Прямоугольный проходческий щит – Проходческие щиты — новости строительства и развития подземных сооружений

проходческий щит - патент РФ 2264538

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей квадратного сечения. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции проходческого щита и повышении надежности его работы. Устройство содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях. Устройство содержит также подрезные элементы в виде ножевых вставок, закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса щита и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2264538

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей прямоугольного сечения различного назначения с различными видами грунта.

Известна конструкция проходческого щита, предназначенная для сооружения тоннелей некруглого сечения, содержащая корпус, узел для выборки грунта, снабженный основным ротором с режущими элементами на торцевой поверхности ротора, дополнительные роторы меньшего диаметра, расположенные ниже уровня горизонтальной оси основного ротора и подрезные ножи, связанные с гидроцилиндрами для обеспечения их перемещения (патент ЕР №0456824 А1 по кл. Е 21 Д 9/06 от 23.08.90 г.).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества роторных элементов и подрезных ножей, каждый из которых снабжен своим индивидуальным приводом. Кроме того, для сооружения тоннеля прямоугольного или квадратного сечения требуется дополнительная перестройка роторных узлов.

Наиболее близкими техническим решением по совокупности существенных признаков является проходческий щит, описанный в патенте ЕР №0384065 В1 по кл. Е 21 Д 9/06.

Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выбора грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы.

Конструкция данного проходческого щита сложна, содержит большое количество дополнительных малых роторов с индивидуальными приводами, работающих по заранее заданной программе, что также ведет к уменьшению надежности устройства в целом.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами и с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы, снабжен дополнительными режущими элементами, размещенными на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.

На фиг.1 представлена головная часть проходческого щита.

На фиг.2 - вид Б на фиг.1.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами 1, перегородку 2, разделяющую призабойную зону от зоны для обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора 3 с забурником 4. На торцевой поверхности ротора и на его цилиндрической поверхности размещены режущие элементы 5. Режущие элементы размещены и на забурнике 4.

По углам торцевой поверхности корпуса 1 закреплены подрезные элементы в виде ножевых вставок 6 и наклонных стенок 7, размещенных между корпусом 1 и перегородкой 2. На наклонной стенке 7 закреплен отрезок трубы 8 с герметично закрепленным со стороны зоны обслуживания персонала фланцем 9.

Устройство работает следующим образом

При перемещении проходческого щита при помощи гидродомкратов (на чертеже условно не показаны) и вращении ротора 3 происходит разрушение и выборка грунта при помощи режущих элементов, размещенных на торцевой и цилиндрической поверхностях ротора и на поверхности забурника. Этим достигается формирование круглого сечения тоннеля.

При перемещении щита происходит также вдавливание ножевых вставок 6 совместно с наклонной стенкой 7 в грунт, что приводит к осыпанию грунта в углах торцевой поверхности корпуса и выносу грунта для разрушения в зону режущих элементов, размещенных на цилиндрической поверхности ротора.

Таким образом, использование ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях и ножевых вставок с наклонными стенками, позволяет сооружать тоннель прямоугольной формы. При этом на подрезание угловых участков не требуется дополнительной энергии на работу подрезных элементов. В данном случае используется энергия перемещения проходческого щита, что в конечном итоге упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность.

В случае когда имеет место забивание грунтом участка в призабойной зоне, что препятствует его удалению из этой зоны, то осуществляют пробивку его через трубу 8, предварительно открыв фланец 9.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проходческий щит, содержащий корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные элементы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными режущими элементами на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.

www.freepatent.ru

Проходческий щит

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей квадратного сечения. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции проходческого щита и повышении надежности его работы. Устройство содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях. Устройство содержит также подрезные элементы в виде ножевых вставок, закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса щита и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой. 3 ил.

 

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, и может быть использовано при сооружении тоннелей прямоугольного сечения различного назначения с различными видами грунта.

Известна конструкция проходческого щита, предназначенная для сооружения тоннелей некруглого сечения, содержащая корпус, узел для выборки грунта, снабженный основным ротором с режущими элементами на торцевой поверхности ротора, дополнительные роторы меньшего диаметра, расположенные ниже уровня горизонтальной оси основного ротора и подрезные ножи, связанные с гидроцилиндрами для обеспечения их перемещения (патент ЕР №0456824 А1 по кл. Е 21 Д 9/06 от 23.08.90 г.).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества роторных элементов и подрезных ножей, каждый из которых снабжен своим индивидуальным приводом. Кроме того, для сооружения тоннеля прямоугольного или квадратного сечения требуется дополнительная перестройка роторных узлов.

