兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置和使用方法，包括密封座、驱动部、增压泵、水平注水钻机和用于带动水平注水钻机进退的直线运动机构；所述水平注水钻机的钻头外径与其钻杆外径一致，在所述钻头上安装有喷嘴，所述喷嘴的喷口与所述钻杆内注水通道连通，所述增压泵的出水口与所述钻杆内的注水通道密封连通，所述密封座用于安装在盾构机的水平加固孔处，以密封所述水平加固孔与所述钻杆之间的缝隙，所述密封座采用唇型密封垫。在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后，能够在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼，由于不需要开仓，作业安全性高、效率高、成本低。

Device and application method for removing mud cake from cutter head of shield machine considering safety, cost and efficiency

The invention relates to a device and a method for removing mud cake from cutter head of shield machine taking into account safety, cost and efficiency, including a sealing seat, a driving part, a booster pump, a horizontal water injection drill and a linear motion mechanism for driving the horizontal water injection drill to move in and out; the outer diameter of the drill bit of the horizontal water injection drill is the same as that of the drill pipe, and a nozzle is installed on the drill bit, and the spray is arranged on the drill bit. The nozzle nozzle is connected with the water injection channel in the drill pipe, the water outlet of the booster pump is sealed with the water injection channel in the drill pipe, and the sealing seat is used for installing at the horizontal reinforcement hole of the shield machine to seal the gap between the horizontal reinforcement hole and the drill pipe, and the sealing seat adopts a lip-shaped sealing pad. After the cutter head mud cake of shield machine is formed and the slag outlet of shield machine is blocked, the cutter head mud cake of shield machine can be removed without warehouse opening. Because no warehouse opening is needed, the operation safety is high, the efficiency is high and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置及使用方法
本专利技术涉及一种用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，具体涉及一种在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼的装置，还涉及它的使用方法。
技术介绍
在盾构隧道施工中，盾构机在泥岩及软弱地层的地质条件下掘进时常常会出现糊刀盘或结泥饼的情况，进而导致盾构机出渣不畅，不得不停机开仓进行处理，不仅对工期和物资进行了消耗，还承担了开仓的安全风险。现有技术中，一般重在采取预防措施避免盾构机刀盘出现附积泥饼的现象，如公开于2017年12月12日的中国专利文献CN206737923U记载了一种用于盾构刀盘泥饼冲洗的固定喷头，所述固定喷头结构包括喷头体、喷水孔、进水孔；进水孔处于喷头体的中心位置，在喷头体的四个侧面各有一个喷水孔，并与进水孔连通。然而，上述这类设备仅用于清除刀盘中积附的少量泥块，无法解决在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的之一是提供一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，以解决在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后，现有技术中不存在能够在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼的设备的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，包括密封座、驱动部、增压泵、水平注水钻机和用于带动水平注水钻机进退的直线运动机构；所述水平注水钻机的钻头外径与其钻杆外径一致，在所述钻头上安装有喷嘴，所述喷嘴的喷口与所述钻杆内注水通道连通，所述增压泵的出水口与所述钻杆内的注水通道密封连通，所述密封座用于安装在盾构机的水平加固孔处，以密封所述水平加固孔与所述钻杆之间的缝隙，所述密封座采用唇型密封垫。优选的，所述密封座用于从所述盾构机的盾尾侧安装在所述水平加固孔处，所述密封座为多道多层唇形密封垫。优选的，所述驱动部包括液压泵站、与液压泵站对应连接的多个换向阀和分别与换向阀对应连接的液压马达，这些液压马达分别用于驱动增压泵、水平注水钻机和直线运动机构运动。优选的，所述喷嘴的喷水口与所述钻杆的轴线夹角为0°～90°。本专利技术兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的有益效果是：采用水平注水钻机和安装在钻头上的喷嘴，增压泵输出的高压水能够从喷嘴处喷处并对盾构机的刀盘进行清洗，并在泥水仓形成高压水环境，密封座能够避免泥水仓的带压泥浆进入盾构机的气垫仓内，在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后，能够在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼，由于不需要开仓，作业安全性高、效率高、成本低。本专利技术的专利技术目的之二是提供前述的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的使用方法，以解决在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后，如何在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼的技术问题。一种使用前述的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的方法，包括以下步骤：（1）将所述用于去除盾构机刀盘泥饼的装置安装在盾构机上，使所述水平注水钻机的钻杆轴线与所述盾构机的水平加固孔轴线共线，将所述密封座从盾构机尾侧安装在所述水平加固孔处，备足冲洗液，并将增压泵的进水口与所述冲洗液管道连通；（2）操作盾构机，使所述盾构机的刀盘卸渣口转动至对应于所述水平加固孔位置处；启动所述用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，使所述直线运动机构带动所述水平注水钻机向水平加固孔侧前进，并使所述水平注水钻机的钻杆贯穿所述密封座，且在空心钻头与水平加固孔端头处的球阀接触前，使所述水平注水钻机停止移动；开启所述球阀后，使所述水平注水钻机的钻杆通过所述球阀，在所述水平注水钻机运动到能够安装加长钻杆的位置处时，在所述水平注水钻机上安装加长钻杆，以使在所述直线运动机构的有效行程范围内从所述水平注水钻机的钻头喷出的高压水能够冲洗所述卸渣口；（3）开启增压泵，通过喷嘴的旋转和进退冲洗所述卸渣口，在此过程中，根据喷嘴相对于盾构机刀盘的位置更换钻头，以使在喷嘴向盾构机掘进方向前移过程中，钻头上的喷嘴与钻杆轴线的角度从0°增大至90°；冲洗完毕后，关闭增压泵，拆卸所述加长钻杆，关闭水平加固孔端头处的球阀，使水平注水钻机的钻头退出水平加固孔后检查冲洗效果，重复本步骤直至该卸渣口全部清理干净；（4）根据需要重复步骤（2）和步骤（3），以清洗所述盾构机的其它刀盘卸渣口。与现有技术相比，本专利技术使用前述的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的方法的有益效果是：在盾构机刀盘泥饼成型且盾构机的出渣口已经堵塞后，能够在不开仓的情况下去除盾构机刀盘泥饼，由于不需要开仓，作业安全性高、效率高、成本低。附图说明图1为现有技术中泥水平衡盾构机的局部结构图。图2为泥水平衡盾构机的剖面图，在图中安装有本专利技术的密封座。图3为图2的A部放大图。图4本专利技术一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的使用状态图之一。图5为本专利技术一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的使用状态图之二。图6为本专利技术一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的第一种钻头的二视图。图7为本专利技术一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的第二种钻头的二视图。图8为本专利技术一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的第三种钻头的左视图。图中，1-直线运动机构，11-导轨，12-导轮，2-液压马达，3-水平注水钻机，31-回转机构，32-手动阀，33-三通接头，34-空心钻杆，35-空心钻头，350-喷嘴，351-喷嘴，352-喷嘴，353-喷嘴，354-喷嘴，36-前端支撑部，4-液压马达，5-密封座，51-锁紧螺杆，91-刀盘区，92-气垫仓与泥水仓隔板，921-水平加固孔，93-气垫仓与水平探孔平台隔板，94-水平探孔平台，95-球阀，96-球阀，97-钢管。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。泥水平衡盾构机刀盘91后方设置有泥水仓与气垫仓隔板92，水平探孔平台94连接有气垫仓与水平探孔平台隔板93，水平加固孔921为泥水平衡盾构机上的钢管97形成，钢管97的一端固定连接于泥水仓与气垫仓隔板92，另一端固定连接于气垫仓与水平探孔平台隔板93，钢管97用于便于水平探孔平台94内空间与泥水仓空间连通，但又能够避免泥水仓中的泥水涌入气垫仓内。在泥水仓与气垫仓隔板92后方，在钢管97上设有球阀95，在气垫仓与水平探孔平台隔板93后方，在钢管97上设有球阀96。一般状态下，球阀95和球阀96均为截断状态，这样，能够避免泥水仓内的泥水经钢管97涌入水平探孔平台94处。一种现有的泥水平衡盾构机的钢管97的内径为100mm。实施例1：一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，参见图1-5，包括密封座5、驱动部、增压泵（未画出）、水平注水钻机3、用于带动水平注水钻机3进退的直线运动机构1。驱动部选择液压泵站和分别与液压泵站管道连接的多个换向阀和分别与对应的换向阀管道连接的多台液压马达，液压马达2用于驱动直线运动机构，液压马达4用于驱动水平注水钻机，还有一台液压马达（未画）用于驱动增压泵。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，其特征在于，包括密封座、驱动部、增压泵、水平注水钻机和用于带动水平注水钻机进退的直线运动机构；所述水平注水钻机的钻头外径与其钻杆外径一致，在所述钻头上安装有喷嘴，所述喷嘴的喷口与所述钻杆内注水通道连通，所述增压泵的出水口与所述钻杆内的注水通道密封连通，所述密封座用于安装在盾构机的水平加固孔处，以密封所述水平加固孔与所述钻杆之间的缝隙，所述密封座采用唇型密封垫。

