Проходческий щит

 

Использование: проходческие щиты для строительства тоннелей в водонасыщенных грунтах. Сущность изобретения: проходческий щит включает корпус с призабойной камерой, роторный рабочий орган и шнековый конвейер. Роторный рабочий орган состоит из неподвижной и вращающейся обечаек. Вращающаяся обечайка состоит из опорной и выдвижной частей. На последней установлены поворотные заслонки и копир-резец с гидроцилиндрами. На корпусе каждого гидроцилиндра выдвижения установлена трубчатая оболочка, в которой размещены участки трубопроводов, соединяющие жесткие трубопроводы, размещенные на выдвижной части и подводящие рабочую жидкость к гидроцилиндрам поворотных заслонок и гидроцилиндру копира-резца. Участки трубопроводов соединяющие жесткие и гибкие трубопроводы выдвижной и опорной частей, размещены в трубчатых оболочках гидроцилиндров выдвижения. Для уплотнения полости, в которой размещены гидроцилиндры выдвижения и участки трубопроводов, на переднем фланце установлены плавающие уплотнения. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам, предназначенным для строительства тоннелей в водонасыщенных грунтах.

Известен проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидроцилиндры, выдвижной роторный рабочий орган, состоящий из неподвижной обечайки с установленной на ней вращающейся обечайкой, оснащенной элементами разработки забоя [1] Недостатком указанного щита является то, что при оснащении щита поворотными заслонками для крепления забоя и копиром-резцом для управления выделением щита не решен вопрос подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам их управления.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидроцилиндры, роторный рабочий орган, состоящий из неподвижной обечайки с установленной в ней вращающейся обечайкой, имеющей опорную часть с передним и задним фланцами, связанными между собой, и выдвижную часть, оснащенную элементами разработки забоя и связанную с опорной частью скалками и гидроцилиндрами выдвижения, жесткие гибкие трубопроводы, связанные с поворотным подсоединением гидросистемы, конвейер-перегружатель [2] Недостатком указанной конструкции является то, что она не приспособлена для проходки тоннелей в водонасыщенных грунтах, т. к. в этом случае конвейер-перегружатель жестко закреплен к герметичной перегородке, отделяющей призабойную камеру от зоны расположения рабочего персонала, и не может выдвигаться вместе с выдвижной частью вращающейся обечайки.

При оснащении выдвижной части поворотными заслонками и копиром-резцом с гидроцилиндрами их управления не решен вопрос подвода рабочей жидкости к указанным гидроцилиндрам.

Кроме того, не решен вопрос уплотнения гидроцилиндров выдвижения, т.к. при установке обычного уплотнения происходит его деформация из-за шарнирного закрепления гидроцилиндров выдвижения, и в водонасыщенных грунтах оно окажется неработоспособным.

Кроме того, корпуса скалок и гидроцилиндров выдвижения и трубопроводы не защищены от воздействия на них разрабатываемой породы, при попадании ее в призабойную камеру.

Задачей изобретения является обеспечение подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам поворотных заслонок и копир-резца, установленным на выдвижной части, и защита выдвижных элементов (скалок, гидроцилиндров выдвижения и трубопроводов) от непосредственного воздействия на них разрабатываемой породы при работе проходческого щита в водонасыщенных грунтах.

Для решения поставленной задачи проходческий щит снабжен поворотными заслонками и копиром-резцом с гидроцилиндрами, установленными на выдвижной части, трубчатыми оболочками, установленными на корпусах гидроцилиндров выдвижения и скалок, защитными кожухами для трубчатых оболочек и скалок и плавающими уплотнениями, установленными на переднем фланце опорной части, при этом гидроцилиндры поворотных заслонок и копира-резца связаны посредством жестких и гибких трубопроводов, размещенных на выдвижной и опорной частях, и соединяющих их участков с поворотным подсоединением гидросистемы, установленным на опорной части, при этом участки трубопроводов, соединяющие жесткие и гибкие трубопроводы выдвижной и опорной частей, размещены в трубчатых оболочках гидроцилиндров выдвижения.

Кроме того, плавающее уплотнение выполнено в виде жестко закрепленной к переднему фланцу крышки, в которой с возможностью радиального перемещения размещена уплотняющая шайба, установленная на трубчатой оболочке гидроцилиндра выдвижения, при этом уплотняющая шайба имеет торцевые уплотнения, радиальное уплотнение и грязесъемник.

Кроме того, защитный кожух выполнен в виде закрепленной на переднем фланце плиты с кольцевой полостью для размещения в ней трубчатой оболочки или скалки и жестко прикрепленных к плите выступающих консолей.

