CN1008827B - 挡土罩 - Google Patents

Abstract

一台挡土罩，具有一个前工作舱，内有挖掘工具和环形舱，该舱位于挖掘工具的后面，底部与工作舱的容纳工具部分相通，顶部与压缩空气可控供气罐相通，土用传送机运出工作舱，至少一根液体管线从附有液位控制设施和一根供液管线的液体室中伸出，通过环形舱至液体出口，其开口处对向挖掘工其，为了改进操作的可靠性，在工作舱或以部分隔墙下溢流板为界的环形舱的后面，设一挡土舱，其下部容纳有液体室，顶部借隔墙上的孔洞与环形舱相通。

Description

本发明涉及一种挡土罩，具有一个由隔墙隔开的前工作舱;内有一挖掘工具和一以部分隔墙为界的环形舱。该舱位于挖掘工具的下游，其底部与工作室的容纳工具部分相通，顶部与压缩空气可控供气罐有效地连接。由挖掘工具挖下的泥土，用传送机从工作舱中运出。至少有一根液体管线从附有液位控制设施和一供液管的液体室中伸出，通过环形舱，其出口对向挖掘工具。

这种类型的挡土罩，在早些时候已有说明，但不是在申请者在德国专利公布之前。在熟知的挡土罩中，部分隔墙为三角形截面的加筋小舱，当管线有可能堵塞后，土和液体混合物能够进入该舱。

用隧道掘进机在松散土壤中挖掘隧道时，对于土壤挖掘面的支撑，当被挡板隔开的隧道挖掘机前面部分，以充满可调压力的液体为好。用于挖土的挖掘装置，主要为一切割轮，是设置在挡土壁隔开的部分内。挖下的土落入支撑或护壁液体内，然后一起被抽出挡土壁区域，送入分离装置中，该装置是将土从支撑液体中分离出来，然后再将支撑液泵回到挡土壁隔开的隧道掘进机前面部分。此法已证明是令人满意的，特别当在隧道掘进机的挡土壁部分即工作舱内设置的下溢流板一直向下延伸到接近地面和由下溢流板所隔开的舱后部或下游部分内，设有压缩空气可控气垫，有效地保证支撑液在土面上的压力不变。只要支撑压力保持不变，就能保证非粘性土表面的稳定性。当泵出的支撑液体加上土的体积不完全对应于泵回的干净液体的体积时， 可借助气垫层以减少由此而产生的压力变化。

另一种熟知的方法是测定供液量和运出量，两者体积上的任何差异，可由控制阀和泵予以补充。但这些机械装置比气垫提供的自动压力平衡装置的反应慢，所以支撑液的压力变化较大。

上述方法只限于土壤颗粒能在分离装置内，从支撑液中分离出来的情况下使用。但也有另一种情况，即具有占比例较高的微细颗粒的粘性土壤，不能与液体全部分离，或者要化很高的代价才能分离。隧道掘进机在这类土中进行工作时，则以具有隔墙的工作舱内挖掘下来的土本身去挡住挖掘土面，以代替支撑液，由于土壤粘性较大，因此不能用离心泵从工作室内抽出，而是要用其他运输设备，如螺旋传送机，运出的土大部分不需经过处理就可倾卸。然而挖下来土壤能给予土面的支撑力是不确定的。于是这类机器要尽力做到在挖土面上有固定的挡土压力，这就要保证切割轮挖下来的土体积，绝不能少于传送机运出的土。这是通过机器的操纵及控制其出口压力和运送机的输出量来达到。这些控制机构太粗糙了。当从工作舱中运出的土太多时，则挡土压力降低，土面的牢固度就减小，使土从机器的顶部落到隧道中，并使整个土面坍落。当土从工作舱中运出太少时，则挖下来的土被压密，这也会造成传送机堵塞，过大的挡土压力还会使地面隆起。为了消除上述弊病，在工作舱后墙上，设置一压力传感器，直接测定工作舱内的挡土压力和获得更为合适的挡土压力。但不幸的是，压力传感器通常并不是可靠的测量仪器。一般这些仪器是被相对坚实的土体串联，并只能提供十分有限区域内的有关压力信息。

土面不稳定的主要原因是在于在隧道掘进机采用挖下的泥土本身，或用支撑介质作挡土的情况下，土是压实的，因此只能在十分有 限的区域内传递压力，致使预先计划好的土面上特别是隧道掘进机顶部附近的挡土压力，不能可靠地传递。同样，在现有土壤中的任何变化，将使挡土压力传递到土面上的方式作重大改变。

在熟知的方法中，力图避免上述缺陷，采用局部或全部充水或悬浮液，使工作舱内土壤的物理性质接近于粘滞液体。为了能使土和液体混合均匀，在切割轮和挡土墙上设置搅拌叶片。熟知的方法是，切割轮的臂能立即将液体抽入切割轮之前舱内即在挖掘或切割工具挖土之处。也有些方法是力图仔细地控制液体的注入，例如注入到顶部区域，至少使顶部范围内的挡土压力保持不变。总之，所有这些努力都是所谓用机械装置的方法，诸如阀门和泵之类，其反应较慢，而采用测量仪器，对于作用在土面上挡土压力的可靠性帮助也不大。

本发明的目的是要在松软的粘性土中挖掘隧道时，能使挖土面稳定不坍。

因此按照发明的要求，在上述类型的挡土罩中，在工作舱后面或在下溢流板作为部分隔墙的环形舱的后面，设有一挡土舱，其底部容纳有液体室，且在顶部通过隔墙上的小孔与环形舱相通。

