一种盾构机辅助脱困系统的制作方法

1.本技术涉及盾构机技术领域，特别涉及一种盾构机辅助脱困系统。


背景技术：

2.盾构机以其较高的工作效率被广泛应用在隧道施工领域中，在具体的施工过程中，由于地质条件复杂多变，因实际阻力超过推进系统设计的上限推力而卡困滞停的现象时有发生。若直接采用通过提高推进系统压力来进行脱困，高压油经过推进系统的分区阀组，将对液压元器件的性能和使用寿命造成不可逆的损伤。
3.如何提供一种不损伤原液压推进系统的分区阀组且能够实现盾构机安全脱困，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种盾构机辅助脱困系统，能够不损伤原液压推进系统，且能够有效实现盾构机的及时脱困，以提高工作效率。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
6.一种盾构机辅助脱困系统，包括：脱困电机泵组、换向阀组、脱困阀、推进阀；所述推进阀串联在推进油缸的推进油路上，所述脱困电机泵组依次与所述换向阀组和所述脱困阀连接，所述脱困阀连接在所述推进阀和所述推进油缸之间的油路上。
7.优选地，所述换向阀组包括电磁换向阀和溢流阀，所述电磁换向阀和所述溢流阀的进油口连接在所述脱困电机泵组的出油管路上，所述电磁换向阀的出油口与所述脱困阀连接。
8.优选地，所述换向阀组的进油管路上设有压力监测组件。
9.优选地，包括多个所述脱困阀以及和所述脱困阀个数相同的多个所述推进阀，还包括串接在所述换向阀组的出油管路上的主脱阀，所述主脱阀通过支路与各所述脱困阀一一连接。
10.优选地，所述脱困电机泵组的吸油口与原液压推进系统的过滤及冷却组件连接，所述过滤及冷却组件与油箱连接。
11.优选地，还包括与所述压力监测组件连接的控制器，所述控制器还与所述脱困电机泵组、所述换向阀、所述脱困阀和所述推进阀连接，所述控制器用于当所述压力监测组件监测的压力值达到设定高压值时，开启所述脱困阀，当所述推进油缸的推进速度不小于设定速度，且所述压力监测组件监测的压力值不大于所述推进油缸的额定工作压力时，关闭所述脱困电机泵组、所述换向阀组和所述脱困阀，开启原液压推进系统和所述推进阀。
12.与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
13.本技术所提供的一种盾构机辅助脱困系统，包括：脱困电机泵组、换向阀组、脱困阀、推进阀；推进阀串联在推进油缸的推进油路上，原液压推进系统的泵组和阀组与推进油路连接，脱困电机泵组依次与换向阀组和脱困阀连接，脱困阀连接在推进阀和推进油缸之
间的油路上。当盾构机推进阻力过大且推进油缸的推进力不足，而导致盾构机卡滞时，需开启脱困模式，此时关闭推进阀，开启脱困电机泵组、换向阀组和脱困阀，使高压油依次通过换向阀组和脱困阀进入推进油缸，由于在脱困时高压油不经过原液压推进系统，能够有效保护原液压推进系统的泵组和阀组，因此可以提高系统的使用寿命、降低施工风险。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
15.图1为本技术一种具体实施方式所提供的一种盾构机辅助脱困系统的液压原理图；
16.图2为推进系统的六分区推进油缸的分布图；
17.图3为换向阀组处于右位接通时的示意图；
18.图4为换向阀组处于复位状态时的示意图。
19.附图标记如下：
20.1-脱困电机泵组、101-脱困电机、102-高压泵；
21.2-换向阀组、201-电磁换向阀、202-溢流阀；
22.3-过渡块、4-总阀、5-主脱阀、6-脱困阀、7-推进阀、8-压力传感器、9-压力表、10-高压管路；
23.11-推进油缸、12-过滤及冷却组件、13-油箱、14-原液压推进系统。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
25.请参考图1～图4，图1为本技术一种具体实施方式所提供的一种盾构机辅助脱困系统的液压原理图；图2为推进系统的六分区推进油缸的分布图；图3为换向阀组处于右位接通时的示意图；图4为换向阀组处于复位状态时的示意图。
26.本技术实施例所提供的一种盾构机辅助脱困系统，包括：脱困电机泵组1、换向阀组2、脱困阀6、推进阀7；推进阀7串联在推进油缸11的推进油路上，原液压推进系统14的泵组和阀组与推进油路连接，脱困电机泵组1依次与换向阀组2和脱困阀6连接，脱困阀6连接在推进阀7和推进油缸11之间的油路上。其中脱困电机泵组1的最大输出压力值应大于推进油缸11设计允许的最大工作压力，且脱困模式下，推进油缸11输出不小于实际阻力的推力。当盾构机推进阻力过大且推进油缸11的推进力不足，而导致盾构机卡滞时，需开启脱困模式，此时关闭推进阀7，开启脱困电机泵组1、换向阀组2和脱困阀6，使高压油依次通过换向阀组2和脱困阀6进入推进油缸11，由于在脱困时高压油不经过原液压推进系统14，能够有效保护原液压推进系统14的泵组和阀组，因此可以提高系统的使用寿命、降低施工风险。当
