移动式地下隧道掘进机装置制造方法及图纸

公开了一种移动式隧道掘进单元，其包括由第一驱动装置驱动的支撑体，该第一驱动装置包括与隧道地面接触的一对间隔开的履带，以及用于使该履带移动的相关履带驱动装置。切割器头驱动装置位于掘进单元的可操作前端，可旋转的切割器头可以配合至切割器头驱动装置并且被旋转地驱动。切割器头被布置成允许切屑穿过切割器头以排放到渣土料斗中并且到达第一输送机装置上，切割器头驱动装置和切割器头的后部部分限定对准的中央孔口以适应渣土料斗和第一输送机装置的前部。提供了可伸缩的护罩装置以防护掘进单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】移动式地下隧道掘进机装置
本专利技术涉及一种移动式地下隧道掘进机装置。
技术介绍
隧道掘进机(TBM)是一种用于穿过各种土壤和岩石开挖具有圆形横截面的隧道的机器。隧道直径的范围可以从1米(使用微型TBM完成)到大约19米。直径小于1米左右的隧道通常使用水平方向钻凿而不是TBM进行。隧道掘进机可替代在岩石中钻凿和爆破的方法，以及在土壤中的常规“手工开采”方法。TBM的优点是可以限制对周围地面的干扰并产生平滑的隧道壁。这大大降低了衬砌隧道的成本，并且使其适合在城市化程度较高的地区使用。主要缺点是成本，因为TBM的构造成本高昂且可能难以运输。隧道越长，隧道掘进机相对于钻凿爆破方法的相对成本就越低。这是因为使用TBM进行隧道开挖更加有效，并且缩短了完成时间(因此相对更安全)。现代的TBM通常由旋转的切割轮(称为切割器头)、其后的主轴承、推力系统和尾接支撑装置组成。所用机器的类型取决于项目的特定地质、存在的地下水量和其他因素。在通常TBM被最常使用的硬岩中，可以使用护罩或者开放式TBM。另外，TBM既可以用于“湿切割”应用(其中将雾喷射在切割器头上)中，也可以用于“干切割”应用(其中不喷射任何雾)中。但是，在所有情况下，TBM都使用安装在切割器头上的圆盘切割器开挖硬岩。圆盘切割器会在岩石上产生压应力裂缝，从而使机器前的岩石(称为隧道面)被切下。开挖出的岩石(称为渣土)通过切割器头上的开口转移到带输送机，然后其穿过带输送机到达输送系统或者渣土车以从隧道中移出。开放式TBM没有护罩，因此不受支撑，从安全角度考虑，这是不理想的。为了前进，该机器使用了夹持器系统，该夹持器系统顶着隧道的侧壁。然后，机器将向前推动夹持器，从而获得推力。在冲程结束时，机器的后腿下降，夹持器和推力缸缩回。推力缸的缩回使夹持器组件重新定位，以进行下一个掘进循环。夹持器延伸，后腿抬起，然后重新开始掘进。开放式TBM通常使用地面支撑方法，诸如环形梁、岩石锚栓、喷射混凝土、钢带、环形钢和金属丝网。因此，本专利技术的目的是提供一种移动式地下隧道掘进机装置，该装置解决了与传统TBM相关联的大多数固有问题或者缺点，同时仍保留并利用了与现有TBM相关联的已证明的优点。
技术实现思路
第一示例根据本专利技术，提供了一种移动式地下隧道掘进机装置，包括：移动式隧道掘进单元，包括：第一驱动装置，用于驱动该移动式隧道掘进单元；夹持器装置，其通过提供夹持力和推力来促进掘进；和可旋转的切割器头，其配备有切割器，用于掘进隧道表面；以及至少一个备用单元，尾接在移动式隧道掘进单元后面，每个备用单元包括用于驱动备用单元的第二驱动装置和在第二驱动装置顶部的支撑框架。在掘进机装置的第一变型中，夹持器装置包括前夹持器组件和后夹持器组件，每个夹持器组件包括支撑体和四个可移动夹持器元件，所述夹持器元件可以使用第一致动器相对于支撑件延伸和缩回。在延伸位置，夹持器元件夹持隧道壁，而在缩回位置，可以操作第一驱动装置以使移动式隧道掘进单元移动。在一个实施例中，夹持器元件采取配合在圆球形接头上的夹持器垫的形式。在一个实施例中，四个可移动夹持器元件围绕支撑体以45度角延伸，以限定“X”形。在一个实施例中，前夹持器组件和后夹持器组件被配合到扭矩轴壳体的任一端，并且第二致动器被布置成使前夹持器组件的支撑体和切割器头相对于扭矩轴壳体延伸和缩回。在一个实施例中，切割器头包括中央接合面，该中央接合面具有远离中央接合面以一定角度延伸的多个切割器区段，从而限定出逐渐变细的的自动定心的布置。在一种变型中，切割器区段可以从切割器头移除。在另一种变型中，切割器区段可以相对于切割器头可移动地折叠。在一个实施例中，在前夹持器组件与切割器头之间设置有防尘罩，并且具有从防尘罩延伸的输送机装置，以使渣土和切屑能够被运输到隧道卡车以用于随后的处置。输送机装置包括：在移动式隧道掘进单元顶部的第一输送机，以经由设置在防尘罩上的斜槽接收切屑，以及在第一备用单元的顶部的第二输送机，以继续向卡车输送切屑。在一个实施例中，掘进机装置包括支撑钻机和相关的平台，其与移动式隧道掘进单元断开连接。第二示例在掘进机装置的第二优选变型中，移动式隧道掘进单元配备有伸缩式护罩装置，该伸缩式护罩装置包括：邻近移动式隧道掘进单元的前部的前部护罩，切割器头从该前部护罩突出；以及后部护罩，围绕移动式隧道掘进单元的至少上部。1.主驱动器前部护罩适应切割器头驱动装置(安装在切割器头上)以旋转地驱动切割器头，切割器头驱动装置通常包括液压驱动电动机，该液压驱动电动机驱动由推力轴承稳定的齿圈。