盾构施工装置的制作方法

1.本发明涉及盾构施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种盾构施工装置。


背景技术：

2.盾构施工原理为一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘，在挖掘过程中会产生大量的渣土，渣土与地下积水或施工过程中冲洗台车、管片产生的污水混合，形成了固液混合物，现有技术中通常会将这些固液混合物经过简单的沉降后直接排放，严重影响市政环境，同时也造成了水资源的浪费。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种盾构施工装置，其能够将盾构施工过程中的固液混合物进行分离，能够将水资源回收利用，具有较高的经济实用性。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种盾构施工装置，其包括：
6.外筒体，其为顶部敞口的中空结构；所述外筒体的底部设有排水口，一侧的下部设有第一排渣口；
7.内筒体，其同轴转动设于所述外筒体的内部，所述内筒体的圆周侧壁和底部上均设有多个第一滤水孔；所述内筒体的外壁与所述外筒体的内壁不接触；所述内筒体的顶部设有进料口，一侧的下部设有第二排渣口，所述第二排渣口内设有可开闭的挡板，所述第二排渣口和所述第一排渣口可沿径向连通；
8.第一转轴，其同轴设于所述内筒体内，所述第一转轴的上端与第一电机的输出轴固接，下端竖直向下延伸依次穿过所述内筒体和所述外筒体的底面，所述第一转轴与所述内筒体固接，与所述外筒体的底面密封转动连接；所述第一电机为变频电机；
9.第一螺旋输送机构，其同轴固设于所述内筒体，所述第一螺旋输送机构包括固设于所述第一转轴上的第一螺旋叶片，所述进料口位于所述第一螺旋叶片顶部的正上方；所述第一螺旋叶片上设有多个第二滤水孔；
10.多个活动机构，其沿竖直方向间隔设于所述第一螺旋叶片上，任一活动机构包括：
11.固定杆，其水平固设于所述第一螺旋叶片上；
12.多个活动轮，其沿固定杆的轴向间隔滑动套设于固定杆上，位于端部的两个活动轮分别通过第一弹簧与所述第一螺旋叶片固接，任意相邻的两个活动轮通过第二弹簧连接。
13.优选的是，所述的盾构施工装置，还包括：
14.第二螺旋输送机构，其包括水平设置的壳体、同轴转动设于所述壳体内的第二转轴以及固设于所述第二转轴上的第二螺旋叶片；所述壳体的顶部敞口设置；所述第二转轴的内部为中空设置，所述第二转轴的圆周侧壁上设有多个排气孔；所述壳体的一端的底部设有卸渣口；
15.第一导料管，其一端与所述第一排渣口连通，另一端与所述壳体的另一端的顶部连通；
16.第二电机，其固设于所述壳体的一端，所述第二电机的输出轴与所述第二转轴固接；
17.热风机，其设于所述壳体的另一端，所述热风机的出风口与所述第二转轴的内部连通；
18.冷凝罩，其为罩设于所述壳体的正上方的圆锥结构，所述冷凝罩的底部连接有环形的蓄水槽；
19.多个冷凝管，其间隔设于所述冷凝罩的内壁上，任一冷凝管的上端与所述冷凝罩的内壁固接，下端朝着远离所述冷凝罩的中轴线倾斜向下延伸；任意上下相邻的两个冷凝管的水平方向的投影部分重叠。
20.优选的是，所述的盾构施工装置，还包括：
21.过滤桶，其同轴设于所述外筒体的正下方，所述过滤桶的顶部与所述排水口连通；
22.过滤机构，其水平内接于所述过滤桶内，所述过滤机构上设有上下贯通的第三排渣口，其与所述排水口对称设于所述第一转轴的两侧；
23.第二导料管，其一端与所述第三排渣口连通，另一端倾斜向下延伸穿过所述过滤桶并与所述壳体的另一端的顶部连通；
24.刮板，其设于所述过滤桶内，所述刮板的一端与所述第一转轴的下端固接，所述刮板的底部与所述过滤机构的上表面接触。
