ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1995 года по МПК E21D9/06 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве тоннелей со сборной обделкой.

Известно поддерживающее устройство, устанавливаемое на блокоукладчике, включающее выдвижную консоль с шарнирно закрепленными рычагами, снабженными опорной плитой. Внутри консоли расположен гидроцилиндр выдвижения [1] Указанное устройство можно использовать для поддержания блоков обделки за пределами блокоукладчика. Недостатком является то, что подобное устройство может быть применено только в тоннелепроходческих комплексах, у которых защитовое оборудование передвигается отдельно от щита и не приспособлено для применения в комплексах, в которых весь комплекс передвигается вместе со щитом, получившим большое распространение. Кроме того, нежесткая выдвижная консоль испытывает достаточно большие нагрузки в радиальном направлении, увеличивающееся при выдвижении консоли. Подвод консоли и воздействие на блок обделки осуществляется по касательной в продольном направлении, что требует дополнительных усилий, влияет на габариты устройства, ограниченные в зоне работы блокоукладчика.

Известен также агрегат для строительства тоннелей со сборной обделкой, содержащий механизированный щит, опорное кольцо, связанное со щитом, телескопические поддерживающие балки, направляющие которых жестко связаны с опорным кольцом [2] Недостатком устройства является то, что поддерживающие балки расположены на опорном кольце, т.е. фактически проходят вдоль всего устройства, загромождая пространство, исключая подход персонала к агрегатам и устройствам щита и исполнительного органа. Такое расположение балок вызывает дополнительные (изгибающие) нагрузки в радиальном направлении, увеличивающиеся при выдвижении балки.

Наиболее близким из известных технических решений по совокупности признаков является тоннелепроходческий комплекс, включающий механизированный щит, распределительное кольцо, связанное со щитом гидродомкратами, поддерживающие устройства, шарнирно закрепленные на распределительном кольце и выполненные в виде балок, снабженных гидроцилиндрами подъема и поворота, поршневые и штоковые полости которых соединены с выходами соответствующих трехпозиционных распределителей, выходы в среднем положении распределителей закрыты, а входы соединены между собой. Недостатком устройства является то, что выход из строя одного из элементов гидроцилиндра подъема или цепи управления может привести к обрыву балки падающим блоком обделки. Кроме того, расположение гидроцилиндров поворота на распределительном кольце значительно увеличивает габариты устройства, загромождая пространство в зоне работы блокоукладчика и внутри комплекса. Примененная в устройстве схема работы гидродомкратов допускает съем балки с еще незакрепленного блока обделки, что значительно снижает безопасность проведения работ. Возможно включение гидроцилиндра поворота поддерживающего устройства при выдвинутом штоке гидроцилиндра подъема, что может вызвать аварийную ситуацию. Кроме того, описанное поддерживающее устройство не переналаживается на другую толщину блока обделки.

Целью изобретения являтся повышение надежности тоннелепроходческого комплекса и безопасности работ.

Поставленная цель достигается тем, что в тоннелепроходческом комплексе, включающем механизированный щит, щитовые гидродомкраты, распределительное кольцо соединенное с щитовыми гидродомкратами, поддерживающие устройства, шарнирно закрепленные на распределительном кольце и выполненные в виде балок, снабженных гидроцилиндрами подъема и поворота, поршневые и штоковые полости каоторых соединены с выходами соответствующих трехпозиционных распределителей, выходы в среднем положении распределителей закрыты, а входы соединены между собой, гидроцилиндр поворота установлен на каждой балке вдоль ее оси, к которой шарнирно присоединен дополнительный рычаг для поддержания блоков обделки, проушина которого соединена осью со штоком гидроцилиндра подъема полость каждого гидроцилиндра подъема балок соединена с соответствующим выходом распределителя через обратный клапан, а штоковая полость через дополнительно установленный обратный клапан с выходами соответствующего распределителя гидроцилиндра поворота балки, причем поршневая полость гидроцилиндра поворота балки соединена с выходами распределителя через напорный золотник, линия управления которого соединена со штоковой полостью гидроцилиндра подъема, а его поршневая полость соединена с линией управления другого напорного золотника, вход и выход которого соединены со входами распределителя поворота балки, и через гидрозамок со сливом.

