[发明专利]一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置

权利要求书

1.一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，其特征在于：具体包括：

脉冲水射流发生装置(1)、刀盘高压输水管线(2)、刀盘(3)、分流器(4)、电线(5)、导电滑环(6)、回转器(7)、高压供水管线(8)、液压增压器(9)、主梁(10)、控制器(11)、低压输水管线(12)、供水泵(13)、过滤器(14)、水箱(15)、信号线(16)和计算机(17)；

所述水箱(15)的入口与TBM供水管线相连，以通过所述TBM供水管线向所述水箱(15)提供水源；所述水箱(15)的出口通过所述低压输水管线(12)与所述过滤器(14)的入口相连；所述过滤器(14)的出口通过所述低压输水管线(12)与所述供水泵(13)的入口相连；所述供水泵(13)的出口通过所述低压输水管线(12)与所述液压增压器(9)的入口相连，以将所述水箱(15)内的水经所述过滤器(14)传输至所述液压增压器(9)内，进由所述液压增压器(9)对水进行增压，形成高压水流束；所述液压增压器(9)的出口通过所述高压供水管线(8)与所述回转器(7)入口相连；所述回转器(7)的出口处的回转端安装有所述导电滑环(6)，所述回转器(7)的出口与所述分流器(4)相连；

所述脉冲水流装置(1)有两个，分别安装于刀盘(3)的内部，所述分流器(4)通过刀盘高压输水管线(2)分别与两个所述脉冲水流装置(1)相连，以将述液压增压器(9)所提供的一路高压水流束分成两路高压水流束并分别传输至所述刀盘(3)内的两个所述脉冲水流装置(1)；所述控制器(11)电源端通过所述电线(5)与TBM供电线路相连，以连接外部电源；控制输出端与所述导电滑环(6)的定子电性相连；所述控制器(11)通过所述信号线(16)与所述计算机(17)相连，以通过所述计算机(17)控制所述控制器(11)，进而通过所述导电滑环(6)控制所述刀盘(3)转动。

2.如权力要求1所述的一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，其特征在于：所述脉冲水射流发生装置(1)还包括：收敛性喷嘴(18)、伺服电机(19)和回转挡块(20)；所述收敛性喷嘴(18)固定安装于所述刀盘(3)上；所述伺服电机(19)与所述导电滑环(6)的转子相连；所述回转挡块(20)对称的固定安装于所述伺服电机(19)的转轴上，以通过所述伺服电机(19)的转动带动所述回转挡块(20)转动；所述回转挡块(20)的长度的一半大于所述伺服电机(19)的转轴至所述收敛性喷嘴(18)的中心轴之间的距离，且所述回转挡块(20)与所述收敛性喷嘴(18)之间不接触；伺服电机(19)转动，带动所述回转挡块(20)转动，进而对所述收敛性喷嘴(18)喷射出的高压水流束进行周期性截断，以形成高压脉冲水射流束(21)。

3.如权利要求1所述的一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，其特征在于：所述液压增压器(9)、所述供水泵(13)、所述过滤器(14)、所述水箱(15)和所述控制器(11)均固定安装于所述主梁(10)内部。

4.如权利要求1所述的一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，其特征在于：

所述分流器(4)、部分高压供水管线和部分电线预埋安装于所述刀盘(3)内部，且可随所述刀盘(3)一同旋转；所述部分高压供水管线，具体包括：连接所述分流器(4)和所述收敛性喷嘴(18)的高压供水管线；所述部分电线，具体包括：连接所述伺服电机(19)和所述导电环(6)的电线。

5.如权利要求1所述的一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，其特征在于：所述一种TBM高压脉冲水射流辅助破岩装置，具体使用原理包括以下步骤：

S101：启动所述供水泵(13)，向所述液压增压器(9)供水；

S102：预设所述液压增压器(9)的液压值α，并启动所述液压增压器(9)，调节液压值达到预设值α；高压水流经过所述高压供水管线(8)、所述回转器(7)、所述分流器(4)和所述刀盘高压输水管线(2)到达两个所述脉冲射流发生装置(1)内部的收敛型喷嘴(18)，从而形成连续高压水流束；

S103：所述计算机(17)发送控制指令至所述控制器(11)；所述控制器(11)经过所述电线(5)和所述导电滑环(6)控制所述伺服电机(19)转动；所述伺服电机(19)带动所述回转挡块(20)旋转，从而周期性地截断所述高压水流束，形成高压脉冲水射流束(21)；

S104：所述高压脉冲水射流束(21)间歇性冲击工作面岩石，重复产生水锤强冲击效应，致使岩石产生裂纹；同时，所述刀盘(3)高速旋转，致使产生裂纹的岩石快速破碎，从而完成破岩工作。