ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ Российский патент 2001 года по МПК E21D9/06 E21C27/30 

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при строительстве различных тоннелей при помощи проходческих щитов, снабженных экскаваторным рабочим органом.

Известна конструкция щита для проходки тоннеля, включающая корпус с перегородкой, разделяющей зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный рабочий орган с поворотной стрелой и ковшом, конвейер-перегружатель и средство для удержания забоя при проходке в сыпучих и малоустойчивых грунтах, выполненные в виде поворотных плит (Tunnels et ouvrages souterrains, 1996, N 137, p. 255-259).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является относительно низкая эффективность средств для разработки и удержания забоя от обрушения при проходке в песчаных и малоустойчивых грунтах, в том числе в водонасыщенных.

Известен также проходческий щит, содержащий корпус с герметичной перегородкой, разделяющей зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы и конвейер-перегружатель (патент Франции N 2676500, кл. E 21 D 9/06 от 20.11.1992 г.).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является относительно недостаточная эффективность защитных средств для удержания забоя от обрушения при проходке в песчаных и малоустойчивых грунтах по всему периметру разработки забоя, что снижает производительность работы проходческого щита.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении производительности и эффективности работы проходческого щита при проходке в различных горно-геологических условиях в часто изменяющихся условиях по трассе тоннеля, в том числе водонасыщенных грунтах.

Поставленная задача решается за счет того, что в проходческом щите, содержащем корпус с герметичной перегородкой, разделяющей зону с повышенным давлением, и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный рабочий орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и конвейер-перегружатель, по периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота, при этом упомянутые гидроцилиндры размещены в полых элементах, герметично расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. Гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки, а также гидроцилиндры экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволилo выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "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 специалиста явным образом из известного уровня техники.

На фиг. 1 изображен продольный разрез проходческого щита.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

На фиг. 3 - выноска Б на фиг. 1 (выдвинутое положение ковшовых элементов).

На фиг. 4 - выноска Б на фиг. 1 (убранное положение ковшовых элементов).

Проходческий щит содержит корпус 1 с герметичной перегородкой 2, щитовые гидродомкраты 3, экскаваторный рабочий орган со стрелой 4, состоящей из опорной части 5 и телескопической части 6. На телескопической части 6 закреплен поворотный ковшовый элемент 7 на двух осях 8 и 9. Внутри стрелы 4 размещены гидроцилиндры 10 и 11, один из которых (поз. 10) соединен с осью 9, а другой (поз. 11) соединен с опорной частью 5 стрелы 4. Поворотная стрела 4 размещена в цилиндрической обойме 12, на наружной стороне которой закреплено зубчатое колесо 13, кинематически соединенное с приводным элементом 14 в виде гидромотора. На наружной стороне цилиндрической обоймы 12 также закреплен гидроцилиндр 15, соединенный с опорной частью 5.

По периметру сводовой части герметичной перегородки 2 размещены дополнительные ковшовые элементы 16, закрепленные на осях 17 и 18. Ось 17 соединена с гидроцилиндром 19, расположенным внутри полого элемента 20, в котором также размещен гидроцилиндр 21, соединенный с полым элементом 20 и корпусом щита 1.

Поворотная стрела 4 и полые элементы 20 снаружи снабжены уплотнительными элементами 22 и 23 соответственно.

Внизу корпуса щита 1 размещен роторный перегружатель 24 с ленточным конвейером 25, осуществляющий передачу грунта из зоны повышенного давления 26 в зону с атмосферным давлением 27.

Для подачи сжатого воздуха или возможности осуществления пенопригруза на герметичной перегородке 2 размещены форсунки 28.

Устройство работает следующим образом.

В процессе проходки в устойчивых грунтах осуществляется разработка забоя в передней части щита при помощи ковшовых элементов 7 и 16. При этом возможна как раздельная работа основного элемента 7 и дополнительных элементов 16, так и одновременная их работа.

При помощи гидроцилиндров 11 и 21 осуществляется продольное перемещение стрелы 4 и полых элементов 20 соответственно, а при помощи гидроцилиндров 19 осуществляется поворот элементов 16, обеспечивая при этом либо выдвинутое, либо убранное положение дополнительных ковшовых элементов.

При изменении геологических условий на малоустойчивые и неустойчивые склонные к выводам грунты дополнительные ковшовые элементы 16 перемещаются в продольном направлении, выполняя при этом роль выдвижных поддерживающих козырьков, обеспечивающих защиту забоя от обвалов и предотвращающих куполообразование.

При встрече с неустойчивыми сыпучими грунтами полые элементы 20 устанавливаются в положении, обеспечивающем механический пригруз забоя, при этом дополнительные лопаты занимают положение, показанное на фиг. 4, выполняя функции поворотных подвесных плит.

Одновременный поворот стрелы 4 относительно поперечной оси (при помощи гидроцилиндра 15) и вращение ее вокруг продольной оси (при помощи привода 14) повышают эффективность разработки забоя, а наличие дополнительных ковшовых элементов, выполняющих функции как породоразрабатывающих исполнительных механизмов, так и поддерживающих козырьков и подвесных плит повышает эффективность и производительность работы проходческого щита в сложных гидрогеологических условиях.

Изобретение относится к подземному строительству. Оно направлено на повышение производительности и эффективности работы при проходке в различных горно-геологических условиях. Проходческий щит имеет корпус с герметичной перегородкой, разделяющей забойную зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и роторный перегружатель. По периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота. Упомянутые гидроцилиндры размещены в герметичных полых элементах, расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. Гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки и гидроцилиндр экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Проходческий щит, содержащий корпус с герметичной перегородкой, разделяющей забойную зону повышенного давления и зону с атмосферным давлением, щитовые гидродомкраты, экскаваторный орган с поворотной стрелой, снабженный гидроцилиндром ее поворота относительно поперечной оси щита и ковшовым элементом, расположенным на конце стрелы, и роторный перегружатель, отличающийся тем, что по периметру сводовой части герметичной перегородки выполнены проемы, в которых размещены дополнительные ковшовые элементы, каждый из которых подвижно соединен с гидроцилиндром его осевого перемещения и гидроцилиндром его поворота, при этом упомянутые гидроцилиндры размещены в герметичных полых элементах, расположенных в проемах по периметру сводовой части герметичной перегородки. 2. Проходческий щит по п.1, отличающийся тем, что гидроцилиндры ковшовых элементов по периметру сводовой части герметичной перегородки, а также гидроцилиндр экскаваторного органа с гидрокоммуникациями расположены в зоне атмосферного давления.