一种盾构机的泥水环流和碎石方法
阅读：835发布：2021-01-09
专利汇可以提供一种盾构机的泥水环流和碎石方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种盾构机的泥 水 环流和碎石方法，包括：刀盘切削后的碴土和石 块 与从隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成 流体 进入气垫舱，再在排浆 泵 的作用下将气垫舱中的流体输送至气垫舱外的泥浆管路 破碎 机中，在泥浆管路 破碎机 中将来自于气垫舱中的石块破碎，破碎后的石块随泥浆从排浆管中排出隧道外；所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、 机架 和动颚组件且其内部可密封压 力 达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭 颚式破碎机 。本发明提供了一种提高盾构机泥水环流系统碎石能力的方法，改善了泥水环流系统性能，提高了其携碴输送能力；本发明提供的方法提高了盾构机的地质适应性与掘进效率。，下面是一种盾构机的泥水环流和碎石方法专利的具体信息内容。
1.一种盾构机的泥水环流和碎石方法，包括：刀盘(22)切削后的碴土和石块与从隧道外注入的泥浆在开挖舱(23)混合后形成流体进入气垫舱(24)，再在排浆泵的作用下将气垫舱中的流体输送至气垫舱外的泥浆管路破碎机(3)中，在泥浆管路破碎机中将来自于气垫舱中的石块破碎，破碎后的石块随泥浆从排浆管中排出隧道外；所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件(320)且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述泥浆管路破碎机安装在盾构机后配套拖车(28)上。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，从气垫舱中流出的流体经过减震喉后再进入泥浆管路破碎机中，被泥浆管路破碎机破碎后的流体先经减震喉再从排浆管中排出隧道外。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述气垫舱中还含有液压颚式碎石机，用于对泥浆和砂石进行初步破碎后再输送至所述泥浆管路破碎机中。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述泥浆管路破碎机中的泥浆流体压力为
1MPa以上。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述方法，其特征在于，还包括不经过气垫舱而直接向所述泥浆管路破碎机中引入冲洗泥浆的过程。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述方法，其特征在于，所述泥浆管路破碎机(3)包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件(320)和密封垫，和位于机架内部的定颚板(310)，以及位于机架外的电机驱动组件(301)和皮带(302)；所述电机驱动组件和皮带用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石块进行挤压破碎；
所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机后配套拖车上的下机架(309)、与所述下机架通过密封垫二(305)密封连接的第一上机架(304)、与所述第一上机架通过密封垫三(306)密封连接的第二上机架(307)、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一(303)密封连接的检修门(315)，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件(320)和定颚板(310)构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。
