一种盾构机管片拼装机油缸动力单元的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，包括三相电机、联轴器、齿轮泵、动力单元箱体，联轴器和齿轮泵设于动力单元箱体内，动力单元箱体内设有吸油过滤器和箱体回油过滤器，动力单元箱体的外部设有放油球阀、液位计和集成阀组，放油球阀与动力单元箱体的底部相接，液位计设于动力单元箱体的侧壁，集成阀组包括系统油路单向阀、高压溢流阀、电磁换向阀、集成压力表和测压接头，系统油路单向阀设于系统油路与齿轮泵的连接管路上，集成压力表设于测压接头和高压溢流阀的连接管路上，电磁换向阀与高压溢流阀并联连接，高压溢流阀通过管路与箱体回油过滤器相连。本发明结构紧凑，集成度高，减小阀组布置在油箱外部的管路连接，节约空间。
【专利说明】一种盾构机管片拼装机油缸动力单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，属于动力单元【技术领域】。
[0002]
【背景技术】
[0003]盾构掘进机是一种用于地下隧道工程开挖复杂机电系统，具有开控切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构掘进机具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点，比之传统的钻爆法隧道施工具有明显的优势，有着良好的综合效益。因此，盾构掘进机在目前得以广泛的应用。
[0004]管片拼装系统是土压平衡式盾构掘进机上的一个重要部分，管片拼装机的动力单元又是管片拼装系统的主要组成部分；盾构机在掘进一环的距离后，操作手通过操作拼装机来拼装预制好的由六块管片组成的一环单层衬砌管片，使得隧道一次成型。在拼装管片时，管片拼装机可以实现六个自由度，这将需要动力单元必须提供足够清洁度的压力油，并且压力、流量均需满足设计要求，方能实现管片拼装机油缸的不同动作，从而可以保证使被拼装的管片准确就位。
[0005]目前的管片拼装机油缸动力单元的结构为国外整体进口，通常为液压元件供应商设计、制造，对盾构机管片拼装机现场组装、使用工艺性分析不足，具体存在以下的不足之处:
1.仅集成有动力单元，仅预留泵出口管路接口，通常还是非标接口，现场组装需要重新制作接头；
2.动力单元没有集成外部功能阀组，需要重新连接管路，且接口较多，外部管路较难布置；在拼装机旋转过程中，如管路固定不好容易受到损坏；
3.动力单元没有集成箱体回油过滤器；回油过滤器为在线连接，进、处口管路需要重新布置，且更换不便；
4.动力单元集成的齿轮泵流量不足，导致管片拼装机伸缩动作较慢，影响施工效率。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于:提供一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，解决现有盾构机管片拼装机油缸系统无法保证被拼装的管片精确到位，且外部阀组、管路布置不当，管片拼装机在旋转过程中容易受到损害的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。
[0008]本发明目的通过下述技术方案来实现:一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，包括三相电机、联轴器和齿轮泵，三相电机通过联轴器与齿轮泵相连，还包括动力单元箱体，联轴器和齿轮泵设于动力单元箱体内，所述动力单元箱体内还设有用于拼装机油缸液压系统的箱体回油过滤器，所述动力单元箱体的外部设有放油球阀、液位计和集成阀组，所述放油球阀与动力单元箱体的底部相接，液位计设于动力单元箱体的侧壁，集成阀组包括系统油路单向阀、高压溢流阀、电磁换向阀、集成压力表和测压接头，系统油路单向阀设于系统油路与齿轮泵的连接管路上，集成压力表设于测压接头和高压溢流阀的连接管路上，电磁换向阀与高压溢流阀并联连接，高压溢流阀通过管路与箱体回油过滤器相连。
[0009]作为一种优选方式，在动力单元箱体外还设有与之连接相通的低压溢流阀，在低压溢流阀的管路端部还设有出口球阀。
[0010]进一步地,所述低压溢流阀的压力设定值为2bar。
[0011]进一步地,在所述动力单元箱体的外部还设有用于测量动力单元箱体内部压力的压力表，该压力表设于动力单元箱体的顶部，其压力表测压范围为O-1Obar。
[0012]进一步地，还包括快换接头，所述快换接头设于接入动力单元箱体的加油管路上。
[0013]进一步地，所述低压溢流阀与动力单元箱体的中上部相接，在低压溢流阀的端部设有出口球阀。
[0014]作为一种优选方式，高压溢流阀设定的系统压力为小于或者等于200bar，集成压力表的测压范围为0-250bar。
[0015]作为一种优选方式，还包括吸油过滤器，所述吸油过滤器与齿轮泵的吸口处对应
设置；
作为一种优选方式，在动力单元箱体的底部还设有用于与另一个动力单元相接的预留球阀。
