ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ Российский патент 1995 года по МПК E21D9/06 

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.

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.

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.