一种基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机的制作方法

1.本发明涉及隧道掘进技术领域，尤其是一种基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机。


背景技术：

2.目前盾构机刀盘的常压换刀方法，是换刀人员通过刀盘中心的常压换刀通道进入刀盘主梁内部进行换刀，由于常压换刀通道占据刀盘后方泥水舱的空间，造成泥水舱空间减小，泥水舱内渣土流动性受到限制，因此这种常压换刀方法通常只适用于刀盘法兰直径较大的盾构机，即大直径盾构，而不适用于小直径盾构。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机，以解决现有盾构机的常压换刀通道占据泥水舱空间，导致泥水舱内渣土流动性受限的问题。
4.为达到上述目的，本发明提出一种基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机，其包括常压刀盘、前盾和可伸缩式人舱，所述常压刀盘内具有常压换刀空间，所述常压刀盘与所述前盾之间形成泥水舱，所述常压刀盘具有能将所述常压换刀空间和所述泥水舱连通的进口，所述人舱包括固定在所述泥水舱后方的固定筒和能滑动地设于所述固定筒内的滑动筒，所述固定筒与所述泥水舱连通，在所述滑动筒朝所述泥水舱内滑动至与所述常压刀盘密封对接的状态下，所述人舱内形成能通过所述进口与所述常压换刀空间连通的常压换刀通道，在所述滑动筒滑动至所述固定筒内的状态下，所述人舱内形成能与所述泥水舱连通的带压换刀通道。
5.如上所述的盾构机，其中，所述滑动筒的侧壁中设有冲刷通道，所述冲刷通道由所述滑动筒的后端延伸至所述滑动筒的前端。
6.如上所述的盾构机，其中，所述进口的外周侧固定有定位环，所述滑动筒的前端具有环形的第一密封面，所述第一密封面能与所述定位环的内壁面密封配合，所述冲刷通道延伸至所述第一密封面。
7.如上所述的盾构机，其中，所述定位环的内壁面和所述第一密封面均为直径朝所述进口方向渐缩的锥形面。
8.如上所述的盾构机，其中，所述滑动筒的前端具有用于与所述常压刀盘密封接合的第二密封面，所述冲刷通道延伸至所述第二密封面。
9.如上所述的盾构机，其中，所述常压刀盘的朝向所述泥水舱的一侧设有将所述进口封闭的第一舱门。
10.如上所述的盾构机，其中，所述滑动筒的前端口和后端口分别设有第二舱门和第三舱门。
11.如上所述的盾构机，其中，所述可伸缩式人舱设于所述前盾的上部，所述固定筒与所述前盾固定相接。
12.如上所述的盾构机，其中，所述常压刀盘后方固定有刀盘法兰，所述刀盘法兰的内
侧固定有中心隔板，所述可伸缩式人舱设于所述中心隔板的背部，所述固定筒与所述中心隔板固定相接。
13.如上所述的盾构机，其中，所述盾构机还包括设于所述常压刀盘后方的刀盘法兰，所述刀盘法兰通过多个扭腿与所述常压刀盘固定连接，多个所述扭腿位于所述泥水舱内，且围绕所述刀盘法兰的中心轴线间隔设置。
14.本发明的基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机的特点和优点是：
15.1.本发明的可伸缩式人舱能够伸长或缩短，可伸缩式人舱通过伸长实现与常压刀盘内常压换刀空间的连通，可伸缩式人舱通过缩短实现与泥水舱的连通，因此既可以作为常压换刀通道，又可以作为带压换刀通道，无需分别设置常压换刀通道和带压换刀通道，可伸缩式人舱不占据泥水舱内的空间，泥水舱内的空间较大，有利于泥水舱内渣土流动，提高掘进效率；
16.2.本发明通过在滑动筒的侧壁中设置冲刷通道，能冲洗进口周围的杂质，并能可验证滑动筒前端和常压刀盘的密封对接效果；
17.3.本发明通过在常压刀盘的进口处设置定位环，能对滑动筒的前端起到导向和周向定位作用；
18.4.本发明通过在滑动筒的前端设置第一密封面和第二密封面，能有效隔绝泥水舱和常压换刀通道，保证良好密封效果。
附图说明
19.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
20.图1是本发明的盾构机在可伸缩式人舱处于伸长状态的示意图；
21.图2是图1中a处的局部放大图；
