一种蠕动式盾构机用行进装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种蠕动式盾构机用行进装置，特别涉及一种掘进自走一体的蠕动式盾构机用行进装置，属于隧道挖掘设备技术领域。


背景技术：

[0002]
盾构机是一种隧道掘进的专用大型工程机械，在矿山、隧道挖掘中起到重要作用。随着技术的不断发展，盾构机已发展出多种不同类别，例如，手掘式盾构机、挤压式盾构机、机械式盾构机等。一般情况下，盾构机是由一个圆柱体的钢组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即是护盾，它对挖掘还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受土层的压力。
[0003]
随着盾构挖掘技术的不断进步，盾构机不但能够适用土质松软的土层，还可以适用在土质坚硬的岩土层或岩石层。但目前的盾构机等隧道挖掘设备体积很大，往往用于直径较大的隧道挖掘，不适用于尺寸较小的地下隧道的挖掘使用。但随着城市的不断发展，城市地下的电缆、排水、市政管道等小型地下管路需要经常进行铺设、维护等工作，从而经常出现对原有路面进行开放性挖掘，不但工作量较大，而且会对地面的正常交通造成影响。同时，盾构机往往是单向运动，缺乏回退功能。


技术实现要素：

[0004]
为解决现有盾构机体积较大，不适用挖掘小型地下管道，以及只能单向运动缺少回退功能的问题，本实用新型提供了一种蠕动式盾构机用行进装置，所采取的技术方案如下：
[0005]
一种蠕动式盾构机用行进装置，包括圆柱形主机壳体1，安装于所述主机壳体1行进方向前方的钻头组件2、滑动支撑组件3、推动组件4。主机壳体1的侧面圆周部11上沿圆周方向均匀设有多个与滑动支撑组件3连接的滑动支撑槽口14；在所述滑动支撑槽口14的一侧或两侧设有固定支撑槽口15；一组滑动支撑槽口14与一组固定支撑槽口15为一个移动支撑单元；行经装置沿主机壳体1轴向呈线性设有多个移动支撑单元；所述滑动支撑组件3包括安装于主机壳体1内部的支撑架31，以及安装在支撑架31末端与滑动支撑槽口14连接的伸缩机构i32和固定支撑槽口15固定连接的伸缩结构，两所述伸缩机构均可沿主机壳体1的径向伸出主机壳体1的圆周部11外侧，形成实现主机壳体1悬空的固定结构；所述推动组件4包括固定于主机壳体1 内部的支撑环41以与支撑架31连接的伸缩机构ii42；伸缩机构ii42可在伸缩机构i32与主机壳体1外部环境固定后推动主机壳体1沿行进方向向前或向后运动。
[0006]
优选地，所述主机壳体1的前部为与钻头组件2连接的钻头连接端部12，后部为设有后退导向管的后退导向端部13。
[0007]
更优选地，所述后退导向管为向主机壳体1轴线内收的同心异径管。
[0008]
优选地，所述伸缩机构为液压缸、气压缸或电机。
[0009]
优选地，所述钻头组件2包括直径大于主机壳体1外径的圆柱形主体21；在主体21的前侧面设有用于安装挖掘刀片的安装棱22；后部设有带动钻头组件2转动的转轴23；在所述主体21 上设有贯通的岩土输出口24。
[0010]
更优选地，所述行进装置还包括输出管道5；所述输出管道5包括与所述岩土输出口24连通的连接部51，以及与连接部51后侧连接的管道52。
[0011]
优选地，在所述滑动支撑槽口14上安装有滑槽34；所述滑槽34为外部形状与滑动支撑槽口14内侧形状相匹配的框架结构；在所述滑槽34的内侧面中部设有内凹的内槽341；所述伸缩机构i32的伸缩端连接板活动连接于内槽341内；所述伸缩机构ii42的伸缩方向与所述滑槽34 的方向相同。
[0012]
更优选地，所述滑槽34沿长度方向两侧内部设有凸起342，所述凸起342与外侧边缘形成阶梯式结构；所述滑槽34通过所述阶梯式结构与所述滑动支撑槽口14固定连接。
[0013]
优选地，在所述伸缩机构i32以及所述固定支撑槽口15固定连接的伸缩结构外端固定连接有一位于主机壳体1外侧的固定板。
[0014]
