一种前混式磨料射流连续供料装置及供料方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种前混式磨料射流连续供料装置及供料方法。供料装置包括喷嘴组件及供料组件，供料组件至少为三组，多组供料组件沿刀盘周向均匀分布，并安装于刀盘上，在刀盘旋转时，至少一组供料组件位于刀盘的上半部。供料方法包括如下步骤：将各组供料组件安装于刀盘上，多组供料组件沿刀盘的周向均匀分布安装；旋转刀盘，对位于刀盘上半部的供料组件提供高压水；对即将进入刀盘下半部的供料组件停止供水，并准备进行磨料补料；对位于刀盘下半部的供料组件进行磨料补料；对即将进入刀盘上半部的供料组件停止磨料补料，并准备进行磨料浆供料；重复多次，直至掘进完成。本发明专利技术具有连续供料，且设备磨损小、掘进效率高等优点。

Front mixing type abrasive water jet continuous feeding device and feeding method

The invention provides a front mixing abrasive water jet continuous feeding device and a feeding method. The feeding device includes a nozzle assembly and feed assembly, the feed assembly at least three groups, groups of feed components along the circumferential distribution of the cutter, and installed on the cutter head, the cutter head rotation in the upper part, at least one group of feed components are located in the cutter. The feeding method comprises the following steps: each feed assembly is installed on the knife disk, multiple cutter feed assembly along the circumferential uniform distribution installation; rotating cutter, high pressure water feeding on the upper part of the cutter assembly is positioned on the feeding assembly; the lower part of the cutter is about to enter to stop water supply, and is ready for abrasive feeding; feeding assembly located on the lower part of the cutter material feeding; the feed assembly is about to enter the cutter upper stop abrasive feeding, and preparing for the slurry feeding repeatedly, until the completion of excavation. The invention has the advantages of continuous feeding, small abrasion of equipment and high efficiency of tunneling.

【技术实现步骤摘要】
一种前混式磨料射流连续供料装置及供料方法
本专利技术涉及隧道掘进领域，尤其涉及一种前混式磨料射流连续供料装置及供料方法。
技术介绍