Наиболее близкими техническим решением по совокупности существенных признаков является проходческий щит, описанный в патенте ЕР №0384065 В1 по кл. Е 21 Д 9/06.

Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выбора грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы.

Конструкция данного проходческого щита сложна, содержит большое количество дополнительных малых роторов с индивидуальными приводами, работающих по заранее заданной программе, что также ведет к уменьшению надежности устройства в целом.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами и с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные режущие элементы, снабжен дополнительными режущими элементами, размещенными на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.

На фиг.1 представлена головная часть проходческого щита.

На фиг.2 - вид Б на фиг.1.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Проходческий щит содержит корпус квадратного сечения с закругленными углами 1, перегородку 2, разделяющую призабойную зону от зоны для обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора 3 с забурником 4. На торцевой поверхности ротора и на его цилиндрической поверхности размещены режущие элементы 5. Режущие элементы размещены и на забурнике 4.

По углам торцевой поверхности корпуса 1 закреплены подрезные элементы в виде ножевых вставок 6 и наклонных стенок 7, размещенных между корпусом 1 и перегородкой 2. На наклонной стенке 7 закреплен отрезок трубы 8 с герметично закрепленным со стороны зоны обслуживания персонала фланцем 9.

Устройство работает следующим образом

При перемещении проходческого щита при помощи гидродомкратов (на чертеже условно не показаны) и вращении ротора 3 происходит разрушение и выборка грунта при помощи режущих элементов, размещенных на торцевой и цилиндрической поверхностях ротора и на поверхности забурника. Этим достигается формирование круглого сечения тоннеля.

При перемещении щита происходит также вдавливание ножевых вставок 6 совместно с наклонной стенкой 7 в грунт, что приводит к осыпанию грунта в углах торцевой поверхности корпуса и выносу грунта для разрушения в зону режущих элементов, размещенных на цилиндрической поверхности ротора.

Таким образом, использование ротора с режущими элементами на его торцевой и цилиндрической поверхностях и ножевых вставок с наклонными стенками, позволяет сооружать тоннель прямоугольной формы. При этом на подрезание угловых участков не требуется дополнительной энергии на работу подрезных элементов. В данном случае используется энергия перемещения проходческого щита, что в конечном итоге упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность.

В случае когда имеет место забивание грунтом участка в призабойной зоне, что препятствует его удалению из этой зоны, то осуществляют пробивку его через трубу 8, предварительно открыв фланец 9.

Проходческий щит, содержащий корпус квадратного сечения с закругленными углами с перегородкой, разделяющей призабойную зону от зоны размещения обслуживающего персонала, узел для выборки грунта в виде ротора с режущими элементами на его торцевой поверхности и подрезные элементы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными режущими элементами на цилиндрической поверхности ротора, а подрезные элементы выполнены в виде закрепленных по углам торцевой поверхности корпуса ножевых вставок и наклонных стенок, размещенных между корпусом и перегородкой.

www.findpatent.ru

Проходческий щит — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 марта 2016; проверки требуют 11 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 марта 2016; проверки требуют 11 правок.

Прохо́дческий щит — подвижная сборная металлическая конструкция, обеспечивающая безопасное проведение горной выработки и сооружение в ней постоянной крепи (обделки). Проходческий щит применяется при сооружении тоннелей различного назначения, при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом. Проходческий щит является элементом конструкции некоторых видов тоннелепроходческих комплексов (ТПК).

Впервые проходческий щит был применён в Великобритании Марком Брюнелем при сооружении тоннеля под рекой Темзой (1825). С их помощью сооружено большинство тоннелей метрополитенов.

Диаметр получаемых тоннелей может варьироваться от одного до 19 метров. Самый большой диаметр, 17,6 м[1], у проходческого щита, работающего на строительстве автомобильного тоннеля в Гонконге.

Для создания тоннелей малого диаметра применяется горизонтальное бурение — длина до 2 км, диаметр до 1,2 м.

ru.wikipedia.org

3. Основные элементы современных проходческих щитов и их назначение

Форма поперечного сечения проходческого щита зависит от формы поперечного сечения сооружаемого тоннеля. Современные проходческие щиты имеют самые разнообразные формы поперечного сечения: круглую, прямоугольную, подковообразную, эллиптическую, двух- или трёхсводчатую и другие. Исторически сложилось так, что преимущественное применение имеют щиты кругового очертания, что объясняется возможностью применения сборной обделки из минимального количества типов элементов и использования достаточно простой кинематической схемы исполнительного органа механизированного проходческого щита. Поэтому знакомство с основными элементами проходческих щитов, их функциональным назначением и конструкцией будет происходить на примере щитов круговой формы с диаметром, соответствующим диаметру перегонного тоннеля метрополитена. Такие щиты условно относятся к щитам среднего диаметра (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Общий вид проходческого щита:

