申请/专利权人：中铁工程装备集团技术服务有限公司

申请日：2018-09-05

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN108952748B

主分类号：E21D9/12

分类号：E21D9/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2020.05.15#著录事项变更;2019.01.01#实质审查的生效;2018.12.07#公开

摘要：本发明属于TBM隧道掘进机系统结构技术领域，具体的说是涉及一种敞开式TBM底部综合清渣系统，主要是为了提供一种有效适合于敞开式TBM对于大型硬岩隧道施工的综合清渣系统，提高敞开式TBM施工且特别对于遇到隧道围岩破碎渣石增多时的底部自动清渣工作效率，该清渣系统包括渣土输送装置和清渣自动提升系统；其中清渣自动提升系统包括提升支撑架，在提升支撑架内还设置有提升料斗，该提升料斗通过横轴连接件与提升支撑架两侧设置的传动链条配合固定，在提升料斗的底部设置有顶推液压油缸，在提升支撑架的下部还设置有渣土清理装置，该清渣系统有效的减少了二次倒运环节，提高了敞开式TBM底部清渣过程的自动化程度，降低了敞开式TBM掘进过程中施工成本。

主权项：1.一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于：该清渣系统包括沿盾构隧道出口方向设置的渣土输送装置和与渣土输送装置相匹配的呈弧线型结构设置的清渣自动提升系统；其中清渣自动提升系统包括呈弧形型结构设置的提升支撑架，在提升支撑架的上端两侧设置有相互对称布置的主动链轮，在提升支撑架的下端两侧设置有相互对称布置的从动链轮，在两侧相对应的主动链轮和从动链轮之间均设置有传动链条；在提升支撑架内还设置有提升料斗，该提升料斗通过横轴连接件与提升支撑架两侧设置的传动链条配合固定；在提升料斗的底部设置有顶推液压油缸，顶推液压油缸的一端通过转动铰链与提升料斗的底部相连接，另一端盾构机机身相固定；在提升支撑架的下部还设置有渣土清理装置；所述的渣土清理装置包括渣土收集滑槽，在渣土收集滑槽的底部设置有转动底座，在渣土收集滑槽的最前端铰接固定有渣土挖斗，渣土收集滑槽的最后端延伸至提升料斗位置处；所述的渣土挖斗的截面宽度要小于盾构隧道内相邻支护工字钢之间的横向距离；所述的提升料斗的体积大于渣土挖斗的体积，且在提升料斗上设置有重量传感器。