22.图3是本发明的盾构机在可伸缩式人舱处于缩短状态的示意图；
23.图4是是图3中b处的局部放大图；
24.图5是本发明中滑动筒的示意图。
25.主要元件标号说明：
26.1、常压刀盘；11、常压换刀空间；12、进口；13、定位环；
27.14、第一舱门；15、刀盘法兰；16、扭腿；17、主梁背板；
28.18、中心隔板；2、前盾；21、前盾隔板；3、可伸缩式人舱；
29.31、固定筒；32、滑动筒；33、常压换刀通道；34、带压换刀通道；
30.35、冲刷通道；36、第一密封面；37、第二密封面；38、第二舱门；
31.39、第三舱门；4、泥水舱；100、常压刀筒。
具体实施方式
32.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“前”和“后”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，除非另有说明，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是可拆卸连接，可以是直
接连接，可以是通过中间媒介间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
33.如图1、图3所示，本发明提供一种基于可伸缩人舱的常压换刀盾构机，包括常压刀盘1、前盾2和可伸缩式人舱3，常压刀盘1内具有常压换刀空间11，常压刀盘1与前盾2之间形成泥水舱4，常压刀盘1能将常压换刀空间11和泥水舱4连通的进口12，可伸缩式人舱3包括固定在泥水舱4后方的固定筒31和能滑动地设于固定筒31内的滑动筒32，固定筒31和滑动筒32密封配合，固定筒31与泥水舱4连通，在滑动筒32朝泥水舱4内滑动至与常压刀盘1密封对接的状态下，可伸缩式人舱3内形成能通过进口12与常压换刀空间11连通的常压换刀通道33，常压换刀通道33与泥水舱4互不连通，因此换刀人员可以从常压换刀通道33进入常压换刀空间11内进行常压换刀，在滑动筒32滑动至固定筒31内的状态下，可伸缩式人舱3内形成能与泥水舱4连通的带压换刀通道34，因此换刀人员可以从带压换刀通道34进入泥水舱4内进行带压换刀。
34.本发明的可伸缩式人舱3能够伸长或缩短，可伸缩式人舱3通过伸长实现与常压刀盘1内常压换刀空间11的连通，可伸缩式人舱3通过缩短实现与泥水舱4的连通，因此既可以作为常压换刀通道33，又可以作为带压换刀通道34，无需分别设置常压换刀通道33和带压换刀通道34，可伸缩式人舱3不占据泥水舱4内的空间，泥水舱4内的空间较大，有利于泥水舱4内渣土流动，提高掘进效率。
35.本发明的可伸缩式人舱3不仅适用于直径较大的盾构机，还适用于直径较小的盾构机，实现直径较小盾构机的常压换刀。
36.在图1和图3的示例中，常压换刀通道33包括滑动筒32的内腔和固定筒31的内腔，带压换刀通道34为滑动筒32的内腔，常压换刀通道33的长度大于带压换刀通道34的长度。
37.在一实施例中，可伸缩式人舱3沿常压刀盘1的轴向设置，可伸缩式人舱3的伸缩方向平行于常压刀盘1的轴向方向。
38.如图2、图4所示，在一实施例中，滑动筒32的侧壁中设有冲刷通道35，冲刷通道35由滑动筒32的后端延伸至滑动筒32的前端。
39.需要常压换刀时，将滑动筒32朝泥水舱4内滑动，当滑动筒32的前端位于常压刀盘1的进口12附近时，向冲刷通道35内通入高压水，以冲洗进口12周围的杂质，避免杂质影响滑动筒32和常压刀盘1的密封对接效果，然后继续滑动滑动筒32，直至滑动筒32的前端与常压刀盘1密封对接(如图2所示)，此时再次向冲刷通道35内通入高压水，以检查密封对接效果，判断密封合格后，换刀人员方可进入。
40.如图5所示，在一实施例中，进口12的外周侧固定有定位环13，滑动筒32的前端具有环形的第一密封面36，第一密封面36能与定位环13的内壁面密封配合，以隔绝泥水舱4和常压换刀通道33，另外定位环13还能对滑动筒32的前端起到周向定位作用。
41.如图5所示，进一步，冲刷通道35延伸至第一密封面36，以使高压水能够冲洗第一密封面36，且便于验证第一密封面36和定位环13之间的密封效果。