  1. опорное кольцо; 2-ножевое кольцо; 3-вертикальная перегородка;

4-выдвижная платформа; 5-горизонтальная перегородка; 6-платформенный

домкрат; 7-забойный домкрат; 8-накладка; 9-оболочка; 10-щитовой домкрат;

11-опорная пята щитового домкрата

Несущую конструкцию щита составляют жёстко соединённые между собой ножевое и опорное кольца, а также горизонтальные и вертикальные перегородки. Конструкция основных элементов щитов больших и средних диаметров проектируется сборной из литых или сварных стальных элементов.

Конструкция ножевого кольца проектируется аналогично конструкции чугунной тюбинговой обделки и состоит из10-18 элементов (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Конструкция ножевого кольца проходческого щита:

1-нормальные элементы; 2-скошеные элементы; 3-ключевой элемент; 4-аванбек;

5-кольцевая шпонка; 6-ребро жёсткости

В каждом элементе ножевого кольца устраиваются продольные рёбра жёсткости, располагающиеся напротив щитовых домкратов.

В пределах ножевого кольца немеханизированных щитов при помощи вертикальных и горизонтальных перегородок создаются рабочие площадки, с которых ручным механизированным инструментом ведётся разработка грунта в забое и осуществляется его крепление. Для предохранения забоя от вывалов грунта в верхней части ножевого кольца устраивается выдвижной козырёк (аванбек).

В механизированных проходческих щитах в пределах ножевого кольца располагается исполнительный орган для механизированной разработки грунта.

Опорное кольцо состоит из такого же числа элементов, что и ножевое, соединяемых между собой болтами (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. конструкция опорного кольца проходческого щита:

а- расположение элементов в кольце; б- продольный разрез элемента;

1-нормальные элементы; 2-скошенные элементы; 3-ключевой элемент

Для совместной работы ножевого и опорного кольца помимо болтовых связей между ними в элементах опорного кольца устраивается кольцевой паз, в который плотно входит кольцевая шпонка ножевого кольца.

На большей части наружной поверхности опорного кольца имеется выемка, в которую входят листы хвостовой оболочки. В дальних от забоя кольцевых полках опорного кольца имеются отверстия, соответствующие наружному диаметру щитовых домкратов.

Опорное кольцо непосредственно примыкает к ножевому и предназначено для размещения в его пределах силовой и пускорегулирующей аппаратуры, щитовых домкратов и других механизмов и оборудования.

Хвостовая оболочка щита представляет собой конструкцию, собираемую из лекальных стальных листов, соединяемых между собой накладками с болтами. При помощи оболочки в хвостовой части щита создаётся ограждённая зона, в которой осуществляется возведение обделки. Оболочка может быть однослойной или многослойной, то есть состоять их двух или трёх слоёв стальных листов толщиной 18=20 мм, отвальцованных по нужному диаметру (рис. 3.4.).

Рис. 3.4. Конструкция хвостовой оболочки проходческого щита:

а- сечение по опорному кольцу и оболочке; б- вид сбоку; в- сечение по оболочке;

1-стальной лист; 2-накладка; 3-опорное кольцо

Однослойная оболочка крепится только к опорному кольцу, в многослойной оболочке к опорному кольцу крепятся все слои, а наружный – ещё и к ножевому.

К элементам несущей конструкции щита относятся горизонтальные и вертикальные перегородки. Кроме того, установкой перегородок во внутреннем пространстве щита создаются рабочие ячейки в пределах ножевого кольца немеханизированного щита и площадки для установки необходимого оборудования и механизмов в опорном кольце. Перегородки в ножевом кольце механизированных щитов не устанавливаются.

Перегородки изготавливаются из стальных листов толщиной 18-20 мм и крепятся к рёбрам жёсткости ножевого или опорного кольца при помощи болтов (рис. 3.5.). В пределах ножевого кольца перегородки – трёхслойные, в опорном кольце они одно- или двухслойные.

Рис. 3.5. Конструкция перегородок проходческого щита:

  1. перегородка опорного кольца; 2-перегородка ножевого кольца

Горизонтальные перегородки в несущей конструкции щита выполняют функции затяжек, а вертикальные – распорок. Как правило, роль вертикальных перегородок в статической работе щита при расчётах не учитывается, что идёт в запас прочности.