9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述动颚组件(320)包括电机驱动旋转的偏心轴(330)、固定设置在偏心轴轴向外侧用于将动颚组件连接在机架上的外侧轴承(332)和轴承座(322)、固定设置在偏心轴轴向内侧的内侧轴承(332)、连接在所述内侧轴承上的动颚(324)、连接在所述动颚上的动颚板(329)，以及包括外侧轴承旋转密封环件(323)、外侧轴承旋转密封(333)、内侧轴承旋转密封环件(328)和内侧轴承旋转密封(334)；所述外侧轴承旋转密封设置在外侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于外侧轴承的轴向内侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入外侧轴承内部；所述内侧轴承旋转密封设置在内侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于内侧轴承的轴向外侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入内侧轴承内部。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述外侧轴承旋转密封和内侧轴承旋转密封均为固定设置在偏心轴上的耐磨环结构；所述外侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个外侧轴承密封环(323a)和位于轴向中间的外侧轴承隔圈(323b)，所述内侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个内侧轴承密封环(328a)和位于轴向中间的内侧轴承隔圈(328b)；所述外侧轴承旋转密封环件使用外侧轴承密封压盖(337)和O型圈压紧在外侧轴承压盖(338)上，内侧轴承旋转密封环件使用内侧轴承密封压盖(339)和O型圈压紧在内侧轴承压盖(340)上。
一种盾构机的泥水环流和碎石方法
技术领域
[0001] 本发明属于地下掘进技术领域，具体涉及一种盾构机的泥水环流和碎石方法。
背景技术
[0002] 盾构机从掘进位置的最前端至后端依次包括含刀盘的开挖舱、气垫舱和拖车，其中气垫舱的主要目的是用于平衡和稳定开挖面。目前，盾构机在富水砂卵石地层采用泥水平衡方式进行隧道开挖的过程中，都需要通过泥水环流系统出碴并维护开挖面的稳定；此时盾构机出碴方式为：刀盘切削后的碴土、卵石与隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成流体从泥浆门进入气垫舱，被气垫舱内液压颚式碎石机进行初破后，经由泥水环流系统中的排浆泵高压抽吸进入出浆管排出隧道外。在此过程中，由于盾构机采用管道流体输送的出碴方式，其出碴速度主要取决于泥水环流系统中排浆泵的排碴能力。当盾构机在我国西南、西北、华北等地区的高含量、高硬度、大粒径卵石富水地层进行隧道施工时，由于气垫舱内的液压颚式碎石机每分钟碎石速度只有四次左右，而且在恶劣工况环境下经常损坏，无法快速将气垫舱内的大流量、大粒径卵石破碎到排浆泵的输送范围内，极易使盾构机出现气垫舱卵石淤积、泥水环流系统出浆管路堵塞、排浆泵损坏等故障，导致盾构机长时间停机进行维修，大大限制了其掘进能力的发挥。
[0003] 因此，本领域需要开发一种新的盾构机的泥水环流和碎石方法以克服上述气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力过低的问题。
发明内容
[0005] 因此，本发明提供一种盾构机的泥水环流和碎石方法，包括：刀盘切削后的碴土和石块与从隧道外注入的泥浆在开挖舱混合后形成流体进入气垫舱，再在排浆泵的作用下将气垫舱中的流体输送至气垫舱外的泥浆管路破碎机中，在泥浆管路破碎机中将来自于气垫舱中的石块破碎，破碎后的石块随泥浆从排浆管中排出隧道外；所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。
[0006] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机安装在盾构机后配套拖车上。在一种具体的实施方式中，从气垫舱中流出的流体经过减震喉后再进入泥浆管路破碎机中，被泥浆管路破碎机破碎后的流体先经减震喉再从排浆管中排出隧道外。
[0007] 在一种具体的实施方式中，所述气垫舱中还含有液压颚式碎石机，用于对泥浆和砂石进行初步破碎后再输送至所述封闭颚式破碎机中。
[0008] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机中的泥浆流体压力为1MPa以上。