[0016]作为一种优选方式，箱体回油过滤器的承受压力为小于或者等于50bar，过滤精度为 50u。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明盾构机管片拼装机油缸动力单元的结构简化，管路合理设置，动力单元的整体结构紧凑，集成度高，对外仅需连接进、回油管路，大大减小阀组布置在油箱外部的管路连接，节约空间，具体来说具备以下优点:
1.合理的动力单元箱体内部设计，齿轮泵吸口设有吸油过滤器，过滤动力单元箱体内油液的杂质，从而保证齿轮泵吸油的清洁度；内部还设有用于拼装机油缸液压系统的箱体回油过滤器，其最大承压50bar，过滤精度为50u，保证进入箱体内部的油液清洁度，与吸油过滤器一起，合理的保证了系统中油液的清洁度；
2.合理的动力单元箱体外部设计:
I)、加油时，通过快换接头从系统压力加油管路方便、快捷的给动力单元箱体加注液压油；低压溢流阀的设定为2bar，在加油过程中打开低压溢流阀的出口球阀，防止箱体内压力过高，损坏动力单元箱体；
2 )、加油时，箱内压力表用来观察箱体内部压力，液位计用来观察箱体内部油位；
3.合理的动力单元外部集成阀组设计，如电磁换向阀和溢流阀组成的卸荷溢流阀，使泵出口压力油在无油缸动作指令时卸荷，防止油缸误动作，增加了拼装机油缸的安全性；
4.集成阀组上同时还设计有集成压力表和测压接头，可以在拼装机油缸动作时，观察、检测系统压力，也更加便于系统故障的排除；
5.动力单元箱体设计有放油球阀，以便清洁箱体内部时排除多余的油液。
[0018]【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
[0020]其中:放油球阀1， 出口球阀2， 低压溢流阀3， 液位计4， 箱体回油过滤器5， 压力表6， 系统管路单向阀7， 高压溢流阀8， 电磁换向阀9， 集成压力表10， 测压接头11， 齿轮泵12， 联轴器13， 三相电机14， 吸油过滤器15，快换接头16, 预留球阀17, 动力单元箱体18。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。
[0024]实施例1
如图1所示，一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，包括三相电机14、联轴器13、齿轮泵12、快换接头16和动力单元箱体18。所述三相电机14通过联轴器13与齿轮泵12相连。在本实施例中，三相电机选用功率为7.5KW的三相电机，该7.5kff三相电机通过联轴器驱动齿轮泵，齿轮泵提供的最大压力为200bar，最高流量30L/min，为整个拼装机油缸动力单元提供动力。所述快换接头16设于接入动力单元箱体18的加油管路上。联轴器13和齿轮泵12设于动力单元箱体18内，所述动力单元箱体18内还设有吸油过滤器15和用于拼装机油缸液压系统的箱体回油过滤器5，所述吸油过滤器15与齿轮泵12的吸口处对应设置，用于吸收动力单元箱体内的杂质，从而保证齿轮泵吸油的清洁度。所述动力单元箱体18的外部设有放油球阀1、液位计4和集成阀组，所述放油球阀I与动力单元箱体18的底部相接，以便清洁内部时排除多余油液。液位计4设于动力单元箱体18的侧壁，用于观察箱体内部油位。在所述动力单元箱体18的外部还设有用于测量动力单元箱体18内部压力的压力表6，该压力表6设于动力单元箱体18的顶部,其压力表测压范围为0-10bar。在动力单元箱体18的底部还设有用于与另一个动力单元相接的预留球阀17。集成阀组包括系统油路单向阀7、高压溢流阀8、电磁换向阀9、集成压力表10和测压接头11，系统油路单向阀7设于系统油路与齿轮泵12的连接管路上，集成压力表10设于测压接头11和高压溢流阀8的连接管路上，电磁换向阀9与高压溢流阀8并联连接，高压溢流阀8通过管路与箱体回油过滤器5相连。在该外部集成阀组设计中，高压溢流阀8设定的系统压力最大为200bar，使泵出口压力油在无油缸动作指令时卸荷，防止油缸误动作，增加了拼装机油缸的安全性；集成压力表10的测压范围为0-250bar，结合测压接头，可以在拼装机油缸在调试时，观察、检测系统压力，也更加便于系统故障的排除。在动力单元箱体18外还设有与之连接相通的低压溢流阀3，该低压溢流阀3的压力设定值为2bar ;所述低压溢流阀3与动力单元箱体18的中上部相接，在低压溢流阀3的端部设有出口球阀2。加油时，设计有快速接头，可以从系统压力油管路方便、快捷的给动力单元箱体加注液压油；设计有溢流阀，其设定值为2bar，在加油过程中打开溢流阀出口球阀，防止箱体内压力过高，损坏动力单元箱体。
[0025]整个动力单元整体结构紧凑，集成度高，对外仅需连接进、回油管路，大大减小阀组布置在油箱外部的管路连接，节约空间。
[0026]本发明的工作过程为:
在本实施例中，外部加油管路通过快换接头16给动力单元添加液压油。加油时打开低压溢流阀3出口的球阀2，防止误操作使箱体18内部压力过大而膨胀，损害箱体；同时还可以通过液位计4观察箱体内部油液液位，压力表6观察箱体内部压力，使压力值为2bar左右。
[0027]需要清理箱体内部时，打开放油球阀I,将箱体内部多余油液放出。
