專利名稱：高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)法隧道掘進技術(shù)領(lǐng)域中常壓換刀、密封技術(shù)研究的試驗加載裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，當前盾構(gòu)隧道掘進技術(shù)的特點是高水壓、長距離、大直徑的趨勢。在長距離的掘進過程中，刀具的磨損和破壞是必須考慮的問題，從目前的長距離隧道施工案例中(東京灣道路隧道工程、上海長江隧道工程等)不難看出這一點，那么在高水壓條件下，換刀就顯得尤為重要。通常在實際施工中，高水壓下的換刀裝置，其運動部件的可靠性、密封性是關(guān)鍵的技術(shù)問題，只有通過反復(fù)的試驗論證才能得以解決。同時考慮在富水地段及水底等高水壓地段施工時，隧道的防水是盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵，那么如何確保刀盤主軸承、盾構(gòu)鉸接密封、盾尾密封裝置的性能達到高水壓地段的要求，則只有通過試驗的方法，選擇合適的密封材料、密封圈形狀、密封形式以及性能可靠的注脂介質(zhì)才能滿足高水壓的要求。因此研制一種高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置是急需解決的新課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，是用于高水壓下?lián)Q刀、主軸承密封、盾尾密封用的試驗加載裝置，它能有效地模擬盾構(gòu)機在實際施工中高泥水壓力、不同的土層地質(zhì)條件施工環(huán)境下，進行刀盤換刀、主軸承密封、盾尾密封的工作狀況。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，由泥漿原液罐、第一攪拌裝置、手動球閥、避震喉、泥漿泵、安全閥、管道、單向閥、密度計、電磁流量計、 加載試驗用壓力容器、維修人孔、空氣壓縮機、截止閥、壓力表、氣體安全閥、壓力傳感器、排氣閥、第二攪拌裝置、焊接式法蘭、承壓隔板、排污閥組成，第一攪拌裝置安裝與泥漿原液罐的上方，泥漿原液罐通過鋼管與手動球閥連接，手動球閥與避震喉通過焊接法蘭式鋼管連接，泥漿泵進出口分別連接避震喉，安全閥的一端通過管道與避震喉的出口相連，另一端通過鋼管與泥漿罐連通；單向閥與注入泥漿管道連接，另一端通過鋼管連接手動球閥，手動球閥再分別依次與密度計、電磁流量計連接，然后通過管路連接到加載試驗用壓力容器上， 壓力容器上裝有維修人孔，空氣壓縮機的排氣口安裝有截止閥，截止閥與壓力容器通過管路連接并在管路上安裝有壓力表，承壓隔板將壓力容器分成兩個部分，左側(cè)為氣墊式氣體加壓艙，右側(cè)為泥水、砂子、礫石等混合介質(zhì)存儲實驗艙，氣體安全閥和壓力傳感器均安裝在壓力容器上方且靠近空壓機氣體加壓艙一側(cè)，排氣閥和第二攪拌裝置安裝在混合介質(zhì)存儲實驗艙的上方，法蘭與壓力容器焊接在一起，排污閥則通過管路與壓力容器連接在一起； 所述裝置的工作原理是在試驗之前法蘭應(yīng)與其他實驗設(shè)備配合起來構(gòu)成封閉容器，保證壓力容器的密封性與完整性，同時試驗加載元件連接完畢，具備試驗條件；開始動作，手動球閥處于打開狀態(tài)，同時手動球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，攪拌裝置處于工作狀態(tài)，這時啟動泥漿泵，泥漿原液從泥漿罐中通過管道注入壓力容器內(nèi)，密度計隨時檢測泥漿原液的密度是否達到設(shè)計的要求，電磁流量計則隨時顯示泥漿的瞬時流量與累積流量，達到實驗要求的設(shè)定值時停止泥漿泵，一般設(shè)定注入壓力容器內(nèi)的泥漿占壓力容器容積的2/3即可，然后啟動電機使攪拌裝置