Для решения поставленной задачи необходима вся совокупность существенных признаков.

Для обеспечения подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам поворотных заслонок и копира-резца, установленным на выдвижной части, от насосной станции через поворотное подсоединение гидросистемы, закрепленное в опорной части, необходимо жесткие и гибкие трубопроводы, размещенные на опорной и выдвижной частях, соединить участками трубопроводов, которые размещены в трубчатых оболочках, установленных на корпусах гидроцилиндров выдвижения.

Размещение этих участков трубопроводов в трубчатых оболочках защитит участки от воздействия разрабатываемой водонасыщенной породы.

Для надежного уплотнения полости, в которой размещены гидроцилиндры выдвижения и участки соединяющих трубопроводов, уплотнения выполнены плавающими, что уменьшит износ уплотнений.

Для уменьшения износов корпусов выдвижных элементов скалок и трубчатых оболочек гидроцилиндров выдвижения на переднем фланце установлены защитные кожухи, исключающие непосредственное воздействие разработанной породы на участки выдвижных элементов.

На фиг.1 изображен проходческий щит, продольный разрез; на фиг.2 то же, рабочее положение щита с выдвижной частью; на фиг.3 то же, вид спереди; на фиг. 4 узел I на фиг.1; на фиг.5 разрез по А-А на фиг.3; на фиг.6 разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.7 узел II на фиг.4.

Проходческий щит содержит корпус 1 с призабойной камерой 2, щитовые гидроцилиндры 3, конвейер-перегружатель, выполненный в виде шнекового конвейера 4, роторный рабочий орган 5 с приводом 6 его вращения. Шнековый конвейер 4 жестко закреплен к герметической перегородке 7, отделяющей призабойную камеру 2 от зоны расположения рабочего персонала. Роторный рабочий орган 5 состоит из неподвижной обечайки 8 и установленной в ней на опорном подшипнике 9 вращающейся обечайки 10. Вращающаяся обечайка 10 имеет периферийные элементы зацепления 11 в виде цевочных пальцев, связанных с приводной звездочкой 12 привода 6. Вращающаяся обечайка 10 состоит из опорной 13 и выдвижной 14 части. Выдвижная часть 14 оснащена элементами разработки забоя в виде резцов 15. На выдвижной части 14 установлены также поворотные заслонки 16 с гидроцилиндрами 17 и копир-резец 18 с гидроцилиндром 19. Опорная часть 13 вращающейся обечайки 10 имеет передний 20 и задний 21 фланцы, связанные между собой коробчатыми элементами 22, внутри которых размещены скалки 23 и гидроцилиндры выдвижения 24. Корпус 25 каждого из гидроцилиндров выдвижения 24 шарнирно закреплен на выдвижной 14 части, а шток 26 шарнирно соединен с кронштейном 27, закрепленным на опорной части 13 вращающейся обечайки 10. На корпусе 25 каждого из гидроцилиндров выдвижения 24 установлена трубчатая оболочка 28. В каждой трубчатой оболочке 28 размещены участки трубопроводов 29, соединяющие жесткие трубопроводы 30, размещенные на выдвижной части 14, и гибкие 31, и жесткие 32 трубопроводы, размещенные на опорной части 13.

Жесткие трубопроводы 30 соединены с гидроцилиндрами 17 поворотных заслонок 16 и с гидроцилиндром 19 копира-резца 18. Гибкие 31 и жесткие 32 трубопроводы соединены с поворотным подсоединением 33 гидросистемы, закрепленным в опорной части 13, которое трубопроводами 34, закрепленными на шнековом конвейере 4, соединено с насосной станцией 35. Трубопроводы 34 в месте соединения со шнековым конвейером 4 защищены съемным козырьком. Поворотное подсоединение 33 закреплено на радиальных трубчатых связях 36, которые соединены с коробчатыми элементами 22, при этом жесткие трубопроводы 32 размещены в радиальных трубчатых связях 36. Для подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам выдвижения 24 служат жесткие трубопроводы 37, которые соединены с полостями гидроцилиндра через их штоки. Для уплотнения гидроцилиндров выдвижения 24 на переднем фланце 20 установлены плавающие уплотнения, состоящие каждое из крышки 38, жестко закрепленной болтами 39 к переднему фланцу 20, и плавающей шайбы 40, установленной в крышке с возможностью радиального перемещения. Плавающая шайба 40 охватывает трубчатую оболочку 28 гидроцилиндров выдвижения 24 и имеет торцевые уплотнения 41, радиальное уплотнение 42 и грязесъемник 43. Крышка 38 имеет торцевое уплотнение 44. Скалки 22 уплотнены обычным уплотнением.