[0009] 在一种具体的实施方式中，所述方法还包括不经过气垫舱而直接向所述泥浆管路破碎机中引入冲洗泥浆的过程。
[0010] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件和密封垫，和位于机架内部的定颚板，以及位于机架外的电机驱动组件和皮带；所述电机驱动组件和皮带用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石块进行挤压破碎；所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。
[0011] 优选的，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机配套拖车上的下机架、与所述下机架通过密封垫二密封连接的第一上机架、与所述第一上机架通过密封垫三密封连接的第二上机架、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一密封连接的检修门，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件和定颚板构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。
[0012] 在一种具体的实施方式中，所述动颚组件包括电机驱动旋转的偏心轴、固定设置在偏心轴轴向外侧用于将动颚组件连接在机架上的外侧轴承和轴承座固定设置在偏心轴轴向内侧的内侧轴承、连接在所述内侧轴承上的动颚、连接在所述动颚上的动颚板，以及包括外侧轴承旋转密封环件、外侧轴承旋转密封、内侧轴承旋转密封环件和内侧轴承旋转密封；所述外侧轴承旋转密封设置在外侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于外侧轴承的轴向内侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入外侧轴承内部；所述内侧轴承旋转密封设置在内侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于内侧轴承的轴向外侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入内侧轴承内部。
[0013] 在一种优选方式中，所述外侧轴承旋转密封和内侧轴承旋转密封均为固定设置在偏心轴上的耐磨环结构；所述外侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个外侧轴承密封环和位于轴向中间的外侧轴承隔圈，所述内侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个内侧轴承密封环和位于轴向中间的内侧轴承隔圈；所述外侧轴承旋转密封环件使用外侧轴承密封压盖和O型圈压紧在外侧轴承压盖上，内侧轴承旋转密封环件使用内侧轴承密封压盖和O型圈压紧在内侧轴承压盖上。
[0014] 本发明还提供一种盾构机泥水环流和碎石系统，包括通过管道依次串联的进浆管、气垫舱、出料管、泥浆管路破碎机、排浆泵和排浆管；所述出料管用于将气垫舱中的泥浆和砂石输送至所述泥浆管路破碎机中，所述泥浆管路破碎机将来自于气垫舱中的石头破碎，破碎后的物料随泥浆经排浆泵和排浆管排至系统外；且所述泥浆管路破碎机为包含密封垫、机架和动颚组件且其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。
[0015] 考虑到气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力受到气垫舱的影响，因而本发明的发明人试图开发一种设置在气垫舱外、且破碎能力足够的破碎机用于本发明的盾构机泥水环流和碎石系统中。
[0016] 发明人考虑到国内现有矿山破碎领域中使用的复摆式颚式破碎机、辊筒式破碎机、圆锥式破碎机等破碎机械均只能在大气压下、敞开式环境下工作，它不能用于盾构机内压力高达1MPa左右的高压泥浆密封环境中，无法满足盾构机内的恶劣使用工况。
[0017] 因此，发明人在这种颚式破碎机的基础上研发一种新的密封的颚式破碎机以及将其应用于气垫舱的下游而得到一种可以解决上述问题的盾构机泥水环流和碎石系统。
[0018] 在一种具体的实施方式中，所述气垫舱中还含有液压颚式碎石机。