Важным элементом проходческих щитов являются щитовые домкраты, при помощи которых происходит передвижение щита. Щитовые домкраты – это гидравлическая машина двойного действия, штоки которой имеют прямой и обратный ход. Эти домкраты располагаются по периметру опорного кольца в соответствии с конструкцией применяемой обделки.

В немеханизированных щитах для обеспечения работы проходчика в забое устраиваются выдвижные платформы (рис. 3.6.), перемещаемые на забой при помощи платформенных домкратов.

Рис. 3.6. Конструкция выдвижной платформы:

  1. стальной лист; 2-уголок; 3-ребро жёсткости; 4-швеллер; 5-платформенный домкрат

Крепление забоя в таких щитах производится при помощи забойных домкратов, устанавливаемых на вертикальных перегородках щита.

studfiles.net

Общие сведения о щитовом способе

Щитовым способом называется способ сооружения тоннелей с применением передвижной механизированной крепи – проходческого щита. Проходческий щит предназначен для защиты призабойной зоны от обрушения на период выполнения всех основных операций производственного процесса от разработки забоя до возведения обделки.

Проходческий щит, как правило, круглой формы (реже прямоугольной, арочной и др.) передвигается вслед за разработкой грунта, отталкиваясь гидравлическими цилиндрами от торцовой поверхности обделки тоннеля (опорой также может служить специальная конструкция, распираемая в грунт). Очевидно, что щиты целесообразно использовать при проходке тоннелей в неустойчивых грунтах, где требуется обязательное крепление призабойного пространства.

В настоящее время существуют десятки разновидностей проходческих щитов для сооружения тоннелей различного диаметра в самых разнообразных инженерно-геологических условиях. Хотя при различных типах проходческих щитов предусмотрены разные способы разработки забоя, удаления разрыхленного грунта и возведения обделки, неизменной остается принципиальная схема, предусматривающая следующий порядок производства работ (рис. 2.1). Под защитой ножевого кольца (1) за один или несколько приемов разрабатывают забой на заходку длиной l, равной ширине кольца обделки, с одновременной уборкой разрыхленного грунта. После разработки забоя включают щитовые гидравлические цилиндры (3), расположенные по всей окружности опорного кольца (2). Отталкиваясь от готовой обделки (5), щит передвигается вперед в свободное пространство. Затем, включая обратный ход, убирают штоки гидроцилиндров в исходное положение и под защитой оболочки щита (4) возводят обделку из сборных элементов или из монолитно-прессованного бетона, одновременно разрабатывая забой на следующую заходку. Такими четко определенными циклами ведут проходку тоннеля, обеспечивая поточный метод работ с немедленным возведением обделки. Из сказанного ясно, что щитовой способ по сравнению с горным коренным образом изменяет организацию работ по сооружению тоннелей в неустойчивых грунтах: отпадает необходимость вести разработку забоя по частям и загромождать его временной крепью, что существенно снижает трудоемкость работ и повышает производительность труда; сокращается разрыв во времени между раскрытием выработки и сооружением обделки и тем самым снижаются величина горного давления, смещения прилегающего грунтового массива и осадки дневной поверхности; совмещаются по времени основные операции производственного процесса и создаются условия их максимальной механизации, что обеспечивает высокие темпы сооружения тоннеля; присущие щитовой проходке надежность крепления забоя и повышенная безопасность ведения работ дают возможность сооружать тоннели в сложных геологических и гидрогеологических условиях. При необходимости щитовую проходку сочетают со специальными способами (с применением водопонижения, сжатого воздуха и др.), что позволяет осуществить строительство тоннелей в водонасыщенных песках, под руслами рек и т. д.

Рис. 2.1 – Схема щитового способа сооружения тоннеля

В транспортном строительстве применяют проходческие щиты среднего диаметра (5,6–6 м) для сооружения перегонных тоннелей метрополитенов как при глубоком, так и при мелком их заложении. Щиты среднего диаметра используют также при строительстве горных транспортных тоннелей для проходки транспортно-дренажных и вентиляционных штолен. Проходческими щитами большого диаметра (8,5–9,75 м) сооружают, как правило, железнодорожные и автодорожные тоннели, а также станционные тоннели метрополитенов.

Проходческие щиты, в которых отсутствуют какие-либо устройства для разработки грунта в забое, называют обычными (частично механизированными). Такие щиты выполняют только функции передвижной временной крепи и рабочих подмостей. При использовании обычных щитов разработку забоя в слабых грунтах ведут ручными инструментами, отбойными молотками или вдавливанием в грунтовой массив элементов ножевого кольца щита. В полускальных и скальных грунтах забой разрабатывают буровзрывным способом. Все другие операции проходческого цикла в таких щитах имеют различный уровень механизации в зависимости от конструкции и размеров щита.

