專利名稱:擋土罩的制作方法
本發明涉及一種擋土罩，具有一個由隔墻隔開的前工作艙，內有一挖掘工具和一以部分隔墻為界的環形艙。該艙位于挖掘工具的下游，其底部與工作室的容納工具部分相通，頂部與壓縮空氣可控供氣罐有效地連接。由挖掘工具挖下的泥土，用傳送機從工作艙中運出。至少有一根液體管線從附有液位控制設施和一供液管的液體室中伸出，通過環形艙，其出口對向挖掘工具。
這種類型的擋土罩，在早些時候已有說明，但不是在申請者在德國專利公布之前。在熟知的擋土罩中，部分隔墻為三角形截面的加筋小艙，當管線有可能堵塞后，土和液體混合物能夠進入該艙。
用隧道掘進機在松散土壤中挖掘隧道時，對于土壤挖掘面的支撐，被擋板隔開的隧道挖掘機前面部分，以充滿可調壓力的液體為好。用于挖土的挖掘裝置，主要為一切割輪，是設置在擋土壁隔開的部分內。挖下的土落入支撐或護壁液體內，然后一起被抽出擋土壁區域。送入分離裝置中，該裝置是將土從支撐液體中分離出來，然后再將支撐液泵回到擋土壁隔開的隧道掘進機前面部分。此法已證明是令人滿意的，特別當在隧道掘進機的擋土壁部分即工作艙內設置的下溢流板一直向下延伸到接近地面和當在下溢流板所隔開的艙后部或下游部分內，設有壓縮空氣可控氣墊，有效地保證支撐液在土面上的壓力不變。只要支撐壓力保持不變，就能保證非粘性土表面的穩定性。當泵出的支撐液體加上土的體積不完全對應于泵回的干凈液體的體積時，可借助氣墊層以減少由此而產生的壓力變化。
另一種熟知的方法是測定供液量和運出量，兩者體積上的任何差異，可由控制閥和泵予以補充。但這些機械裝置比氣墊提供的自動壓力平衡裝置的反應慢，所以支撐液的壓力變化較大。
上述方法只限于土壤顆粒能在分離裝置內，從支撐液中分離出來的情況下使用。但也有另一種情況，即具有占比例較高的微細顆粒的粘性土壤，不能與液體全部分離，或者要化很高的代價才能分離。隧道掘進機在這類土中進行工作時，則以具有隔墻的工作艙內挖掘下來的土本身去擋住挖掘土面，以代替支撐液，由于土壤粘性較大，因此不能用離心泵從工作室內抽出，而是要用其他運輸設備，如螺旋傳送機，運出的土大部分不需經過處理就可傾卸。然而挖下來土壤能給予土面的支撐力是不確定的。于是這類機器要盡力做到在挖土面上有固定的擋土壓力，這就要保證切割輪挖下來的土體積，絕不能少于傳送機運出的土。這是通過機器的操縱及控制其出口壓力和運送機的輸出量來達到。這些控制機構太粗糙了。當從工作艙中運出的土太多時，則擋土壓力降低，土面的牢固度就減小，使土從機器的頂部落到隧道中，并使整個土面坍落。當土從工作艙中運出太少時，則挖下來的土被壓密，這也會造成傳送機堵塞，過大的擋土壓力還會使地面隆起。為了消除上述弊病，在工作艙后墻上，設置一壓力傳感器，直接測定工作艙內的擋土壓力和獲得更為合適的擋土壓力。但不幸的是，壓力傳感器通常并不是可靠的測量儀器。一般這些儀器是被相對堅實的土體串聯，并只能提供十分有限區域內的有關壓力信息。
土面不穩定的主要原因是在于在隧道掘進機采用挖下的泥土本身，或用支撐介質作擋土的情況下，土是壓實的，因此只能在十分有限的區域內傳遞壓力，致使預先計劃好的土面上特別是隧道掘進機頂部附近的擋土壓力，不能可靠地傳遞。同樣，在現有土壤中的任何變化，將使擋土壓力傳遞到土面上的方式作重大改變。