根据发明的要求，在挡土罩内还设一具有挡板的舱，即挡土舱，位于工作舱的下游，工作舱是在机器的前面部分，以隔墙为界，特别是内设一下溢流板。切割轮的驱动系统和为空气注入工作舱用的压缩空气阀，可能还有搅拌器和传送设备，如螺旋传送机，都要通过挡土舱。在底部和挡土舱的绝大部分充以水或悬浮液，顶部用压缩空气填充，这是由于顶部连接至下溢流板后面的气垫，其预定压力与作用于下溢流板后面的土上压力相同的缘故。液体管线，例如一根底下开口 的环形管线，运送水或悬浮液，即水或悬浮液通过充气的挡土舱顶部和下溢流板后面的气垫进入工作舱前面部分的顶层区域。水和悬浮液借助于切割轮的切割工具穿进所产生的空间与充水隔舱相连通。气垫要调节到预定的压力，以保证作用于下溢流板后面土上与作用于挡土舱壁部分中已有的水或悬浮液上的压力具有相同的恒定压力。测量和控制系统，是保证土壤的标高与水位基本相同。在工作室中，土的剪切强度是保证在气垫中预定的挡土压力不能传递到表面，特别是在敏感的顶部区域内，因此，在接近顶部产生一低压区，并能使水或悬浮液由挡土壁后面的小舱通过管线进入工作舱前面部分的顶层区域。只有在预定的挡土压力未达到时才开启止回阀门。也可采用在切割轮中的供水管线，其水或悬浮液在预定的挡土压力下，流入切割轮通过的切割工具通道之前。液体在预定的挡土压力之下，以保证作用在该空间的挡土压力保持不变。液体用搅拌工具与土壤混合，可使其均匀和降低粘性，因此其剪切强度逐渐降低到足以使挡土压力从气垫逐渐传递到顶层区域。此时，液体就停止流入。只有由于土的剪切强度增加而使顶层挡土压力低于气垫的压力时，才重新开始供水。由气垫自动控制压力，不仅是保持表面挡土压力不变，特别在顶层区，而且还要自动地稳定物料的运出。位于下溢流板后面的搅拌机和搅拌器是保证土壤加液体后混合十分彻底。

对于本发明的进一步发展，有各种可能性。例如：在最佳实施例中，可调节的压缩空气供气管，伸经挡土壁进入挡土舱。一个搅拌器设置在工作舱的底部，下溢流板的后面，可以方便地将挖下的土和液体（水或悬浮液）很充分地混合。最好是液体的出口为止回阀形式， 可以防止预定的挡土压力过高。最好是止回阀为一多孔钢板，其外露的一面，盖以带缝的橡胶或塑料板。还有方便之处是部分工作舱位于下溢流板后面有液位控制设施，该设施可以通过运送设备机构来操纵。

下面将通过附图，对本发明的一个实施例作详细的说明，图中：

图1是通过挡土罩的纵向剖面图;

图2中，其左边一半是图1中沿A-A线的剖面，右边一半是图1中沿B-B线的剖面图，和

图3是图1中C节点的放大图及其仰视图。

图中表示的挡土罩，包括前部或上游工作舱2，以隔墙1为界，舱中有一挖掘工具3，以切割轮的形式来工作。在工作舱2内工具3的后面，设一环形舱5，以下溢流板4为界，该舱底部与工作舱2的容纳工具部分相通，在顶部与压缩空气可控供气罐6有效地连接。挖下的土可以用螺旋运送机形式的传送设备7运走。二根液体管线8从具有水位控制设施10和一供液管11的液体室9引出，通过环形室5至液体出口12，其开口处对向挖掘工具3。液体是普通的水或护壁（或支撑）悬浮液（膨润土泥浆）。在工作仓2和环形仓5的下游，有一挡土舱14，以挡壁13为界，其底部为液体室，顶部借隔墙1上的孔洞15与环形舱5相通。压力空气供气罐6伸出的管线，经过挡壁13进入舱14内。一根传动轴16，用于驱动工具3和位于板4下游的在工作仓2底部的两个搅拌器17。液体出口12是回止阀18的形式，如图1所示。回止阀18为一多孔钢板19，其外露一面盖以带缝的橡胶或塑料板20，如图3所示。当管线8中为正 压力时，则液体经板19和带缝板20流出，当反向压力较高时，板20能自动保持多孔钢板19关闭。在工作仓2部分，位于隔墙4后面有水位控制设施21，该设施作为发动传送机7的最后控制机构。

Claims (6)

1、一台挡土罩，具有一个由隔墙隔开的前工作舱，内有一挖掘工具和一以部分隔墙为界的环形舱，该舱位于挖掘工具的后面，在底部与工作舱的容纳工具部分相通，顶部与压缩空气可控供气罐有效地连接，由挖掘工具挖下的泥土，通过一传送机从工作舱中运出，至少有一根液体管线，从附有液位控制设备和一根供液管的液体舱中伸出，通过环形小舱，其出口处对向挖掘工具，其特征在于：在工作舱(2)或以下溢流板作为部分墙为界的环形舱(5)的后面，设有挡土舱(14)，该舱的底部容纳有液体室(9)，顶部通过隔墙(1)上的小孔(15)与环形舱(5)相通。

2、根据权利要求1的挡土罩，其特征在于压缩空气可控供气罐（6）伸出的管道，通过挡土舱壁（13）进入挡土舱（14）。

3、根据权利要求1或2的挡土罩，其特征为一个搅拌器（17）设置在工作舱的底部，下溢流板的后面。

4、根据权利要求1或2的挡土罩，其特征在于液体出口（12）是一止回阀（18）的形式。

5、根据权利要求4的挡土罩，其特征在于止回阀（18）是一块带孔的钢板，其外露的一面，盖以带缝的橡胶或塑料板（20）。

6、根据权利要求1或2的挡土罩，其特征在于溢流板（4）后面的部分工作舱，具有液位控制设施（21）。

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