[發明專利]一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置

在審

• 申請號: 201910904066.6
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110735646A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 黃滿;焦玉勇;吳亮虹;譚飛;嚴成增;呂加賀;鄒俊鵬
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/11
• 代理公司: 42238 武漢知產時代知識產權代理有限公司
• 代理人: 易濱

1.一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，其特征在于：具體包括：

脈沖水射流發生裝置(1)、刀盤高壓輸水管線(2)、刀盤(3)、分流器(4)、電線(5)、導電滑環(6)、回轉器(7)、高壓供水管線(8)、液壓增壓器(9)、主梁(10)、控制器(11)、低壓輸水管線(12)、供水泵(13)、過濾器(14)、水箱(15)、信號線(16)和計算機(17)；

所述水箱(15)的入口與TBM供水管線相連，以通過所述TBM供水管線向所述水箱(15)提供水源；所述水箱(15)的出口通過所述低壓輸水管線(12)與所述過濾器(14)的入口相連；所述過濾器(14)的出口通過所述低壓輸水管線(12)與所述供水泵(13)的入口相連；所述供水泵(13)的出口通過所述低壓輸水管線(12)與所述液壓增壓器(9)的入口相連，以將所述水箱(15)內的水經所述過濾器(14)傳輸至所述液壓增壓器(9)內，進由所述液壓增壓器(9)對水進行增壓，形成高壓水流束；所述液壓增壓器(9)的出口通過所述高壓供水管線(8)與所述回轉器(7)入口相連；所述回轉器(7)的出口處的回轉端安裝有所述導電滑環(6)，所述回轉器(7)的出口與所述分流器(4)相連；

所述脈沖水流裝置(1)有兩個，分別安裝于刀盤(3)的內部，所述分流器(4)通過刀盤高壓輸水管線(2)分別與兩個所述脈沖水流裝置(1)相連，以將述液壓增壓器(9)所提供的一路高壓水流束分成兩路高壓水流束并分別傳輸至所述刀盤(3)內的兩個所述脈沖水流裝置(1)；所述控制器(11)電源端通過所述電線(5)與TBM供電線路相連，以連接外部電源；控制輸出端與所述導電滑環(6)的定子電性相連；所述控制器(11)通過所述信號線(16)與所述計算機(17)相連，以通過所述計算機(17)控制所述控制器(11)，進而通過所述導電滑環(6)控制所述刀盤(3)轉動。

2.如權力要求1所述的一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，其特征在于：所述脈沖水射流發生裝置(1)還包括：收斂性噴嘴(18)、伺服電機(19)和回轉擋塊(20)；所述收斂性噴嘴(18)固定安裝于所述刀盤(3)上；所述伺服電機(19)與所述導電滑環(6)的轉子相連；所述回轉擋塊(20)對稱的固定安裝于所述伺服電機(19)的轉軸上，以通過所述伺服電機(19)的轉動帶動所述回轉擋塊(20)轉動；所述回轉擋塊(20)的長度的一半大于所述伺服電機(19)的轉軸至所述收斂性噴嘴(18)的中心軸之間的距離，且所述回轉擋塊(20)與所述收斂性噴嘴(18)之間不接觸；伺服電機(19)轉動，帶動所述回轉擋塊(20)轉動，進而對所述收斂性噴嘴(18)噴射出的高壓水流束進行周期性截斷，以形成高壓脈沖水射流束(21)。

3.如權利要求1所述的一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，其特征在于：所述液壓增壓器(9)、所述供水泵(13)、所述過濾器(14)、所述水箱(15)和所述控制器(11)均固定安裝于所述主梁(10)內部。

4.如權利要求1所述的一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，其特征在于：

所述分流器(4)、部分高壓供水管線和部分電線預埋安裝于所述刀盤(3)內部，且可隨所述刀盤(3)一同旋轉；所述部分高壓供水管線，具體包括：連接所述分流器(4)和所述收斂性噴嘴(18)的高壓供水管線；所述部分電線，具體包括：連接所述伺服電機(19)和所述導電環(6)的電線。

5.如權利要求1所述的一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，其特征在于：所述一種TBM高壓脈沖水射流輔助破巖裝置，具體使用原理包括以下步驟：

S101：啟動所述供水泵(13)，向所述液壓增壓器(9)供水；

S102：預設所述液壓增壓器(9)的液壓值α，并啟動所述液壓增壓器(9)，調節液壓值達到預設值α；高壓水流經過所述高壓供水管線(8)、所述回轉器(7)、所述分流器(4)和所述刀盤高壓輸水管線(2)到達兩個所述脈沖射流發生裝置(1)內部的收斂型噴嘴(18)，從而形成連續高壓水流束；

S103：所述計算機(17)發送控制指令至所述控制器(11)；所述控制器(11)經過所述電線(5)和所述導電滑環(6)控制所述伺服電機(19)轉動；所述伺服電機(19)帶動所述回轉擋塊(20)旋轉，從而周期性地截斷所述高壓水流束，形成高壓脈沖水射流束(21)；

S104：所述高壓脈沖水射流束(21)間歇性沖擊工作面巖石，重復產生水錘強沖擊效應，致使巖石產生裂紋；同時，所述刀盤(3)高速旋轉，致使產生裂紋的巖石快速破碎，從而完成破巖工作。