在熟知的方法中，力圖避免上述缺陷，采用局部或全部充水或懸浮液，使工作艙內土壤的物理性質接近于粘滯液體。為了能使土和液體混合均勻，在切割輪和擋土墻上設置攪拌葉片。方法中熟知的一點是，切割輪的臂能立即將液體抽入艙內的切割輪之前挖掘或切割工具挖土之處。也有些方法是力圖仔細地控制液體的注入，例如注入到頂部區域，至少使頂部范圍內的擋土壓力保持不變。總之，所有這些努力都是所謂用機械裝置的方法，諸如閥門和泵之類，其反應較慢，而采用測量儀器，對于作用在土面上擋土壓力的可靠性幫助也不大。
本發明的目的是要在松軟的粘性土中挖掘隧道時，能使挖土面穩定不坍。
因此按照發明的要求，在上述類型的擋土罩中，在工作艙下游或由下溢流板作為部分隔墻的環形艙的下游，設有一擋土艙，其底部容納有液體室，且在頂部通過隔墻上的小孔與環形艙相通。
根據發明的要求，在擋土罩內還設一具有擋板的艙，即擋土艙，位于工作艙的下游，工作艙是在機器的前面部分，以隔墻為界，特別是內設一下溢流板。切割輪的驅動系統和為空氣注入工作艙用的壓縮空氣閥，可能還有攪拌器和傳送設備，如螺旋傳送機，都要通過擋土艙。在底部和擋土艙的絕大部分充以水或懸浮液，頂部用壓縮空氣填充，這是由于頂部連接至下溢流板下游的氣墊，其預定壓力與作用于下溢流板下游的土上壓力相同的緣故。液體管線，例如一根底下開口的環形管線，運送水或懸浮液，通過充氣的擋土艙頂部和下溢流板下游的氣墊進入工作艙前面部分的頂層區域。水和懸浮液借助于切割輪所提供的，切割工具穿過的與充水隔艙相連通的空間得到補給。氣墊要調節到預定的壓力，以保證作用于下溢流板下游土上與作用于擋土艙壁部分中已有的水或懸浮液上具有相同的恒定壓力。測量和控制系統，是保證土壤的標高與水位基本相同。在工作室中，土的剪切強度是保證在氣墊中預定的擋土壓力不能傳遞到表面，特別是在敏感的頂部區域內，因此，在接近頂部產生一低壓區，并能使水或懸浮液由擋土壁下游的小艙通過管線進入工作艙上游或前面部分的頂層區域。只有在預定的擋土壓力未達到時才開啟止回閥門。也可采用在切割輪中的供水管線，其水或懸浮液在預定的擋土壓力下，流入切割輪通過的切割工具通道之前。液體在預定的擋土壓力之下，以保證作用在該空間的擋土壓力保持不變。液體用攪拌工具與土壤混合，可使其均勻和降低粘性，因此其剪切強度逐漸降低到足以使擋土壓力從氣墊逐漸傳遞到頂層區域。此時，液體就停止流入。只有由于土的剪切強度增加而使頂層擋土壓力低于氣墊的壓力時，才重新開始供水。由氣墊自動控制壓力，不僅是保持表面擋土壓力不變，特別在頂層區，而且還要自動地穩定物料的運出。位于下溢流板下游的攪拌機和攪拌器是保證土壤加液體后混合十分徹底。
對于本發明的進一步發展，有各種可能性。例如在最佳實施例中，可調節的壓縮空氣供氣管，伸經擋土壁進入擋土艙。一個攪拌器設置在工作艙的底部，下溢流板的下游，可以方便地將挖下的土和液體(水或懸浮液)很充分地混合。最好是液體的出口為止回閥形式，可以防止預定的擋土壓力過高。最好是止回閥為一多孔鋼板，其外露的一面，蓋以帶縫的橡膠或塑料板。還有方便之處是部分工作艙位于下溢流板下游有液位控制設施，該設施可以通過運送設備機構來操縱。
下面將通過附圖，對本發明的一個實施例作詳細的說明，圖中圖1是通過擋土罩的縱向剖面;
圖2中，其右邊一半是圖1中沿A-A線的剖面，左邊一半是圖1中沿B-B線的剖面，和圖3是圖1中C節點的放大圖及其仰視圖。