開始工作，并打開空氣壓縮機和截止閥，使具有一定壓力的壓縮氣體注入壓力容器的氣墊艙內(nèi)，壓力表隨時檢測壓縮氣體的壓力，同時壓力傳感器將壓力容器內(nèi)的壓力信號反饋給操作人員，達到試驗要求設(shè)定的壓力值時空壓機停止工作，氣體安全閥起到過載保護的作用，待試驗結(jié)束后，排污閥打開，將污水等雜質(zhì)排出壓力容器外，故高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置可用于高水壓下?lián)Q刀、主軸承密封、盾尾密封用的裝置，能有效地模擬盾構(gòu)機在實際施工中高泥水壓力、不同的土層地質(zhì)條件施工環(huán)境下，刀盤換刀、主軸承密封、盾尾密封的工作狀況。本發(fā)明的要點在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。其工作原理是，在試驗之前法蘭應(yīng)與其他實驗設(shè)備配合起來構(gòu)成封閉容器，保證壓力容器的密封性與完整性，同時試驗加載元件連接完畢，具備試驗條件；開始動作，手動球閥處于打開狀態(tài)，同時手動球閥處于關(guān)閉狀態(tài)， 攪拌裝置處于工作狀態(tài)，這時啟動泥漿泵，泥漿原液從泥漿罐中通過管道注入壓力容器內(nèi)， 密度計隨時檢測泥漿原液的密度是否達到設(shè)計的要求，電磁流量計則隨時顯示泥漿的瞬時流量與累積流量，達到實驗要求的設(shè)定值時停止泥漿泵，一般設(shè)定注入壓力容器內(nèi)的泥漿占壓力容器容積的2/3即可，然后啟動電機使攪拌裝置開始工作，并打開空氣壓縮機和截止閥，使具有一定壓力的壓縮氣體注入壓力容器的氣墊艙內(nèi)，壓力表隨時檢測壓縮氣體的壓力，同時壓力傳感器將壓力容器內(nèi)的壓力信號反饋給操作人員，達到試驗要求設(shè)定的壓力值時空壓機停止工作，氣體安全閥起到過載保護的作用，待試驗結(jié)束后，排污閥打開，將污水等雜質(zhì)排出壓力容器外，故高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置可用于高水壓下?lián)Q刀、主軸承密封、盾尾密封用的裝置，能有效地模擬盾構(gòu)機在實際施工中高泥水壓力、不同的土層地質(zhì)條件施工環(huán)境下，刀盤換刀、主軸承密封、盾尾密封的工作狀況。高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)新穎、在壓力范圍內(nèi)結(jié)合試驗的要求能夠任意給定泥水艙的壓力以及可以進行常壓換刀、主軸承密封、盾尾密封試驗等優(yōu)點，將廣泛地應(yīng)用于全斷面掘進機行業(yè)中。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施例方式參照附圖，一種高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，由泥漿原液罐1、第一攪拌裝置 2、手動球閥3、避震喉4、泥漿泵5、安全閥6、管道7、單向閥8、密度計9、電磁流量計10、加載試驗用壓力容器11、維修人孔12、空氣壓縮機13、截止閥14、壓力表15、氣體安全閥16、 壓力傳感器17、排氣閥18、第二攪拌裝置19、焊接式法蘭20、承壓隔板21、排污閥22組成， 第一攪拌裝置2安裝與泥漿原液罐1的上方，泥漿原液罐1通過鋼管與手動球閥3連接，手動球閥3與避震喉4通過焊接法蘭式鋼管連接，泥漿泵5進出口分別連接避震喉4，安全閥 6的一端通過管道7與避震喉4的出口相連，另一端通過鋼管與泥漿罐1連通；單向閥8與注入泥漿管道7連接，另一端通過鋼管連接手動球閥3，手動球閥3再分別依次與密度計9、 