提供了一种特殊的密封装置，以将灰尘保持在外部而不穿透切割器头驱动装置。切割器头驱动装置的形状经过专门设计，以助于以正确的顺序快速组装前部护罩。当切割器头已经组装在切割面中时，使用一种特殊的快速附接方法来辅助在切割器头驱动装置与切割器头之间的快速组装/连接。切割器头驱动器设计为具有开放空心的中心，以允许主传输机在切割器头内部收集灰尘。相同的开口允许检修切割器头。2.推力装置在一个实施例中，包括多个液压推力缸的致动装置在切割器头驱动装置与在移动式隧道掘进单元的后端上的支撑装置之间延伸，该致动装置被布置成相对于在移动式隧道掘进单元的后端上的支撑装置(并且因此相对于固定到移动式隧道掘进单元的后端上的后部护罩)伸缩地移动前部护罩。推力缸的布置在切割器头驱动装置与支撑装置之间提供了柔性连接，从而允许在旋转打滑之后校正支撑装置。推力缸，通常是四对推力缸，从在移动式隧道掘进单元后端的支撑装置朝向切割器头驱动装置稍微向内延伸。这使得能够在所有方向上，(即，上、下、左和右)操纵移动式隧道掘进单元装置，从而使得能够切掉、横切、下降、倾斜甚至螺旋轴都可以被钻出。推力缸的连接经由在任一端的圆球形球形接头实现，以适应自由运动。推力缸配备有位置传感器，使系统能够确定切割器头相对于支撑装置的位置。3.夹持器在一个实施例中，夹持器装置包括前夹持器稳定器组件和后夹持器组件，前夹持器稳定器组件配合到前部护罩并从前部护罩延伸，后夹持器组件配合到移动式隧道掘进单元的后端上的支撑装置并且从其延伸。每个夹持器组件都包括支撑体和两个可移动的弯曲夹持器元件，夹持器元件可以使用第一致动器相对于它们各自的支撑体延伸和缩回。稳定器夹持器组件以45°延伸，后夹持器组件以180°延伸。在延伸位置，弯曲的夹持器元件夹持隧道壁，在缩回位置，移动式隧道掘进单元可以向前拉。在一个实施例中，夹持器元件采取弯曲的夹持器垫的形式，该夹持器垫配合在销型圆球形接头上以适应自由运动。4.切割器头在一个实施例中，切割器头采取配备有圆盘切割器的全工作面的切割器头的形式，该切割器头限定了开挖器和通道，以允许切屑和渣土自动地通过该切割器头排入渣土料斗并收集到位于切割器头紧后面的第一传输机装置上。第一输送机装置延伸穿过移动式隧道掘进单元，以便随后卸载到第一备用单元上。在一个实施例中，使用快速附接方法将切割器头可拆卸地固定到移动式隧道掘进单元，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式隧道掘进单元，包括：/n支撑体，所述支撑体由第一驱动装置驱动，用于驱动所述移动式隧道掘进单元的所述第一驱动装置包括与隧道地面接触的一对间隔开的履带和用于使所述履带移动进而使所述支撑体移动的相关履带驱动装置；/n切割器头驱动装置，位于所述掘进单元的可操作前端，可旋转的切割器头可以配合到所述切割器头驱动装置并且在使用时被旋转地驱动，所述切割器头包括全工作面的切割器头，所述全工作面的切割器头配备有用于在隧道面上掘进的切割器，所述切割器头被布置成允许切屑穿过所述切割器头以排放到渣土料斗中并且到达第一输送机装置上，所述切割器头驱动装置和切割器头的后部部分限定对准的中央孔口以适应所述渣土料斗和所述第一输送机装置的前部；/n伸缩式护罩装置，用于防护所述掘进单元，所述护罩装置包括前部护罩和后部护罩，所述前部护罩邻近所述移动式隧道掘进单元的前部，所述切割器头从所述前部护罩突出并且适应所述切割器头驱动装置，所述后部护罩至少围绕所述移动式隧道掘进单元的上部部分，所述前部护罩和所述后部护罩相对于彼此伸缩地操作，以适应在掘进方向上的改变；以及/n致动装置，所述致动装置包括在所述切割器头驱动装置与一对相对的第一夹持器组件之间延伸的多个液压推力缸。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 ZA 2017/02323;20171019 ZA 2017/07079;20181.一种移动式隧道掘进单元，包括：
支撑体，所述支撑体由第一驱动装置驱动，用于驱动所述移动式隧道掘进单元的所述第一驱动装置包括与隧道地面接触的一对间隔开的履带和用于使所述履带移动进而使所述支撑体移动的相关履带驱动装置；
切割器头驱动装置，位于所述掘进单元的可操作前端，可旋转的切割器头可以配合到所述切割器头驱动装置并且在使用时被旋转地驱动，所述切割器头包括全工作面的切割器头，所述全工作面的切割器头配备有用于在隧道面上掘进的切割器，所述切割器头被布置成允许切屑穿过所述切割器头以排放到渣土料斗中并且到达第一输送机装置上，所述切割器头驱动装置和切割器头的后部部分限定对准的中央孔口以适应所述渣土料斗和所述第一输送机装置的前部；
伸缩式护罩装置，用于防护所述掘进单元，所述护罩装置包括前部护罩和后部护罩，所述前部护罩邻近所述移动式隧道掘进单元的前部，所述切割器头从所述前部护罩突出并且适应所述切割器头驱动装置，所述后部护罩至少围绕所述移动式隧道掘进单元的上部部分，所述前部护罩和所述后部护罩相对于彼此伸缩地操作，以适应在掘进方向上的改变；以及
致动装置，所述致动装置包括在所述切割器头驱动装置与一对相对的第一夹持器组件之间延伸的多个液压推力缸。