全文数据：一种敞开式TBM底部综合清渣系统技术领域[0001]本发明属于TBM隧道掘进机系统结构技术领域;具体的说是涉及一种敞开式TBM底部综合清渣系统。背景技术[0002]TBM隧道掘进机，主要是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械;相对于常用的地下施工工具方法，TBM集钻、掘进、支护于一体，使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态，其广泛应用于水利水电、矿山开采、交通、市政、国防等工程中；全断面硬岩隧道掘进机主要分为敞开式隧道掘进机和广义盾构机，在敞开式TBM盾构隧道掘进过程中，开挖隧道时不需要铺设管片，而是集开挖、支护、出渣于一体，可以实现隧道的一次成型，其主要应用于长度较长的大型硬岩隧道施工;但是在敞开式TBM掘进施工的过程中，国内外TBM制造厂家目前对于敞开式TBM施工中的底部清渣工作尚无有效的解决办法，仍以底部清渣机械装置配合人工辅助清渣，或有轨运输倒运的方式进行，其总体施工效率低下;并且清渣机械装置在地下活动空间有限且效率低下，目前大部分施工应用中均已将清渣机械装置停用而直接改为人工清理TBM底部渣石的方式;这样一来人工辅助工作量大，工人劳动强度高，对人力资源造成了很大浪费;而有轨运输倒运则造成了渣土的二次倒运，造成二次倒运成本增加，影响隧道施工效率;在敞开式TBM隧道掘进过程中，尤其在遇到隧道围岩破碎渣石增多时，TBM底部渣石清理工作将是影响隧道施工效率的关键性环节。发明内容[0003]本发明的发明目的：主要是为了提供一种有效适合于敞开式TBM对于大型硬岩隧道施工的综合清渣系统，有效的弥补国内外TBM制造厂家对于敞开式TBM施工中的底部清渣技术的空白，有效的提高敞开式TBM施工且特别对于遇到隧道围岩破碎渣石增多时的底部自动清渣工作效率，同时有效的避免了通过转渣利用TBM自身皮带机系统实现渣石外送的过程，有效的减少二次倒运环节，有效的提高敞开式TBM底部清渣过程的自动化程度，有效的降低敞开式TBM掘进过程中施工成本，有效的降低工人的劳动强度，提高隧道施工的掘进施工效率，有效的提高企业的经济效益。[0004]本发明的技术方案为：提供了一种敞开式TBM底部综合清渣系统，该清渣系统包括沿盾构隧道出口方向设置的渣土输送装置和与渣土输送装置相匹配的呈弧线型结构设置的清渣自动提升系统;其中清渣自动提升系统包括呈弧形型结构设置的提升支撑架，在提升支撑架的上端两侧设置有相互对称布置的主动链轮，在提升支撑架的下端两侧设置有相互对称布置的从动链轮，在两侧相对应的主动链轮和从动链轮之间均设置有传动链条;在提升支撑架内还设置有提升料斗，该提升料斗通过横轴连接件与提升支撑架两侧设置的传动链条配合固定;在提升料斗的底部设置有顶推液压油缸，顶推液压油缸的一端通过转动铰链与提升料斗的底部相连接，另一端盾构机机身相固定;在提升支撑架的下部还设置有渣土清理装置。[0005]所述的渣土清理装置包括渣土收集滑槽，在渣土收集滑槽的底部设置有转动底座，在渣土收集滑槽的最前端铰接固定有渣土挖斗，渣土收集滑槽的最后端延伸至提升料斗位置处。[0006]所述的顶推液压油缸为在提升料斗的底部对称设置的两个。[0007]在提升支撑架的顶部还设置有与渣土输送装置过渡连接的渣土滑板。[0008]所述的渣土输送装置包括输送传动带，在输送传动带的下方设置有相互对称倾斜设置的承托辊，在承托辊的两端均连接设置有滚动轴承。[0009]所述的渣土挖斗的截面宽度要小于盾构隧道内相邻支护工字钢之间的横向距离。[0010]所述的提升料斗的体积大于渣土挖斗的体积，且在提升料斗上设置有重量传感器。[0011]在提升支撑架的顶端部位还设置有位移传感器。[0012]所述的渣土输送装置和清渣自动提升系统均采用PLC自动控制。[0013]所述的滚动轴承采用防尘轴承。[0014]本发明的有益效果是：该结构设置的敞开式TBM底部综合清渣系统，特别适用于大型硬岩隧道施工的清渣工作，该装置有效的弥补了国内外TBM制造厂家对于敞开式TBM施工中的底部清渣技术的空白，有效的提高了敞开式TBM施工且特别对于遇到隧道围岩破碎渣石增多时的底部自动清渣工作效率，同时有效的避免了通过转渣利用TBM自身皮带机系统实现渣石外送的过程，有效的减少了二次倒运环节，有效的提高了敞开式TBM底部清渣过程的自动化程度，有效的降低了敞开式TBM掘进过程中施工成本，有效的降低了工人的劳动强度，提高了隧道施工的掘进施工效率，有效的提高了企业的经济效益。附图说明[0015]图1为本发明的机构布置的结构示意图；图2为本发明的侧视结构示意图。[0016]图中；1为渣土输送装置;2为清渣自动提升系统;3为提升支撑架;4为主动链轮;5为从动链轮;6为传动链条;7为提升料斗；8为横轴连接件;9为顶推液压油缸；1〇为转动铰链;11为渣土清理装置;12为渣土收集滑槽；13为转动底座；14为渣土挖斗；15为渣土滑板；16为输送传动带;17为承托辊;18为滚动轴承;19为重量传感器;20为位移传感器。具体实施方式[0017]以下结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的描述。[0018]如图1〜2所示，提供了一种敞开式TBM底部综合清渣系统，该清渣系统包括沿盾构隧道出口方向设置的渣土输送装置1和与渣土输送装置相匹配的呈弧线型结构设置的清渣自动提升系统2;其中清渣自动提升系统包括呈弧形型结构设置的提升支撑架3,在提升支撑架的上端两侧设置有相互对称布置的主动链轮4,在提升支撑架的下端两侧设置有相互对称布置的从动链轮5，在两侧相对应的主动链轮和从动链轮之间均设置有传动链条6;在提升支撑架内还设置有提升料斗7,该提升料斗通过横轴连接件8与提升支撑架两侧设置的传动链条配合固定;在提升料斗的底部设置有顶推液压油缸9,顶推液压油缸的一端通过转动铰链10与提升料斗的底部相连接，另一端盾构机机身相固定;在提升支撑架的下部还设置有渣土清理装置11。[0019]所述的渣土清理装置包括渣土收集滑槽12,在渣土收集滑槽的底部设置有转动底座I3,在渣土收集滑槽的最前端铰接固定有渣土挖斗14,渣土收集滑槽的最后端延伸至提升料斗位置处。[0020]所述的顶推液压油缸为在提升料斗的底部对称设置的两个。[0021]在提升支撑架的顶部还设置有与渣土输送装置过渡连接的渣土滑板15。[0022]所述的渣土输送装置包括输送传动带16,在输送传动带的下方设置有相互对称倾斜设置的承托辊I7,在承托辊的两端均连接设置有滚动轴承18。[0023]所述的渣土挖斗的截面宽度要小于盾构隧道内相邻支护工字钢之间的横向距离。[0024]所述的提升料斗的体积大于渣土挖斗的体积，且在提升料斗上设置有重量传感器19〇[0025]在提升支撑架的顶端部位还设置有位移传感器20。[0026]所述的渣土输送装置和清渣自动提升系统均采用pLC自动控制。[0027]所述的滚动轴承采用防尘轴承。[0028]本发明提供的敞开式TBM底部综合清渣系统结构方便适用，在具体的使用运行过程中，当需要进行渣石收集时，提升电动机启动，带动减速机后驱动主动链轮绕逆时针方向转动，提升料斗下降，当提升料斗下降至最低位置时，启动渣土收集滑槽顺时针转动，同时带动挖斗转动；当到达工位后，渣土挖斗在挖掘机构的驱动下将散落的渣石挖掘到渣土挖斗内，然后渣土挖斗绕其与渣土收集滑槽的转动副逆时针转动，渣石从挖斗内掉落到渣土收集滑槽内，渣土收集滑槽再绕其与盾构机身的转动底座构成的转动副逆时针转动，使渣土在重力作用下从渣土收集滑槽的右端滑落到左端，在重力作用下，滑落到提升料斗内，提升料斗的体积大于渣土挖斗的体积;当提升料斗内的渣石装满后，重量传感器给出信号;提升电机启动，经减速机驱动主动链轮顺时针方向转动，主动链轮通过传动链条拉动提升料斗上升；当提升料斗上升到最高位置时，位移传感器给出信号，提升电机停止转动，制动器工作，将提升料斗保持在该位置，此时通过控制系统在PLC的控制作用下，顶推液压油缸启动，顶推液压油缸推动提升料斗的下端的转动副，使提升料斗绕着其与传动链条固定连接的横轴连接件转动;渣土在重力的作用下，落入到渣土滑板，经渣土滑板在落入输带传动带，经输送传动带的输送，运送至隧道洞口；此时当提升料斗内的渣石掉落完毕后，顶推液压油缸收缩，使提升料斗回到储料位置;在链条传动机构的带动下再次回到最低位置，为下一次收集渣石做好准备;准备下一个周期的渣石自动提升清理工作;该结构设置的敞开式TBM底部综合清渣系统，特别适用于大型硬岩隧道施工的清渣工作，该装置有效的弥补了国内外TBM制造厂家对于敞开式TBM施工中的底部清渣技术的空白，有效的提高了敞开式TBM施工且特别对于遇到隧道围岩破碎渣石增多时的底部自动清渣工作效率，同时有效的避免了通过转渣利用TBM自身皮带机系统实现渣石外送的过程，有效的减少了二次倒运环节，有效的提高了敞开式TBM底部清渣过程的自动化程度，有效的降低了敞开式TBM掘进过程中施工成本，有效的降低了工人的劳动强度，提高了隧道施工的掘进施工效率，有效的提高了企业的经济效益。