Проходческие щиты, разработка грунта в которых осуществляется специальными механизмами – рабочими (исполнительными) органами, расположенными в его головной части, называются механизированными. В таких щитах максимально механизированы и все другие операции проходческого цикла. Как правило, определенный тип рабочего органа механизированного проходческого щита приспособлен для работы в грунтах с определенными физико-механическими характеристиками, т. е. в узком диапазоне инженерно-геологических условий. Такая специализация механизированных проходческих щитов привела к большому разнообразию их конструктивных решений.

Организация работ при сооружении тоннелей щитовым способом зависит от типа принятого щита, вида и конструктивных особенностей обделки тоннеля. Комплексная механизация технологического процесса достигается не только за счет оборудования, расположенного на щите, но и за счет оборудования, расположенного за щитом на технологической платформе. Такой частично или полностью механизированный комплекс, основу которого составляет проходческий щит, называют щитовым комплексом.

При щитовом способе проходки тоннелей можно выделить три этапа работ – подготовительные работы, собственно проведение выработки и демонтаж оборудования.

vse-lekcii.ru

Проходческий щит

 

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам с экскаваторным исполнительным органом. Проходческий щит содержит исполнительный орган, установленный с возможностью продольного перемещения и установки в головой части 1 корпуса щита посредством направляющих 21, в которых на ползуне 23 шарнирно закреплен поворотный кронштейн с шарнирно закрепленной на ней стрелой 11 исполнительного органа. Для повышения удобства эксплуатации в щитах малого диаметра стрела 11 выполнена V-образной формы и усавновлена между щек 13 поворотного кронштейна, выполненного П-образной формы, а рукоять 16 с непосредственно рабочим элементом закреплена шарнирно на стреле 11 и имеет гидроцилиндр 18 поворота рукояти, который размещен внутри стрелы. Гидроцилиндр 19 поворота стрелы в вертикальной плоскости размещен между щек 13 и поворотного кронштейна 14, а гидроцилиндр 28 поворота стрелы в горизонтальной плоскости закреплен одним концом на поворотном кронштейне, а другим концом на ползуне 23. Щеки 13 поворотного кронштейна выполнены со стороны головной части корпуса щита со скошенными поверхностями. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к проходческим щитам с исполнительным органом экскаваторного типа.

