[发明专利]盾构制浆设备及其制浆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及盾构泥浆制备技术领域，具体指一种盾构制浆设备及其制浆工艺。

背景技术

盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机在施工时需向土仓、刀盘注入泡沫和膨润土进行渣土改良，特别是下穿卵石、标贯值高的砂层时对膨润土泥浆的质量及数量要求非常苛刻，膨润土泥浆质量和数量供应决定该区间成败。目前盾构用膨润土泥浆的制备需要在地面设置两个容量非常大的容器，一个发酵，另一个用于施工。每次电瓶车到达洞口，将制备好的泥浆从发酵池输送至电瓶车，待电瓶车到达盾构机台车时，再将该泥浆泵送到盾构机上。采用目前的泥浆制备工艺，制浆设备的占地面积大，而且泥浆在发酵池中发酵耗时长，工作效率低；盾构用膨润土泥浆运输繁琐，不仅耗费人力，影响工作效率，而且在繁琐的运输过程还会使泥浆受污染，影响泥浆的质量，从而影响盾构的效率和质量。另外采用目前的发酵池进行制浆的方法，当需要在泥浆中加入聚合物或者单独制备聚合物浆液时，由于缺乏高效的搅拌设备，利用人工在低速搅拌机上搅拌，导致聚合物浆液搅拌不均匀出现聚合物自吸附疙瘩，不但吸水效果不佳，而且还可能会出现浆液堵塞泵的情况，造成浪费以及影响设备的运行；在低速搅拌机上搅拌，浆液质量差，浆液伴有较多疙瘩，在遇到喷涌风险时无法很快应对，在风险预控能力较弱。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的缺陷，提供一种制浆效率高，制浆效果好的盾构制浆设备及其制浆工艺。

本发明的技术方案如下：

盾构制浆设备，该制浆设备整体安装于盾构机内部，包括循环箱、制浆泵、料斗、存储箱，所述的制浆泵入口管连接循环箱的底部，制浆泵的出口管与主管连接，主管的内径大小是出口管内径的2-4倍，出口管的端部延伸入主管内；所述料斗的底端垂直连接主管，料斗底端出口位于出口管端部的右侧，在主管内壁上位于料斗底端出口的右侧设置钢环，钢环的内径与出口管的内径大小相等；所述主管上设置支管I和支管II，支管I连接循环箱的上部，支管II连接存储箱的顶部，在支管I和支管II上分别设置一个蝶阀；所述的循环箱、制浆泵、料斗通过管路连接形成一个循环制浆回路，由于出口管的内径小于主管的内径，由高速旋转的制浆泵产生的高流速高压液体，在从出口管流入主管的时候形成射流，料斗内的膨润土从射流处的右侧流下，并随着射流进入循环系统，在射流的作用下与液体充分混合，进入循环箱与箱内液体混合后，再进入制浆泵进行进行剪切搅拌，形成循环制浆过程；在射流口的右侧设置钢环可有效防止浆液倒流。

所述的料斗包括储料部、锥形部、直管部，锥形部的大端朝上并与储料部底端的中心连接，锥形部的小端连接直管部的上端，直管部的下端垂直连接主管。

所述的制浆泵为高速泵，高速泵由功率为55KW的电机驱动，转速为2500r/min，制浆泵的高速旋转使膨润土得到充分搅拌，并产生高流速高压促进膨润土与水的融合。

所述的循环箱内连通高压气管I，存储箱内连通高压气管II，高压气管通入高压气体，可对箱内浆液进行搅拌，更好保证浆液的粘稠度。

所述的主管上设置减震喉，有效缓冲因高流速高压对管路产生的震动作用。

本发明还公开一种盾构制浆工艺，应用如上所述的制浆设备，包括以下步骤：

A、经龙门吊将袋装膨润土从地面仓库吊到井下电瓶车上，由电瓶车运输到盾构机台车上；

B、向循环箱内注入其体积三分之二的洁净水，按1 m³的水配100 kg的膨润土的配比向料斗内添加膨润土；

C、启动制浆泵，关闭支管II上的蝶阀，打开支管I上的蝶阀，使循环箱、制浆泵、料斗通过管路连接形成一个循环回路；制浆泵高速旋转产生的高压水从出口管进入主管形成射流，高压水与料斗下端的膨润土快速融合，由主管、支管I输送到循环箱，在制浆泵的动力作用下实现高压循环制浆过程；

D、根据步骤C的循环过程，当泥浆的粘稠度达到要求后，关闭制浆泵以及支管I上的蝶阀与循环箱出口管上的开关，使泥浆停留在循环箱内；

E、待存储箱内缺少泥浆液时，启动制浆泵，打开支管II上的蝶阀与循环箱出口管上的开关，通过制浆泵的驱动作用将循环箱内的泥浆输送到存储箱内备用。

步骤C中所述的循环制浆过程持续4-10分钟。

所述的步骤D中，当泥浆停留在循环箱时，通过高压气管I向循环箱内通入高压气体，对泥浆进行搅拌，避免泥浆与水分离，保证泥浆有更好的粘稠度。