脱困之后，需切换至推进模式，此时关闭脱困电机泵组1、换向阀组2和脱困阀6，开启推进阀7，以通过原液压推进系统14进行推进施工作业。其中通过增设一路独立的能够提供高压油的脱困液压油路，可实现脱困模式和推进模式的切换，进而保证盾构机的及时脱困和正常的施工效率。
27.在一些实施例中，脱困系统包括多个脱困阀6以及和脱困阀6个数相同的多个推进阀7，还包括串接在换向阀组2的出油管路上的主脱阀5，主脱阀5通过支路与各脱困阀6一一连接。请参考图2，盾构机的推进系统至少包括六分区推进油缸groupa～groupf，任意一个分区至少包括四对双组推进油缸，例如每个推进油缸11设计额定工作压力为30mpa(计算推力190531kn)，且设计允许的最大工作压力为35mpa(计算推力222173kn)，脱困电机泵组1可选用性能为(7.5kw 3ml/r)的泵组。请参考图1，任意双组推进油缸的推进油路上均串联有三通过渡块3，三通过渡块3的两个进油端分别与推进阀7和脱困阀6连接，出油端与推进油缸11连接。其中如图1所示，主脱阀5连接在高压管路10上，高压管路10上设有多个支路，脱困阀6串接在支路上，高压管路10和原液压推进系统14右侧的延伸端用于连接其余分区推进油缸11。
28.其中，换向阀组2包括电磁换向阀201和溢流阀202，电磁换向阀201和溢流阀202的进油口连接在脱困电机泵组1的出油管路上，电磁换向阀201的出油口与脱困阀6连接，电磁换向阀201优选为三位四通电磁阀，如图3所示，换向阀组2处于右位接通状态，如图4所示，换向阀组2处于中位复位状态，溢流阀202的过载回油路端与原液压推进系统14的浮动支撑溢流回油管路连通，脱困电机泵组1的自动卸载保压功能，可至少通过电磁换向阀201复位或溢流阀202泄压值自动调定的任意一种来实现。
29.在一些实施例中，换向阀组2的进油管路上设有压力监测组件，压力监测组件包括压力传感器8和压力表9，电磁换向阀201可根据压力传感器8的监测信号，实现自动换向，溢流阀202可根据压力传感器8的监测信号，实现泄压值自动调定。其中换向阀组2、压力监测组件、主脱阀5和脱困阀6以及相应的液压管路应均能够承受脱困电机泵组1输出的最高压力载荷。
30.在一些实施例中，脱困电机泵组1的吸油口与原液压推进系统14的过滤及冷却组件12连接，过滤及冷却组件12与油箱13连接，即脱困电机泵组1和原液压推进系统14共用一组过滤及冷却组件12和油箱13，脱困电机泵组1包括脱困电机101和高压泵102。其中脱困电机泵组1与过滤及冷却组件12之间的油路上串接有总阀4，总阀4优选为球阀，此外主脱阀5、脱困阀6和推进阀7也优选为球阀，如图1所示，分别记为第一球阀、第二球阀、第三球阀和第四球阀。
31.在一些实施例中，还包括与压力监测组件连接的控制器，控制器还与脱困电机泵组1、换向阀组2、脱困阀6和推进阀7连接，在开启脱困电机泵组1进行加载后，压力监测组件监测的压力值达到设定高压值时，通过控制器开启脱困阀6，此时进入脱困工作阶段，当推进油缸11的推进速度不小于设定速度，且压力监测组件监测的压力值不大于推进油缸11的额定工作压力时，可以维持此状态一定时间，当维持时间达到设定时长后，可判定盾构机脱困结束，此时通过控制器关闭脱困电机泵组1、换向阀组2和脱困阀6，开启原液压推进系统14和推进阀7，以进入正常推进作业。
32.本技术实施例所提供的一种盾构机辅助脱困系统的工作方式如下所述：
33.当盾构机施工时，由于阻力过大，原液压推进系统14的输出压力值达到推进系统设计配置的最大允许压力pm值后，仍无法继续推进，判定盾构机为卡困停滞状态，正常推进模式停止；
34.开启第一球阀和第二球阀，同时，关闭第四球阀，电磁换向阀201通电并右位接通，接通脱困电机泵组1与第二球阀之间油路，原液压推进系统14的泵组停止工作，启动脱困电机泵组1进行加载，压力传感器8监测换向阀组2安装油路上的压力信号，观察压力表9上显示的压力值p
t
；
35.待压力表9上显示的压力值p
t
达到设定高压值pg时，开启第三球阀，推进系统进入脱困模式；
36.监测盾构机推进速度vt，及压力表9上显示的压力值p
t
变化情况，当推进速度vt大于等于设定速度vs，且压力表9显示的压力值p
t
小于等于原推进油缸11设计的额定工作压力pe时，维持此状态一定时间后，可判定盾构机脱困结束；脱困电机泵组1自动卸载，随后依次关闭第三球阀、第二球阀、脱困电机101及第一球阀，电磁换向阀201复位，开启原液压推进系统14的泵组工作，打开第四球阀阀，推进系统进入正常推进模式，盾构机正常掘进施工。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
38.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
39.以上对本技术所提供的一种盾构机辅助脱困系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。