一种盾构渣土智能筛分设备及筛分方法

技术领域

本发明涉及盾构机施工技术领域，具体为一种盾构渣土智能筛分设备及筛分方法。

背景技术

盾构渣土是指在盾构施工过程中产生的废弃土壤和岩石残渣。盾构作为一种地下隧道开挖技术，通过推进机械在地下挖掘隧道，同时排除挖掘过程中生成的渣土，盾构渣土中的颗粒大小通常范围广泛，包括较大的岩石块和较小的土壤颗粒，由于盾构施工通常需要穿越地下水层，因此渣土中的含水量相对较高，对于盾构渣土的处理，主要目标是实现资源的合理利用和环境保护。

对此，中国申请专利号：CN111644364B，公开了一种盾构渣土筛分方法，该方法包括使用一种盾构渣土筛分机，盾构渣土筛分机包括无轴滚筒筛洗渣装置、水箱、高压水泵和进渣料斗，无轴滚筒筛洗渣装置包括固定支架、滚筒筛、支撑轮、驱动机构和高压冲水机构；滚筒筛中设置有内齿轮和小齿轮，盾构渣土进行筛分时，水箱和高压水泵为高压集水管提供高压冲洗用水，盾构渣土从进渣料斗送入滚筒筛中，驱动机构为滚筒筛的旋转提供动力，内齿轮在旋转力的作用下带动小齿轮和限位滚动销旋转，限位滚动销的旋转摆动带动导轨和高压集水管做旋转摆动，以使喷嘴对盾构渣土进行摆动扫射清洗。本发明的盾构渣土筛分方法，分离效果好，有效解决了盾构渣土前期筛分效率低的问题。

然而结合现有技术和上述专利中提出，为了提高筛分效率通过滚动筒的旋转对水管进行旋转摆动，由此来实现扫射清洗，该方式虽然能在一定程度上提高渣土筛分的效率，但是受用面较为局限，其中主要是因为渣土由盾构机的输送装置输送至筛分装置，会存在渣土堆积的问题，渣土堆积用喷嘴对渣土进行扫射清洗的效果会得到大幅度的降低，会造成清洗难度大，筛分周期长的问题。

针对上述问题，为此，提出一种盾构渣土智能筛分设备及筛分方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构渣土智能筛分设备及筛分方法，解决了背景技术中受渣土堆积影响筛分难度大周期长的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种盾构渣土智能筛分设备，包括筛分机架，所述筛分机架用于对智能筛分设备进行支撑；

智能筛分设备中设立有用于控制转速的驱动模块，驱动模块中设立有变频器，利用变频器控制驱动模块数据参数；

智能筛分设备还设置有喷淋模块，视觉传感模块，智能分析数据上传模块，远程控制模块；

筛分机架的顶端安装有助力辊，驱动模块控制助力辊实现转动，所述助力辊的顶端架设有筛分转筒，筛分转筒的表面包裹有转动轨道，所述助力辊和筛分转筒之间通过转动轨道构成连接关系，所述筛分转筒的表面设置有磁条；

视觉传感模块检测入料信息，渣土进入筛分转筒内部，控制驱动模块和喷淋模块工作，同时与智能分析数据上传模块以及远程控制模块配合工作；

筛分机架的表面还安装有高压水仓，所述高压水仓表面设置有喷淋罩，所述筛分机架的另外一侧表面安装有进料仓，进料仓的内部安装有进料软管，所述筛分转筒的一侧安装有导出筒，导出筒和筛分转筒共同运动；

所述导出筒的外表面设置有筛分组件，所述筛分组件包括驱动电机，所述导出筒的外表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端设置有输送辊，所述输送辊的外表面包裹有输送带，位于筛分转筒的内壁还嵌入连接有隔离罩，所述隔离罩的下半部分弯折嵌入至输送带的内侧，且隔离罩和输送带位于弯折处二者相互贴合。

优选的，所述喷淋罩的下表面设置成与筛分转筒相匹配的弧形，喷淋罩的下表面设置有均匀分布喷淋孔，喷淋孔与筛分转筒之间相配合，由喷淋孔喷淋出来的水柱可直接透过筛分转筒表面的筛分孔进入到筛分转筒的内部。

优选的，所述筛分转筒远离导出筒的一侧内壁上固定有进料口，所述进料口的内部开设有进料孔，所述进料软管嵌入进料孔的内部并与进料孔之间保持转动连接，所述进料软管设置成直线型或弯曲型，直线型内设置有绞龙。

