一种新型预压滚刀的制作方法

本发明属于盾构机配件，具体涉及一种安装在盾构机刀盘上的新型预压滚刀。

背景技术：

随着国家城市化进程的加快，城市人口不断增多，拥堵问题越来越严重，特别是大中型城市的地下交通开发需求急剧增加。而盾构施工则以安全、快速、高自动化等诸多优点越来越被广泛应用于地铁建设。

滚刀则是盾构机在进行地下挖掘作业时的关键破岩部件。滚刀主要由滚刀体（刀体、刀轴、轴承，密封圈、端盖、润滑油）与刀圈组成，利用刀盘的转动与自身的自转及盾构机对整个刀盘向开挖方向的推力对岩体进行碾压、破碎从而完成掘进作业。滚刀的失效可以分为刀圈失效与滚刀体失效，刀圈失效则可以通过改变刀圈外形、材料及热处理工艺提高刀圈质量增加使用寿命；而滚刀体失效一般为滚刀体密封不严，造成滚刀漏油或大量泥水杂质进入，从而造成轴承卡死或严重磨损报废，特别是超大埋深的泥水盾构，滚刀工作时的外部压力有时高达1.5MPa，密封不严及泥沙渗透的问题更为严重。

现在国内使用的滚刀其滚刀体密封结构都为单向密封，即密封效果只有当滚刀体内部压力大于外部压力时，滚刀体才会处于密封状态具有密封效果。通过实验测试，外部压力大于内部压力的差值大于0.15MPa时，滚刀体就会失去密封效果，外部的泥水杂质就会进入滚刀体，造成内部轴承等部件损毁。并且现在国内使用滚刀的滚刀体，厂家检验其密封性的方式都是先向滚刀体内部充气，在保压一定时间后观察滚刀体内部气压值来确认滚刀体的密封性。检验的整个过程都是滚刀体内部压力大于外界压力，此种检验方法可以检验出滚刀体的装配质量，但无法检验滚刀体密封性能对于外界压力的承受能力。滚刀装配完出厂时滚刀体内的压力为零，是没有进行预充压力操作的，而现在很多盾构因为外界施工环境的原因必须带压施工，因此由于密封性能问题导致滚刀大量失效，造成滚刀使用寿命短，频繁换刀，大大增加了施工风险和工程成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种不改变现有滚刀组成结构，不改变现有滚刀内其他密封结构，同时可以根据不同施工环境调节滚刀体内压力大小的新型预压滚刀。

本发明预压滚刀，包括刀体、TSS密封件、端盖、轴承、密封圈、刀轴，其特征在于，在刀轴头端位置钻轴向通气孔，在轴向通气孔头端钻沉孔并安装单向充气阀与密封堵头；在刀轴上还钻有径向通气孔，轴向通气孔与径向通气孔连通；在端盖上开设端盖通气槽，端盖通气槽与径向通气孔连通。

本发明的优点：本发明通过设置轴向通气孔、径向通气孔及单向充气阀、密封堵头等，可以有效针对各种施工环境，通过对滚刀进行充、放气来调节对应内部压力，保证滚刀内部压力始终大于外界压力，可以阻止滚刀在带压环境施工时由于外部压力作用带来的泥水等杂质向滚刀体内部的进入，有效保护了滚刀体内部的轴承良好运转。与常规滚刀相比，有效解决了滚刀体因为外部环境压力而失效的问题，相应的提高了滚刀寿命，同时大大降低了带压环境换刀及盾构工程的施工成本。

附图说明

图1为现常用滚刀装配示意图

图2为本发明滚刀装配示意图

图中：1、刀体， 2、TSS密封件， 3、端盖， 4、轴承， 5、密封圈， 6、刀轴 ，7、单向充气阀 ，8、密封堵头， 9、轴向通气孔，10、径向通气孔，11、端盖通气槽。

具体实施方式

下面结合改进前后的附图，对本发明作详细说明：

改进前：参见图1，现有滚刀密封结构由刀体1、TSS密封件2、端盖3、轴承4、密封圈5、刀轴6组成密封腔体。通过实验测试，当外界压力大于滚刀内部压力0.15MPa时， TSS密封件2会向空间更大两侧移动，同时增加TSS密封件2与刀体1、TSS密封件2与端盖3间的间隙，致使滚刀外泥沙进入轴承4卡死或严重磨损报废。

改进后：参见图2，新型预压滚刀的外形与主要组成结构均保持不变，包括刀体1、TSS密封件2、端盖3、轴承4、密封圈5、刀轴6，在刀轴6头端位置钻轴向通气孔9，在轴向通气孔9头端钻沉孔并加装单向充气阀7与密封堵头8；在刀轴6上还钻有径向通气孔10，使轴向通气孔9与径向通气孔10连通；在端盖3上开设端盖通气槽11，端盖通气槽11与径向通气孔10连通。

这种新型预压滚刀由刀体1、TSS密封件2、端盖3、轴承4、密封圈5、刀轴6、单向充气阀7、密封堵头8、端盖通气槽11组成滚刀的密封腔体，可以在制造完成后盾构施工之前根据客户不同使用要求，通过刀轴6内部的单向充气阀7对滚刀体内充入对应值的压缩空气，压缩空气通过端盖通气槽11进入滚刀体内腔，在内腔形成相对应的内部压力，单向充气阀7充气口用密封堵头8进行二次密封，可以有效保证密封效果并同时对单向充气阀7进行保护。充入对应预压力的滚刀在相应外部压力工作环境内工作时，由于外部压力不会高于内部压力，因此TSS密封件2不会造成位移，可以有效阻止外部泥沙的进入，保证滚刀密封的有效性。此种新型预压滚刀可以通过灵活的充气压力值调节适应各种工作压力环境，在不对滚刀基本组成结构进行更改的情况下提高滚刀的使用寿命，减少换刀次数，有效降低工程成本。