Проушина рычага для поддержания блоков обделки снабжена дополнительным отверстием под ось штока гидроцилиндра подъема.

Отличительными от прототипа признаками являются:
гидроцилиндр поворота установлен на каждой балке вдоль ее оси. Указанный признак позволяет уменьшить габариты поддерживающего устройства, освободить доступ к агрегатам и устройствам комплекса, исключая случайные столкновения и повышая безопасность труда;
к балке шарнирно присоединен дополнительный рычаг для поддержания блоков обделки. Указанный признак позволяет исключить подвод поддерживающего устройства по касательной, следовательно снизить радиальные нагрузки, исключить поломки и повысить надежность устройства;
проушина рычага для поддержания блоков обделки соединена осью со штоком гидроцилиндра подъема, закрепленного корпусом на балке, что позволяет устанавливать рычаг не по касательной, а надежно поддерживать блок обделки, исключить радиальные нагрузки;
поршневая полость каждого гидроцилиндра подъема балки соединена с соответствующим выходом распределителя через обратный калапан, а штоковая полость через дополнительно установленный обратный клапан с выходами соответствующего распределителя гидроцилиндра поворота балки. Такое соединение позволяет исключить возможность работы гидроцилиндра поворота, если на рычаге лежит блок обделки, т.е. повышается безопасность работы устройства;
поршневая полость гидроцилиндра поворота балки соединена с выходом распределителя через напорный золотник, линия управления которого соединена со штоковой полостью гидроцилиндра подъема, а его поршневая полость соединена с линией управления другого напорного золотника, вход и выход которого соединены со входами распределителя поворота балки и через гидрозамок со сливом. Согласно такой схеме подключения гидроцилиндров невозможно повернуть балку при поднятом рычаге для поддержания блоков обделки, что исключает случайные поломки поддерживающего устройства о другие механизмы, повышает безопасность работ;
проушина рычага для поддержания блоков обделки снабжена дополнительным отверстием под ось штока гидроцилиндра подъема, что позволяет применять поддерживающее устройство для различных типоразмеров блоков обделки без дополнительной переналадки устройства.

На фиг. 1 изображен тоннелепроходческий комплекс, продольный разрез; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 вид по стрелке Б на фиг.2; на фиг. 4 узел I на фиг.2; на фиг.5 гидросхема работы гидроцилиндров.

Тоннелепроходческий комплекс включает механизированный щит 1, исполнительный орган 2, конвейер 3, блокоукладчик 4 для укладки блоков 5 обделки, щитовые гидродомкраты 6. Со щитовыми гидродомкратами соединено распределительное кольцо 7, на котором на осях 8 подвешены поддерживающие устройства, выполненные в виде балок 9. На каждой балке 9 вдоль ее оси 10 шарнирно установлены корпус 11 гидроцилиндра поворота 12, шток 13 которого шарнирно прикреплен к поворотному кронштейну 14, и корпус 15 гидроцилиндра подъема 16, шток 17 которого осью 18 соединен с отверстием 19 проушины 20 рычага 21 для поддержания блоков обделки. Рычаг для поддержания блоков обделки соединен с балкой 9 осью 22.

Поршневая полость 23 гидроцилиндра подъема 16 балки 9 соединена через обратный клапан 24 с выходом распределителя 25, а штоковая полость 26 через дополнительно установленные обратные клапаны 27 и 28 с выходом распределителя 29 гидроцилиндра поворота 12 балки. Поршневая полость 30 гидроцилиндра поворота балки через напорный золотник 31 соединена с одним выходом распределителя 29, а штоковая 32 с другим выходом распределителя 29. Линия управления 33 напорного золотника 31 соединена со штоковой полость 26 гидроцилиндра подъема. Поршневая полость 23 гидроцилиндра подъема соединена с линией управления 34 напорного золотника 35, вход и выход которого соединены со входами распределителя 29 поворота балки и через гидрозамок 36 со сливом 37. Насос 38 и напорная линия 39 соединены с распределителем 25 и 29. Для перехода на другую толщину блока 5 обделки используется дополнительное отверстие 40, изменяющее величину подъема рычага для поддержания блоков обделки.