圖中表示的擋土罩，包括前部或上游工作艙2，有隔墻1為界，艙中有一挖掘工具3，以切割輪的形式來操作。在工作艙2內工具3的下游，設一環形艙5，以下溢流板4為界，該艙底部與工作艙2的容納工具部分相通，在頂部與壓縮空氣可控供氣罐6有效地連接。挖下的土可以用螺旋運送機形式的傳送設備7運走。二根液體管線8從具有水位控制設施10和一供液管11的液體室9引出，通過環形室5至液體出口12，其開口處對向挖掘工具3。液體是普通的水或護壁(或支撐)懸浮液(膨潤土泥漿)。在室2和室5的下游，有一擋土艙14，以擋壁13為界，其底部為液體室，頂部借隔墻1上的孔洞15與環形艙5相通。壓力空氣供氣罐6伸出的管線，經過擋壁13進入艙14內。一根傳動軸16，用于驅動工具3和位于板4下游，在室2底部的兩個攪拌器17。液體出口12是回止閥18的形式，如圖1所示。回止閥18為一多孔鋼板19，其外露一面蓋以帶縫的橡膠或塑料板20，如圖3所示。當管線8中為正壓力時，則液體經板19和帶縫板20流出，當反向壓力較高時，板20能自動保持多孔綱板19關閉。在室2部分，位于隔墻4下游有水位控制設施21，該設施作為發動傳送機7的最后控制機構。
權利要求
1.一臺擋土罩，具有一個由隔墻隔開的前工作艙，內有一挖掘工工具和一以部分隔墻為界的環形艙，該艙位于挖掘工具的下游，在底部與工作艙的容納工具部分相通，頂部與壓縮空氣可控供氣罐有效地連接，由挖掘工具挖下的泥土，通過一傳送機從工作艙中運出，至少有一根液體管線，從附有液位控制設備和一根供液管的液體艙中伸出，通過環形小艙，其出口處對向挖掘工具，其特征為在工作艙(2)或以下溢流板作為部分墻為界的環形艙(5)的下游，設有擋土艙(14)，該艙的底部容納有液體室(9)，頂部通過隔墻(1)上的小孔(15)與環形艙(5)相通。
2.根據權利要求
1的擋土罩，其特征為壓縮空氣可控供氣罐(6)伸出的管道，通過擋土艙壁(13)進入擋土艙(14)。
3.根據權利要求
1或2的擋土罩，其特征為一個攪拌器(17)設置在工作艙的底部，下溢流板的下游。
4.根據權利要求
1～3中任何一項的擋土罩，其特征為液體出口(12)是一止回閥(18)的形式。
5.根據權利要求
4的擋土罩，其特征為止回閥(18)是一塊帶孔的鋼板，其外露的一面，蓋以帶縫的橡膠或塑料板(20)。
6.根據權利要求
1～6中任何一條的擋土罩，其特征為溢流板(4)下游的部分工作艙，具有液位控制設施(21)。
專利摘要
一臺擋土罩，具有一個前工作艙，內有挖掘工具和環形艙，該艙位于挖掘工具的下游，底部與工作艙的容納工具部分相通，頂部與壓縮空氣可控供氣罐相通。土用傳送機運出工作艙。至少一根液體管線從附有液位控制設施和一根供液管線的液體室中伸出，通過環形艙至液體出口，其開口處對向挖掘工具。為了改進操作的可靠性，在工作艙或以部分隔墻下溢流板為界的環形艙的下游，設一擋土艙，其下部容納有液體室，頂部借隔墻上的孔洞與環形艙相通。
文檔編號E21D9/12GK87105328SQ87105328
公開日1988年12月28日 申請日期1987年7月29日
發明者西格蒙德·巴本德爾德, 奧托·布拉赫 申請人:霍蒂夫股份公司霍夫曼兄弟公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan