[发明专利]水破岩射流系统及其全断面硬岩隧道掘进机

说明书

本发明提供了一种水破岩射流系统及其全断面硬岩隧道掘进机，水破岩射流系统包括：中心回转接头；水射流泵组，设置在中心回转接头的一侧，水射流泵组与中心回转接头连通；气泵组，设置在中心回转接头的一侧，气泵组与中心回转接头连通；混砂腔室组件，设置在中心回转接头的另一侧，混砂腔室组件通过中心回转接头与水射流泵组和气泵组均连通；磨料储存装置，设置在中心回转接头的任意一侧，磨料储存装置的入口与气泵组连通，磨料储存装置的出口与混砂腔室组件连通。本发明的有益效果是，通过在中心回转接头的一侧设置水射流泵组和气泵组，能够达到提高中心回转接头使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及一种水破岩射流系统及其全断面硬岩隧道掘进机。

背景技术

传统TBM(全断面硬岩隧道掘进机)破岩时需要将低压的冷却水输送到刀盘前部，采用的解决方案是在刀盘背后安装中心回转接头，中心回转接头的作用就是将处于静止状态的泵组和旋转的刀盘连接起来。高压水与TBM搭载、耦合破岩的实际应用案例不多，高压水破岩TBM的难点问题是高压水如何通过中心回转接头，现有技术下中心回转接头的耐压能力最高为60MPa，而高压水破岩时高压泵出口压力要100Mpa以上才能起到破岩效果。高压水路经过何种路径通过中心回转接头一直是高压水力辅助破岩TBM无法攻克的难点。

发明内容

本发明提供了一种水破岩射流系统及其全断面硬岩隧道掘进机，以达到提高中心回转接头使用寿命的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水破岩射流系统，包括：中心回转接头；水射流泵组，设置在中心回转接头的一侧，水射流泵组与中心回转接头连通；气泵组，设置在中心回转接头的一侧，气泵组与中心回转接头连通；混砂腔室组件，设置在中心回转接头的另一侧，混砂腔室组件通过中心回转接头与水射流泵组和气泵组均连通；磨料储存装置，设置在中心回转接头的任意一侧，磨料储存装置的入口与气泵组连通，磨料储存装置的出口与混砂腔室组件连通。

进一步地，中心回转接头包括定子径向通道和转子中心通道；水射流泵组通过供水管路与定子径向通道连接；磨料储存装置设置在中心回转接头的一侧，气泵组通过供气管路与磨料储存装置的入口连接，磨料储存装置的出口与转子中心通道连通；混砂腔室组件，通过连接管路与定子径向通道和转子中心通道均连接。

进一步地，中心回转接头包括定子径向通道和转子中心通道；水射流泵组通过供水管路与定子径向通道连接；气泵组通过供气管路与转子中心通道连接；磨料储存装置设置在中心回转接头的另一侧，磨料储存装置的入口与转子中心通道连接；混砂腔室组件，通过连接管路与定子径向通道和磨料储存装置的出口连接。

进一步地，中心回转接头包括定子径向通道；磨料储存装置设置在中心回转接头的一侧，气泵组通过供气管路与磨料储存装置的第一入口连接，磨料储存装置的出口与定子径向通道连通；水射流泵组通过供水管路与磨料储存装置的第二入口连接；混砂腔室组件，通过连接管路与定子径向通道连接。

进一步地，混砂腔室组件为喷嘴结构。

进一步地，混砂腔室组件包括：轴向设置且依次连接的混合腔室和加速腔室；供水入口，设置在混合腔室远离加速腔室的一侧，且供水入口与混合腔室连通；磨料入口，与混合腔室连通，且磨料入口的轴线与混合腔室的轴线之间的夹角为锐角。

进一步地，混合腔室的长度为2-4cm，加速腔室的长度为混合腔室长度的5-8倍。

进一步地，加速腔室远离混合腔室的一端为喷口，喷口的直径为1-3mm。

进一步地，供水入口为阶梯孔状结构，供水入口包括依次连接的大径段、锥形变径段和小径段，小径段与混合腔室连接。

本发明还提供了一种全断面硬岩隧道掘进机，包括刀盘、后配套拖车和上述水破岩射流系统，混砂腔室组件设置在刀盘上，中心回转接头与刀盘连接，水射流泵组和气泵组均设置在后配套拖车上。