在隧道掘进过程中，采用射流技术与机械刀具共同作用的方式可大幅度提高破岩效率、提高施工速度，且降低施工成本。现有的磨料射流包括前混式磨料射流及后混式磨料射流，其中，前混式磨料射流采用高压水与磨料混合形成高压磨料浆，再将高压磨料浆从喷嘴喷出的形式，其具有强大的破碎、切割和磨蚀能力。采用前混式磨料射流关键在于调制均匀的高压磨料浆，其通常采用一定容积的耐高压磨料罐，利用重力在磨料罐下方将磨料与高压水均匀混合，但磨料罐容积有限，长时间使用后需停机卸压、添料，其工作效率低。为解决上述技术问题，现有的方式是并联设置多个高压磨料罐，采用阀门切换保证磨料罐处于持续工作状态，但由于磨料罐需利用重力作用送料，因此现有的磨料罐通常采用竖直固定安装布置，而在喷嘴连续回转的工况下，竖直固定设置的磨料罐则需采用旋转接头将高压磨料浆引入各喷嘴，其在高压状态下极易导致磨料浆对旋转接头的严重磨损，使得旋转接头故障率高、设备整体工作效率低，严重制约了前混式磨料射流在隧道掘进领域的应用。可见，无论采用加大磨料罐容积还是采用多罐并联切换工作，都难以解决在连续旋转工况下高压磨料浆对旋转接头的磨损问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种连续供料，且设备磨损小、掘进效率高的前混式磨料射流连续供料装置及供料方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种前混式磨料射流连续供料装置，包括随刀盘旋转的喷嘴组件及用于向所述喷嘴组件提供磨料浆的供料组件，所述供料组件至少为三组，多组所述供料组件沿刀盘的周向均匀分布，并安装于所述刀盘上随刀盘旋转，在刀盘旋转时，至少一组供料组件位于刀盘的上半部，并在重力作用下向喷嘴组件进行磨料浆供料。作为上述技术方案的进一步改进：所述供料组件包括磨料储料罐及流化器，沿所述刀盘的径向，所述流化器靠近刀盘中心设置，所述磨料储料罐远离刀盘中心设置，且所述流化器与所述磨料储料罐的出料端连通。前混式磨料射流连续供料装置还包括用于在磨料浆供料时向供料组件提供高压水的高压供水组件及用于向供料组件补料的磨料补送组件，所述高压供水组件包括供水管路、第一通断阀及高压水泵，所述供水管路与磨料储料罐连通，所述第一通断阀设置于所述供水管路上；所述磨料输送组件包括磨料输送管路、第二通断阀及低压磨料液泵，所述磨料输送管路与流化器连通，所述第二通断阀设置于所述磨料输送管路上；所述高压水泵与低压磨料液泵固定设置，所述高压水泵与低压磨料液泵通过一旋转接头分别与供水管路及磨料输送管路连通。所述磨料储料罐上设有用于在磨料补料时排出多余的水的溢流组件，所述溢流组件包括溢流管及排放阀，所述溢流管与磨料储料罐连通，所述排放阀设于所述溢流管上。前混式磨料射流连续供料装置还包括控制器及用于检测供料组件旋转位置的检测组件，所述控制器根据检测组件的检测信号发出控制指令给第一通断阀、第二通断阀及排放阀。所述喷嘴组件包括多个喷嘴，多个喷嘴沿刀盘径向设置，并位于刀盘中心至刀盘外周之间，多个所述喷嘴的喷射行程覆盖所述刀盘的半径区域。所述喷嘴组件的数量与供料组件的数量相等，且所述喷嘴组件通过连通管路与供料组件一一对应连通；或所述喷嘴组件至少为两组，每组所述供料组件通过一连通管路与各喷嘴组件连通，各所述喷嘴组件与连通管路之间均设有通断阀；或所述喷嘴组件为一组，每组所述供料组件通过一连通管路与所述喷嘴组件连通，各所述供料组件与连通管路之间均设有通断阀。所述喷嘴组件为多组时，多组所述喷嘴组件沿刀盘的旋转轨迹平行布置。一种如上述所述的前混式磨料射流连续供料装置的供料方法，包括如下步骤：1)将各组供料组件安装于刀盘上，且多组供料组件沿刀盘的周向均匀分布安装；2)旋转刀盘，对位于刀盘上半部的供料组件提供高压水，以进行磨料浆供料；对即将进入刀盘下半部的供料组件停止供水，并准备进行磨料补料；对位于刀盘下半部的供料组件进行磨料补料；对即将进入刀盘上半部的供料组件停止磨料补料，并准备进行磨料浆供料；3)重复步骤2)多次，直至掘进完成。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤2)中，当采用k组供料组件、刀盘转速为n转每分钟时，刀盘上半部进行磨料浆供料的工作角度范围为15°～15+360/k°，每个供料组件的磨料储料罐容量可供工作的时间不少于1/kn分钟，刀盘下半部进行磨料补料的时间不大于1/kn分钟。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术将供料组件设置在刀盘上并随刀盘一起旋转，使得刀盘旋转时供料组件与喷嘴组件之间无相对运动，避免了采用旋转接头导致的高压磨料浆对旋转接头的磨损、运行寿命低的现象，提高了供料装置的工作效率及使用寿命；同时，本专利技术在刀盘周向均匀设置至少三组供料组件，在刀盘旋转时，至少一组供料组件位于刀盘上半部，并在重力作用下向喷嘴组件进行磨料浆供料，实现了刀盘在低速旋转情况下的高压磨料浆连续供料，有效提高了隧道掘进效率，降低了施工成本。