[0019] 传统盾构机泥水环流和碎石系统中必然会在其气垫舱中设置液压颚式碎石机，而本发明中，可以保留气垫舱中设置的液压颚式碎石机，也可以去除该液压颚式碎石机，这对本发明提供的盾构机泥水环流和碎石系统的碎石效率不会有太大影响。因为气垫舱中的液压颚式碎石机由液压油缸驱动，其对泥浆中砂石的破碎挤压频率每分钟只有4～6次，难以提高。而本发明中涉及的泥浆管路破碎机由电机驱动，偏心轴的转动频率为每分钟100～500次，例如220次/min，相应地，动颚板的摆动频率为每分钟100～500次，因此，本发明中的泥浆管路破碎机比现有的气垫舱中的液压颚式碎石机的破碎能力要高很多。
[0020] 在一种具体的实施方式中，在所述泥浆管路破碎机的管道上游和下游设置有减震喉。减震喉的设置可以将泥浆管路破碎机在工作过程中产生的振动减弱，降低与其连接的管路的振动频率。
[0021] 在一种具体的实施方式中，所述系统中还含有用于从进浆管向泥浆管路破碎机中直接输入泥浆的破碎机进浆支管。
[0022] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机为其内部可密封压力达到1MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机。
[0023] 在一种具体的实施方式中，所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板。
[0024] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件和密封垫，和位于机架内部的定颚板，以及位于机架外的电机驱动组件和皮带；所述电机驱动组件用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石头进行挤压破碎；所述动颚组件的部分组件设置在机架内部，部分组件设置在机架外部，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。
[0025] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机配套拖车上的下机架、与所述下机架通过密封垫二密封连接的第一上机架、与所述第一上机架通过密封垫三密封连接的第二上机架、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一密封连接的检修门，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件和定颚板构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。
[0026] 此外，在现有技术中因气垫舱本身是高压密闭容器，因而其中的破碎机是无需密闭的机器。在需要检修破碎机时，气垫舱内的压力环境不能释放，因而检修人员需先适用高压环境再进入气垫舱中对破碎机进行检修；而检修人员在气垫舱高压环境下工作是非常危险的，极易酿成安全事故。而本发明中，在对本发明中的泥浆管路破碎机进行检修前，先把位于所述泥浆管路破碎机上游的阀门关闭，再从所述检修门进入破碎机内部即可对其进行维修。在检修过程中，破碎机内部为大气压状态。因此，本发明提供的系统和破碎机解决了现有技术中需要进入高压的气垫舱中对破碎机进行检修的问题，因而本发明使得整个盾构机泥水环流和碎石系统的检修步骤安全可靠。
[0027] 本领域技术人员可知的，所述第二上机架的安装高度不低于第一上机架的安装高度，例如所述第一上机架大体位于机架的左上侧，而所述第二上机架大体位于机架的右上侧，且二者间有一点高度差。
[0029] 在一种具体的实施方式中，机体内腔内部的所述碎石机构还包括用于调整碎后卵石粒径的大小的粒径调整组件和预紧组件。
[0030] 在一种具体的实施方式中，所述第一上机架上设置有入流管路接口，所述第二上机架上设置有用于滤过部分砂石的格栅和用于察看内腔情况的观察孔，所述下机架上设置有出浆管路接口。本发明中，可以通过从观察孔处用棍子捅落卡在所述格栅上的石块，以此方式即可轻松地保持格栅的畅通。
[0031] 在一种具体的实施方式中，所述定颚板用定颚拉紧螺栓安装在下机架靠近出浆管路接口侧的支座上。
[0032] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机还包括用于向其内部引入高压泥浆，加快已破碎卵石的流动速度，促使其迅速从泥浆管路破碎机排出的冲洗管路；所述冲洗管路包括串联的小液动球阀、冲洗管和小减震喉。
