地压隧道挖掘机金属表面的润滑剂和润滑法 本发明涉及隧道挖掘机的技术领域。
如同人们了解的那样，隧道挖掘机适于在地下层挖掘一个直径完全或基本符合要实施的工程的最终直径的隧道。这必然涉及到功率很大的复杂机械，其使用要求和制约条件视性能而定。
在所述制约条件中，这里特别考虑挖掘工具挖掘地下层带来的问题。这对所述工具必然产生严重磨损，磨损程度自然与岩石的硬度有关。带来的另一个问题是挖土的排送问题。
对于挖土排送构件，尤其是使用蜗杆或螺旋输送器时，在螺旋器处、或金属壳体处、甚至隧道挖掘机的裙部会产生严重的磨损。
现有两种主要类型的隧道挖掘机：岩石隧道挖掘机，用于挖掘岩石之类的坚硬地层；封闭式隧道挖掘机，用于挖掘不太坚硬的地层(冲击地、沙地、粘土地)或者含水地层。
根据穿过的地层的特性，后一种隧道挖掘机磨损问题略微轻些。相反，它们可以在松软地层或含水地层环境进行作业，它们具有一个系统确保隧道挖掘机头部之后隧道的密封性。
再看一下磨损问题的严重性。实际上，隧道挖掘机是其磨损件很难取下地机械，这涉及到螺旋器、挖掘工具和滚刀、隧道挖掘机前表面或者其侧裙部。另外，当一种磨损现象使挖掘者不得不更换一个构件时，就要使机械停下来，有时要移动机械，局部拆卸机械。停工造成巨大的财政损失，延长一个构件的使用寿命有立即收效的好处，影响很大。
已有技术是将水或者一种水性流体注入隧道挖掘机的头部。就已知的适当布置来说，所述流体被导向挖掘工具，在这个高度上与待挖掘地层相接触。
所述流体起一种很普通的双重作用，一方面润滑挖掘工具和岩石之间的接触区，另一方面可以更方便地以载有碎石的泥浆的方式排送挖掘物，并减少粉尘的形成。
但是，多年来，对于同机械性能和用户要求有联系的越来越尖锐的问题，只是采取暂时应付的措施。
如果是封闭式隧道挖掘机，也使用仅由水和一种或若干种表面活性物质(以及一种例如空气的气体)构成的泡沫物质。使用水泡沫物质的目的是使挖土流体化，提高地层的渗透性(根据这种隧道挖掘机所遇到的地层的特性这是可能的)，从而减小施加于机械的力矩。
这种方法已在岩石隧道挖掘机上作过试验，没有效果，也就是说没有大的进步。
润滑系统的使用也作过试验，也没有显著的效果。
根据本发明，上述问题很显著地得到改善。
根据本发明，在隧道挖掘机头部不仅注入一种水性流体或者一种水泡沫物质或者一种润滑剂，而且注入一种加有一种或若干种粘土的泡沫水性混合物。
这种混合物以一种泡沫物质的方式注入，它是在隧道挖掘机头部的后边或者在现场制备而成的。
因此，磨损出人意料地减少，挖掘物排送也非常容易。
粘土泡沫混合物还可以大大减少用水量，用水量巨大对环境有很大影响，另外，使用粘土泡沫混合物更容易处理挖土而不妨碍环境，有的挖土甚至可以不必处理。
无需任何理论限定，应当指出，磨损的减少似乎主要来自一种现象：岩石的碎块被一层本发明混合物所涂覆。
这样，磨损不仅由于周围介质的润滑或流体化而减少，而且主要由于降低岩石本身磨损性特性的新作用而减少，这为磨损问题提供一种根本解决办法。
本发明其它特征和优越性通过下面参照附图的说明将得到更好了解。
附图如下：
图1是作业中一个隧道挖掘机的横向剖面示意图；
图2是图1中隧道挖掘机的某些细部图；
图3是用于同时推进隧道挖掘机以及加固机械后面隧道壁的混凝土管和千斤顶系统的示意图；
图4示出对本发明相对于已有技术的效率进行评估的试验间。在附图中，相同的标号具有相同的意义，标号及其意义如下：
1 地下层
2 隧道挖掘机的旋转头部
3 隧道挖掘机的内室
4、5挖土排送系统：5螺旋输送器；4螺旋器的管道(或“外壳”)
6 挖土
7 隧道挖掘机头部的前表面
隧道挖掘机的裙部
9 隧道挖掘机的(固定)主体
10 挖土的通常流动
11 挖掘区
12 上部挖掘区
13 裙部与壁的间距
14 挖土碎块
15 头部的后表面
20 挖掘滚刀及其支承件
21 上部挖掘滚刀及其支承件
22 前表面的注入点
23 后表面的注入点
24 上部挖掘滚刀
25 挖掘滚刀
30 (混凝土)管
31 地层壁与管的接触面
32 推力千斤顶
40 容器
41 磨损板
42 试验物质
43 轴
这里简要说明一下，一台用于在地层1挖掘隧道的隧道挖掘机主要包括一个具有适宜机械设备的圆柱形主体9以及一个旋转安装在主体前部的头部2。头部具有挖掘工具，即挖掘滚刀25及其支承件20，并可具有上部挖掘滚刀24及其支承件21。
