搅拌装置并选用合适的布置方法，在盾构机机工作中能够对土仓中土体流场进行主动控制，可以有效地使土仓内土体改良均匀，不易形成泥饼，确保大型土压平衡盾构机施工的顺利进行。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:大型盾构机土体主动搅拌系统，包括径向固定安装在盾构机土仓侧壁上的至少一套土体主动搅拌装置，土体主动搅拌装置控制端连接盾构机控制系统，所述土体主动搅拌装置包括变频电机、减速器、联轴器、传动轴和安装在传动轴末端的搅拌翼，所述变频电机传递动力给减速器，减速器末端通过联轴器连接传动轴，所述联轴器外侧设置用于保护联轴器的箱体，所述箱体一端与减速器壳体末端法兰连接，所述箱体另外一端固定连接用于支撑传动轴的连接架，所述传动轴两端借助于自动调心滚子轴承安装在连接架内侧，所述搅拌翼与传动轴末端键连接、且借助于挡盖和轴肩轴向固定;所述布置方法根据盾构机刀盘大小和结构情况进行布置。
[0005]所述连接架为中部设有通孔的圆柱状结构，其两端固定设置法兰盘、且其圆周上均布轴向筋板，所述通孔为二级阶梯孔，所述通孔两端分别借助于螺钉安装左端盖和右端盖，所述传动轴穿过左端盖和右端盖的内孔，左端盖和右端盖的内孔与传动轴之间安装密封圈。
[0006]所述搅拌翼包括轴套、翼板和搅拌叶，所述轴套套装在传动轴末端、且与其键连接，翼板径向均布固定安装在轴套外侧，每块翼板上固定安装搅拌叶，搅拌叶沿翼板长度方向均布、且搅拌叶的长度方向与传动轴的轴线方向平行。
[0007]所述搅拌翼至少设置两组。
[0008]所述搅拌翼外侧设置堆焊层。
[0009]所述箱体外壁上设置视孔，并与视孔配套安装视孔盖。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:通过与一台盾构机配套安装一套或多套土体主动搅拌装置，将土体与土体改良材料搅拌均匀，保持土压平衡并改良土体，土体主动搅拌装置可以安装在盾构机土仓壁的左侧、右侧和上侧，将土仓中心土体搅拌均匀，防止产生泥饼，土体主动搅拌装置的搅拌翼安装在从土仓壁上伸出的减速机输出轴上，土体主动搅拌装置的电机选用变频电机，变频电机的转速可以根据需要实现主动控制，土体主动搅拌装置连接架两端安装的密封圈防止土仓中的渣土和水穿过土仓壁进入搅拌装置内部，从而确保内部结构的安装精度，土体主动搅拌装置的连接架部分直接连接在土仓壁上，连接简单容易，结构安全可靠。
【附图说明】
[0011]图1是本发明结构示意图；
图2是本发明局部剖视图；
图3是本发明第一种使用状态示意图；
图4是本发明第二种使用状态不意图；
图5是本发明第二种使用状态不意图；
在附图中:1、变频电机;2、减速器;3、箱体;4、联轴器;5、密封圈;6、右端盖;7、自动调心滚子轴承;8、连接架;9、传动轴;12、左端盖;13、键;14、挡盖;15、搅拌翼。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】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的一部分实施例，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。
[0013]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0014]如图1-2所示，本发明公开了一种大型盾构机土体主动搅拌系统，包括径向固定安装在盾构机土仓侧壁上的至少一套土体主动搅拌装置，土体主动搅拌装置控制端连接盾构机控制系统，所述土体主动搅拌装置包括变频电机1、减速器2、联轴器4、传动轴9和安装在传动轴9末端的搅拌翼15，所述变频电机I传递动力给减速器2，减速器2末端通过联轴器4连接传动轴9，所述联轴器4外侧设置用于保护联轴器4的箱体3，所述箱体3—端与减速器2壳体末端法兰连接，所述箱体3另外一端固定连接用于支撑传动轴9的连接架8，所述传动轴9两端借助于自动调心滚子轴承7安装在连接架8内侧，所述搅拌翼15与传动轴9末端键连接、且借助于挡盖14和轴肩轴向固定;所述布置方法根据盾构机刀盘大小和结构情况进行布置。
[0015]所述连接架8为中部设有通孔的圆柱状结构，其两端固定设置法兰盘、且其圆周上均布轴向筋板，所述通孔为二级阶梯孔，所述通孔两端分别借助于螺钉安装左端盖12和右端盖6，所述传动轴9穿过左端盖12和右端盖6的内孔，左端盖12和右端盖6的内孔与传动轴9之间安装密封圈5。
[0016]所述搅拌翼15包括轴套、翼板和搅拌叶，所述轴套套装在传动轴9末端、且与其键连接，翼板径向均布固定安装在轴套外侧，每块翼板上固定安装搅拌叶，搅拌叶沿翼板长度方向均布、且搅拌叶的长度方向与传动轴9的轴线方向平行。