[0033] 本发明还提供一种用于盾构机中的泥浆管路破碎机，所述泥浆管路破碎机为其内部可密封压力达到0.5MPa以上的泥浆流体的封闭颚式破碎机，且所述泥浆管路破碎机包括共同形成内部密封空间的机架、动颚组件和密封垫，和位于机架内部的定颚板，以及位于机架外的电机驱动组件和皮带；所述电机驱动组件和皮带用于驱动所述动颚组件相对定颚板作复摆挤压运动，对夹在两者之间的石头进行挤压破碎；所述动颚组件包括设置在机架上的偏心轴和位于机架内的动颚板，动颚组件与机架之间形成旋转动密封。
[0034] 在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机包括固定设置在盾构机配套拖车上的下机架、与所述下机架通过密封垫二密封连接的第一上机架、与所述第一上机架通过密封垫三密封连接的第二上机架、以及设置在下机架侧面且与所述下机架通过密封垫一密封连接的检修门，所述下机架、第一上机架、第二上机架和检修门共同形成机体内腔；所述泥浆管路破碎机的动颚组件和定颚板构成碎石机构；打开所述检修门后可对机体内腔内部的组件进行维修。
[0035] 优选地，机体内腔内部的所述碎石机构还包括安装在下机架上用于保护下机架侧壁的衬板。机体内腔内部的所述碎石机构还包括用于调整碎后卵石粒径的大小的粒径调整组件和预紧组件。第一上机架上设置有入流管路接口，所述第二上机架上设置有用于滤过部分砂石的格栅和用于察看内腔情况的观察孔，所述下机架上设置有出浆管路接口。所述定颚板用定颚拉紧螺栓安装在下机架靠近出浆管路接口侧的支座上。在一种具体实施方式中，所述泥浆管路破碎机还包括用于向其内部引入高压泥浆，加快已破碎卵石的流动速度，促使其迅速从泥浆管路破碎机排出的冲洗管路；所述冲洗管路包括串联的小液动球阀、冲洗管和小减震喉。
[0036] 在一种具体的实施方式中，所述第一上机架和第二上机架连接的配合面为与水平面间呈10°～60°夹角的倾斜面，使得第一上机架为上窄下宽的直角梯形纵截面状机壳。配合面为斜面使得动颚组件可以方便、紧凑地设置在机架内，进而使得本发明的破碎机结构紧凑，在盾构机中的空间利用率高。
[0038] 本发明还提供一种盾构机中泥浆管路破碎机的动颚组件，所述动颚组件包括电机驱动旋转的偏心轴、固定设置在偏心轴轴向外侧用于将动颚组件连接在机架上的外侧轴承和轴承座、固定设置在偏心轴轴向内侧的内侧轴承、连接在所述内侧轴承上的动颚、连接在所述动颚上的动颚板，以及包括外侧轴承旋转密封环件、外侧轴承旋转密封、内侧轴承旋转密封环件和内侧轴承旋转密封；所述外侧轴承旋转密封设置在外侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于外侧轴承的轴向内侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入外侧轴承内部；所述内侧轴承旋转密封设置在内侧轴承旋转密封环件径向内部，二者均位于内侧轴承的轴向外侧，二者共同作用用于将泥浆管路破碎机内部的高压泥浆隔离使其不能进入内侧轴承内部。
[0039] 在一种具体的实施方式中，所述外侧轴承旋转密封和内侧轴承旋转密封均为固定设置在偏心轴上的橡胶密封件。所述外侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个外侧轴承密封环和位于轴向中间的外侧轴承隔圈，所述内侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个内侧轴承密封环和位于轴向中间的内侧轴承隔圈。在一种具体的实施方式中，所述外侧轴承旋转密封环件使用外侧轴承密封压盖和O型圈压紧在外侧轴承压盖上，内侧轴承旋转密封环件使用内侧轴承密封压盖和O型圈压紧在内侧轴承压盖上。
[0040] 在一种具体的实施方式中，所述动颚组件还包括分别连接在偏心轴轴向两端的皮带轮和飞轮，以及将皮带轮和飞轮连接在偏心轴上的胀紧套；所述皮带轮和飞轮均设置在机架外部。在一种具体的实施方式中，所述动颚组件还包括设置在外侧轴承的轴向外侧且用于防止机架外部的尘渣进入外侧轴承内部的外侧迷宫密封环件。在一种具体的实施方式中，所述动颚组件还包括用于将动颚板固定在动颚上的动颚板固定螺栓。在一种具体的实施方式中，所述动颚组件还包括设置在偏心轴轴向两端的轴端挡板。在一种具体的实施方式中，所述泥浆管路破碎机还包括机架和密封垫，动颚组件与机架和密封垫共同形成机架内部的密封空间。
[0041] 本发明提供的泥浆管路破碎机的破碎能力强、可维修性好、可在盾构机泥水环流系统中充满高压泥浆的密封环境中使用。