更优选地，在所述固定板的外侧固定面上设有末端呈尖锐状的凸起。
[0015]
相对于现有技术，本实用新型获得的有益效果是：
[0016]
本实用新型所提供的行进装置的结构可大可小，直径可从几十厘米到几米，适用范围广。既能够作为地下电缆、排水管等小型管道的挖掘工具，又可作为正常的隧道和矿山的挖掘工具，甚至可作为大型排水管道内部的清污工具。
[0017]
行进装置的后部设有后退导向管，可使盾构机沿已挖掘好的隧洞工作面后退。尤其适用于土质坚硬不易塌陷的岩土层以及大型管道内部。同时，该行进装置采用非传统的边挖掘边推进的方式，而采用通过伸出主机壳体外周的伸缩支撑机构的支撑-固定-推进-固定-收缩的“蠕动式”循环工作方式行进，运行稳定，操控性好，可实现无人控制，自动挖掘，可用于矿山挖掘大幅提高挖掘进度保障人身安全。
附图说明
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图1为本实用新型一种优选实施方式中行进装置的后视结构示意图。
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图2为图1的立体结构示意图。
[0020]
图3为本实用新型一种优选实施方式中行进装置主机壳体的立体结构示意图。
[0021]
图4为本实用新型一种优选实施方式中行进装置推动组件与滑动支撑组件组合体的立体结构示意图。
[0022]
图5为本实用新型一种优选实施方式中行进装置滑动支撑组件端部的立体结构示意图。
[0023]
图6为本实用新型一种优选实施方式中行进装置钻头组件的立体结构示意图。
[0024]
图7为本实用新型一种优选实施方式中行进装置岩土输出管道的立体结构示意图。
[0025]
其中，1，主机壳体；2，钻头组件；3，滑动支撑组件；4，推动组件；5，输出管道；11，圆周部；12，钻头连接端部；13，后退导向端部；14，滑动支撑槽口；15，固定支撑槽口；21，主体；22，安装棱；23，转轴；24，岩土输出口；31，支撑架；32，伸缩机构i；33，固定板；34，滑槽；35，垫块；41，支撑环；42，伸缩机构ii；51，连接部；52，管道；341，内槽； 342，凸台。
具体实施方式
[0026]
在本实用新型以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]
在本实用新型以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间介质间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以是具体情况理解上书术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]
此外，在本实用新型以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
[0029]
以下实施例所用材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，未经特殊说明，均为本领域普通材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，本领域技术人员均可通过商业渠道获得，或者根据具体需要进行常规设置即可，无需付出创造性劳动。
[0030]
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不受以下详细说明的限制。
[0031]
以下实施例中伸缩装置采用伸缩的液压油缸。
[0032]
图1为本实用新型一种优选实施方式中行进装置的后视结构示意图。图2为图1立体结构示意图。从图1和图2可知，在该优选实施方式中，行进装置包括一个圆柱形主机壳体1、位于主机壳体1前端的钻头组件2、安装在主机壳体1内部的两个滑动支撑组件3和两个推动组件4。
[0033]
