[发明专利]用于软硬地层的平衡伸缩式全水压钻切装置

摘要

本发明提供一种用于软硬地层的平衡伸缩式全水压钻切装置，属于地下工程岩土体钻进、切割和地下工程防灾减灾技术领域。该装置包括动力系统，传感系统，控制系统，增压系统，平衡伸缩系统，排泥系统，支撑保护系统，高压管道系统，钻切系统。本发明装置能提供超强高水压作为钻切动力源，能精准钻切不同的软硬地层；能实现定量化控制钻切头切入硬土层区域内的钻切力并实时增加，可以使处于软土层区域内的钻切力保持恒定，保证整个钻切施工的稳定性、精准性；能快速定量化反馈钻切面不同区域软硬地层的钻切力，为确保地下工程钻切施工不出现桩位偏差等提供信息保障。

主权项

1.一种用于软硬地层的平衡伸缩式全水压钻切装置，其特征在于：包括动力系统，传感系统，控制系统，增压系统，平衡伸缩系统，排泥系统，支撑保护系统，高压管道系统，钻切系统；钻切系统连接在排泥系统下方，动力系统分别与排泥系统、钻切系统连接，用以向排泥系统、钻切系统输出转动动力；增压系统与高压管道系统的输入端连接，高压管道系统的输出端分别与平衡伸缩系统、钻切系统连接，增压系统用以向平衡伸缩系统、钻切系统提供伸缩动力；传感系统布设在平衡伸缩系统、支撑保护系统、高压管道系统中，用以感应钻切信息；控制系统分别与传感系统、动力系统、增压系统连接，用以接收与处理传感系统传来的钻切反馈信息，然后根据反馈信息分别调节动力系统、增压系统控制相应的排泥系统、平衡伸缩系统工作；支撑保护系统为平衡伸缩系统、排泥系统、高压管道系统、钻切系统提供支撑；动力系统包括排泥管转动器(101)、清泥刀转动器(102)；传感系统包括液压油传感器、土压传感器；控制系统包括控制箱(301)、线路保护管(302)、排泥管转动器导线(303)、清泥刀转动器导线(304)、液压油泵传感器导线(305)、土压传感器导线(306)、土压控制模块(307)、液压控制模块(308)；增压系统包括液压油增压器(401)、储水池(402)、泥浆沉淀池(403)、水压增压器(404)；平衡伸缩系统包括平衡弹簧、液压油伸缩臂；排泥系统包括主排泥管(601)、吸泥机(602)、吸泥软管(603)、清泥刀(604)；支撑保护系统包括外保护管(701)、第一填充剂(702)、软管固定盘(703)、第二填充剂(704)、清泥刀固定杆、液压油盘支撑柱、分水盘支撑柱、刀盘防脱钩盘(724)、齿轮(725)、填充层(726)、钻盘箱体(727)；高压管道系统包括液压油管(801)、液压油分油环(802)、高压水分水环(803)、高压水管(804)、高压软管；钻切系统包括刀盘、圆形钻切头；排泥系统中的主排泥管(601)设在整个装置的轴心，主排泥管(601)的上端管口通过吸泥软管(603)连接吸泥机(602)，同时吸泥软管(603)的出泥口与泥浆沉淀池(403)连通，吸泥机(602)设置在地面上用以吸入地下钻切施工的泥浆，并通过主排泥管(601)吸到吸泥软管(603)内，最后被吸到地面上的泥浆沉淀池(403)中；主排泥管(601)的下端管口通过支撑保护系统中的清泥刀固定杆将清泥刀(604)固定在主排泥管(601)的内壁，以清除主排泥管(601)管口的淤泥；清泥刀(604)同时与清泥刀转动器(102)的输出轴连接，并在清泥刀转动器(102)的带动下转动；主排泥管(601)的上端安装有排泥管转动器(101)，排泥管转动器(101)控制主排泥管(601)的转动，主排泥管(601)的下端外周设置有齿轮(725)，齿轮(725)与刀盘咬合，刀盘下设圆形钻切头；增压系统中的液压油增压器(401)固定在地面，液压油增压器(401)、液压油管(801)、液压油分油环(802)、液压油伸缩臂依次连接，当液压油增压后，首先通过液压油管(801)输送至液压油分油环(802)，进而输送至平衡伸缩系统中的液压油伸缩臂中；平衡弹簧的上端连在液压油伸缩臂下端，平衡弹簧(501)的下端连在刀盘上；液压油传感器安装在液压油分油环(802)和液压油伸缩臂(509)的连接处，液压油传感器、液压油增压器(401)分别通过液压油泵传感器导线(305)与液压控制模块(308)连接，液压油传感器用于感应钻切力的平衡，以及实时反馈各类钻切信息给控制箱(301)中的液压控制模块(308)，以控制液压油伸缩臂的伸缩；储水池(402)和水压增压器(404)也固定在地面，储水池(402)、水压增压器(404)、高压水管(804)、高压水分水环(803)、高压软管依次连接，高压软管的末端出水口连接在刀盘上；从储水池(402)中把水增压后，通过高压管道系统中的高压水管(804)输送到高压水分水环(803)中，然后将高压软管中的高压水输送到钻切系统中的刀盘中，最后，高压水通过刀盘钻切相应的软硬土层以完成钻切施工；主排泥管(601)的下部位于钻盘箱体(727)中，钻盘箱体(727)设置于地下，钻盘箱体(727)的底部设置有填充层(726)，填充层(726)中填充有第二填充剂(704)，液压油分油环(802)和高压水分水环(803)位于钻盘箱体(727)中；软管固定盘(703)水平安装在钻盘箱体(727)内壁上，且位于高压水分水环(803)和填充层(726)之间；软管固定盘(703)上开设有孔用于穿设并固定高压软管；液压油盘支撑柱支撑于液压油分油环(802)与软管固定盘(703)之间，用以固定液压油分油环(802)；分水盘支撑柱支撑于高压水分水环(803)与软管固定盘(703)之间，以共同固定高压水分水环(803)；刀盘防脱钩盘(724)设置于钻盘箱体(727)侧壁的末端，以保护刀盘，确保在平衡伸缩系统中各类液压油伸缩臂上下伸缩时不会掉落；填充层(726)置于刀盘上方，用于缓冲压力和保护土压传感器；土压传感器安装在刀盘上方的第二填充剂(704)填充的填充层(726)中，土压传感器通过土压传感器导线(306)与土压控制模块(307)连接，同时土压控制模块(307)还分别与水压增压器(404)、液压油增压器(401)连接，土压传感器用于感应软硬土层的钻切压力并反馈给控制箱(301)中的土压控制模块(307)；控制系统(3)中的控制箱(301)固定于地面上，控制箱(301)内部设置有液压控制模块(308)和土压控制模块(307)，液压控制模块(308)和土压控制模块(307)用于接收与处理置于地下的传感系统传来的钻切反馈信息，然后根据反馈信息对应调节动力系统、增压系统、排泥系统和平衡伸缩系统工作；线路保护管(302)用于将排泥管转动器导线(303)与钻盘箱体(727)中的清泥刀转动器导线(304)、液压油泵传感器导线(305)、土压传感器导线(306)汇聚后与控制箱(301)连接；支撑保护系统的外保护管(701)和第一填充剂(702)用于保证钻盘箱体(727)的安全；外保护管(701)位于钻盘箱体(727)的上方，并套设于主排泥管(601)、线路保护管(302)、液压油管(801)、高压水管(804)外，第一填充剂(702)填充除通往地面通道以外的全部管道空隙。