[0042] 本发明的有益效果至少包括：
[0043] 1)、提出一种提高盾构机泥水环流系统碎石能力的方法；
[0044] 2)、改善泥水环流系统性能，提高其携碴输送能力；
[0046] 图1是盾构机泥浆管路碎石系统结构示意图，
[0047] 图2是盾构机泥浆管路碎石系统在盾构机中的示意图，也即本发明涉及的盾构机泥水环流和碎石系统结构示意图，
[0048] 图3是泥浆管路破碎机的剖视图，
[0049] 图4是泥浆管路破碎机的主视图，
[0050] 图5是泥浆管路破碎机隐藏上机架后的轴测图，
[0051] 图6是第一上机架的轴测图，
[0052] 图7是第二上机架的轴测图，
[0053] 图8是下机架的轴测图，
[0054] 图9是泥浆管路破碎机的轴测图，
[0055] 图10是动颚组件的轴测图，
[0056] 图11是动颚组件的剖视图，
[0057] 图12是图11的部分放大图，
[0058] 图13是泥浆管路破碎机的工作原理图。
[0059] 符号说明：
[0060] 1-排浆弯管一、2-大减震喉、3-泥浆管路破碎机、4-排浆弯管二、5-大液动球阀、6-排浆直管、7-排浆泵、8-排浆弯管三、9-冲洗管、10-小减震喉、11-小液动球阀、12-破碎机进浆支管、22-刀盘、23-开挖舱、24-气垫舱、25-液压颚式碎石机、26-泥水环流系统进浆管(进浆管)、27-泥水环流系统出浆管(出料管)、28-后配套拖车、29-泥浆管路碎石系统、
301-电机驱动组件、302-皮带、303-密封垫一、304-第一上机架、305-密封垫二、306-密封垫三、307-第二上机架、308-定颚拉紧螺栓、309-下机架、310-定颚板、311-衬板、312-粒径调整组件、313-预紧组件、314-冲洗弯管、315-前后检修门、320-动颚组件、321-飞轮、
322-轴承座、323-外侧轴承旋转密封环件、324-动颚、325-动颚板固定螺栓、326-皮带轮、
327-轴端挡板、328-内侧轴承旋转密封环件、329-动颚板、330-偏心轴、331-外侧迷宫密封环件、332-外侧轴承、333-外侧轴承旋转密封、334-内侧轴承旋转密封、335-内侧轴承、
336-胀紧套。337-外侧轴承密封压盖、338-外侧轴承压盖、339-内侧轴承密封压盖、340-内侧轴承压盖、323a-外侧轴承密封环、323b-外侧轴承隔圈、328a-内侧轴承密封环、328b-内侧轴承隔圈。
301-电机驱动组件、302-皮带、303-密封垫一、304-第一上机架、305-密封垫二、306-密封垫三、307-第二上机架、308-定颚拉紧螺栓、309-下机架、310-定颚板、311-衬板、312-粒径调整组件、313-预紧组件、314-冲洗弯管、315-前后检修门、320-动颚组件、321-飞轮、
322-轴承座、323-外侧轴承旋转密封环件、324-动颚、325-动颚板固定螺栓、326-皮带轮、
327-轴端挡板、328-内侧轴承旋转密封环件、329-动颚板、330-偏心轴、331-外侧迷宫密封环件、332-外侧轴承、333-外侧轴承旋转密封、334-内侧轴承旋转密封、335-内侧轴承、
336-胀紧套。337-外侧轴承密封压盖、338-外侧轴承压盖、339-内侧轴承密封压盖、340-内侧轴承压盖、323a-外侧轴承密封环、323b-外侧轴承隔圈、328a-内侧轴承密封环、328b-内侧轴承隔圈。
具体实施方式
[0062] 如图1所示，本发明提供的泥水环流和碎石系统中包括盾构机泥浆管路碎石系统29，该盾构机泥浆管路碎石系统包括排浆弯管一1、大减震喉2、泥浆管路破碎机3、排浆弯管二4、大液动球阀5、排浆直管6、排浆泵7、排浆弯管三8、冲洗管9、小减震喉10、小液动球阀11、破碎机进浆支管12。本发明盾构机泥浆管路碎石系统的工作原理为：具备密封高压泥浆、破碎大粒径卵石功能的泥浆管路破碎机3的左端进浆口依次与排浆弯管一1、大减震喉2连接，右端出碴口依次与排浆弯管二4、大液动球阀5、排浆直管6、排浆泵7、排浆弯管三8串联连接。依靠排浆泵7连续将盾构机泥水环流系统中的高压泥浆、大粒径卵石吸入泥浆管路破碎机3中，在此过程中，泥浆管路破碎机3将大粒径卵石快速连续破碎成可满足排浆泵7的排碴能力的小粒径卵石后，依次通过排浆弯管二4、大液动球阀5、排浆直管6，顺利被排浆泵7经排浆弯管三8排出隧道外。冲洗管9、小减震喉10、小液动球阀11、串联成泥浆管路破碎机3的冲洗管路，可从破碎机进浆支管12中引入一定流量高压泥浆进入泥浆管路破碎机3内部，提高其内部卵石、高压泥浆的流动速度，避免发生沉积。