電磁流量計10連接，然后通過管路連接到加載試驗用壓力容器11上，壓力容器11上裝有維修人孔12，空氣壓縮機13的排氣口安裝有截止閥14，截止閥14與壓力容器11通過管路連接并在管路上安裝有壓力表15，承壓隔板21將壓力容器11分成兩個部分，左側(cè)為氣墊式氣體加壓艙，右側(cè)為泥水、砂子、礫石等混合介質(zhì)存儲實驗艙，氣體安全閥16和壓力傳感器17均安裝在壓力容器上方且靠近空壓機13氣體加壓艙一側(cè)，排氣閥18和第二攪拌裝置 19安裝在混合介質(zhì)存儲實驗艙的上方，法蘭20與壓力容器11焊接在一起，排污閥22則通過管路與壓力容器11連接在一起；所述裝置的工作原理是在試驗之前法蘭20應(yīng)與其他實驗設(shè)備配合起來構(gòu)成封閉容器，保證壓力容器的密封性與完整性，同時試驗加載元件連接完畢，具備試驗條件；開始動作，手動球閥3處于打開狀態(tài)，同時手動球閥22處于關(guān)閉狀態(tài)， 攪拌裝置2處于工作狀態(tài)，這時啟動泥漿泵5，泥漿原液從泥漿罐1中通過管道注入壓力容器11內(nèi)，密度計9隨時檢測泥漿原液的密度是否達到設(shè)計的要求，電磁流量計10則隨時顯示泥漿的瞬時流量與累積流量，達到實驗要求的設(shè)定值時停止泥漿泵5，一般設(shè)定注入壓力容器11內(nèi)的泥漿占壓力容器11容積的2/3即可，然后啟動電機使攪拌裝置19開始工作， 并打開空氣壓縮機13和截止閥14，使具有一定壓力的壓縮氣體注入壓力容器11的氣墊艙內(nèi)，壓力表15隨時檢測壓縮氣體的壓力，同時壓力傳感器將壓力容器11內(nèi)的壓力信號反饋給操作人員，達到試驗要求設(shè)定的壓力值時空壓機13停止工作，氣體安全閥17起到過載保護的作用，待試驗結(jié)束后，排污閥22打開，將污水等雜質(zhì)排出壓力容器11外，故高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置可用于高水壓下?lián)Q刀、主軸承密封、盾尾密封用的裝置，能有效地模擬盾構(gòu)機在實際施工中高泥水壓力、不同的土層地質(zhì)條件施工環(huán)境下，刀盤換刀、主軸承密封、盾尾密封的工作狀況。 下面對本發(fā)明作進一步具體描述高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，整個裝置的連接方式如下攪拌裝置2的作用定時的啟動攪拌電機攪拌泥漿原液；利用泥漿泵5將泥漿原液輸送到壓力容器11中，避震喉4起到減震、抗沖擊的作用，當手動球閥3處于打開狀態(tài)時，啟動泥漿泵，則泥漿原液就會從泥漿罐1中吸出。安全閥6起到過載保護的作用，一旦壓力超過設(shè)定值則泥漿原液就會從安全閥6回到泥漿罐1中。單向閥8起到防止泥漿倒吸損壞泥漿泵5的作用，密度計9和電磁流量計10分別測量泥漿原液的密度和流量。換刀壓力容器11裝有維修人孔12，用于檢修容器內(nèi)部的故障，操作簡便、快捷，壓力容器11的連接管路上安裝有壓力表15，可以隨時觀察試驗加載壓力容器11里壓縮氣體壓力的變化。 氣體安全閥16和壓力傳感器17均安裝在壓力容器上方且靠近空壓機13氣體加壓艙一側(cè)， 承壓隔板21將壓力容器11分成兩個部分，左側(cè)為氣墊式氣體加壓艙，右側(cè)為泥水、砂子、礫石等混合介質(zhì)存儲實驗艙。排氣閥18安裝在混合介質(zhì)存儲實驗艙的上方，起到排放氣體的作用，排污閥22則用于污水等雜質(zhì)的排泄處理。