多段可拼接式盾构机

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，特别地，涉及一种多段可拼接式盾构机。

背景技术

地铁、铁路、公路、市政等水电管道施工时，现有一般的施工方法为：首先在需要铺设水电管道的位置进行半封闭开挖，即沿管道铺设长度方向由上至下开挖出内凹的安装渠，然后把水电管道铺设于该安装渠内，最后再填土封闭，该种施工方式中，工人的劳动强度非常大、施工进度低、且施工质量差。鉴于现有施工方法存在的该些技术问题，发明一种与隧道掘进用盾构机相似的小型盾构机。

现有的小型盾构机通常包括前盾、中盾和后盾，且前盾、中盾和后盾依次通过焊接固定连接为一个整体，而这样设置下的盾构机的长度难以进行变化，当需要小型盾构机进行狭窄环境下的顶管施工时，需要根据顶管的设计深度选取合适的小型盾构机，由于现有的小型盾构机为一体式的，难以进行长度的调整，所以单一尺寸的小型盾构机难以满足不同顶管施工中顶管设计深度的要求。

发明内容

本发明提供了一种多段可拼接式盾构机，以解决如何实现盾构机的长度可调，以提高顶管施工的适应性的技术问题。

根据本发明的提供一种多段可拼接式盾构机，包括前盾体、中盾体以及后盾体，包括前盾体、中盾体以及后盾体，所所述前盾体包括沿轴向依次设置的装配座、前置机芯机构和刀盘，所述前置机芯机构安装在所述装配座上，所述前置机芯机构与刀盘连接并用于带动所述刀盘转动；所述中盾体包括前节、中节和尾节，所述前节与所述装配座可拆卸连接且连接处通过第一密封件密封，所述中节与所述前节密封连接，所述尾节与所述中节可拆卸连接；所述后盾体与所述尾节可拆卸连接且通过第二密封件密封，所述后盾体上与所述尾节连接的一端设有用于隔断中盾体与后盾体的分隔板。

进一步地，所述前置机芯机构包括外壳体、中心套、轴承组以及驱动件，所述中心套固定在所述装配座上且与所述装配座同轴设置，所述外壳体套设在所述中心套上且通过所述轴承组与所述中心套转动连接，所述驱动件安装在所述装配座上且所述驱动件的驱动轴穿过所述中心套并与所述外壳体固定连接，所述驱动件用于带动所述外壳体周向转动。

进一步地，所述外壳体的外侧壁上固定连接有第一法兰盘，所述刀盘上设置有第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘配合连接以使所述刀盘与所述外壳体固定连接。

进一步地，所述外壳体的周侧设置有泥水舱，所述泥水舱的开口端固定有过滤网罩，所述过滤网罩与所述刀盘间隔设置，所述过滤网罩与所述刀盘之间形成有破碎舱。

进一步地，所述前节为中空筒状的前轴筒，所述中节为中空筒状的中轴筒，所述尾节为中空筒状的后轴筒，所述前轴筒的第一端与所述装配座可拆卸连接，所述中轴筒上设置有用于带动前盾体沿中轴线向外侧偏转的偏转机构，所述偏转机构的输出端与所述装配座可拆卸连接，所述中轴筒的第一端固定有密封环，所述密封环与所述前轴筒第二端的内壁抵接，所述中轴筒的第二端与所述后轴筒的第一端可拆卸连接，所述后轴筒的第二端与所述后盾体可拆卸连接。

进一步地，所述偏转机构包括相对设置在盾构机中轴线两侧的偏转油缸，所述偏转油缸包括固定连接在中轴筒上的缸体和设置在缸体上的并沿轴向伸缩的活塞杆，所述活塞杆与所述装配座固定连接。

进一步地，所述后轴筒的内壁上设置有装配盒，所述后轴筒上开设有与所述装配盒的内腔连通的开口，所述装配盒上安装有止转装置，所述止转装置包括止转件和止转油缸，所述止转油缸安装在所述装配盒上，所述转动件转动连接在所述装配盒内，所述止转油缸用于推动所述止转件转动，以使所述止转件转动伸出所述开口以插入所述后轴筒所在的土层。

进一步地，所述装配座上开设有与所述装配座同轴设置的第一环槽，所述第一环槽的内径的径向尺寸大于所述前节与所述装置座接触一端的内径的径向尺寸，所述第一密封件为第一密封环，所述第一密封环嵌设在所述第一环槽且所述第一密封环与所述前节抵接；所述分隔板上开设有与所述分隔板同轴设置的第二环槽，所述第二环槽的内径的径向尺寸大于所述尾节与所述后盾体连接一端的内径的径向尺寸，所述第二密封件为第二密封环，所述第二密封环嵌设在所述第二环槽内且所述第二密封环与所述尾节抵接。