[0017]如图3-4所示，所述搅拌翼可以由两组、三组或多组翼板和搅拌叶组成，其形式多样以满足土体搅拌要求。
[0018]所述搅拌翼15外侧设置堆焊层，堆焊层能够有效延长搅拌翼使用寿命。
[0019]所述箱体3外壁上设置视孔，并与视孔配套安装视孔盖。
[0020]所述土体主动搅拌装置可布置在圆形、矩形等各种形状的盾构机中，其布置数量和形式应满足土体流场的要求。
[0021]如图5所示，所述布置方法在大直径盾构机土仓中安装的土体主动搅拌装置的搅拌翼可为一个小直径盾构机刀盘，以改善土体流塑性。
[0022]由于现有的大型土压平衡盾构机在作业时，其土仓内的固定搅拌棒随刀盘旋转，当土体粘度较大时，土仓内的土体随刀盘整体旋转，使土体改良添加剂与土体不能充分搅拌，只有土仓大直径范围的土体旋转到螺旋输送机才能排出去，而土仓中心土体越来越结实，此时土仓内土体流场分布不好，容易形成泥饼，导致盾构机的刀盘扭矩和推进阻力均迅速增大，螺旋输送机无法顺利出土，盾构机掘进速度降低。泥饼的存在导致泥土仓内温度升高，使刀盘主轴承的使用寿命缩短，加速主轴承的损坏，甚至会出现主轴承的烧结、抱死等严重后果，即使在隧道内及时更换和维修，也将延长施工工期，增加施工成本和工程风险。
[0023]本发明所涉及的大型盾构机土体主动搅拌系统直接与土仓配套安装，土体主动搅拌装置可直接安装在大型土压平衡盾构机土仓壁的左、右侧及上部。该装置旋转轴线固定，其搅拌翼旋转，首先它起搅拌作用，使土体与土体改良添加剂搅拌均匀，使土体有好的流塑性、不透水性，其次搅拌翼旋转过程中，把土仓中心土体带到土仓的大直径范围内，在盾构机到盘旋转过程中，这部分土体能够顺利排出，此时该土体主动搅拌装置改善了土仓内土体的流场分布，利于土体改良和土仓出土。
【主权项】
1.一种大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:包括径向固定安装在盾构机土仓侧壁上的至少一套土体主动搅拌装置，土体主动搅拌装置控制端连接盾构机控制系统，所述土体主动搅拌装置包括变频电机(I )、减速器(2)、联轴器(4)、传动轴(9)和安装在传动轴(9)末端的搅拌翼(15)，所述变频电机(I)传递动力给减速器(2)，减速器(2)末端通过联轴器(4)连接传动轴(9)，所述联轴器(4)外侧设置用于保护联轴器(4)的箱体(3)，所述箱体(3)—端与减速器(2)壳体末端法兰连接，所述箱体(3)另外一端固定连接用于支撑传动轴(9)的连接架(8)，所述传动轴(9)两端借助于自动调心滚子轴承(7)安装在连接架(8)内侧，所述搅拌翼(15)与传动轴(9)末端键连接、且借助于挡盖(14)和轴肩轴向固定;所述布置方法根据盾构机刀盘大小和结构情况进行布置。2.根据权利要求1所述的大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:所述连接架(8)为中部设有通孔的圆柱状结构，其两端固定设置法兰盘、且其圆周上均布轴向筋板，所述通孔为二级阶梯孔，所述通孔两端分别借助于螺钉安装左端盖(12)和右端盖(6)，所述传动轴(9)穿过左端盖(12)和右端盖(6)的内孔，左端盖(12)和右端盖(6)的内孔与传动轴(9)之间安装密封圈(5)。3.根据权利要求1所述的大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:所述搅拌翼(15)包括轴套、翼板和搅拌叶，所述轴套套装在传动轴(9)末端、且与其键连接，翼板径向均布固定安装在轴套外侧，每块翼板上固定安装搅拌叶，搅拌叶沿翼板长度方向均布、且搅拌叶的长度方向与传动轴(9)的轴线方向平行。4.根据权利要求1所述的大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:所述搅拌翼(15)至少设置两组。5.根据权利要求1所述的大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:所述搅拌翼(15)外侧设置堆焊层。6.根据权利要求1所述的大型盾构机土体主动搅拌系统，其特征在于:所述箱体(3)夕卜壁上设置视孔，并与视孔配套安装视孔盖。
【文档编号】E21D9/06GK105863655SQ201610198586
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】郭京波, 杨绍普, 周罘鑫, 王杜娟, 李 杰, 牛江川, 潘存治, 郭文武, 智小慧, 郝如江
【申请人】石家庄铁道大学