複合式土壓平衡盾構機供水系統的製作方法

2023-05-11 15:47:31

專利名稱：複合式土壓平衡盾構機供水系統的製作方法
技術領域：
本實用新型技術主要涉及一種盾構掘進設備，特別適用於複合式土壓平衡盾構機的供水及冷卻系統。
背景技術：
目前，複合式土壓平衡盾構設備多採用隧道外單一水泵不間斷地供水，盾構機內各條支路根據需要從主供水管路取水，所有內循環冷卻用水和盈餘供水全部排出洞外，其原理是隧道外部供水泵通過供水管捲筒向隧道內部不間斷地供水，一部分供水流經內循環冷卻器對空壓機冷卻器、配電櫃冷卻器、齒輪油池冷卻器、液壓馬達減速機冷卻器冷卻， 內循環冷卻器流出的冷卻水進入液壓油冷卻器對液壓油進行冷卻。隨後，所有熱水都經排水管捲筒排出洞外。另一部分供水用於盾構機工作用水，包括各節臺車預留用水口、人閘供水、二次注漿供水、泡沫用水、消防用水等。汙水泵將隧道內的汙水排至汙水箱。這種採用單一水泵供水往往需要保持最大供水壓力及流量，但盾構機用水裝置並不都是同時工作， 大量剩餘用水需要排出隧道外部，從而造成水、電資源的極大浪費，且單一水泵供水方式在長距離施工時，隨著供水管線不斷加長，供水壓力和流速損失嚴重，冷卻效果不佳，易造成設備發熱量大導致設備停機。為此，我們新開發了複合式土壓平衡盾構機供水系統，該系統採用水泵從蓄水箱取水再分別直接供給的方式，根據實際需要開關供水泵供水，同時優化設計迴路，使一部分冷卻水可以回流蓄水箱冷卻再利用，兼有汙水處理與回收再利用功能，極大地節約了用水量。而且這樣的供水方式使設備冷卻效果不受挖掘距離影響，更加有效地利用與節約了水資源。通過檢索發現以下兩項專利與我們所開發的供水系統有相近處，但在原理和結構本身都有本質的區別。1、「盾構獨立加水系統」(專利號ZL2010205M753. X)，該系統主要用可自動補水的大方量加水箱和一個大揚程水泵總體供水，屬於開路系統，用於土壓平衡盾構機前方渣土改良。而我們的設計是採用多個專用供水泵直接供水，此外還有循環冷卻裝置、坑道排汙裝置、固液分離裝置、汙水箱及排水裝置等，可解決複合盾構長距離施工時供水能力不足及冷卻效果不佳、耗水量大等問題，這種獨立加水系統與我們設計的供水系統從功能、原理、 結構方面都不同。2、「敞開式隧道掘進機廢水循環再利用裝置」(專利號ZL200820141662. 0)，該裝置主要解決一種敞開式隧道掘進機廢水循環再利用的問題，而我們主要解決的是複合式土壓平衡盾構機長距離施工時供水能力不足及冷卻效果不佳問題，同時也可以提高水資源的利用率。新開發的供水系統與現有複合盾構機供水系統相比，用水量降低了 40%左右，節約了大量的水、電資源，社會效益與經濟效益顯著。同時，在替代進口、降低盾構機設備成本方面也具有重要意義。發明內容本實用新型的提出，旨在提供一種解決現有供水系統長距離施工時存在的供水能力不足、冷卻效果不佳的缺陷以及用水效率不高等問題，提高了供水系統性能並節約用水。本實用新型的技術解決方案是這樣現實的一種複合式土壓平衡盾構機供水系統，可以隨盾構機臺車前進，包括供水管捲筒、 水泵I、蓄水箱、水泵II、空壓機冷卻器、配電櫃冷卻器、齒輪油池冷卻器、液壓油冷卻器、液壓馬達減速機冷卻器、臺車預留水口、人間供水口、二次注漿供水口、泡沫液混合器、盾尾注漿口衝洗迴路、同步注漿泵衝洗迴路、水泵III、水泵IV、汙水泵、固液分離器、汙水箱、水泵 V、排水管捲筒、地面砂漿混合供水設備，其特徵在於所述的供水管捲筒固定在盾構機臺車上，入水口與隧道外供水泵連接，出水口與蓄水箱入水口相連接，依據蓄水箱的液位傳感器信號自動補水；水泵I安裝在蓄水箱內，出水口與液壓油冷卻器入水口連接，其間管路並聯接有多個臺車預留用水口，液壓油冷卻器出熱水口與水泵V入水口連接，其間管路並聯並接有多個臺車預留用水口、人閘供水口、二次注漿供水口、汙水泵衝洗入水口 ；水泵II安裝在蓄水箱內，出水口與並聯的空壓機冷卻器、配電櫃冷卻器、齒輪油池冷卻器、液壓馬達減速機冷卻器入水口連接，其並聯的回水管匯合後接入蓄水箱；水泵III安裝在蓄水箱所在臺車上，入水口連接蓄水箱，出水口與並聯的泡沫液混合器、同步注漿泵衝洗迴路入水口連接；水泵IV安裝在蓄水箱所在臺車上，入水口連接蓄水箱，出水口與盾尾注漿口衝洗迴路入水口連接；汙水泵安裝在坑道積水處，靠三通閥轉換的另一入水口支路伸入坑道汙水面以下抽取汙水；同步注漿泵衝洗迴路出水口、盾尾注漿口衝洗迴路出水口、汙水泵的出水口都與固液分離器入口連接，固液分離器出口與汙水箱入水口連接；水泵V另一入水口支路與汙水箱出水口連接，水泵V出水口與排水管捲筒入水口連接；排水管捲筒出水口與地面砂漿混合供水設備、市政排汙管網汙水再利用管路連接。與現有技術相比較，本實用新型的優點是顯而易見的，主要表現在1、採用水泵從蓄水箱取水點對點直接供給方式，使供水系統冷卻效果不再受長距離挖掘限制，冷卻效果好；2、對冷卻水和汙水的處理再利用，使同樣挖掘距離用水量降低40%左右，極大地節約了水資源；3、供水裝置管路布置簡單直接，所需檢測元件少，降低了系統成本；4、汙水除渣處理過程既使廢水得到充分利用，同時又為市政汙水處理減輕負擔。

本實用新型共有附圖1幅。圖1是本實用新型的供水系統原理圖。圖中，1、供水管捲筒，2、水泵，3、蓄水箱，4、水泵，5、空壓機冷卻器，6、配電櫃冷卻器，7、齒輪油池冷卻器，8、液壓油冷卻器，9、液壓馬達減速機冷卻器，10、臺車預留用水口， 11、人閘供水口，12、二次注漿供水口，13、泡沫液混合器，14、盾尾注漿口衝洗迴路，15、同步注漿泵衝洗迴路，16、水泵，17、水泵18、汙水泵，19、固液分離器，20、汙水箱，21、水泵，22、排水管捲筒，23、地面砂漿混合供水設備。
具體實施方式
如圖1所示的一種複合式土壓平衡盾構機供水系統，包括供水管捲筒1、水泵I 2、 蓄水箱3、水泵114、空壓機冷卻器5、配電櫃冷卻器6、齒輪油池冷卻器7、液壓油冷卻器8、 液壓馬達減速機冷卻器9、臺車預留水口 10、人閘供水口 11、二次注漿供水口 12、泡沫液混合器13、盾尾注漿口衝洗迴路14、同步注漿泵衝洗迴路15、水泵11116、水泵IV17、汙水泵 18、固液分離器19、汙水箱20、水泵V21、排水管捲筒22、地面砂漿混合供水設備23。盾構機掘進過程中，隧道外供水泵通過供水管捲筒1向蓄水箱3供水，蓄水箱3上的液位傳感器發出液位信號控制地面水泵開關，實現自動補水。水泵I 2與水泵V21連鎖同時啟動，水泵I 2引出的冷水經過液壓油冷卻器8對液壓油冷卻，冷卻液壓油的水流出冷卻器之後，分有支路為人閘供水口 11和二次注漿供水口 12臨時用水供水；分布在各節臺車上的預留用水口 10可隨時開閥用水；冷卻水還用來衝洗汙水泵18排汙管路，衝洗的汙水流入固液分離器19除渣淨化，淨化後的廢水排入汙水箱20 ；部分剩餘冷卻用過的熱水由水泵V21排出洞外再利用。冷卻用過的熱水經過多次重複利用，提高了水資源的利用率，起到節能節水的效果。水泵114引出的冷水對空壓機冷卻器5、配電櫃冷卻器6、齒輪油池冷卻器7、液壓馬達減速機冷卻器9等設備並聯冷卻，冷卻後水流回到蓄水箱3，與蓄水箱內新加入的冷水混合降溫重複利用，由於新加入的冷水量遠大於水泵114循環冷卻水量，所以既不影響下次循環冷卻效果，又節省了大量水資源。當需要加入泡沫改善挖掘土質環境時，開啟水泵III16為泡沫液混合器13供水； 水泵III16供水支路用來衝洗同步注漿泵衝洗迴路15，衝洗的汙水經固液分離器19淨化處理後，流入汙水箱20。當同步注漿結束，需要衝洗注漿口時，開啟水泵IV17對盾尾注漿口衝洗迴路14衝洗，衝洗的汙水經固液分離器19淨化處理後，流入汙水箱20。當坑道內積水超過警戒線時，排汙泵18自動開動，將坑道內積水排出至固液分離器19淨化處理後，流入汙水箱20。