管道非开挖气力排土系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种管道非开挖气力排土系统及其工作方法，该系统包括高压鼓风机以及顺着泥土处理流向依次连接的进料控制器、渐缩管、混合器、输送管、气固分离器和固体收集器。该系统占地面积小、不污染环境、作业连续、出土效率高、自动化程度高。自动化程度高。自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
管道非开挖气力排土系统及其工作方法


[0001]本专利技术属于地下管道施工
，具体涉及一种管道非开挖气力排土系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]当前，管道非开挖技术常用的方法之一是顶管法，而顶管法根据顶进设备的不同，比较常用的有泥土平衡式和土压平衡式两种。其中，泥土平衡式的排土方法主要为设泥浆池，利用水流稀释挖出的黏土或泥土，通过泥浆泵抽送至地面的泥浆池，调整泥浆配比后再循环至顶管机头部，多余的泥土就地掩埋或者外运，从而达到排土排泥的目的；土压平衡式的排土方法为，土体进入密封土仓与螺旋输送机中，历经螺旋输送机的转输，将切削的土体运输出去。上述两种排土方式存在以下缺点：1)泥水平衡式排土占用较大的地面空间，泥水处理设备庞大、复杂，会产生振动和较大的噪音；2)泥水平衡式排土消耗大量的水，不节能，泥浆易泄露污染周边环境；3)土压平衡式排土出土效率低，螺旋传送机需配合压送装置或人工运土，作业不连续；4)土压平衡式排土自动化程度低，人工强度高。
[0003]因此，传统的非开挖排土方式存在设备复杂、占地面积小、自动化程度低、环境不友好等诸多弊端。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种管道非开挖气力排土系统及其工作方法，该系统占地面积小、不污染环境、作业连续、出土效率高、自动化程度高。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种管道非开挖气力排土系统，包括高压鼓风机以及顺着泥土输送流向依次连接的进料控制器、渐缩管、混合器、输送管、气固分离器和固体收集器；进料控制器安装在顶管机上泥土仓出口后侧，用于将输入的泥土均质化，并根据顶管机上掘进机的速度以相适应的速度向渐缩管均匀推移泥土；渐缩管呈前宽后窄的喇叭状且外侧设有环形的夹层，夹层通过进气管连接至高压鼓风机，高压鼓风机向夹层鼓入大量高速气流时，气流顺着泥土处理流向向前冲击同时在渐缩管内侧产生负压抽吸效应，为整个系统提供动力；混合器用于将泥土和气体充分混合为流态化，同时将气流减速增压；气固分离器位于地面，顶部带有排气阀，用于将泥土和气体分离；固体收集器用于收集分离后的泥土并固化成型。
[0007]优选地，夹层出口空气的喷射方向与泥土的进料方向呈45
°
夹角。
[0008]优选地，输送管由管节和弯头拼接而成，拼接处采用法兰连接，能够根据顶管长度向后接长。
[0009]优选地，输送管采用耐压钢管，内壁采用高分子涂层。
[0010]优选地，输送管的一端与混合器连接，另一端向后延伸至工作坑，然后在顶推设备处向上伸出地面，然后接入气固分离器。
[0011]优选地，气固分离器采用塔式结构，上部为气体仓、下部为固体仓。
[0012]优选地，气固分离器高2
‑
3m、宽度小于一个机动车道。
[0013]优选地，排气阀前侧设有过滤器。
[0014]上述管道非开挖气力排土系统的工作方法，在管道非开挖顶进过程中，掘进机在最前端切削土体，泥土进入泥土仓，并在土压作用下进入进料控制器；进料控制器将输入的泥土均质化，并根据顶管机上掘进机的速度以相适应的速度向渐缩管均匀推移泥土；高压鼓风机向夹层鼓入大量高速气流时，气流得到加速并顺着泥土输送流向向前冲击，同时气流在渐缩管内侧产生负压抽吸效应，泥土通过渐缩管时在断面变小以及负压抽吸的双重作用下流速迅速增加，高速气流一方面快速吹脱出泥土中的一部分水分，另一方面将泥土初步流态化；从渐缩管出来的气固混合物在气流的带动下冲入混合器，混合器内气体与泥土进一步混合，实现完全流态化，同时高速气体在混合器中逐渐降低流速，并在混合器末端恢复高压状态，使气固混合物在进入输送管前具备足够的压力，能够顺利输送至地面以上；流态化的气固混合物通过输送管转移至地面上的气固分离器，输送管随着掘进机的前进而加长；气固分离器将泥土和气体分离，分离后的气体通过排气阀排出；分离后的泥土进入固体收集器，泥土在固体收集器中压缩成型并暂时储存，待渣土车将其是运输至弃土场。