42.如图4、图5所示，进一步，定位环13的内壁面和第一密封面36均为直径朝进口12方向渐缩的锥形面，因此锥形面可作为倾斜导向面，引导滑动筒32的前端与常压刀盘1对接。
43.如图5所示，在一实施例中，滑动筒32的前端具有用于与常压刀盘1密封接合的第二密封面37，即滑动筒32的前端与常压刀盘1的主梁背板17密封接合，以隔绝泥水舱4和常
压换刀通道33。例如第二密封面37为平面。
44.如图5所示，进一步，冲刷通道35延伸至第二密封面37，以使高压水能够冲洗第二密封面37，且便于验证第二密封面37和主梁背板17之间的密封效果。
45.在一实施例中，固定筒31与滑动筒32之间通过至少两个第一密封圈密封，第一密封面36与定位环13的内壁面之间通过至少一个第二密封圈密封，第二密封面37与主梁背板17之间通过至少一个第三密封圈密封。
46.具体是，如图5所示，冲刷通道35具有两个出水口，两个出水口分别位于第二密封圈和第三密封圈外侧。
47.如图4所示，在一实施例中，常压刀盘1的朝向泥水舱4的一侧设有将进口12封闭的第一舱门14，不进行常压换刀时，进口12由第一舱门14封闭，以隔绝常压换刀空间11和泥水舱4，在常压换刀时，当滑动筒32与常压刀盘1密封对接后，打开第一舱门14，以便换刀人员从常压换刀通道33和进口12进入常压换刀空间11。
48.如图4所示，在一实施例中，滑动筒32的前端口和后端口分别设有第二舱门38和第三舱门39，不进行常压换刀和带压换刀时，滑动筒32的前端口和后端口分别由第二舱门38和第三舱门39封闭，以封闭泥水舱4，在常压换刀或带压换刀时，打开第二舱门38和第三舱门39，以便换刀人员从常压换刀通道33进入常压换刀空间11，或者从带压换刀通道34进入泥水舱4内。
49.如图1所示，在一实施例中，盾构机还包括设于常压刀盘1后方的刀盘法兰15，刀盘法兰15通过多个扭腿16与常压刀盘1固定连接，多个扭腿16位于泥水舱4内，且围绕刀盘法兰15的中心轴线间隔设置。
50.本实施例中，刀盘法兰15通过多个间隔设置的扭腿16支撑常压刀盘1，多个扭腿16占据泥水舱4的空间小，不会妨碍泥水舱4内渣土流动，多个扭腿16内侧的空间作为泥土舱的一部分，供渣土朝下流动，从而进一步改善渣土流动效果。
51.如图1所示，在一实施例中，可伸缩式人舱3设于前盾2的上部，固定筒31与前盾2固定相接。
52.具体是，前盾2具有前盾隔板21，泥水舱4位于常压刀盘1的主梁背板17和前盾隔板21之间，固定筒31与前盾隔板21固定相接。
53.本实施例中，常压刀盘1的进口12设于常压刀盘1的偏心位置，以能够与可伸缩式人舱3对准。常压换刀时，旋转常压刀盘1，使常压刀盘1的进口12与可伸缩式人舱3对准，然后再朝常压刀盘1的进口12滑动滑动筒32。
54.在另一实施例中，刀盘法兰15的中心孔内固定有中心隔板18，可伸缩式人舱3设于中心隔板18的背部，固定筒31与中心隔板18固定相接，即可伸缩式人舱3位于前盾2内侧的中部区域。
55.本实施例中，常压刀盘1的进口12设于常压刀盘1的中心位置，以与可伸缩式人舱3对准。
56.对本发明的盾构机进行常压换刀时，操作方法为：
57.(1)旋转常压刀盘1，常压刀盘1的进口12对准可伸缩式人舱3；
58.(2)朝常压刀盘1的进口12缓慢滑动滑动筒32，当滑动筒32滑动至进口12附近时，停止继续滑动；
59.(3)向冲刷通道35内通入高压水，对定位环13和进口12附近的区域进行冲洗；
60.(4)继续朝常压刀盘1的进口12缓慢滑动滑动筒32，滑动筒32的前端伸入定位环13内，直至滑动筒32的前端与定位环13和主梁背板17压紧；
61.(5)再次向冲刷通道35内通入高压水，以验证滑动筒32的前端与定位环13和主梁背板17之间的密封效果；
62.(6)若密封效果合格，依次打开第三舱门39、第二舱门38和第一舱门14，运输常压刀筒100从常压换刀通道33进入常压换刀空间11内，通过刀盘前面板上的常压装置更换安装常压刀筒，实现常压换刀。
63.对本发明的盾构机进行带压换刀时，操作方法为：
64.(1)将滑动筒32滑到固定筒31内；
65.(2)依次打开第三舱门39和第二舱门38，运输刀具从带压换刀通道34进入泥水舱4内，进行带压换刀。
66.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。