25.优选的是，所述的盾构施工装置，所述外筒体和所述内筒体的顶部通过环形轴承连接。
26.优选的是，所述的盾构施工装置，所述第一电机通过第一架体与所述外筒体的外壁固接。
27.优选的是，所述的盾构施工装置，所述冷凝罩通过第二架体与所述外筒体的外壁固接。
28.优选的是，所述的盾构施工装置，所述蓄水槽的底部设有排水管，所述排水管上设于水阀。
29.优选的是，所述的盾构施工装置，所述过滤机构包括过滤层以及包覆于过滤层外部的金属网，所述过滤层自上而下包括多孔陶粒层、土工布层和活性炭层。
30.本发明至少包括以下有益效果：
31.1、本发明通过内筒体相对外筒体转动，产生离心力，将固液混合物中的液体离心甩至外筒体内，实现了固液分离，在内筒体内部设置第一螺旋输送机构，扩大了固液混合物在内筒体内的移动轨迹，固液混合物在内筒体沿第一螺旋叶片形成的第一螺旋滑槽向下移动，并在移动的同时在内筒体旋转产生的离心力下，固液混合物中的液体通过内筒体上的第一滤水孔被向外甩至外筒体和内筒体形成的环形空间内，固液混合物在第一螺旋滑槽向下移动的过程中，液体还可通过第一螺旋叶片上的第二滤水孔向下流动，最终固液混合物中的液体可通过内筒体的圆周侧壁上的多个第一滤水孔和内筒体的底面上的多个第一滤水孔进入环形空间内，液体随后通过外筒体底部的排水口排出，当固液混合物中固体集中移动至第一螺旋滑槽的底部后，内筒体停止转动，并保持内筒体上的第二排渣口和外筒体
上的第一排渣口沿径向连通，打开挡板，固体可通过第一排渣口和第二排渣口排除；
32.2、本发明在第一螺旋叶片上设置多个活动机构，任一活动机构包括可沿固定杆的轴向移动的多个活动轮，配合变频的第一电机，在内筒体相对外筒体旋转离心分离过程中，活动轮可相对第一螺旋叶片水平来回移动，可对沿第一螺旋槽向下滑动的固液混合物产生搅动力，一方面可对固液混合物进行打散，提高固液混合物的分离效率，另一方面可避免固液混合物粘附于第一螺旋叶片上，堵塞第二滤水孔影响固液分离效率，设置多个活动机构可大大提高固液分离效率；
33.3、本发明将从内筒体内排出的固体渣从第一导料管进入壳体内，并在第二螺旋输送机构的输送作用下，朝着壳体的另一端输送，输送过程中，在热风机鼓送热风作用下，固体渣中的水分蒸发，蒸汽向上移动，在遇到冷凝罩内壁上的冷凝管是冷凝成水滴，倾斜向下且依次重叠的冷凝管形成水滴向下流动的路径，从而将冷凝的水滴集中收集在蓄水槽中，将固体渣中的残留的水分回收，通过蒸发、冷凝的作用收集的水分干净，可回收利用；
34.4、本发明通过过滤机构可对分离出来的液体进行进一步的除渣过滤，实现液体的可回收利用，同时将过滤的滤渣通过第二导料管输送至壳体内，将滤渣中残留的水分回收，本发明尽可能的将盾构施工过程中产生的固液混合物中的水分进行回收再利用，尽可能降低最终分离、处理得到的固体渣中的含水量，方便固体渣的转运，避免对市政环境带来污染。
35.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
36.图1为本发明在其中一个技术方案中所述的盾构施工装置的结构示意图；
37.图2为本发明在另一个技术方案中所述内筒体的结构示意图；
38.图3为本发明在另一个技术方案中所述过滤机构的俯视图；
39.图4为本发明在另一个技术方案中所述过滤机构的竖直截面图。
40.附图标记说明：1-外筒体；11-排水口；12-第一排渣口；121-第一导料管；2-内筒体；21-进料口；22-第二排渣口；23-轴承；3-第一转轴；31-第一电机；32-第一架体；4-第一螺旋叶片；5-活动机构；51-固定杆；52-活动轮；53-第一弹簧；54-第二弹簧；61-壳体；611-卸渣口；62-第二转轴；621-排气孔；63-第二螺旋叶片；64-第二电机；65-热风机；66-冷凝罩；661-第二架体；67-冷凝管；68-蓄水槽；69-排水管；71-过滤桶；72-过滤机构；721-金属网；722-多空陶粒层；723-土工布层；724-活性炭层；73-刮板；74-第三排渣口；741-第二导料管。
具体实施方式
41.下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
42.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
43.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所
述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
44.在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。
45.如图1～4所示，本发明提供一种盾构施工装置，其包括：
46.外筒体1，其为顶部敞口的中空结构；所述外筒体1的底部设有排水口11，一侧的下部设有第一排渣口12；
47.内筒体2，其同轴转动设于所述外筒体1的内部，所述内筒体2的圆周侧壁和底部上均设有多个第一滤水孔；所述内筒体2的外壁与所述外筒体1的内壁不接触；所述内筒体2的顶部设有进料口21，一侧的下部设有第二排渣口22，所述第二排渣口22内设有可开闭的挡板，所述第二排渣口22和所述第一排渣口12可沿径向连通；
48.第一转轴3，其同轴设于所述内筒体2内，所述第一转轴3的上端与第一电机31的输出轴固接，下端竖直向下延伸依次穿过所述内筒体2和所述外筒体1的底面，所述第一转轴3与所述内筒体2固接，与所述外筒体1的底面密封转动连接；所述第一电机31为变频电机；
49.第一螺旋输送机构，其同轴固设于所述内筒体2，所述第一螺旋输送机构包括固设于所述第一转轴3上的第一螺旋叶片4，所述进料口21位于所述第一螺旋叶片4顶部的正上方；第一螺旋叶片的叶片边缘临近内筒体的内壁设置；
50.多个活动机构5，其沿竖直方向间隔设于所述第一螺旋叶片4上，任一活动机构5包括：
51.固定杆51，其水平固设于所述第一螺旋叶片4上；
52.多个活动轮52，其沿固定杆51的轴向间隔滑动套设于固定杆51上，位于端部的两个活动轮52分别通过第一弹簧53与所述第一螺旋叶片4固接，任意相邻的两个活动轮52通过第二弹簧54连接。第一螺旋叶片不限制活动轮和弹簧的沿水平方向的移动。
53.在上述技术方案中，盾构施工过程中产生的固液混合物经由内筒体顶部的进料口，进入内筒体内部，顺由第一螺旋叶片的第一螺旋槽呈螺旋轨迹转动向下移动，通过内筒体相对外筒体转动，产生离心力，将固液混合物中的液体离心甩至外筒体内，实现了固液分离，在内筒体内部设置第一螺旋输送机构，扩大了固液混合物在内筒体内的移动轨迹，固液混合物在内筒体沿第一螺旋叶片形成的第一螺旋滑槽向下移动，并在移动的同时在内筒体旋转产生的离心力下，固液混合物中的液体通过内筒体上的第一滤水孔被向外甩至外筒体和内筒体形成的环形空间内，固液混合物在第一螺旋滑槽向下移动的过程中，液体还可通过第一螺旋叶片上的第二滤水孔向下流动，最终固液混合物中的液体可通过内筒体的圆周侧壁上的多个第一滤水孔和内筒体的底面上的多个第一滤水孔进入环形空间内，液体随后通过外筒体底部的排水口排出，当固液混合物中固体集中移动至第一螺旋滑槽的底部后，内筒体停止转动，并保持内筒体上的第二排渣口和外筒体上的第一排渣口沿径向连通，打开挡板，固体可通过第一排渣口和第二排渣口排除。
54.进一步的，本发明在第一螺旋叶片上设置多个活动机构，任一活动机构包括可沿固定杆的轴向移动的多个活动轮，配合变频的第一电机，在内筒体相对外筒体旋转离心分离过程中，活动轮可相对第一螺旋叶片水平来回移动，可对沿第一螺旋槽向下滑动的固液
混合物产生搅动力，一方面可对固液混合物进行打散，提高固液混合物的分离效率，另一方面可避免固液混合物粘附于第一螺旋叶片上，堵塞第二滤水孔影响固液分离效率，设置多个活动机构可大大提高固液分离效率。
55.实际应用中，挡板的打开与关闭可通过电磁阀来控制，实现方式可参考现有技术中的常规技术手段；第一排渣口和第二排渣口可通过倾斜向下设置的排渣管连通，当内筒体停止转动，并将第二排渣口调至与第一排渣口沿径向连通时，控制电磁阀打开挡板，第一螺旋滑槽底部的固体渣土通过第一排渣口和第二排渣口自动排至外筒体的外部，最终实现了固液分离，将液体和固体进行分离并分开处理。
56.任一活动机构嵌设于第一螺旋叶片表面上(两个表面均可设置活动机构)，在第一弹簧和第二弹簧的弹性作用下，活动轮在内筒体旋转过程中的离心力作用下，会被向外推动，第一电机的工作过程中，第一电机的输出轴的旋转频率发生变化，活动轮所受到的离心力也会发生变化，进而使得活动轮向外推动的幅度会发生变化，从而使得在第一电机变频作业下，带动多个活动轮相对第一螺旋叶片水平往复运动。
57.在外筒体的底面与内筒体的底面之间设置有搅拌桨，其固设于第一转轴上，外筒体不限制搅拌浆随第一转轴的转动，经内筒体相对外筒体离心运动，固液混合物中的液体汇集至外筒体的底部，液体中残留有泥土，使得外筒体的底部会聚集泥浆，设置搅拌桨可对外筒体底部的泥浆进行搅动，促进泥浆水混合物通过排水口向下排出，避免外筒体底面内壁上聚集大量的泥土堵塞排水口。
58.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，还包括：
59.第二螺旋输送机构，其包括水平设置的壳体61、同轴转动设于所述壳体内的第二转轴62以及固设于所述第二转轴上的第二螺旋叶片63；所述壳体61的顶部敞口设置；所述第二转轴62的内部为中空设置，所述第二转轴62的圆周侧壁上设有多个排气孔621；所述壳体61的一端的底部设有卸渣口611；
60.第一导料管121，其一端与所述第一排渣口12连通，另一端与所述壳体61的另一端的顶部连通；
61.第二电机64，其固设于所述壳体61的一端，所述第二电机64的输出轴与所述第二转轴62固接；
62.热风机65，其设于所述壳体61的另一端，所述热风机65的出风口与所述第二转轴62的内部连通；
63.冷凝罩66，其为罩设于所述壳体的正上方的圆锥结构，所述冷凝罩66的底部连接有环形的蓄水槽68；
64.多个冷凝管67，其间隔设于所述冷凝罩66的内壁上，任一冷凝管67的上端与所述冷凝罩66的内壁固接，下端朝着远离所述冷凝罩66的中轴线倾斜向下延伸；任意上下相邻的两个冷凝管67的水平方向的投影部分重叠。
65.在上述技术方案中，本发明将从内筒体内排出的固体渣从第一导料管进入壳体内，并在第二螺旋输送机构的输送作用下，朝着壳体的另一端输送，输送过程中，在热风机鼓送热风作用下，固体渣中的水分蒸发，蒸汽向上移动，在遇到冷凝罩内壁上的冷凝管是冷凝成水滴，倾斜向下且依次重叠的冷凝管形成水滴向下流动的路径，从而将冷凝的水滴集中收集在蓄水槽中，将固体渣中的残留的水分回收，通过蒸发、冷凝的作用收集的水分干
净，可回收利用。
66.经内筒体相对外筒体旋转离心分离后得到的固体渣，经由第二排渣口、第二排渣口和第一导料管内，进入壳体的另一端，启动第二电机，带动第二转轴转动，固体渣沿第二螺旋叶片形成的第二螺旋槽水平向壳体的一端输送，在输送过程中，启动热风机，向第二转轴内部输送热风，经由第二转轴上的排气孔，热风可对固体渣加热，固体渣中的液体受热后蒸发，蒸汽向上移动，与冷凝管后冷凝形成水滴，水滴顺由多个冷凝管收集于蓄水槽内，实现了固体渣中残余水分的分离、回收；经蒸发除水后的固体渣在第二螺旋输送机构的输送作用下，移动至壳体的一端，并经由壳体一端底部上的卸渣口排除，固体卸渣口水含量较低，收集运输方便，可通过工程车转运至集中排放地；蓄水槽中的水干净可投入施工现场的直接应用。
67.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，还包括：
68.过滤桶71，其同轴设于所述外筒体1的正下方，所述过滤桶71的顶部与所述排水口11连通；
69.过滤机构72，其水平内接于所述过滤桶71内，所述过滤机构72上设有上下贯通的第三排渣口74，其与所述排水口对称设于所述第一转轴的两侧；
70.第二导料管741，其一端与所述第三排渣口74连通，另一端倾斜向下延伸穿过所述过滤桶71并与所述壳体61的另一端的顶部连通；
71.刮板73，其设于所述过滤桶71内，所述刮板73的一端与所述第一转轴3的下端固接，所述刮板73的底部与所述过滤机构72的上表面接触。第一转轴3的下端穿出外筒体1并延伸至过滤桶71内与刮板73的一端固接。
72.在上述技术方案中，本发明通过过滤机构可对分离出来的液体进行进一步的除渣过滤，实现液体的可回收利用，同时将过滤的滤渣通过第二导料管输送至壳体内，将滤渣中残留的水分回收，本发明尽可能的将盾构施工过程中产生的固液混合物中的水分进行回收再利用，尽可能降低最终分离、处理得到的固体渣中的含水量，方便固体渣的转运，避免对市政环境带来污染。
73.上述技术方案中，经内筒体相对外筒体旋转离心分离后得到的液体(液体为仍然混杂有泥土的废液)，经由排水口向下流动至过滤桶内，并通过过滤机构可对液体进行过滤，去除液体中残留的泥土废渣，经过滤后的液体收集于过滤桶内可直接投入施工现场的应用，进一步的转轴的转动可带动刮板相对过滤机构的转动，刮板可将残留在过滤机构上的滤渣刮起，并经由第三排渣口移动至第二导料管内，经由第二导料管输送至壳体内，将滤渣中的水分进行蒸发、冷凝回收，实现了滤渣中水分的回收利用。
74.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，所述外筒体1和所述内筒体2的顶部通过环形轴承23连接。将内筒体的顶部通过环形轴承与外筒体连接，提高了内筒体相对外筒体转动的稳定性。
75.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，所述第一电机31通过第一架体32与所述外筒体1的外壁固接。设置第一架体，实现了第一电机的安装固定。
76.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，所述冷凝罩66通过第二架体661与所述外筒体1的外壁固接。设置第二架体实现了冷凝罩的安装固定。
77.本发明整体结构简单，能够对盾构施工过程中产生的固液混合物进行多次、多级
分离处理，尽可能的将水资源回收利用，同时尽可能降低固体渣的含水量，方便固体渣的转运作业以及后续的再利用。
78.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，所述蓄水槽68的底部设有排水管69，所述排水管69上设于水阀。收集在蓄水槽内的水分，打开水阀，通过排水管进行集中回收储存，或直接接入施工应用场地进行再利用。
79.另一种技术方案中，所述的盾构施工装置，所述过滤机构72包括过滤层以及包覆于过滤层外部的金属网721，所述过滤层自上而下包括多孔陶粒层722、土工布层723和活性炭层724。金属网对过滤层起到一个保护作用，避免刮板转动刮蹭过滤层，导致过滤层磨损的情况，多孔陶粒层、土工布层和活性炭层可对液体进行再次的过滤，去除液体中的细微杂质和细菌，提高分离得到的液体的品质质量，实现水资源高质量的回收利用。
80.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
81.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。