整個裝置的主要功能在法蘭20與其他實驗設(shè)備通過配合連接、密封良好的前提下，利用泥漿泵5將泥漿原液打入壓力容器11隔板前方，與試驗前放入的砂子、礫石混合，起到模擬實際施工中不同地質(zhì)工況的作用，然后利用空氣壓縮機13向壓力容器11隔板的氣墊艙側(cè)充入壓縮氣體，用于模擬氣墊式泥水盾構(gòu)的氣墊加壓原理，以滿足實際施工的技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，由泥漿原液罐、第一攪拌裝置、手動球閥、避震喉、泥漿泵、安全閥、管道、單向閥、密度計、電磁流量計、加載試驗用壓力容器、維修人孔、 空氣壓縮機、截止閥、壓力表、氣體安全閥、壓力傳感器、排氣閥、第二攪拌裝置、焊接式法蘭、承壓隔板、排污閥組成，其特征在于第一攪拌裝置安裝與泥漿原液罐的上方，泥漿原液罐通過鋼管與手動球閥連接，手動球閥與避震喉通過焊接法蘭式鋼管連接，泥漿泵進出口分別連接避震喉，安全閥的一端通過管道與避震喉的出口相連，另一端通過鋼管與泥漿罐連通；單向閥與注入泥漿管道連接，另一端通過鋼管連接手動球閥，手動球閥再分別依次與密度計、電磁流量計連接，然后通過管路連接到加載試驗用壓力容器上，壓力容器上裝有維修人孔，空氣壓縮機的排氣口安裝有截止閥，截止閥與壓力容器通過管路連接并在管路上安裝有壓力表，承壓隔板將壓力容器分成兩個部分，左側(cè)為氣墊式氣體加壓艙，右側(cè)為泥水、砂子、礫石等混合介質(zhì)存儲實驗艙，氣體安全閥和壓力傳感器均安裝在壓力容器上方且靠近空壓機氣體加壓艙一側(cè)，排氣閥和第二攪拌裝置安裝在混合介質(zhì)存儲實驗艙的上方， 法蘭與壓力容器焊接在一起，排污閥則通過管路與壓力容器連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，其特征在于所述裝置的工作原理是在試驗之前法蘭應(yīng)與其他實驗設(shè)備配合起來構(gòu)成封閉容器，保證壓力容器的密封性與完整性，同時試驗加載元件連接完畢，具備試驗條件；開始動作，手動球閥處于打開狀態(tài)，同時手動球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，攪拌裝置處于工作狀態(tài)，這時啟動泥漿泵，泥漿原液從泥漿罐中通過管道注入壓力容器內(nèi)，密度計隨時檢測泥漿原液的密度是否達到設(shè)計的要求，電磁流量計則隨時顯示泥漿的瞬時流量與累積流量，達到實驗要求的設(shè)定值時停止泥漿泵，一般設(shè)定注入壓力容器內(nèi)的泥漿占壓力容器容積的2/3即可，然后啟動電機使攪拌裝置開始工作，并打開空氣壓縮機和截止閥，使具有一定壓力的壓縮氣體注入壓力容器的氣墊艙內(nèi)，壓力表隨時檢測壓縮氣體的壓力，同時壓力傳感器將壓力容器內(nèi)的壓力信號反饋給操作人員，達到試驗要求設(shè)定的壓力值時空壓機停止工作，氣體安全閥起到過載保護的作用，待試驗結(jié)束后，排污閥打開，將污水等雜質(zhì)排出壓力容器外，故高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置可用于高水壓下?lián)Q刀、主軸承密封、盾尾密封用的裝置，能有效地模擬盾構(gòu)機在實際施工中高泥水壓力、不同的土層地質(zhì)條件施工環(huán)境下，刀盤換刀、主軸承密封、盾尾密封的工作狀況。
全文摘要
一種應(yīng)用于全斷面掘進機行業(yè)中的高水壓下盾構(gòu)機的試驗加載裝置，由泥漿原液罐、第一攪拌裝置、手動球閥、避震喉、泥漿泵、加載試驗用壓力容器、維修人孔、空氣壓縮機、氣體安全閥、壓力傳感器、排污閥等組成，第一攪拌裝置安裝與泥漿原液罐的上方，泥漿原液罐通過鋼管與手動球閥連接，手動球閥與避震喉通過焊接法蘭式鋼管連接，泥漿泵進出口分別連接避震喉，安全閥的一端通過管道與避震喉的出口相連，另一端通過鋼管與泥漿罐連通；單向閥與注入泥漿管道連接，另一端通過鋼管連接手動球閥，排污閥則通過管路與壓力容器連接在一起。該裝置結(jié)構(gòu)新穎、任意給定泥水艙的壓力、進行常壓換刀、主軸承密封、盾尾密封試驗。
文檔編號G01M3/02GK102507163SQ20111030420
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者任麗維, 杜大川, 蘇鵬程, 趙海峰, 邊野, 陳磊, 高偉賢 申請人:沈陽重型機械集團有限責任公司