本专利技术采用供料组件设置在刀盘上随刀盘旋转、供料组件沿刀盘周向均匀设置至少三组的组合方式，既解决了旋转接头输送高压磨料浆的磨损问题，也解决了高压磨料浆连续供料的问题，其大大提高了设备掘进效率，扫平了前混式磨料水射流技术引入隧道掘进施工领域的障碍。本专利技术的供料方法同样具备上述优点。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术供料装置的位置关系示意图。图3是本专利技术喷嘴组件的位置关系示意图。图中各标号表示：1、喷嘴组件；11、喷嘴；2、供料组件；21、磨料储料罐；22、流化器；3、刀盘；4、高压供水组件；41、供水管路；42、第一通断阀；5、磨料补送组件；51、磨料输送管路；52、第二通断阀；6、旋转接头；7、溢流组件；71、溢流管；72、排放阀；8、连通管路。具体实施方式下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。如图1至图3所示，本实施例的前混式磨料射流连续供料装置，包括喷嘴组件1及供料组件2，喷嘴组件1安装于刀盘3上并随刀盘3旋转，供料组件2用于向喷嘴组件1提供磨料浆。本实施例中，供料组件2为三组，三组供料组件2沿刀盘3的周向均匀分布，各组供料组件2安装于刀盘3上并随刀盘3旋转，在刀盘3旋转时，至少一组供料组件2位于刀盘3的上半部，并在重力作用下向喷嘴组件1进行磨料浆供料，在其他实施例中，供料组件2的数量可根据掘进需求设置，如设置四组、五组等。本专利技术将供料组件2设置在刀盘3上并随刀盘3一起旋转，使得刀盘3旋转时供料组件2与喷嘴组件1之间无相对运动，避免了采用旋转接头6导致的高压磨料浆对旋转接头6的磨损、使用寿命低的现象，提高了供料装置的工作效率及使用寿命；同时，本专利技术在刀盘3周向均匀设置至少三组供料组件2，在刀盘3旋转时，至少一组供料组件2位于刀盘3上半部，由于刀盘3转速很低，刀盘3旋转时作用在磨料上的离心力远小于重力，因此，供料组件2可在重力作用下进行磨料浆供料，实现了刀盘3在低速旋转情况下的高压磨料浆连续供料，有效提高了隧道掘进效率，降低了施工成本。本专利技术采用供料组件2设置在刀盘3上随刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前混式磨料射流连续供料装置，包括随刀盘旋转的喷嘴组件及用于向所述喷嘴组件提供磨料浆的供料组件，其特征在于，所述供料组件至少为三组，多组所述供料组件沿刀盘的周向均匀分布，并安装于所述刀盘上随刀盘旋转，在刀盘旋转时，至少一组供料组件位于刀盘的上半部，并在重力作用下向喷嘴组件进行磨料浆供料。

【技术特征摘要】
1.一种前混式磨料射流连续供料装置，包括随刀盘旋转的喷嘴组件及用于向所述喷嘴组件提供磨料浆的供料组件，其特征在于，所述供料组件至少为三组，多组所述供料组件沿刀盘的周向均匀分布，并安装于所述刀盘上随刀盘旋转，在刀盘旋转时，至少一组供料组件位于刀盘的上半部，并在重力作用下向喷嘴组件进行磨料浆供料。2.根据权利要求1所述的前混式磨料射流连续供料装置，其特征在于，所述供料组件包括磨料储料罐及流化器，沿所述刀盘的径向，所述流化器靠近刀盘中心设置，所述磨料储料罐远离刀盘中心设置，且所述流化器与所述磨料储料罐的出料端连通。3.根据权利要求2所述的前混式磨料射流连续供料装置，其特征在于，还包括用于在磨料浆供料时向供料组件提供高压水的高压供水组件及用于向供料组件补料的磨料补送组件，所述高压供水组件包括供水管路、第一通断阀及高压水泵，所述供水管路与磨料储料罐连通，所述第一通断阀设置于所述供水管路上；所述磨料输送组件包括磨料输送管路、第二通断阀及低压磨料液泵，所述磨料输送管路与流化器连通，所述第二通断阀设置于所述磨料输送管路上；所述高压水泵与低压磨料液泵固定设置，所述高压水泵与低压磨料液泵通过一旋转接头分别与供水管路及磨料输送管路连通。4.根据权利要求3所述的前混式磨料射流连续供料装置，其特征在于，所述磨料储料罐上设有用于在磨料补料时排出多余的水的溢流组件，所述溢流组件包括溢流管及排放阀，所述溢流管与磨料储料罐连通，所述排放阀设于所述溢流管上。5.根据权利要求4所述的前混式磨料射流连续供料装置，其特征在于，还包括控制器及用于检测供料组件旋转位置的检测组件，所述控制器根据检测组件的检测信号发出控制指令给第一通断阀、第二通断阀及排放阀。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，程永亮，祝爽，唐崇茂，梅勇兵，李深远，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43