[实用新型]敞口式盾构机、支护装置及支护装置控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及液压控制领域，特别涉及一种敞口式盾构机、支护装置及支护装置控制系统。

背景技术

敞口式盾构机适用于开挖面有一定自稳能力的地层，其前端没有刀盘，开挖面与内舱之间无封闭隔板，能够直接看到全部开挖面状况。为了避免土石坍塌或倒流至盾构机的内舱，敞口式盾构机在其前端顶部设置有支护装置，支护装置由插刀和支撑挡板组成，插刀用于向前插入土层中，支护上方的土体，防止坍塌，支撑挡板用于支护前方开挖面，防止开挖面土体坍塌倒流。插刀及支撑挡板数量根据隧道直径大小及地层而定。

插刀的伸出和缩回一般由液压系统控制，它可在一定范围内任意伸出和回缩，插刀向前伸出插入开挖面土体中，此时通过液压系统的控制，将插刀油缸的无杆腔回油锁定，防止插刀缩回，使其可以承受拱顶土体的压力，防止坍塌。在工作时，插刀先伸出一定的行程，将前方的土体支护起来，然后挖掘机构将支护部分的土体挖除，随后盾构机再推进油缸作用下前行，推进过程中插刀油缸缩回，完成一个工作循环。在盾构机前行时，如果插刀马上主动回缩，则很容易会因为拱顶土体无插刀的支撑力而导致坍塌，因此为了使前方开挖面土体保持稳定，插刀油缸不能马上主动回缩，而是需要被动的回缩，并要保证插刀的回缩速度与盾构机前行推进速度基本一致。

然而，现有的敞口式盾构机结构中，插刀的回缩要么是通过人工设置一个压力阈值，当插刀受到的阻力(土体的反作用力)大于该压力阈值时，插刀回缩，但是该压力阈值是一个固定值，无法适应多变的地层结构；另一种实现插刀回缩的方式是通过操作人员对支护装置进行实时监控和操作，尽量保证插刀回缩与盾构机向前推进保持同步，但是对操作人员要求很高，增加了操作人员的工作量，且极易操作不当导致插刀回缩与盾构机推进速度不一致，引发土体坍塌事故。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种敞口式盾构机、支护装置及支护装置支护装置控制系统，敞口式盾构机的支护装置设置有该支护装置控制系统时，能够根据敞口盾构机向前推进的速度自动控制支护装置的插刀被动回缩，使插刀回缩速度与盾构机推进速度保持一致。

一方面，本实用新型提供了一种支护装置控制系统，用于控制所述支护装置的插刀被动回缩，包括：

插刀油缸，其活塞杆上设置所述插刀；

比例溢流阀，所述比例溢流阀的进油口与所述插刀油缸的无杆腔连通，所述比例溢流阀的出油口连接油箱，

用于调整所述比例溢流阀溢流压力的控制器；

以及，检测所述插刀伸出位移的位移传感器，所述位移传感器与所述控制器连接。

进一步地，所述比例溢流阀为电磁比例溢流阀，所述控制器与所述电磁比例溢流阀的控制端连接。

进一步地，所述位移传感器为电位器式位移传感器。

进一步地，所述支护装置控制系统还包括第一油路、第二油路以及用于控制所述插刀油缸伸缩的换向阀，所述换向阀分别通过所述第一油路和所述第二油路与所述插刀油缸的无杆腔和有杆腔连通。

进一步地，所述换向阀为三位四通换向阀，其具有第一工作油口、第二工作油口、进油口和回油口，所述第一工作油口通过所述第一油路与所述插刀油缸的无杆腔连通，所述第二工作油口通过所述第二油路与所述插刀油缸的有杆腔连通；

所述三位四通换向阀在中位时，所述第一工作油口、所述第二工作油口均与所述回油口连通。

进一步地，所述第一油路上设置有用于选择性地防止所述插刀油缸无杆腔液压油回流的开关阀。

进一步地，所述开关阀为液控单向阀，所述液控单向阀的进油口与所述换向阀的第一工作油口连通，所述液控单向阀的出油口与所述插刀油缸的无杆腔连通，所述液控单向阀的控制油口与所述换向阀的所述第二工作油口连通。

进一步地，所述插刀油缸的有杆腔通过单向阀或背压阀连接油箱，形成补油油路。

另一方面，本实用新型还提供一种支护装置，其设置有如上任意一项所述的支护装置控制系统。

又一方面，本实用新型还提供一种敞口式盾构机，其设置有如上所述的支护装置。

本实用新型的支护装置控制系统借助一个独立的比例溢流阀锁定插刀油缸无杆腔的液压油，并通过逐渐降低比例溢流阀的溢流压力实现插刀缩回的速度基本与盾构机前行的速度相当，从而使支护装置支护的土体保持稳定；而且本实用新型的支护装置控制系统无需操作人员实时监控和操作，降低操作人员的劳动强度，并减少因人为操作不当引发的土体坍塌事故。