优选的，所述输送带的上表面开设有用于过滤筛分的筛分网孔，其中筛分网孔的开孔大小和筛分转筒上开设的筛分孔大小二者保持一致。

优选的，所述筛分机架的内壁上固定连接有推进组件，所述推进组件包括引导条，所述引导条均匀分布在筛分转筒的内壁上，并将筛分转筒的内部分隔出四组独立的腔室。

优选的，所述引导条设置成向着导出筒一侧扭曲的弧形片状结构，其中引导条的外边缘贴合在隔离罩的内壁上，引导条的最高点高度和隔离罩内壁最高点高度的延长线保持一致。

优选的，所述引导条的内部开设有安装槽，位于安装槽的内壁上设置有波纹部，所述引导条的一侧面上设置有偏心电机，位于压辊的内部嵌入有安装套，其中安装套沿着安装槽的轨迹进行滑动。

优选的，所述安装套的内部嵌入有主轴杆，所述主轴杆的外表面安装有偏心电机，所述主轴杆的外表面还安装有复位簧，所述偏心电机以及主轴杆的外表面包裹有压辊，所述压辊的内壁与复位簧进行连接包裹在偏心电机上。

优选的，所述压辊的末端贴合至偏心电机的表面，压辊和偏心电机的表面上跟随安装套的滑动同步运动。

一种盾构渣土智能筛分设备的筛分方法，智能筛分装置经过视觉传感模块检测物料，待物料进入到筛分转筒的内部后，通过启动驱动模块以及喷淋模块，驱动模块控制助力辊进行转动从而带动筛分转筒转动，同时驱动驱动电机开始工作，带动输送带向单侧方向运输，喷轮模块控制喷淋罩，将液体喷淋到筛分转筒的内部对渣土实行清洗，以及利用筛分转筒的转动对渣土进行筛分，智能分析数据上传模块监测工作参数，以及参数数据，并上传至远程终端，远程控制模块通过操控实现远程操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种盾构渣土智能筛分设备及筛分方法，通过对渣土进行翻滚同时进行向前的推进，在不受堆积的影响下利用喷淋模块，借助喷淋罩进行喷淋也能使得清洗的效果更好，也能在更短的时间内完成筛分处理，因此提高了筛分的效率，另外位于筛分转筒的内部还设置输送带和隔离罩，二者贴合可避免渣土从缝隙中掉落下去，极大了降低了筛分的误差性，提高了筛分的质量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明转动轨道和筛分转筒的结构示意图；

图4为本发明筛分转筒的剖面结构示意图；

图5为本发明输送带和输送辊的结构示意图；

图6为本发明输送带和隔离罩的结构示意图；

图7为本发明推进组件的结构示意图；

图8为本发明引导条和偏心电机的结构示意图；

图9为本发明偏心电机的分解结构示意图。

图中：11、筛分机架；12、助力辊；13、转动轨道；14、筛分转筒；21、高压水仓；22、喷淋罩；23、进料仓；24、导出筒；25、进料软管；26、进料口；27、进料孔；3、筛分组件；31、驱动电机；32、输送辊；33、输送带；34、隔离罩；35、筛分网孔；4、磁条；5、推进组件；51、引导条；52、压辊；53、安装槽；54、波纹部；55、偏心电机；56、安装套；57、复位簧；58、主轴杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

结合图1-图9，本发明的一种盾构渣土智能筛分设备，包括筛分机架11，筛分机架11用于对智能筛分设备进行支撑；

智能筛分设备中设立有用于控制转速的驱动模块，驱动模块中设立有变频器，利用变频器控制驱动模块数据参数；

智能筛分设备还设置有喷淋模块，视觉传感模块，智能分析数据上传模块，远程控制模块；

筛分机架11的顶端安装有助力辊12，驱动模块控制助力辊12实现转动，助力辊12的顶端架设有筛分转筒14，筛分转筒14的表面包裹有转动轨道13，助力辊12和筛分转筒14之间通过转动轨道13构成连接关系；

视觉传感模块检测入料信息，渣土进入筛分转筒14内部，控制驱动模块和喷淋模块工作，同时与智能分析数据上传模块以及远程控制模块配合工作，筛分转筒14的表面设置有磁条4；