[0063] 如图2所示，本发明盾构机泥浆管路碎石系统29安装在盾构机的后配套拖车28上，通过其所属进浆弯管一1与盾构机泥水环流系统出浆管27串联、其所属进浆管与盾构机泥水环流系统进浆管26串联或从盾构机泥水环流系统进浆管26上分出一支，与盾构机泥浆环流系统串联成一个整体，具备了可连续进浆与出碴的能力。当盾构机在富水砂卵石地层中开挖隧道时，盾构机刀盘22切削后的大粒径卵石与泥水环流系统进浆管26注入的高压泥浆(图2中双箭头表示泥水环流系统进浆管26内高压泥浆的流动方向)在开挖舱23内混合成高速流体，再被泥浆管路碎石系统29中的排浆泵7抽吸进气垫舱24中，经过气垫舱24中的液压颚式碎石机25初次破碎后或不被初次破碎直接进入泥水环流系统出浆管(也称出料管)27中(图2中单箭头表示大粒径卵石在出料管27内的运动方向)，然后依次进入泥浆管路碎石系统29所属的排浆弯管一1、大减震喉2、泥浆管路破碎机3中；经过泥浆管路破碎机3的连续快速破碎成满足排浆泵7排碴能力的小粒径卵石后，依次通过排浆弯管二4、大液动球阀5、排浆直管6，顺利被排浆泵7经排浆弯管三8排出隧道外。
[0064] 如图3～图9所示，本发明中所述泥浆管路破碎机3包括电机驱动组件301、皮带302、密封垫一303、第一上机架304、密封垫二305、密封垫三306、第二上机架307、定颚拉紧螺栓308、下机架309、定颚板310、衬板311、粒径调整组件312、预紧组件313、冲洗管9、前后检修门315、动颚组件320等。所述第一上机架304上连接或设置有进浆管路连接法兰、流体通道，所述第二上机架307上连接或设置有格栅、观察孔，所述下机架309上连接或设置有格栅、卵石运动流道、出浆管路接口。
[0065] 所述下机架309固定在盾构机后配套拖车上，所述第一上机架304通过螺栓、密封垫二305与下机架309连接；所述第二上机架307通过螺栓、密封垫三306与第一上机架304连接；前后检修门315通过螺栓、密封垫一303安装在下机架309上，构成了泥浆管路破碎机3的可密封机体部分。
[0066] 在泥浆管路破碎机下机架309内部，通过螺栓依次安装有可在充满高压泥浆密闭环境中绕轴旋转动作的动颚组件320、粒径调整组件312、预紧组件313；定颚板310用定颚拉紧螺栓安装在下机架309后侧支座上，衬板311安装在下机架上用以保护下机架的侧壁。上述部件构成了泥浆管路破碎机3的颚式碎石机构。安装在盾构机后配套拖车上的电机驱动组件301启动后可通过皮带302驱动动颚组件320以200转以上的转速连续旋转，驱动其相对定颚板310作复摆挤压运动，对夹在两者之间的大粒径卵石进行挤压破碎。为满足排浆泵可输出卵石粒径大小要求，可通过粒径调整组件312、预紧组件313调整碎后卵石粒径的大小。打开检修门315后可对下机架309内部的零部件进行维修；冲洗弯管314(或冲洗管9)与机架外部的冲洗管路相连，引入高压泥浆对机体内部的卵石进行冲刷，防止其沉积。
[0067] 从图10～图12可见，动颚组件320包括飞轮321、轴承座322、外侧轴承旋转密封环件323、动颚324、动颚板固定螺栓325、皮带轮326、轴端挡板327、内侧轴承旋转密封环件328、动颚板329、偏心轴330、外侧迷宫密封环件331、外侧轴承332、外侧轴承旋转密封333、内侧轴承旋转密封334、内侧轴承335和胀紧套336。
[0068] 本发明中，泥浆管路破碎机包括机架静密封和动颚组件旋转动密封结构，在机架内部形成可提供大于大气压的的密封空间。
[0069] 从图12可见，所述外侧轴承旋转密封和内侧轴承旋转密封均为固定设置在偏心轴上的耐磨环结构。每个外侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个外侧轴承密封环323a和位于轴向中间的外侧轴承隔圈323b，每个内侧轴承旋转密封环件包含分别位于轴向两端的两个内侧轴承密封环328a和位于轴向中间的内侧轴承隔圈328b。每个外侧轴承旋转密封环件均使用外侧轴承密封压盖337和O型圈压紧在外侧轴承压盖338上，每个内侧轴承旋转密封环件使用内侧轴承密封压盖339和O型圈压紧在内侧轴承压盖340上。
[0070] 动颚组件320的结构原理为：在偏心轴330的轴向上，以动颚324为中心从两端至中间依次对称设置轴端挡板327、胀紧套336、飞轮321和皮带轮326、外侧迷宫密封环件331、外侧轴承332和轴承座322、外侧轴承旋转密封环件323和外侧轴承旋转密封333、内侧轴承旋转密封环件328和内侧轴承旋转密封334、内侧轴承335和动颚324。其中，轴承座322通过螺栓将整个动颚组件320固定在下机架309上，使动颚组件320与第一上机架