Устройство работает следующим образом. После разработки породы перед щитом на величину заходки, равной ширине кольца обделки, проходческий щит перемещается вперед с помощью щитовых гидродомкратов 6, упирающихся через распределительное кольцо 7 и через него в ранее уложенное кольцо блоков 5 обделки. При этом освобождается зона для укладки следующего кольца блоков обделки. После этого щитовые гидродомкраты втягиваются вместе с распределительным кольцом 7.

Сборку кольца блоков обделки из блоков без болтовых соединений осуществляют с помощью блокоукладчика 4. Четыре верхних блока обделки удерживаются от падения поддерживающими устройствами. Для этого после укладки блокоукладчиком блока 5 обделки включается насос 38 и через распределитель 29 подает жидкость в поршневую полость 30 гидроцилиндра поворота 9 балки, который устанавливают балку 9 в рабочее положение под установленный и незакрепленный в кольце блок 5 обделки. После этого включается гидроцилиндр подъема 16. Шток 17 выдвигается и проворачивает рычаг 21 для поддержания блоков обделки вокруг оси 18, подводя его под блок обделки 5 и поддерживая его.

Если блок 5 обделки лежит на рычаге 21 для поддержания блоков обделки, в поршневой полости 23 гидроцилиндра подъема 16 есть давление. Напорный золотник 35 открывается, соединяя вход и выход распределителя 29 между собой, исключая возможность работы гидроцилиндра поворота 12. При отсутствии давления в поршневой полости 23 напорный золотник 35 закрыт. При переключении распределителя 29 через обратные клапаны 27 и 28 рабочая жидкость подается в штоковую полость 26, открывается гидрозамок 36 и рычаг 21 для поддержания блоков обделки опускается. После того, как он опустится до конца, возрастает давление, открывается напорный золотник 31 и начинается поворот балки гидроцилиндром поворота 12.

Схема работы остальных поддерживающих устройств аналогична.

Использование: строительство тоннелей со сборной обделкой. Сущность изобретения: в тоннелепроходческом комплексе поддерживающие балки, шарнирно закрепленные на опорном кольце, установлены с возможностью подъема и поворота посредством гидродомкратов и имеют шарнирно соединенные с ними рычаги. Последние соединены посредством проушин со штоком гидроцилиндра подъема, закрепленного корпусом на поддерживающей балке. Гидроцилиндр поворота установлен на каждой балке вдоль ее оси, поршневая полость каждого гидроцилиндра подъема соединена с соотвествующим выходом трехпозиционного распределителя через обратный клапан, а штоковая полость через дополнительно установленный обратный клапан с выходами соответствующего трехпозиционного распределителя гидроцилиндра поворота балки. Поршневая полость гидроцилиндра поворота балки соединена с выходом распределителя через напорный золотник, линия управления которого соединена со штоковой полостью гидроцилиндра подъема. Такое выполнение повышает надежность тоннелепроходческого комплекса и обеспечивает безопасность работ. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС, включающий исполнительный орган щита, опорное кольцо, соединенное с щитовыми гидродомкратами и имеющее шарнирно закрепленные на нем поддерживающие балки, и укладчик элементов сборной обделки, отличающийся тем, что поддерживающие балки установлены с возможностью подъема и поворота посредством гидродомкратов и имеют шарнирно соединенные с ними рычаги, соединенные посредством проушин с штоком гидроцилиндра подъема, закрепленного корпусом на поддерживающей балке, гидроцилиндр поворота установлен на каждой балке вдоль ее оси, при этом поршневая полость каждого гидроцилиндра подъема соединена с соответствующим выходом трехпозиционного распределителя через обратный клапан, а штоковая полость через дополнительно установленный обратный клапан с выходами соответствующего трехпозиционного распределителя гидроцилиндра поворота балки, причем поршневая полость гидроцилиндра поворота балки соединена с выходом распределителя через напорный золотник, линия управления которого соединена с штоковой полостью гидроцилиндра подъема, а его поршневая полость с линией управления другого напорного золотника, вход и выход которого соединены с входами распределителя поворота балки и через гидрозамок со сливом. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что проушина рычага для поддержания блоков обделки имеет дополнительное отверстие под ось штока гидроцилиндра подъема.