Известен проходческий щит, включающий корпус и исполнительный орган, содержащий стрелу, шарнирно соединенную с поворотной цапфой, рукоять с гидроцилиндром ее выдвижения, скребок с гидроцилиндром его поворота, гидроцилиндры наклона стрелы в вертикальной плоскости и гидроцилиндр поворота стрелы в горизонтальной плоскости, шарнирно соединенные с поворотной цапфой, закрепленной к кронштейну, установленному в верхней части опорных колец корпуса [1] Недостатком данного проходческого щита является то, что подвеска исполнительного органа к корпусу щита имеет значительные габариты, загромождая свободное пространство щита и усложняя использование указанной конструкции в щитах малого диаметра. Кроме того исполнительный рабочий орган обладает недостаточной маневренностью. Наиболее близким к предлагаемому является проходческий щит, включающий корпус с головной, опорной и хвостовой частями и исполнительный орган, содержащий рукоять с закрепленным на ее конце непосредственно рабочим элементом, установленную на стреле, связанной с корпусом щита посредством механизма подвески, включающим поворотный кронштейн и гидроцилиндры поворота стрелы [2] Недостатком данного щита является сложность исполнительного органа и его подвески, что вызывает неудобство эксплуатации в щитах малого диаметра с наклонным конвейером, так как при установке исполнительного органа в опорной части щита зазор, образованный между наклонным конвейером и многоступенчатой подвеской, не достаточен для беспрепятственной транспортировки разработанного грунта. Кроме того исполнительный орган обладает недостаточной маневренностью. Целью изобретения является обеспечение работы исполнительного органа в щитах малого диаметра и повышение его маневренности за счет выполнения подвески исполнительного органа более компактной с возможностью ее перемещения в головную часть щита. Цель достигается тем, что поворотный кронштейн установлен с возможностью перемещения в головную часть корпуса щита, выполнен П-образной формы и имеет щеки, между которыми размещена стрела, выполненная U-образной формы, при этом рукоять шарнирно закреплена на стреле с возможностью поворота в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра ее поворота, который размещен внутри стрелы. Кроме того механизм подвески снабжен направляющими с ползуном и гидроцилиндром его выдвижения, закрепленными в опорной части корпуса щита, при этом поворотный кронштейн шарнирно закреплен на ползуне, а гидроцилиндр выдвижения ползуна связан одним концом с направляющими, а другим концом закреплен на ползуне. Кроме того гидроцилиндр поворота стрелы в горизонтальной плоскости шарнирно закреплен одним концом на поворотном кронштейне, а другим концом на ползуне. Кроме того гидроцилиндр поворота стрелы в вертикальной плоскости размещен между щек поворотного кронштейна и закреплен одним концом к щекам поворотного кронштейна, а другим концом к стреле. Кроме того щеки поворотного кронштейна выполнены со стороны головной части корпуса щита со скошенными поверхностями. Для того, чтобы сократить размеры подвески исполнительного органа для установки его в щитах малого диаметра, поворотный кронштейн выполнен П-образной формы и имеет щеки, между которыми размещена стрела, выполненная U-образной формы, в которой размещен гидроцилиндр поворота рукояти. Для того, чтобы обеспечить погрузку и транспортировку грунта по конвейеру, необходимо сместить поворотный кронштейн в головную часть проходческого щита. При этом для того, чтобы рукоять не препятствовала размещению исполнительного органа в головной части, она шарнирно закреплена на стреле и имеет возможность повернуться и осуществлять погрузку разработанной породы на конвейер. При этом щеки поворотного кронштейна со стороны головной части корпуса щита выполнены со скошенными поверхностями, чтобы угол естественного откоса разработанного грунта не препятствовал максимальному перемещению поворотного кронштейна в головную часть. На фиг. 1 изображен проходческий щит, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вид спереди. Проходческий щит содержит корпус с головной 1, опорной 2 и хвостовой 3 частями, щитовые гидродомкраты 4, наклонный шнековый конвейер 5 с загрузочным 6 и разгрузочным 7 отверстиями, связанный с приводом 8 и закрепленный тягой 9 на блокоукладчике 10, и исполнительный орган экскаваторного типа для разработки забоя. Исполнительный орган имеет стрелу 11, закрепленную горизонтальным шарниром 12 к щекам 13 поворотного кронштейна 14 механизма подвески, и непосредственно рабочий элемент 15, закрепленный на рукояти 16, которая шарнирно закреплена горизонтальным шарниром 17 к стреле 11. Непосредственно рабочий элемент 15 представляет собой скребок, выполненный за одно целое с рукоятью 16. Стрела 11 выполнена U-образной формы и установлена между щек 13 поворотного кронштейна 14, выполненного П-образной формы. В стреле 11 размещен гидроцилиндр 18 поворота рукояти 16, шарнирно закрепленный одним концом на стреле, а другим концом на рукояти 16. Гидроцилиндр 19 поворота стрелы в вертикальной плоскости размещен между щек 13 поворотного кронштейна 14 и закреплен шарнирно одним концом к щекам 13 поворотного кронштейна 14, а другим концом к стреле 11 при помощи кронштейна 20. Поворотный кронштейн 14 установлен с возможностью перемещения в головную часть 1 корпуса щита. Для этого механизм подвески снабжен направляющими 21, закрепленными в верхней части опорных колец 22. В направляющих 21 установлен ползун 23 с гидроцилиндром 24 выдвижения ползуна, шарнирно закрепленным к ползуну 23 одним концом при помощи кронштейна 25, а другим концом шарнирно закрепленным к направляющим 21. Поворотный кронштейн 14 закреплен на ползуне 23 посредством вертикального шарнира 26. На ползуне 23 шарнирно закреплен также при помощи кронштейна 27 один из концов гидроцилиндра 28 поворота стрелы в горизонтальной плоскости, другой конец которого шарнирно закреплен при помощи кронштейна 29, на поворотном кронштейне 14. Щеки 13 поворотного кронштейна 14 выполнены со стороны головной части 1 корпуса щита со скошенными поверхностями. Для управления гидравлической системой щита служит пульт 30 управления. Для перевозки разработанного грунта служат вагонетки 31. Проходческий щит работает следующим образом. С помощью непосредственно рабочего элемента 15, закрепленного на рукояти 16, производят разработку забоя и погрузку разработанного грунта на наклонный шнековый конвейер 5. Для этого стрелу 11 перемещают в вертикальной и горизонтальной плоскостях гидроцилиндрами 19 и 28 поворота, а гидроцилиндром 18 поворота рукояти осуществляют поворот рукояти 16 в вертикальной плоскости и захват грунта. При необходимости произвести разработку забоя на несколько циклов рукоять 16 с непосредственно рабочим элементом 15 внедряют в забой по мере перемещения стрелы 11 в продольном направлении. Для этого ползун 23 гидроцилиндром 24 выдвижения перемещают в направляющих 21 и поворотный кронштейн 14, закрепленный на ползуне, перемещается вместе со стрелой 11 в головную часть 1 корпуса щита. Для того, чтобы механизм подвески исполнительного органа не препятствовал перемещению разработанного грунта по конвейеру 5, исполнительный орган перемещают в головную часть 1 корпуса щита на необходимое расстояние, при этом рукоять 16, шарнирно закрепленная на стреле 11, поворачивается гидроцилиндром 18 поворота рукояти и осуществляет загрузку разработанного грунта в загрузочное отверстие 6 конвейера 5. Грунт по конвейеру поступает через разгрузочное отверстие 7 в вагонетки 31. Размещение стрелы 11 между щек 13 П-образного поворотного кронштейна 14, а также размещение гидроцилиндра 18 поворота рукояти в U-образной стреле 11 позволяет сократить габариты механизма подвески и использовать ее в щитах малого диаметра. Закрепление рукояти 16 шарнирно на стреле 11 с возможностью поворота в вертикальной плоскости и выполнение щек 13 П-образного поворотного кронштейна 14 со скошенными поверхностями со стороны головной части 1 корпуса щита позволяет максимально переместить исполнительный орган в головную часть 1 корпуса щита.

