ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ Российский патент 2002 года по МПК E21D9/06 

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам с роторным рабочим органом, и может быть использовано при строительстве тоннелей различного назначения на участках с различными видами грунта, в том числе твердыми породами, а также с включением валунов, известняка и т.д.

Известен проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидродомкраты, роторный рабочий орган для разработки грунта и механизм выноса грунта за пределы щита (патент Великобритании 2236340 по кл. МКИ Е 21 D 9/06 от 03.04.91).

Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность его работы при проходке в грунтах, содержащих твердые включения в виде валунов, камней, т. к. отсутствует механизм дробления. Недостаточная способность роторного рабочего органа производить дробление указанных пород приводит к вынужденной остановке щита, а иногда и к его поломке.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является проходческий щит, описанный в патенте ФРГ 3911378 С2 по кл. Е 21 D 9/06 от 01.06.94, содержащий корпус, щитовые гидродомкраты, роторный рабочий орган для разработки грунта и механизм дробления грунта, представляющий собой выполненную в рабочем органе коническую полость, расширяющуюся со стороны головной части щита, при этом в полости расположен неподвижный вал с эксцентриситетом относительно оси рабочего органа, с каналами подвода воды и отводящим каналом.

Недостатком данного устройства является его относительно низкая эффективность и надежность при проходке в грунтах, имеющих твердые включения, т.к. существует опасность забивания отводящего канала недостаточно раздробленными кусками встречающихся камней, валунов и т.д.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эффективности и надежности работы проходческого щита при проходке в грунте, включающем как отдельные элементы твердых включений, так и сплошные участки твердых пород.

Поставленная задача решается за счет того, что в проходческом щите, содержащим корпус, щитовые гидродомкраты, роторный рабочий орган для разработки грунта и механизм дробления грунта, представляющий собой выполненную в рабочем органе коническую полость, расширяющуюся со стороны головной части щита, при этом в полости расположен неподвижный вал с эксцентриситетом относительно оси роторного рабочего органа и с каналами для подачи воды и отводящим каналом, со стороны сужающейся конической полости в роторном рабочем органе выполнена дополнительная кольцевая полость, соосная с основной конической полостью и соединенная с ней кольцевым зазором между неподвижным валом и внутренней поверхностью роторного рабочего органа, при этом величина эксцентриситета выполнена обеспечивающей минимальный упомянутый зазор меньше величины фракций, необходимых для транспортирования по отводящему каналу, который размещен за пределами основной конической полости в зоне минимального зазора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило 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.

На фиг.1 представлен общий вид проходческого щита.

На фиг.2 - вид на проходческий щит спереди.

На фиг.3 - выноска А на фиг.1.

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.

Проходческий щит содержит корпус 1, щитовые домкраты 2, роторный рабочий орган 3 для разработки грунта резцами 4. Привод 5 осуществляет вращение ротора, установленного на поворотной опоре 6. Механизм дробления грунта выполнен в виде конической полости 7, расширяющейся со стороны головной части щита, в полости расположен неподвижный вал 8 с эксцентриситетом "е" относительно оси роторного рабочего органа. В валу 8 имеются подводящие каналы 9 для воды и отводящий канал 10. Со стороны сужающейся части конической полости 7 в роторном рабочем органе выполнена дополнительная кольцевая полость 11, соосная с основной конической полостью и соединенная с ней кольцевым зазором между неподвижным валом 8 и внутренней поверхностью роторного рабочего органа 3. Внутренние поверхности конусной полости роторного рабочего органа оснащены твердосплавными пластинами 12, так же как и наружные поверхности неподвижного вала 8 - твердосплавными пластинами 13. Величина эксцентриситета "е" выполнена обеспечивающей минимальный упомянутый зазор "а" меньше величины фракций, необходимых для транспортирования по отводящему каналу 10, который размещен за пределами основной конической полости 7 в зоне минимального зазора.

Устройство работает следующим образом.

При сооружении тоннелей в мягких грунтах при перемещении проходческого щита грунт, разрушенный роторным рабочим органом 3, попадает в конусную полость 7, затем в дополнительную полость 11 и далее удаляется через отводящий канал 11 за пределы щита вместе с водой.

В случае проходки в грунтах, содержащих твердые включения, первоначальное разрушение производится резцами 4 роторного рабочего органа 3, далее разрушенный грунт попадает в конусную полость 7, где при вращении ротора 3 относительно эксцентрично установленного неподвижного вала 8 при помощи твердосплавных пластин 12 и 13 происходит дробление на более мелкие фракции. В случае, если дробление в конусной полости недостаточно, относительно крупные куски поступают в дополнительную полость 11, где происходит окончательное гарантированное измельчение до фракций, позволяющих их поступление в отводящий канал для выноса грунта за пределы проходческого щита.

Такая конструкция проходческого щита позволяет повысить надежность и эффективность работы за счет исключения забивки отводящего канала при проходке в грунтах, содержащих твердые включения.

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам с роторным рабочим органом, и может быть использовано при строительстве тоннелей с различными видами грунта, в том числе твердыми породами, а также с включением валунов, известняка и т.д. Задача изобретения заключается в повышении эффективности и надежности устройства в работе. Проходческий щит содержит корпус, щитовые гидродомкраты, роторный рабочий орган для разработки грунта, механизм дробления грунта, представляющий собой выполненную в рабочем органе коническую полость, расширяющуюся со стороны головной части щита. В полости расположен неподвижный вал с эксцентриситетом относительно оси роторного рабочего органа и с каналами для подачи воды и отводящим каналом. В роторном рабочем органе со стороны сужающейся конической полости выполнена дополнительная кольцевая полость, соосная с основной конической полостью и соединенная с ней кольцевым зазором между неподвижным валом и внутренней поверхностью роторного рабочего органа, при этом величина эксцентриситета выполнена обеспечивающей минимальный упомянутый зазор меньше величины фракций, необходимых для транспортирования по отводящему каналу, который размещен за пределами основной конической полости в зоне минимального зазора. 4 ил.

Проходческий щит, содержащий корпус, щитовые гидродомкраты, роторный рабочий орган для разработки грунта и механизм дробления грунта, представляющий собой выполненную в рабочем органе коническую полость, расширяющуюся со стороны головной части щита, при этом в полости расположен неподвижный вал с эксцентриситетом относительно оси роторного рабочего органа и с каналами для подачи воды и отводящим каналом, отличающийся тем, что со стороны сужающейся конической полости в роторном рабочем органе выполнена дополнительная кольцевая полость, соосная с основной конической полостью и соединенная с ней кольцевым зазором между неподвижным валом и внутренней поверхностью роторного рабочего органа, при этом величина эксцентриситета выполнена обеспечивающей минимальный упомянутый зазор меньше величины фракций, необходимых для транспортирования по отводящему каналу, который размещен за пределами основной конической полости в зоне минимального зазора.