ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ Российский патент 2000 года по МПК E21D9/06 E21D9/12 E21D1/03 E21F13/08 

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей различного назначения на участках с различными видами грунта (твердый, песчаный, водоносный и др.).

Известно техническое решение, описанное в А. С. СССР N 1.740.676 A1 по кл. E 21 D 9/00 от 06.02.1982 г. ("Способ отработки тупиковых забоев проходческим комбайном и проходческий комбайн для его осуществления").

Устройство содержит корпус, рабочий орган для выборки грунта, погрузочный конвейер, перегородку, разделяющую призабойную зону и зону для рабочего персонала.

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является относительно низкая эксплуатационная надежность и производительность устройства при работе на участках с различными видами грунта, а выполнение погрузочного конвейера из двух частей, разделенных пересыпным устройством, увеличивает количество участков, подлежащих герметизации, что снижает надежность герметизации.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению по совокупности существенных признаков является проходческий щит, содержащий корпус, рабочий орган для выборки грунта, погрузочный транспортер, перегородку, отделяющую призабойную зону и зону для рабочего персонала, и перегружатель (патент Российской федерации N 2002056 С1 по кл. E 21 D 9/06 от 22.10.90). Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, являются низкая эксплуатационная надежность и производительность щита при работе на участках с различными видами грунта, обусловленные следующим: при работе проходческого щита в призабойную зону необходима подача сжатого воздуха для уравновешивания давления грунтовых пород различного состояния, а герметизирующим элементом, предотвращающим падение давления воздуха в призабойной зоне, является грунт, находящийся на конвейере. В этом случае при наличии водоносного грунта возможна разгерметизация участка между призабойной зоной и зоной атмосферного давления, что влечет за собой остановку работы проходческого щита, дополнительных работ, связанных с восстановлением необходимого давления в призабойной зоне, а в отдельных случаях возможны и аварийные ситуации, вызванные обрушением грунта в призабойной зоне и просадками земной поверхности. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эксплуатационной надежности и производительности щита при работе на участках с различными видами грунта.

Поставленная задача решается за счет того, что в проходческом щите, содержащем: корпус; рабочий орган для выборки грунта; погрузочный транспортер; перегородку, разделяющую призабойную зону и зону для рабочего персонала; перегружатель с полостями для грунта, выполненный в виде неподвижного цилиндрического барабана, основания которого расположены под острым углом к продольной оси щита, причем в верхнем основании барабана выполнено загрузочное окно, в нижнем - разгрузочное окно, при этом полости образованы лопастями крыльчатки, закрепленной на валу с приводом, а между каждой лопастью крыльчатки и внутренней боковой поверхностью барабана и внутренними поверхностями верхнего и нижнего оснований барабана размещены эластичные уплотнительные элементы.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление признаков, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по существующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники.

На фиг. 1 представлен общий вид проходческого щита.

На фиг. 2 - узел А на фиг. 1, перегружатель.

На фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 3.

На фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 3.

На фиг. 5 - узел Г на фиг. 3.

Проходческий щит содержит корпус 1, в котором расположены рабочий орган 2 для выборки грунта, щитовые гидродомкраты 3, погрузочный ленточный транспортер 4, перегородку 5, разделяющую призабойную зону 6 и зону для рабочего персонала 7, перегружатель 8 в виде неподвижного цилиндрического барабана, в верхнем основании которого выполнено загрузочное окно 9, а в нижнем - разгрузочное окно 10. В полости барабана размещена закрепленная на валу крыльчатка 11, между лопастями 12 которой образованы полости 13. Вал крыльчатки соединен с приводным элементом 14, служащим для вращения крыльчатки. Между каждой лопастью 12 и внутренней боковой поверхностью барабана 8 размещены эластичные уплотнительные элементы 15, а между лопастью и внутренними поверхностями верхнего и нижнего оснований барабана - эластичные уплотнительные элементы 16. Перегородка 5 жестко и герметично соединена с боковой поверхностью и верхним основанием неподвижного барабана.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении проходческого щита с помощью щитовых гидродомкратов и постоянной подаче воздуха в призабойную зону 6 под давлением, превышающим атмосферное давление в зоне 7, осуществляют выемку грунта при помощи рабочего органа 2 и подачу его в загрузочное окно 9. Грунт, попадая в полости 13, перемещается при помощи крыльчатки к разгрузочному окну 10 и далее по ленточному транспортеру 4 за пределы проходческого щита. В предложенной конструкции перегружатель выполняет функции шлюзового транспортного средства для выноса грунта из зоны, находящейся под избыточным давлением, в зону с атмосферным давлением, в которой размещен рабочий персонал по обслуживанию проходческого щита.

Наличие нескольких рядов герметизирующих уплотнений лопастей крыльчатки в полости барабана позволяет сохранять герметичность перегружателя при непредсказуемой смене вида грунта (от твердых пород до слабовязкого и жидкого состояния), что в конечном итоге повышает эксплуатационную надежность проходческого щита и снижает вероятность остановки щита, необходимой при разгерметизации, и время на различные виды ремонтных работ, имеющих место при остановке, что в конечном итоге повышает производительность проходческого щита. При наличии перегружателя предложенной конструкции снижается возможность возникновения аварийных ситуаций, связанных с разгерметизацией призабойной зоны, что также повышает эксплуатационную надежность проходческого щита.

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения на участках с различными видами грунта. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и производительности щита при работе на участках с различными видами грунта. Проходческий щит содержит перегородку, разделяющую призабойную зону и зону для рабочего персонала, рабочий орган для выработки грунта, погрузочный транспортер и перегружатель с полостями для грунта, выполненный в виде неподвижного цилиндрического барабана, основания которого расположены под острым углом к продольной оси щита, а полости образованы лопастями крыльчатки, закрепленной на валу с приводом. Между поверхностями лопастей крыльчатки и внутренними поверхностями барабана размещены уплотнительные эластичные элементы. 5 ил.

Проходческий щит, содержащий корпус, рабочий орган для выборки грунта, погрузочный транспортер, перегородку, разделяющую призабойную зону и зону для рабочего персонала, и перегружатель с полостями для грунта, отличающийся тем, что перегружатель выполнен в виде неподвижного цилиндрического барабана, основания которого расположены под острым углом к продольной оси щита, причем в верхнем основании барабана выполнено загрузочное окно, а в нижнем - разгрузочное окно, при этом полости образованы лопастями крыльчатки, закрепленной на валу с приводом, а между каждой лопастью крыльчатки и внутренней боковой поверхностью барабана и внутренними поверхностями верхнего и нижнего оснований барабана размещены уплотнительные элементы.