权利要求：1.一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:该清渣系统包括沿盾构隧道出口方向设置的渣土输送装置和与渣土输送装置相匹配的呈弧线型结构设置的清渣自动提升系统；其中清渣自动提升系统包括呈弧形型结构设置的提升支撑架，在提升支撑架的上端两侧设置有相互对称布置的主动链轮，在提升支撑架的下端两侧设置有相互对称布置的从动链轮，在两侧相对应的主动链轮和从动链轮之间均设置有传动链条;在提升支撑架内还设置有提升料斗，该提升料斗通过横轴连接件与提升支撑架两侧设置的传动链条配合固定；在提升料斗的底部设置有顶推液压油缸，顶推液压油缸的一端通过转动铰链与提升料斗的底部相连接，另一端盾构机机身相固定;在提升支撑架的下部还设置有渣土清理装置。2.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的渣土清理装置包括渣土收集滑槽，在渣土收集滑槽的底部设置有转动底座，在渣土收集滑槽的最前端铰接固定有渣土挖斗，渣土收集滑槽的最后端延伸至提升料斗位置处。3.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的顶推液压油缸为在提升料斗的底部对称设置的两个。4.根据权利要求1或2所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:在提升支撑架的顶部还设置有与渣土输送装置过渡连接的渣土滑板。5.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的渣土输送装置包括输送传动带，在输送传动带的下方设置有相互对称倾斜设置的承托辊，在承托辊的两端均连接设置有滚动轴承。6.根据权利要求2所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的渣土挖斗的截面宽度要小于盾构隧道内相邻支护工字钢之间的横向距离。7.根据权利要求2所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的提升料斗的体积大于渣土挖斗的体积，且在提升料斗上设置有重量传感器。8.根据权利要求1或7所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:在提升支撑架的顶端部位还设置有位移传感器。9.根据权利要求1所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的渣土输送装置和清渣自动提升系统均采用PLC自动控制。10.根据权利要求5所述的一种敞开式TBM底部综合清渣系统，其特征在于:所述的滚动轴承采用防尘轴承。

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