进一步地，所述中盾体内设置有用于与所述前置机芯机构连接的减速机。

进一步地，所述刀盘上设置有用于扩孔的扩口刀、用于对扩孔端面上的地层进行周向刮削破碎的刮削刀以及用于对前进方向上的地层中的岩石进行压裂破碎的压钻刀。

本发明具有以下有益效果：

本发明的多段可拼接式盾构机中，盾构机包括前盾体、中盾体和后盾体，其中，中盾体保护依次连接的前节、中节和尾节，整个盾构机则分为依次拼接的五段，其中，前盾体的长度是固定的，而中盾体中前节、中节以及尾节的长度可以根据实际情况进行选取，且后盾体的长度也可旋转不同长度的后盾体，当需要在狭窄环境进行顶管施工时，先根据顶管的设计深度确定需要施工的盾构机的总长度，再根据确认的盾构机的总长度选取合适长度的中盾体和后盾体进行拼接组装，在此过程中，前节、中节、尾节以及后盾体的长度均能进行不同长度规格的选取从而组合出多组不同长度的盾构机，进而满足顶管施工中不同顶管深度的施工要求，提高顶管施工的适应性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的多段可拼接式盾构机的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的前置机芯机构的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的密封套环的布置示意图。

图例说明：

100、前盾体；101、装配座；102、前置机芯机构；103、外壳体；104、中心套；105、轴承组；106、驱动件；107、第一法兰盘；108、第二法兰盘；109、泥水舱；110、过滤网罩；111、刀盘

200、中盾体；201、前节；202、中节；203、尾节；204、减速器；

300、偏转油缸；301、缸体；302、活塞杆；

400、第一偏转座；401、第二偏转座；

500、后盾体；501、分隔板；

600、装配盒；601、止转件；602、止转油缸；

700、密封套环；701、密封盖；702、滑油腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本实施例的一种多段可拼接式盾构机，包括前盾体100、中盾体200以及后盾体500，所所述前盾体100包括沿轴向依次设置的装配座101、前置机芯机构102和刀盘111，所述前置机芯机构102安装在所述装配座101上，所述前置机芯机构102与刀盘111连接并用于带动所述刀盘111转动；所述中盾体200包括前节201、中节202和尾节203，所述前节201与所述装配座101可拆卸连接且连接处通过第一密封件密封，所述中节202与所述前节201密封连接，所述尾节203与所述中节202可拆卸连接；所述后盾体500与所述尾节203可拆卸连接且通过第二密封件密封，所述后盾体500上与所述尾节203连接的一端设有用于隔断中盾体200与后盾体500的分隔板501。

在本实施例中，装配座101上设置有第一法兰，前节201上设有第二法兰，通过第一法兰和第二法兰配合再通过螺栓进行连接，以使前节201可拆卸的固定在装配座101上，为了保证装配座101与前节201连接处的密封性，设置有第一密封件进行密封，具体实施时，第一密封件可以为套设在装配座101外侧的密封环，用于覆盖前节201和装配座101之间的间隙；也可以为与装配座101的内壁过盈配合的密封圈，该密封圈用于覆盖前节201与装配座101内侧之间的间隙；第一密封件还可以是夹设在前节201和装配座101之间的防漏胶圈。中节202和装配座101之间设置有偏转油缸300，通过偏转油缸300使得中节202与装配件可拆卸连接，且中节202与前节201之间密封连接；中节202上设置有第三法兰，尾节203上设置有第四法兰，通过第三法兰和第四法兰配合再通过螺栓进行连接，以使中节202可拆卸的固定在尾节203上，在上述连接中，前节201、中节202以及尾节203的长度均能够通过实际情况进行选取，进而控制盾构机的长度。尾节203上还设置有第五法兰，后盾体500上设置有第六法兰，第五法兰和第六法兰通过螺栓进行连接固定，且后盾体500上设置有分隔板501用于将中盾体200和后盾体500分离，后盾体500中用于设置盾构机人舱，以为操作人员提供操作空间和操作平台。

具体的，盾构机包括前盾体100、中盾体200和后盾体500，其中，中盾体200保护依次连接的前节201、中节202和尾节203，整个盾构机则分为依次拼接的五段，其中，前盾体100的长度是固定的，而中盾体200中前节201、中节202以及尾节203的长度可以根据实际情况进行选取，且后盾体500的长度也可旋转不同长度的后盾体500，当需要在狭窄环境进行顶管施工时，先根据顶管的设计深度确定需要施工的盾构机的总长度，再根据确认的盾构机的总长度选取合适长度的中盾体200和后盾体500进行拼接组装，在此过程中，前节201、中节202、尾节203以及后盾体500的长度均能进行不同长度规格的选取从而组合出多组不同长度的盾构机，进而满足顶管施工中不同顶管深度的施工要求，提高顶管施工的适应性。