筛分机架11的表面还安装有高压水仓21，高压水仓21表面设置有喷淋罩22，喷淋罩22的下表面设置成与筛分转筒14相匹配的弧形，喷淋罩22的下表面设置有均匀分布喷淋孔，喷淋孔与筛分转筒14之间相配合，由喷淋孔喷淋出来的水柱可直接透过筛分转筒14表面的筛分孔进入到筛分转筒14的内部，为了使得渣土的筛分效果更佳，采用高压喷淋的方式来加速渣土的分解，也能针对结块的渣土进行破碎，从而便于筛分渣土中的大小颗粒，另外在盾构机渣土筛分过程中向中间添加试剂，可以改变渣土的物理性质，从而提高筛分效果，其中可以向渣土中添加一定比例的水或表面活性剂，使渣土颗粒之间形成较强的结合力，更易于在筛分过程中聚集和分离，筛分机架11的另外一侧表面安装有进料仓23；

进料仓23的内部安装有进料软管25，筛分转筒14远离导出筒24的一侧内壁上固定有进料口26，进料口26的内部开设有进料孔27，进料软管25嵌入进料孔27的内部并与进料孔27之间保持转动连接，进料软管25设置成直线型或弯曲型，直线型内设置有绞龙，筛分转筒14的一侧安装有导出筒24，导出筒24和筛分转筒14共同运动，在盾构机挖掘的过程中，岩层的不同所产生的渣土形态也不同，由此将进料软管25设置成不同的形态可满足对不同状态渣土的运输，当渣土的形态为颗粒状时，通过进料软管25一字型的设计，利用绞龙的转动对颗粒状的渣土进行输送，如渣土为稀释状的泥浆，则利用绞龙的输送效果就相对较差，因此就需要采用弯曲型的进料软管25，其中弯曲型的进料软管25内设置有泵机，泵机的转动可对流动性较强的渣土进行输送，由于渣土的形态不同，因此通过不同形态的进料软管25与之对应来达到理想的输送效果；

导出筒24的外表面设置有筛分组件3，筛分组件3包括驱动电机31，导出筒24的外表面安装有驱动电机31，驱动电机31的输出端设置有输送辊32，输送辊32的外表面包裹有输送带33，输送带33的上表面开设有用于过滤筛分的筛分网孔35，其中筛分网孔35的开孔大小和筛分转筒14上开设的筛分孔大小二者保持一致，在该筛分装置进行筛分时，筛分后的渣土会通过两个部位进行导出，其中一个是通过筛分转筒14上的筛孔进行导出，另外一个是通过输送带33上端的筛分网孔35进行筛分从而再通过筛分转筒14进行导出，其中输送辊32和输送带33的设计，可将筛分转筒14的内部划分为上下两个部分，下部分的筛分转筒14上的筛孔对比上部分的筛孔要较大一点，为了让筛分后的渣土更便捷的排出；

其中筛分中为了避免渣土的堆积影响筛分效果，通过如下操作可提升筛分效果，且不受渣土堆积带来的影响；

位于筛分转筒14的内壁还嵌入连接有隔离罩34，隔离罩34的下半部分弯折嵌入至输送带33的内侧，且隔离罩34和输送带33位于弯折处二者相互贴合，在渣土的筛分中，当渣土由进料软管25导入到筛分转筒14的内部时，渣土会直接首先堆积在输送带33的上端，通过驱动电机31的驱动控制了输送辊32的转动从而渣土向前运输，在这个过程中，筛分转筒14需要进行转动，当筛分转筒14进行转动时，渣土就会从输送带33的表面滚动到筛分转筒14的内壁上，后再从筛分转筒14的内壁上滚动到输送带33的表面上，以此循环，又因为输送带33是不断向前推进的，渣土在输送带33上的位置也是不断变换的，位置的变换后渣土从输送带33滚动到筛分转筒14内壁上的位置也是不同的，渣土在筛分的过程中一边翻滚，一边向前推进，这样后续通过进料软管25导入到筛分转筒14内部的渣土也就不会得到堆积，在不受堆积的影响下利用喷淋模块，借助喷淋罩22进行喷淋也能使得清洗的效果更好，也能在更短的时间内完成筛分处理，因此提高了筛分的效率，另外位于筛分转筒14的内部还设置输送带33和隔离罩34，二者贴合可避免渣土从缝隙中掉落下去，极大了降低了筛分的误差性，提高了筛分的质量。