2.根据权利要求1所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述履带枢转地安装到横向支撑件，以使得所述履带能够相对于所述横向支撑件旋转，其中设置有提升装置，以使得所述支撑体和所述移动式隧道掘进单元的所述上部部分能够相对于所述履带被提升，以使得能够掘进各种尺寸的隧道。


3.根据权利要求1或2所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述切割器头包括多个外围切割器区段和中央切割器头区段，其中所述中央切割器头区段具有逐渐变细的侧壁和相应地逐渐变细的所述外围切割器区段的对应内表面，以确保紧密配合，所述中央切割器头区段与所述切割器头驱动装置连接，其中所述外围切割器区段的尺寸取决于所述待掘进的隧道的尺寸而变化，而所述中央切割器头区段则不管所述待掘进的隧道尺寸而保持不变。


4.根据前述权利要求中任一项所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述第一输送机装置延伸穿过所述移动式隧道掘进单元，以便随后卸载到第一备用单元上，所述第一输送机装置包括输送机前区段和输送机后区段，其中所述输送机前区段可从所述切割器头驱动装置缩回，从所述渣土料斗下方伸出，以允许接近所述切割器头。


5.根据前述权利要求中任一项所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述前部护罩包括接合在一起的多个外围区段，以在所述隧道面附近提供完全支撑的护罩，所述外围区段限定中央孔口以适应所述第一输送机装置的前部，其中所述区段之一包括腹部护罩区段，以通过在所述隧道仰拱上滑动来稳定所述移动式隧道掘进单元。


6.根据权利要求5所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述前部护罩固定至所述切割器头驱动装置的外部，并且所述后部护罩固定至所述移动式隧道掘进单元的后端，以使得所述致动装置能够相对于所述移动式隧道掘进单元和所述后部护罩伸缩地移动所述前部护罩。


7.根据前述权利要求中任一项所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述推力缸包括四对推力缸，所述四对推力缸从所述第一夹持器组件朝向所述切割器头驱动装置向内延伸，以使得所述移动式隧道掘进单元能够在各个方向上转向，所述推力缸的端部配备有圆球形球接头，以在所述切割器头驱动装置与所述移动式隧道掘进单元的其余部分之间提供柔性连接。


8.根据前述权利要求中任一项所述的移动式隧道掘进单元，其中，所述移动式隧道掘进单元包括夹持器装置，以通过提供所需的夹持力和推力来促进掘进，所述夹持器装置包括一对相对较小的前部第二夹持器组件，其布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·约尔丹，G·比勒陀利乌斯，J·N·J·卡利茨，W·H·罗特曼，
申请(专利权)人：钻井技术服务私人有限公司，
类型：发明
国别省市：南非;ZA