【技术特征摘要】
1.一种兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，其特征在于，包括密封座、驱动部、增压泵、水平注水钻机和用于带动水平注水钻机进退的直线运动机构；所述水平注水钻机的钻头外径与其钻杆外径一致，在所述钻头上安装有喷嘴，所述喷嘴的喷口与所述钻杆内注水通道连通，所述增压泵的出水口与所述钻杆内的注水通道密封连通，所述密封座用于安装在盾构机的水平加固孔处，以密封所述水平加固孔与所述钻杆之间的缝隙，所述密封座采用唇型密封垫。2.如权利要求1所述的兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，其特征在于，所述密封座用于从所述盾构机的盾尾侧安装在所述水平加固孔处，所述密封座为多道多层唇形密封垫。3.如权利要求1所述的兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，其特征在于，所述驱动部包括液压泵站、与液压泵站对应连接的多个换向阀和分别与换向阀对应连接的液压马达，这些液压马达分别用于驱动增压泵、水平注水钻机和直线运动机构运动。4.如权利要求1所述的兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置，其特征在于，所述喷嘴的喷水口与所述钻杆的轴线夹角为0°～90°。5.一种使用如权利要求1-4中任一项所述的兼顾安全、成本和效率的用于去除盾构机刀盘泥饼的装置的方法，包括以下步骤：（1）将所述用于去除盾构机刀盘泥饼的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延辉，王超峰，王国安，汪朋，李云涛，龚岳，张纯，李文玉，谢勇军，王振飞，王世强，任致言，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，中铁隧道股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44