當水泵I 2沒有開啟時，水泵V21根據汙水箱20上裝有的液位傳感器信號自動開啟排放廢水，排放的廢水經過排水管捲筒22排出隧道外，隧道外出水口一部分水流直接流入市政排汙管網，出水口分有支路連接地面砂漿混合供水設備23管路為砂漿混合供水，使廢水得到再次重複利用，節省大量水資源。新研發的這種供水系統，蓄水箱3和水泵隨盾構機臺車前進，各供水泵與蓄水箱相對距離恆定，供水線路距離不變，克服了由單一水泵長距離供水導致的壓力流速降低的缺陷，保證了恆定的冷卻效果；同時通過合理布置廢水排放及除汙迴路，使得排放的廢水得到多次重複利用，極大地節省水資源。
權利要求1. 一種複合式土壓平衡盾構機供水系統，可以隨盾構機臺車前進，包括供水管捲筒 ⑴、水泵I (2)、蓄水箱(3)、水泵II⑷、空壓機冷卻器(5)、配電櫃冷卻器(6)、齒輪油池冷卻器(7)、液壓油冷卻器(8)、液壓馬達減速機冷卻器(9)、臺車預留水口(10)、人閘供水口 (11)、二次注漿供水口(12)、泡沫液混合器(13)、盾尾注漿口衝洗迴路(14)、同步注漿泵衝洗迴路(15)、水泵III (16)、水泵IV(17)、汙水泵(18)、固液分離器(19)、汙水箱(20)、水泵 V (21)、排水管捲筒(22)、地面砂漿混合供水設備(23)，其特徵在於所述的供水管捲筒(1) 固定在盾構機臺車上，入水口與隧道外供水泵連接，出水口與蓄水箱C3)入水口相連接，依據蓄水箱(3)的液位傳感器信號自動補水；水泵1( 安裝在蓄水箱(3)內，出水口與液壓油冷卻器(8)入水口連接，其間管路並聯接有多個臺車預留用水口(10)，液壓油冷卻器(8) 出熱水口與水泵AK21)入水口連接，其間管路並聯接有多個臺車預留用水口(10)、人閘供水口(11)、二次注漿供水口(12)、汙水泵(18)衝洗入水口 ；水泵11(4)安裝在蓄水箱(3) 內，出水口與並聯的空壓機冷卻器(5)、配電櫃冷卻器(6)、齒輪油池冷卻器(7)、液壓馬達減速機冷卻器(9)入水口連接，其並聯的回水管匯合後接入蓄水箱(3)；水泵111(16)安裝在蓄水箱C3)所在臺車上，入水口連接蓄水箱(3)，出水口與並聯的泡沫液混合器(13)、同步注漿泵衝洗迴路(15)入水口連接；水泵IV(17)安裝在蓄水箱(3)所在臺車上，入水口連接蓄水箱(3)，出水口與盾尾注漿口衝洗迴路(14)入水口連接；汙水泵(18)安裝在坑道積水處，靠三通閥轉換的另一入水口支路伸入坑道汙水面以下抽取汙水；同步注漿泵衝洗迴路(15)出水口、盾尾注漿口衝洗迴路(14)出水口、汙水泵(18)的出水口都與固液分離器 (19)入口連接，固液分離器(19)出口與汙水箱00)入水口連接；水泵AK21)另一入水口支路與汙水箱00)出水口連接，水泵AK21)出水口與排水管捲筒0 入水口連接；排水管捲筒0 出水口與地面砂漿混合供水設備(23)、市政排汙管網汙水再利用管路連接。
專利摘要複合式土壓平衡盾構機供水系統，隨盾構機臺車移動；隧道外水泵經供水管捲筒靠液位傳感器信號自動為蓄水箱補水；供水泵從蓄水箱吸水；水泵I向液壓油冷卻器供水，冷卻後熱水為臺車預留用、人閘、二次注漿、汙水泵衝洗供水口供水，剩餘的由水泵V加壓，經排水管捲筒供地面砂漿混合供水設備或流入市政排汙管網；水泵II為空壓機、配電櫃、齒輪油池、液壓馬達減速機冷卻器供水，冷卻後熱水回蓄水箱；水泵III為泡沫液混合器、同步注漿泵衝洗迴路供水；水泵IV為盾尾注漿口衝洗迴路供水；汙水泵安裝在坑道積水處抽水；衝洗回水和泵出的汙水經固液分離器，廢水進汙水箱，靠液位傳感器信號自動開啟水泵V排放。本實用新型有冷卻效果恆定、廢水再利用等優點。
文檔編號E21F16/02GK202194663SQ201120296740
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者張麗華, 曹海雲, 王洪月, 趙芳, 馬健 申請人:大連華銳股份有限公司