进一步地，所述前置机芯机构102包括外壳体103、中心套104、轴承组105以及驱动件106，所述中心套104固定在所述装配座101上且与所述装配座101同轴设置，所述外壳体103套设在所述中心套104上且通过所述轴承组105与所述中心套104转动连接，所述驱动件106安装在所述装配座101上且所述驱动件106的驱动轴穿过所述中心套104并与所述外壳体103固定连接，所述驱动件106用于带动所述外壳体103周向转动。

在本实施例中，中心套104固定在装配座101上且与装配座101同轴连接，外壳体103套设在中心套104上，且外壳体103与中心套104之间设置有轴承组105，轴承组105一方面能够为外壳体103提供稳定的支撑，保证外壳体103与中心套104保持同轴，另一方面，外壳体103与中心套104之间能够通过轴承组105进行密封，为了保证外壳体103能够流畅在驱动轴的作用下转动，可以将外壳体103上设置连通外壳体103内部的油腔，并在油腔中注入润滑油，以减少轴承组105与外壳体103之间摩擦。驱动件106为驱动电机，其机体通过螺栓安装于装配座101朝向中盾体200的一侧，驱动轴则穿过中心套104与外壳体103固定连接。

进一步地，所述外壳体103的外侧壁上固定连接有第一法兰盘107，所述刀盘111上设置有第二法兰盘108，所述第一法兰盘107与所述第二法兰盘108配合连接以使所述刀盘111与所述外壳体103固定连接。

在本实施例中，第一法兰盘107和第二法兰盘108通过螺栓可拆卸连接，方便刀盘111与外壳体103直接的拆卸安装，进而便于刀盘111后续的拆卸维护。

参照图3，在又一实施例中，为了保证对第一法兰盘107和第二法兰盘108进行保护，同时防止外部泥水腐蚀连接第一法兰盘107和第二法兰盘108的螺栓，将第一法兰盘107和第二法兰盘108的连接缝隙处设置有密封套环700，同时在第二法兰盘108上设置可拆卸的密封盖701以密封螺栓。为了方便螺栓的转动，可以将密封套环内设置滑油腔702，并使滑油腔702连通第一法兰盘107或第二法兰盘108上的螺纹孔，使得螺栓与滑油接触。

进一步地，所述外壳体103的周侧设置有泥水舱109，所述泥水舱109的开口端固定有过滤网罩110，所述过滤网罩110与所述刀盘111间隔设置，所述过滤网罩110与所述刀盘111之间形成有破碎舱。

在本实施例中，泥水舱109则设置在外壳体103的周侧，相较于现有的盾构机，将泥水舱109与驱动件106轴向重合，从而缩短了前盾体100的整体长度，从而减少前盾体100的制作成本。而且刀盘111与泥水舱109未接触而是直接与壳体总成连接，需要对驱动件106进行检修维护时，只需将刀盘111在壳体总成拆卸后，再直接对壳体总成内的驱动件106进行维修即可，检修过程简单。过滤网罩110包括与泥水舱109的开口端固定的网罩本体，及连接于网罩本体朝向刀盘111的内环壁上的破碎条；破碎条用于与刀盘111配合以将进入破碎舱的泥块和碎石进一步挤压破碎，以通过网罩本体的过滤后进入泥水舱109外排。中盾体200内还设置有进水排浆系统，用于将泥水舱109中的泥水排出。

进一步地，所述前节201为中空筒状的前轴筒，所述中节202为中空筒状的中轴筒，所述尾节203为中空筒状的后轴筒，所述前轴筒的第一端与所述装配座101可拆卸连接，所述中轴筒上设置有用于带动前盾体100沿中轴线向外侧偏转的偏转机构，所述偏转机构的输出端与所述装配座101可拆卸连接，所述中轴筒的第一端固定有密封环，所述密封环与所述前轴筒第二端的内壁抵接，所述中轴筒的第二端与所述后轴筒的第一端可拆卸连接，所述后轴筒的第二端与所述后盾体500可拆卸连接。

