[發明專利]一種豎井掘進機及其泥漿環流系統

有效

• 申請號: 202110631415.9
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113202479B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 劉飛香;劉在政;文中保;劉偉;張明明;方小龍;劉樂;石國強;周真真;葉柯呈
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司
• 主分類號: E21D1/06
• 分類號: E21D1/06;E21F17/00;E21B21/00;E21B21/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐麗

本發明公開了一種豎井掘進機及其泥漿環流系統，包括：進漿管路和排漿管路，排漿管路上設置有排漿泵，進漿管路和排漿管路與盾體泵站形成循環通路；設置在進漿管路和排漿管路之間的泥漿處理裝置；一端與進漿管路連通，另一端用于驅動排漿泵的減壓裝置，進漿管路的介質流過減壓裝置時將通過進漿管路內的介質具有的重力勢能產生的壓力驅動排漿泵，減壓裝置與泥漿處理裝置并聯。通過增設的減壓裝置能夠對流體介質在重力勢能的作用下產生的壓力能進行回收轉換為驅動排漿泵的機械能，通過能量的回收利用有效的提升系統的總體效率，降低了由于裝置機械失效導致豎井管道內帶有重力勢能轉化的壓力的介質擊穿系統，外泄造成其他設備損壞和人員受傷的風險。

技術領域

本發明涉及掘進設備技術領域，特別涉及一種豎井掘進機及其泥漿環流系統。

背景技術

泥漿環流系統是一種通過建立泥水循環，將新制泥漿泵入開挖面用于泥膜成型與輔助平衡水土壓力，并通過排渣泵排出泥漿用于液力輸送刀盤刮下的渣石進行出渣的系統。其對于泥水平衡盾構機來講相當于血管一樣重要。

而豎井掘進機在采用泥漿環流系統作為壓力平衡和排渣方法時，其相對于土壓平衡和機械式出渣的方式而言，能夠大幅度的提升作業效率，提高井下作業的安全性和改善工作環境。

目前，國內在豎井掘進施工中使用的大部分的掘進機都搭載了泥漿環流系統用于平衡開挖面壓力以及對渣土進行液力輸送出渣。但是對于豎井掘進機來說，當開挖深度超過一定時，流體系統中介質在重力的作用下產生的壓力將不再能夠使用普通的方法去應對，特別是輸送的介質為固液兩相，密度能達到清水的1.3-2倍的泥漿，作為用于輸送泥漿用于平衡開挖倉壓力和攜帶開挖渣石出渣的泥漿環流系統不得不進行額外的管路加固措施和消耗更多的電力去對抗重力勢能，使得整個系統的能效降低，并且帶來了由于減壓裝置機械失效導致豎井管道內的介質攜帶著重力勢能轉化的壓力能及動能逐級擊穿其余的減壓裝置，導致系統整個失效，并外泄造成其他設備損壞和人員受傷的風險。

因此，如何提供一種豎井掘進機高效的泥漿環流系統，以降低介質對管道及元件的壓力，并提升系統的安全系數，降低備份元件反應時間，是本技術領域人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種豎井掘進機的泥漿環流系統，以降低介質對管道及元件的壓力，并提升系統的安全系數，降低備份元件反應時間，。此外，本發明還提供了一種具有上述泥漿環流系統的豎井掘進機。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種豎井掘進機的泥漿環流系統，其包括：

進漿管路和排漿管路，所述排漿管路上設置有排漿泵，且所述進漿管路和所述排漿管路與盾體泵站形成循環通路；

設置在所述進漿管路和所述排漿管路之間的泥漿處理裝置，所述泥漿處理裝置用于實現固液分層；

一端與所述進漿管路連通，另一端用于驅動所述排漿泵的減壓裝置，所述進漿管路的介質流過所述減壓裝置時將通過所述進漿管路內的介質具有的重力勢能產生的壓力驅動所述排漿泵，所述減壓裝置與所述泥漿處理裝置并聯。

優選的，上述的泥漿環流系統中，所述減壓裝置包括泥漿透平、變頻電機和轉動慣量可變的可變慣量飛輪，其中，：

所述泥漿透平串聯在所述進漿管路上；

所述泥漿透平、所述變頻電機、所述可變慣量飛輪和所述排漿管路上的所述排漿泵依次通過磁力聯軸器傳動連接。

優選的，上述的泥漿環流系統中，所述減壓裝置還包括：

用于控制所述泥漿透平進口的第一液動閥和用于控制所述泥漿透平出口的第二液動閥；

用于控制所述排漿泵進口的第三液動閥和用于控制所述排漿泵出口的第四液動閥。

優選的，上述的泥漿環流系統中，所述減壓裝置還包括：