其中，滑动支撑组件3的支撑架31为十字型，共有四个端部，分别与主机壳体1外圆周上的四个互动支撑槽口14连接。同时，在每个滑动支撑槽口14的下游侧附件设于一个固定支撑槽口15。
[0034]
图3为本实用新型一种优选实施方式中行进装置主机壳体的立体结构示意图。从图3可知，在该优选实施方式中，主机壳体1的前部为钻头连接端部12，后部为后退导向端部13。在钻头连接端部12上设有用于与钻头组件2连接对的支撑架，后部的后退导向端部13为向主机壳体1轴线内收的同心异径管。
[0035]
图4为本实用新型一种优选实施方式中行进装置推动组件与滑动支撑组件组合体的立体结构示意图。从图4可知，在该优选实施方式中，推动组件4包括一个环形的支撑环41，以及位于支撑环41轴线方向上，固定安装的伸缩机构ii 42，伸缩结构ii42的伸缩杆端部与呈十字形的支撑架31的一侧面中心位置的垫块35连接。滑动支撑组件3在其支撑架31的每个端部固定安装有一个伸缩机构i32，伸缩机构ii的末端连接有一个固定板33。为增加固定的稳定性，在固定板33的外侧面设有呈矩形阵列分布的尖刺型凸起。在固定板33的下部四周为滑槽34(显示两个，两个未显示)。滑槽34的长度大于固定板33，从而可实现沿滑槽34 长度方向移动。
[0036]
图5为本实用新型一种优选实施方式中行进装置滑动支撑组件端部的立体结构示
意图。从图5可知，在该优选实施方式中，伸缩机构i32伸缩杆前端的固定板活动安装于矩形框架结构的滑槽34的内侧面内槽341内。在滑槽34的上部沿长度方向设有凸台342，从而与边缘形成台阶结构。滑槽34通过该台阶机构与滑动支撑槽口14固定连接。
[0037]
图6为本实用新型一种优选实施方式中行进装置钻头组件的立体结构示意图。从图6可知，在该优选实施方式中，钻头组件2包括一圆柱形主体21，在主体21的外侧面上设于从圆心沿径向辐射的安装棱22，用来安装挖掘刀具。在主体21内侧面中部设有用于带动主体 21转动的转轴23(或轴承)。同时，在主体21上设有一扇形缺口，作为输送岩土的岩土输出口24。
[0038]
图7为本实用新型一种优选实施方式中行进装置岩土输出管道的立体结构示意图。从图 7可知，在该优选实施方式中，该岩土输出管道5主要由两部分组成，一部分为与扇形岩土输出口24形状相匹配的连接部51，在连接部51的后侧为管道52。
[0039]
以附图为例，该行进机构的工作流程是：(以前进为例)
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1、人工开凿一条略微大于盾构机主机体隧洞，后方用机械把盾构机主机体推入隧洞。
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2、8个支撑固定油缸启动，油缸杆伸出通过固定板把主机体牢固锁定在隧洞壁上。通过调整8个油缸的油缸杆伸缩长度，使主机体悬浮于隧洞中不与洞壁接触。
[0042]
3、2个推动组件的主推油缸启动，油缸杆完全收缩回到最低位置。
[0043]
4、8个支撑推进液压缸启动，液压杆通过固定板固定于岩壁。
[0044]
5、8个支撑固定液压缸启动，油缸杆收回到最低位置(主机体通过8个支撑滑动液压固定板悬浮于隧洞中。
[0045]
6、2个主推液压缸工作，推动盾构机主机体及钻头通过支撑滑动液压缸的滑道前进。
[0046]
7、当主推液压缸工作，液压杆伸到最高位置，液压停止工作。
[0047]
8、8个支撑固定油缸工作。油缸杆伸出通过固定板把机体固定(此时8个支撑滑动油缸固定爪和8个支撑固定油缸固定板都与洞壁紧密接触)
[0048]
9、8个支撑滑动液压缸工作，液压杆收缩到最低位置时。(此时盾构机主机体由8个支撑固定油缸把主机体悬浮于隧洞中)
[0049]
10、2个主推液压缸工作，把支撑滑动液压缸推到最低位置。
[0050]
11、开始重复第4步动作。
[0051]
盾构机后退过程就是通过调整主推油缸工作方向，工作过程相同。
[0052]
虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。