Формула изобретения

1. ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ, включающий корпус с головкой, опорной и хвостовой частями и исполнительный орган, включающий рукоять с закрепленным на ее конце непосредственно рабочим элементом, установленную на стреле, связанной с корпусом щита посредством механизма подвески, включающим поворотный кронштейн и гидроцилиндры поворота стрелы, отличающийся тем, что поворотный кронштейн установлен с возможностью перемещения в головную часть корпуса щита, выполнен П-образной формы и имеет щеки, между которыми размещена стрела, выполненная U-образной формы, при этом рукоять шарнирно закреплена на стреле с возможностью поворота в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра ее поворота, который размещен внутри стрелы. 2. Щит по п.1, отличающийся тем, что механизм подвески снабжен направляющими с ползуном и гидроцилиндром его выдвижения, закрепленными в опорной части корпуса щита, при этом поворотный кронштейн шарнирно закреплен на ползуне, гидроцилиндр выдвижения ползуна связан одним концом с направляющими, а другим концом закреплен на ползуне. 3. Щит по п.1, отличающийся тем, что гидроцилиндр поворота стрелы в горизонтальной плоскости шарнирно закреплен одним концом на поворотном кронштейне, а другим концом на ползуне. 4. Щит по п. 1, отличающийся тем, что гидроцилиндр поворота стрелы в вертикальной плоскости размещен между щек поворотного кронштейна и закреплен одним концом к щекам поворотного кронштейна, а другим концом к стреле. 5. Щит по п.1, отличающийся тем, что щеки поворотного кронштейна выполнены со стороны головной части корпуса щита со скошенными поверхностями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Открытый прямоугольный проходческий щит — патент 735070

 

r орг-; фт г фи т ц с, -л,-з v

ОП ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид (22) Заявлено 11.09.75 (21) 2171G с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.82. Бюл. (45) Дата опубликования описан

Гасударственный комитет ссср ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. Е. Бирюков, Ю. А. Молчанов, В. И. Ресин, В. М. Симоненко, М. А. Лев, Б. Н. Иванов и Ф. Я. Леин

Московский государственный трест горнопроходческих работ № 2 Главмосинжстроя при Мосгорисполкоме (71) Заявитель (54) ОТКРЫТЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ

1 ..зооретениЕ относится к области тоннелестроения, а именно к строительству тоннелей щитовым способом, в частности к открытым прямоугольным проходческим щитам. 5 ."1звестны открытые прямоугольные проходческие щиты, предназначенные для проходки тоннелей мелкого заложения открытым способом и позволяющие выполнять под их защитой разработку грунта котло- 10 вана под тоннель в головной части щита и возведение обделки тоннеля, как правило сборной, в хвостовой части щита. один из известных открытых прямоугольных проходческих щитов включает в себя замкнутую несущую раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки в виде выдвижных шандор, при этом щитовые домкраты смонтированы на несущей раме по ее бокам (1), акой проходческий щит представляет собой самодвижущуюся крепь котлована, поскольку его перемещение вперед по мере проходки осуществляется без опирания на обделку, возведенную в хвостовой части щита.