На переднем фланце 20 закреплены защитные кожухи, охватывающие уплотнения и состоящие каждое из плиты 45 с кольцевой полостью для размещения трубчатой оболочки 28 или скалки 22 и жестко прикрепленных к плите 45 выступающих консолей 46, выполненных, например, цилиндрической формы, имеющих длину, превышающую ход гидроцилиндров выдвижения. Защитные кожухи выполнены съемными и служат для защиты трубчатых оболочек 28 и скалок 22 от непосредственного воздействия на них разрабатываемой породы.

Проходческий щит работает следующим образом.

При вращении вращающейся обечайки 10 резцы 15 осуществляют разработку породы, которая, попадая в призабойную камеру 2, перемещается в ней и выгружается из нее шнековым конвейером 4. При необходимости крепления забоя в водонасыщенных грунтах поворотными заслонками 16 или управления ведением щита с помощью копира-резца 18 рабочую жидкость подают из насосной станции 35 по трубопроводам 34 через поворотное подсоединение 23, жестким 32 и гибким 31 трубопроводам, размещенным на опорной части 13, участкам трубопроводов 29, размещенным в трубчатых оболочках 28 и далее по жестким трубопроводам 30, размещенным на выдвижной части 14, к соответствующим гидроцилиндрам 17 или 19.

При выдвижении выдвижной части 14 за счет гибких трубопроводов 31 обеспечивается возможность перемещения трубчатых оболочек 28 с размещенными в них участками трубопроводов 29.

При выдвижении гидроцилиндров выдвижения 24 участки трубопроводов 29, размещенные в трубчатых оболочках 28, защищены от непосредственного воздействия разрабатываемой породы.

Кроме того, посредством плавающего уплотнения надежно защищена полость коробчатого элемента 22 с размещенными в ней гидроцилиндрами выдвижения 24, трубчатыми оболочками 28 и участками трубопроводов 29, т.к. выполнение уплотнений плавающими уменьшает их износ при шарнирном креплении гидроцилиндров выдвижения.

Кроме того, корпуса гидроцилиндров выдвижения 24 и скалок 22 защищены от непосредственного воздействия на них разрабатываемой породы защитными кожухами, длина выступающих консолей 46 которых превышает ход гидроцилиндров выдвижения 24.

Формула изобретения

1. ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ, включающий корпус, щитовые гидроцилиндры, роторный рабочий орган, выполненный из неподвижной обечайки с установленной в ней вращающейся обечайкой, имеющей опорную часть с передним и задним фланцами, связанными между собой, и выдвижную часть, оснащенную элементами разработки забоя и связанную с опорной частью скалками и гидроцилиндрами выдвижения, жесткие и гибкие трубопроводы, связанные с поворотным подсоединением гидросистемы, конвейер-перегружатель, отличающийся тем, что он снабжен поворотными заслонками и копир-резцом с гидроцилиндрами, установленными на выдвижной части, трубчатыми оболочками, установленными на корпусах гидроцилиндров выдвижения, защитными кожухами для трубчатых оболочек гидроцилиндров выдвижения и скалок и плавающими уплотнениями трубчатых оболочек гидроцилиндров выдвижения, установленными на переднем фланце опорной части, при этом гидроцилиндры поворотных заслонок и копир-резца связаны посредством жестких и гибких трубопроводов, размещенных на выдвижной и опорной частях, и соединяющих их участков с поворотным подсоединением гидросистемы, установленным на опорной части, а участки трубопроводов, соединяющие жесткие и гибкие трубопроводы выдвижной и опорной частей, размещены в трубчатых оболочках гидроцилиндров выдвижения.

2. Щит по п.1, отличающийся тем, что плавающие уплотнения выполнены в виде жестко закрепленной к переднему фланцу крышки, в которой с возможностью радиального перемещения размещена уплотняющая шайба, установленная на трубчатой оболочке, при этом уплотняющая шайба имеет торцевые уплотнения, радиальное уплотнение и грязесъемник, а крышка имеет торцевое уплотнение.

3. Щит по п.1, отличающийся тем, что защитный кожух выполнен в виде закрепленной на переднем фланце плиты с кольцевой полостью для размещения в ней трубчатой оболочки гидроцилиндров выдвижения или скалок и жестко прикрепленных к плите выступающих консолей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7