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]在本系统中，进料控制器，将输入的泥土均质化，并与掘进速度相适应；高压鼓风机和渐缩管为整个系统提供泥土输送动力来源，在渐缩管中将泥土初步流态化，同时，高速气流具有一定土壤干化功能，能够吹脱出一部分泥土中的水分，从而达到颗粒化程度高，防止土壤粘接，增大排土速度的效果；混合器使气固混合物的流动性增强，易于在输送管道中运输，同时，高速气流在混合器中减速并恢复高压，为后续在输送管的运输储备能量。该系统占地面积小，不排泥、不耗水，排土过程全程在密闭管道环境中进行，不污染环境，作业连续，出土效率高，自动化程度高，人工强度低。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例中管道非开挖气力排土系统的工作原理图。
[0018]图2是本专利技术实施例中渐缩管的剖面图。
[0019]图中：1
‑
掘进机；2
‑
泥土仓；3
‑
进料控制器；4
‑
渐缩管；5
‑
高压鼓风机；6
‑
进气管；7
‑
混合器；8
‑
输送管；9
‑
气固分离器；10
‑
固体收集器；11
‑
排气阀；12
‑
顶推设备；13
‑
夹层。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0021]如图1和图2所示，一种管道非开挖气力排土系统，包括高压鼓风机5以及顺着泥土输送流向依次连接的进料控制器3、渐缩管4、混合器7、输送管8、气固分离器9和固体收集器10；进料控制器3安装在顶管机上泥土仓2出口后侧，用于将输入的泥土均质化，并根据顶管机上掘进机1的速度以相适应的速度向渐缩管4均匀推移泥土；渐缩管4呈前宽后窄的喇叭状且外侧设有环形的夹层13，夹层13通过进气管6连接至高压鼓风机5，高压鼓风机5向夹层13鼓入大量高速气流时，气流顺着泥土处理流向向前冲击同时在渐缩管4内侧产生负压抽吸，为整个系统提供动力；混合器7用于将泥土和气体充分混合为流态化，同时将气流减速增压；气固分离器9位于地面，顶部带有排气阀11，用于将泥土和气体分离；固体收集器10用
于收集分离后的泥土并固化成型。
[0022]在本实施例中，夹层13出口空气的喷射方向与泥土的进料方向呈45
°
夹角。
[0023]在本实施例中，输送管8由管节和弯头拼接而成，拼接处采用法兰连接，能够根据顶管长度向后接长。
[0024]在本实施例中，输送管8采用耐压钢管，内壁采用高分子涂层。减小摩擦阻力，以利于流态化的泥土输送。
[0025]如图1所示，在本实施例中，输送管8的一端与混合器7连接，另一端向后延伸至工作坑，然后在顶推设备12处向上伸出地面，然后接入气固分离器9。
[0026]在本实施例中，气固分离器9采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道非开挖气力排土系统，其特征在于：包括高压鼓风机以及顺着泥土输送流向依次连接的进料控制器、渐缩管、混合器、输送管、气固分离器和固体收集器；进料控制器安装在顶管机上泥土仓出口后侧，用于将输入的泥土均质化，并根据顶管机上掘进机的速度以相适应的速度向渐缩管均匀推移泥土；渐缩管呈前宽后窄的喇叭状且外侧设有环形的夹层，夹层通过进气管连接至高压鼓风机，高压鼓风机向夹层鼓入大量高速气流时，气流顺着泥土处理流向向前冲击同时在渐缩管内侧产生负压抽吸，为整个系统提供动力；混合器用于将泥土和气体充分混合为流态化，同时将气流减速增压；气固分离器位于地面，顶部带有排气阀，用于将泥土和气体分离；固体收集器用于收集分离后的泥土并固化成型。2.如权利要求1所述的管道非开挖气力排土系统，其特征在于：夹层出口的喷射方向与泥土的进料方向呈45
°
夹角。3.如权利要求1所述的管道非开挖气力排土系统，其特征在于：输送管由管节和弯头拼接而成，拼接处采用法兰连接，能够根据顶管长度向后接长。4.如权利要求1所述的管道非开挖气力排土系统，其特征在于：输送管采用耐压钢管，内壁采用高分子涂层。5.如权利要求1所述的管道非开挖气力排土系统，其特征在于：输送管的一端与混合器连接，另一端向后延伸至工作坑，然后在顶推设备处向上伸出地面，然后接入气固分离器。6.如权利要求1所述的管道非开挖气力排土系统，其特征在于：气固分离器采用塔式结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵开拓，武创，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：