Недостаток этого щита — невозможность регулирования его положения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоског;тях, поскольку корпус каждого щитового дом1фага жсстко связан с несущей рамой, а его шток — с выдвижными шандорами, что не позволяет использовать щитовые домкраты для изменения положения щита в пространстве. т аиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является открытый прямоугольный проходческий щит, содержащии замкнутую опорную раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки с ножевой и хвостовой частями, при этом щитовые домкраты смонтированы по всему периметру опорной рамы, корпус каждого из них жестко связан с опорной рамой, а шток обращен в сторону обделки, возводимой в хвостовой части щита (2).

Такой щит обладает маневренностью в горизонтальной плоскости, поскольку позволяет производить изменение его положения в этой плоскости за счет опирания штоков щитовых домкратов в обделку тоннеля, возведенную в хвостовой части щита.

Однако в указанном щите не обеспечивается маневренность его в вертикальной плоскости, поскольку продольное расположение щитовых домкратов и необходимость ограничения по условиям прочности обделки усилия, развиваемого каждым из

735070 них, пе позволяет преодолевать силы сопротивления повороту щита в всртпкальной плоскости.

Целью изобретения является повышение маневренности щита в вертикальной плоскости, Это достигается тем, что каждая боковая ограждающая стенка щита снабжена силовыми цилиндрами, смонтированными на свободных концах ножевой и хвостовой частей, при этом корпус каждого силового цилиндра шарнирно связан с соответствующей ему частью боковой ограждающей стенки.

На фиг. 1 показан предлагаемый открытый прямоугольный проходческий щит, пла-; на фиг. 2 — то же, продольный разрез.

Открытый прямоугольный проходческнй щит содержит замкнутую опорную раму 1 с щитовыми домкратами 2 и боковыс ограждающие стенки 3 с ножевой частью 4 и хвостовой частью 5. Каждая боковая ограждающая стенка 3 снабжена силовыми цилиндрами 6, смонтированными»а свободных концах ножевой части 4 и хвостовой части 5. Корпус 7 каждого силового цилиндра 6 связан посредством шарнира 8 с соответствующей ему частью боковой ограждающей стенки 3.

Открытый прямоугольный проходческий щит работает следующим образом.

В головной части 9 щита под защитой ножевых частей 4 боковых ограждающих стенок 3 выполняют разработку грунта котлована известными землеройными средствами, например экскаватором, с погрузкой этого грунта в автосамосвал. После окончания разработки грунта па величину одной заходки щит перемещают вперед, опираясь щитовыми домкратами 2 в ранее собранную секцию 10 обделки тоннеля. 3атем в созданном после передвижки щита свободном пространстве 11 собирают очередпую секцию 10 обделкп тоннеля. После этого цикл проходки повторяют.

При необходимости регулировки положения щита в вертикальной плоскости, напримср при проходке па уклопс, перед йередвижкой щита включают в работу сиЛовые цилиндры 6 в ножевой части 4, если необходимо обеспечить движение щита па подъем, или в хвостовой части 5, если необходимо обеспечить движение щита на спуск, При этом в первом случае опорные

)о подушки 12 силовых домкратов 6, расположенных в ножевой части 4, опирают на грунт откоса 13, а во втором случае опорные подушки 12 силовых домкратов 6, расположенных в хвостовой части 5, опирают на секцию 10 обделки тоннеля. Благодаря этому создается необходимый момент вращения щита в вертикальной плоскости относительно опорной рамы 1 и тем самым обеспечивается маневренность щита

2о в этой плоскости.

Формула изобретения

Открытый прямоугольный проходческий щит, включающий в себя замкнутую опор>з ную раму с щитовыми домкратами и боковые ограждающие стенки с ножевой и хвостовой частями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения маневренности щита в вертикальной плоскости, каждая зо боковая огр аждающая стенка снабжена силовыми цилиндрами, смонтированными на свободных концах ножевой и хвостовой частей, при этом корпус каждого силового цилиндра шарнирно связан с соответствуюзз щей ему частью боковой ограждающей стенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пикуль В. С. Самодвижущаяся крепь рр для сооружения тоннелей открытым способом. Сборник технической информации

«Метрострой», № 2, 1961, с. 26, рис. 1.

2. Волков В, П., Наумов С. Н. и Пирожкова А. Н. Тоннели и метрополитены. М., «Транспорт», 1964, с. 504, рис. 36 — 10 (прототип), 735070

А2.!

Йг

Г едактор М. Ленина

Техрсд А. Камыишикова

Корректор Л, Нсаева

Заказ 1023/11 Изд. № 186 Тираж 624 Подппспос

НПО «Поиск» Государственного комптета СССР по делам пзобретенпй и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

   

patentdb.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о