在基于上述的技术方案中，做出了进一步延伸，具体如下：

筛分机架11的内壁上固定连接有推进组件5，推进组件5包括引导条51，引导条51均匀分布在筛分转筒14的内壁上，并将筛分转筒14的内部分隔出四组独立的腔室，引导条51设置成向着导出筒24一侧扭曲的弧形片状结构，其中引导条51的外边缘贴合在隔离罩34的内壁上，引导条51的最高点高度和隔离罩34内壁最高点高度的延长线保持一致，其中为了控制各个部分的渣土的分布，通过设立引导条51可形成四个区域，在随着筛分转筒14的翻转同时带动了输送带33的翻转，翻转后输送带33上的渣土会分布到四个不同的区域中，为了避免渣土之间的滚动，导致均匀性分布变为不均匀的分布，为了克服这一问题，通过引导条51可对渣土进行约束，同时引导条51独特的形状设计，可驱使渣土在随着翻滚的过程中，沿着扭曲的方向进行推进，使得渣土可以向前推进，并完成和输送带33之间的配合，实现了筛分和推进的功能，控制渣土的分布，防止渣土的堆积，提高筛分效果；

也正是因为上述设计，可使得渣土在内部进行翻滚并向前推进，期间进料仓23向内进行喷淋液体，对渣土进行冲洗，清洗后的渣土部分小颗粒的会随着翻滚到筛分转筒14的内壁上掉落出来，从而被收集，另外一部分小颗粒会在清洗中通过隔离罩34掉落到筛分转筒14的下班部分，最终通过筛分转筒14导出，再进行收集起来，为了避免从隔离罩34内掉落出来的渣土受进料仓23喷淋的影响，引发回流，在隔离罩34的设计中，八字性的开口设计可防止回流，而大颗粒的渣土无法穿过筛分转筒14内壁上的筛孔也无法通过隔离罩34，从而随着输送带33的运输被传送出去。

在基于综上方案中，还做出进一步的延伸，具体如下：

引导条51的内部开设有安装槽53，位于安装槽53的内壁上设置有波纹部54，引导条51的一侧面上设置有偏心电机55，位于压辊52的内部嵌入有安装套56，其中安装套56沿着安装槽53的轨迹进行滑动，安装套56的内部嵌入有主轴杆58，主轴杆58的外表面安装有偏心电机55，主轴杆58的外表面还安装有复位簧57，偏心电机55以及主轴杆58的外表面包裹有压辊52，压辊52的内壁与复位簧57进行连接包裹在偏心电机55上，压辊52的末端贴合至偏心电机55的表面，压辊52和偏心电机55的表面上跟随安装套56的滑动同步运动，渣土的筛分中，部分的渣土会受自身结构的影响在经过水流的冲洗下依旧成块状，这时通过在引导条51的内部设计一组压辊52，其中压辊52不仅可以滑动还可以通过偏心电机55的人驱动带动主轴杆58进行震动，同时影响到压辊52的震动，在震动中可不断的敲击筛分转筒14的内壁，震动期间与筛分转筒14会产生缝隙，一些大颗粒会进入到缝隙中，从而被其敲碎，这样即可适用于部分成块渣土的打碎处理；

其中为了加大对压辊52的约束，压辊52的材质可被磁条4所吸引，磁条4的设置位置也与压辊52相对应，二者相互影响，其中压辊52和引导条51之间是相互滑动的，受到了地心引力的影响压辊52在不受引导条51推动的影响下，会始终处于引导条51的最低点，这时筛分转筒14的转动与压辊52之间的相对位置就发生了变化，相对位置发生变化后，则利用压辊52即可对筛分转筒14表面存在的渣土起到碾压的作用，当随着筛分转筒14和引导条51的转动后，安装槽53的内壁会驱使压辊52跟随其运动，这时压辊52也就无法继续保持在筛分转筒14的最低点，随着转动并重复上述运动，实现了循环。

一种盾构渣土智能筛分设备的筛分方法，智能筛分装置经过视觉传感模块检测物料，待物料进入到筛分转筒14的内部后，通过启动驱动模块以及喷淋模块，驱动模块控制助力辊12进行转动从而带动筛分转筒14转动，同时驱动驱动电机31开始工作，带动输送带33向单侧方向运输，喷轮模块控制喷淋罩22，将液体喷淋到筛分转筒14的内部对渣土实行清洗，以及利用筛分转筒14的转动对渣土进行筛分，智能分析数据上传模块监测工作参数，以及参数数据，并上传至远程终端，远程控制模块通过操控实现远程操作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。