304、第二上机架307、下机架309形成一个密封腔体将高压泥浆包围住。皮带轮326在电机驱动组件301的驱动下通过胀紧套336将力传递给偏心轴330，带动与偏心轴330连接的动颚324做复摆挤压运动。为避免泥浆管路破碎机3内部充满的高压泥浆进入到外侧轴承
332内部以及内侧轴承335内部，用外侧轴承旋转密封环件323与外侧轴承旋转密封333、内侧轴承旋转密封环件328与内侧轴承旋转密封334分别将高压泥浆隔离在外侧轴承332的外部以及内侧轴承335的外部，因而上述密封组件的目的是防止高压泥浆进入动颚组件
320的内部。本发明中的内侧轴承和外侧轴承是相对转轴长度方向的中心点来说的，其中内侧轴承335用于安装动颚，使得动颚板绕轴旋转；而外侧轴承332用于将整个动颚组件320相对固定地设置在机架上。正常工作情况下，高压泥浆是存在于内侧轴承335外部和外侧轴承332外部的机体内腔中。
304、第二上机架307、下机架309形成一个密封腔体将高压泥浆包围住。皮带轮326在电机驱动组件301的驱动下通过胀紧套336将力传递给偏心轴330，带动与偏心轴330连接的动颚324做复摆挤压运动。为避免泥浆管路破碎机3内部充满的高压泥浆进入到外侧轴承
332内部以及内侧轴承335内部，用外侧轴承旋转密封环件323与外侧轴承旋转密封333、内侧轴承旋转密封环件328与内侧轴承旋转密封334分别将高压泥浆隔离在外侧轴承332的外部以及内侧轴承335的外部，因而上述密封组件的目的是防止高压泥浆进入动颚组件
320的内部。本发明中的内侧轴承和外侧轴承是相对转轴长度方向的中心点来说的，其中内侧轴承335用于安装动颚，使得动颚板绕轴旋转；而外侧轴承332用于将整个动颚组件320相对固定地设置在机架上。正常工作情况下，高压泥浆是存在于内侧轴承335外部和外侧轴承332外部的机体内腔中。
[0071] 如图13所示，泥浆管路破碎机3的工作原理为：进入泥浆管路破碎机3的大粒径卵石与高压泥浆，沿着第一上机架304的进碴通道以一定速度向前流动，流速快的小粒径卵石可从前方的第一上机架304、第二上机架307组合成的、开有多个矩形孔的竖直格栅通过，直接掉入下机架309的出碴通道排出。大粒径、流速慢的卵石被格栅挡住掉落进动颚组件320、定颚板310、衬板311组成的破碎腔，被连续挤压破碎成小粒径卵石后，再从下机架309的出碴通道中排出。在泥浆管路破碎机3工作过程中，从进浆支管12中引入的高压泥浆可进入动颚组件320后部冲刷已破碎后的小粒径卵石，防止其沉积。
[0072] 此外，当盾构机在卵石含量超高的地层中掘进时，可从下机架底部的额外进浆口或第二上机架的检修口注入大流量的高压泥浆，提高泥浆管路破碎机破碎腔内的卵石流动速度，使其快速从泥浆管路破碎机排出。
[0073] 当泥浆管路破碎机中沉积的卵石无法自行排出时，排浆泵可反向将高压泥浆从下机架的出碴通道注入泥浆，将破碎腔、出碴通道沉积的卵石沿原有出浆管路返回到气垫舱内重新进行破碎作业。
[0074] 当盾构机在卵石含量超高的地层中掘进过程中，当泥浆管路破碎机中沉积的卵石无法自行排出、排浆泵又无法进行反冲洗清理卵石时，可在下机架底部增加一个液压油缸驱动的排碴门，将沉积的卵石从盾构机拖车下部排出。
[0075] 而当具有本发明泥浆管路破碎机的盾构机在富水、卵石含量低、粒径小的地层中掘进时，可使泥浆管路破碎机中的驱动组件、动颚组件停止工作，减轻设备负荷。而高压泥浆、卵石可直接从下机架上的进出碴通道从泥浆管路破碎机排出。
[0076] 本发明的有益效果为：当盾构机在富水砂卵石地层施工时，利用本发明实施例的盾构机泥浆管路碎石系统，与泥水环流系统进出浆管路串联后，可将出浆管路排浆泵前方存留的大粒径卵石在泥浆管路破碎机中快速破碎成小粒径卵石排出隧道外，解决现有盾构机在富水砂卵石中存在泥水舱滞排、出浆管路堵管的问题。而且，泥浆管路破碎机比在盾构机气垫舱内的液压颚式碎石机的破碎能力大，使用寿命长，可靠性高，且安装在一号拖车上，减少人员带压进舱维修次数，降低盾构机的使用成本与施工风险，提高了盾构机的地质适应性与掘进效率。
[0077] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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