在本实施例中，偏转机构通过带动前盾体100沿中轴线向外侧进行偏转，从而实现刀盘111掘进方向的改变。装配座101上设置有第一法兰，前轴筒的第一端设有第二法兰，通过第一法兰和第二法兰配合再通过螺栓进行连接，以使前节201可拆卸的固定在装配座101上，前轴筒的第二端套设在中轴套的第一端上，且前轴筒的第二端为弹性端，能够沿径向偏移，且前轴筒的第二具有朝中轴线靠拢的趋势，中轴筒的第一端贴合前轴筒的第二端设置有密封环，且中轴筒的第一端也具有弹性并具有向背离中轴线外翻的趋势，使得前轴筒与中轴筒密封连接，且在偏转机构偏转后，仍能在弹性的作用下精密贴合实现密封。中轴筒的第二端与后轴筒的第一端可拆卸连接，后轴筒的第二端与后盾体500可拆卸连接。

进一步地，所述偏转机构包括相对设置在盾构机中轴线两侧的偏转油缸300、固定在所述装配座101上的第一偏转座400以及固定在所述中轴筒上的第二偏转座401，所述偏转油缸300包括缸体301和设置在所述缸体301上的并沿轴向伸缩的活塞杆302，所述缸体301与所述第一偏转座400转动连接，所述活塞杆302与所述第二偏转座401转动连接。

在本实施例中，偏转机构包括对设置在盾构机中轴线两侧的偏转油缸300，具体使用时，活塞杆302伸出时，刀盘111朝活塞杆302伸出的一侧偏转，从而完成刀盘111掘进方向的转变。

进一步地，所述后轴筒的内壁上设置有装配盒600，所述后轴筒上开设有与所述装配盒600的内腔连通的开口，所述装配盒600上安装有止转装置，所述止转装置包括止转件601和止转油缸602，所述止转油缸602安装在所述装配盒600上，所述转动件转动连接在所述装配盒600内，所述止转油缸602用于推动所述止转件601转动，以使所述止转件601转动伸出所述开口以插入所述后轴筒所在的土层。

在本实施例中，止转装置还包括滑动块，止转件601转动连接在装配盒600上，驱动件106安装在装配盒600上，滑动件滑动连接于装配盒600内，通过驱动件106推动滑动块移动，再由滑动块推动止转件601转动，进而使止转件601伸出开口插入土层中。将驱动件106未直接与止转件601接触，通过滑动件进行中间传力，当止转件601受到反旋力时，止转件601直接将反旋力传递至盾构机外壳开口的侧壁上，即将反旋力传递到盾构机的外壳上，此时无需驱动件106共同承受反旋力，所以驱动件106不会受到反旋力而造成疲劳受损，提高了驱动件106的使用寿命，当止转件601受损后，直接将转动连接在装配盒600上的止转件601更换即可。

进一步地，所述装配座101上开设有与所述装配座101同轴设置的第一环槽，所述第一环槽的内径的径向尺寸大于所述前节201与所述装置座接触一端的内径的径向尺寸，所述第一密封件为第一密封环，所述第一密封环嵌设在所述第一环槽且所述第一密封环与所述前节201抵接；所述后盾体500上开设有第二环槽，所述第二环槽的内径的径向尺寸大于所述尾节203与所述后盾体500连接一端的内径的径向尺寸，所述第二密封件为第二密封环，所述第二密封环嵌设在所述第二环槽内且所述第二密封环与所述尾节203抵接。

在本实施例中，装配座101上开设有与所述装配座101同轴设置的第一环槽，第一密封环嵌设在第一环槽中，第一环槽的内径的径向尺寸大于前节201与装置座接触一端的内径的径向尺寸，使得第一密封环安装后能够对装配座101和前节201的连接处进行密封。相应的，后盾体500同轴设置的第二环槽，第二环槽的内径的径向尺寸大于尾节203与后盾体500连接一端的内径的径向尺寸，使得第二密封环安装后能够对尾节203和后盾体500的连接处进行密封。

进一步地，所述中盾体200内设置有用于与所述前置机芯机构102连接的减速机204。

在本实施例中，减速机204用于将前置机芯机构102带动刀盘111的转速降低，进而为刀盘111的转速提供更大的扭矩，使得刀盘111转速能够符合盾构机的施工要求，实现稳定的掘进施工。

进一步地，所述刀盘111上设置有用于扩孔的扩口刀、用于对扩孔端面上的地层进行周向刮削破碎的刮削刀以及用于对前进方向上的地层中的岩石进行压裂破碎的压钻刀。

在本实施例中，通过扩孔刀、刮削刀及压钻刀三者的配合作用，使其适用于泥土、风化岩、岩石等混合地层，适应范围广，使用经济性高；扩孔刀、刮削刀及压钻刀三者配合作用时，扩孔刀掘进顺畅，可有效防止扩孔刀崩刀，提高掘进速度，增大扩孔刀的使用寿命，同时通过刮削刀和压钻刀的配合作用，也使土、石破碎的更充分，以便后续进一步的挤压破碎。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。