[0028]油液通过吸油过滤器5，进入齿轮泵12吸油腔，7.5kff的三相电机15通过联轴器13驱动齿轮泵12形成系统所需要的压力油，其最大压力为200bar，最大流量30L/min。压力油从齿轮泵出来后经过系统管路单向阀7，单向阀的作用为防止系统压力油液回流。单向阀7后设有系统压力控制阀组:高压溢流阀8和电磁换向阀9，高压溢流阀8设定的系统压力最高为200bar，其为电磁卸荷型溢流阀，使泵出口压力油在无油缸动作指令时系统卸荷，防止油缸误动作，增加了拼装机油缸的安全性；
在高压溢流阀8测压接口处集成压力表10和测压接头11。压力表10测压范围为0-250bar,精度2.5级，结合测压接头，可以在拼装机油缸在动作时，观察、检测系统压力，也更加便于系统故障的排查。
[0029]由高压溢流阀8回油管路出来的油压通过箱体回油过滤器5，进入油箱。
[0030]应用实施例:
该管片拼装机油缸动力单元实际应用于针对复合地层设计的盾构机上，在地层相对复杂地下隧道的建设中，管片拼装机油缸动力单元提供足够清洁度的压力油，并且最大压力200bar、流量301/min均需满足实际拼装管片对拼装机油缸动作速度的要求，管片拼装机油缸动作迅速，减少管片移动时间，更容易操作从而可以保证使被管片精准定位。
[0031]合理的外部阀组集成设计，使得阀组与动力单元箱体连接更加紧凑，减少了管路、接头的连接，系统的漏点更少减小了泄漏的可能；同时更易布管规范，使得管路在拼装机旋转过程中减小磨损的可能。
[0032]此外，由于设计有吸口过滤器和箱体回油过滤器的，保证了系统液压油的清洁度，从而使齿轮泵的正常工作寿命得到了基本保证。回油过滤器最大承压为50bar，有效的解决了前期因过滤器承压不够导致过滤器失效的问题。
[0033]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种盾构机管片拼装机油缸动力单元，包括三相电机(14)、联轴器(13)和齿轮泵(12)，三相电机(14)通过联轴器(13)与齿轮泵(12)相连，其特征在于:还包括动力单元箱体(18)，联轴器(13)和齿轮泵(12)设于动力单元箱体(18)内，所述动力单元箱体(18)内还设有箱体回油过滤器(5)，所述动力单元箱体(18)的外部设有放油球阀(I)、液位计(4)和集成阀组，所述放油球阀(I)与动力单元箱体(18)的底部相接，液位计(4)设于动力单元箱体(18)的侧壁，集成阀组包括系统油路单向阀(7)、高压溢流阀(8)、电磁换向阀(9)、集成压力表(10)和测压接头(11)，系统油路单向阀(7)设于系统油路与齿轮泵(12)的连接管路上，集成压力表(10)设于测压接头(11)和高压溢流阀(8)的连接管路上，电磁换向阀(9 )与高压溢流阀(8 )并联连接，高压溢流阀(8 )通过管路与箱体回油过滤器(5 )相连。
2.如权利要求1所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:在动力单元箱体(18)外还设有与之连接相通的低压溢流阀(3)，在低压溢流阀(3)的管路端部还设有出口球阀(2)。
3.如权利要求2所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:所述低压溢流阀(3)的压力设定值为2bar。
4.如权利要求1或者2所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:在所述动力单元箱体(18)的外部还设有用于测量动力单元箱体(18)内部压力的压力表(6)，该压力表(6)设于动力单兀箱体(18)的顶部,其压力表测压范围为0-10bar。
5.如权利要求4所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:还包括快换接头(16)，所述快换接头(16)设于接入动力单元箱体(18)的加油管路上。
6.如权利要求5所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:所述低压溢流阀(3)与动力单元箱体(18)的中上部相接，在低压溢流阀(3)的端部设有出口球阀(2)。
7.如权利要求4所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:高压溢流阀(8)设定的系统压力为小于或者等于200bar，集成压力表(10)的测压范围为0_250bar。
8.如权利要求4所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:还包括吸油过滤器(15)，所述吸油过滤器(15)与齿轮泵(12)的吸口处对应设置。
9.如权利要求4所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:在动力单元箱体(18)的底部还设有用于与另一个动力单元相接的预留球阀(17)。
10.如权利要求1所述的盾构机管片拼装机油缸动力单元，其特征在于:箱体回油过滤器(5)的承受压力为小于或者等于50bar，过滤精度为50u。
【文档编号】E21D11/04GK103644153SQ201310653535
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】廖正君, 王军 申请人:南车资阳机车有限公司