挖掘工具(以及上部挖掘工具)通过其本身伴随头部2的旋转而产生的旋转对地层1进行挖掘。按通常方法将一种一般为水性的流体注入挖掘区和内室3以及上部挖掘区12，以限制构件的磨损，且便于挖土向隧道挖掘机的后面排送。
通常由隧道挖掘机主体内部的系统来排送挖土，所述系统一般是输送带或螺旋输送器。作为非限制性实施例，图1示出一种螺旋输送器5及其管道或外壳4。
与水性流体混合的挖土始终以通常的方式经过若干未示出的管道穿过头部2，聚集在内室3，由此挖土6向后部4、5排送。
必然有一部分挖土或多或少容易围绕头部(挖掘区12)流通，不大容易围绕隧道挖掘机的固定裙部8流通到间距13中。
本领域技术人员了解的磨损和阻塞问题如下：
-前表面7上挖掘工具的磨损，
-上部挖掘工具24的磨损，
-裙部8的磨损以及未充分粉碎的碎石14的阻塞现象，
-前表面和侧表面的磨损，
-特别是采用螺旋输送器及其外壳4、5时排送系统的磨损和可能的阻塞。
在这种技术状态下，使用由水、粘土和/或聚合物构成的重量大的泥浆。这些物质具有适宜的效果，但还要加以改进，以便延长维护保养的时间间隔，这是一个很大的优点。
此外，使用已有技术的重量大的泥浆需要成本高且极为庞大的制备站(这在例如城市地区会造成严重阻塞)。泥浆需要大量的水，这会造成生态方面的问题，泥浆是液态物质，这会在排泄方面对环境造成严重问题。最后，这些载有挖土的泥浆难以从排送系统例如输送带除去，难度由于坡度问题而加大。
本发明旨在提出一种大大减少构件磨损、从而延长维护保养时间间隔、并可摆脱使用大重量泥浆的制约条件的方法。
根据本发明，采用任何在这里所述的条件下能形成碎石和危险地段的涂覆层并且附着在那里而无有害的“冲刷”现象的粘土。
粘土很多，本领域技术人员可通过例如下述的一些简单试验随意选用，完全没有困难。最好选用一种其来源尽可能靠近工地的粘土，以节约运输成本。
泡沫物质借助一种发泡剂或其混合物形成。
为便于混合操作，最好选用一种表面活性剂或液态发泡剂(或者液态混合物)。
本发明一种混合物由34升泡沫水性流体加66升粘土构成。
对于同样的100升泵送量来说，已有技术中通常使用90升水加10升膨润土。
实施例
试验过程
试验间示于图4。该简单的试验间可以使本领域技术人员通过实验室常规试验迅速选用要使用的一种或若干种粘土、一种或若干种表面活性剂(和传统的添加剂)、以及例如压缩空气这样的气体的比例，以便使之适合于每一种特殊情况；对于要挖掘的地层同隧道挖掘机、挖掘工具的类型以及挖掘工具的位置的许多组合情况，这里不可能提供一个实施例。另外，本发明实施例适合于本领域技术人员进行实施，一般来说，本发明应用于制备一种适于保持足够稳定性和适于输送挖土的泡沫物质。
所述试验间包括一个容器40，一个钢制磨损板41在容器中转动，磨损板浸没在要试验的物质42中。
试验过程例如在一个10升的容器中进行100转/分钟的转动，对螺旋排送器磨损的这个最严重的问题特别具有代表性。
在隧道挖掘机的头部形成一种粘土泡沫物质，其组成如下：
-粘土66升
-泡沫水性混合物(水和添加剂)34升
在添加剂中，发泡剂是一种由可购买到的适当的表面活性物质构成的混合物，提供一种稳定优质的具有良好悬胶体特性的泡沫物质。
所作的试验(例如以上所述，如图4所示)是比较片麻岩对金属表面的磨损情况。试验结果如下：
-片麻岩无添加剂： 磨损程度100
-片麻岩+水： 磨损程度20
-片麻岩+水+膨润土+粘土： 磨损程度29
-片麻岩+上述粘土泡沫混合物：磨损程度1至2
这些试验在粘土泡沫物质的试样穿过一个隧道挖掘机的挖掘头部后得到证实。
所述泡沫物质以传统方式通过公知的旋转接头注入隧道挖掘机，无需改装机械。
可以只从前表面注入本发明泡沫物质，但最好在前表面和后表面进行双重注入，以便于挖掘。
试验表明，磨损程度特别小，相差一个数量级。
无需任何一种理论限定，可以假设，磨损性颗粒、挖掘工具、机械表面和地层是被所述泡沫物质所涂覆，构成的接触面具有良好附着力(未加破坏或者得到改善)，并且大大减小有关的摩擦系数。
本发明对管道推进器也具有很大优越性。图3所示的这些系统是若干混凝土或类似材料制成的管30，配置在隧道挖掘机9的后部，由千斤顶32向前推送。其功能是双重的：推移隧道挖掘机并加固或支撑隧道。所述系统的周边基本同隧道壁31相接触。
对于前面所述的情况，由于注入本发明的粘土泡沫物质，滑动起来大为有利。