一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装及方法与流程

本发明涉及隧道掘进机械领域，尤其涉及一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装及方法。

背景技术：

随着交通运输产业及地下空间产业的发展，过江、跨海隧道施工逐年增加，跨江跨海隧道专用工程机械——泥水盾构的需求逐年增长。跨江、跨海隧道施工通常具有高水压、大埋深的特点，泥水舱压力可高达10bar以上。

目前，泥水盾构在进行换刀作业时主要分为带压作业及常压作业，其中常压作业主要依靠的是常压换刀密封装置，该装置可实现在刀盘臂梁内常压更换磨损和损坏刀具，在作业环境及安全性上具有明显优势，倍受青睐。

现有的常压换刀密封装置主要可分为常压换滚刀密封装置和常压换合金刀具密封装置，其中常压换滚刀密封装置仅应用于复合泥水盾构，常压换合金刀具密封装置无论是在复合泥水盾构还是软土泥水盾构中均有应用。常压换刀密封装置主要利用其密封系统实现常压换刀作业条件，一旦其密封系统在使用过程中受损，就会导致整体装置存在失效风险。目前，可以实现常压条件下通过特定工装对部分常压换滚刀密封装置进行维修更换，但常压换合金刀具密封装置还无法实现常压条件下的维修更换。由于常压换合金刀具密封装置使用范围更广泛，更换需求更大，因此亟待发明一种适用于常压换合金刀具密封装置维修更换工装及方法。

技术实现要素：

针对常压条件下无法实现常压换合金刀具密封装置的维修更换问题，本发明提出了一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装，包括密封堵头、固定件、密封连接组件和动力导向连接组件，所述密封堵头的一侧与密封连接组件可拆卸连接，为了防止气压从密封堵头与密封连接组件的连接处泄露，密封堵头与密封连接组件紧密接触，密封堵头的另一侧与焊接座的内壁紧密配合；所述密封连接组件与固定座的内壁紧密接触，以避免气压从固定座与密封连接组件之间泄露；所述动力导向连接组件穿过密封连接组件与密封堵头连接，且动力导向连接组件与固定座、密封装置和焊接座可拆卸连接，固定座和密封装置可以沿动力导向连接组件滑动。所述动力导向连接组件与密封堵头的连接方式可以为紧配合或螺丝连接等可拆卸连接的方式。

当需要维修或更换密封装置时，将密封连接组件与密封堵头连接，并将密封堵头插入固定座内一段距离，将动力导向连接组件穿过密封连接组件后与密封堵头连接，拆卸密封装置与焊接座之间的部分螺栓，同时将动力导向连接组件与固定座、密封装置和焊接座连接；动力导向连接组件推动密封连接组件与密封堵头前移，打开密封装置的闸门后，动力导向连接组件继续前移，直至密封堵头与焊接座紧密配合，打开固定座的球阀泄压待常压环境形成后关闭球阀，拆卸密封连接组件与密封堵头后将密封连接组件与密封堵头分离；拆卸密封装置与焊接座之间的剩余螺栓，使密封装置和固定座后退一定的距离，安装固定件以固定焊接座和密封堵头；之后再拆卸动力导向连接组件与焊接座并分离动力导向连接组件与密封堵头，最后维修或更换密封装置即可；

当密封装置更换或维修好后，将动力导向连接组件穿过密封连接组件后与密封堵头连接，连接动力导向连接组件与固定座、密封装置和焊接座，拆卸固定件后，使动力导向连接组件与固定座、密封装置和焊接座紧密连接并同步安装密封装置和焊接座之间的部分螺栓；紧密连接密封连接组件与密封堵头；掌子面压力推动密封连接组件、密封堵头和动力导向连接组件后移，待密封堵头后退至固定座时，关闭闸门后打开固定座的球阀泄压，检查闸门是否关紧，之后再拆卸动力导向连接组件，并安装密封装置和焊接座之间的剩余螺栓。

以上所述流程中动力导向连接组件与密封堵头的连接方式为紧配合，当动力导向连接组件与密封堵头的连接方式为螺丝连接时：当需要维修或更换密封装置时，需要先将密封连接组件套设到动力导向连接组件上，再连接动力导向连接组件与密封堵头，之后再连接密封连接组件与密封堵头；当密封装置更换或维修好后，同样也需要先将密封连接组件套设到动力导向连接组件上，再连接动力导向连接组件与密封堵头，之后再连接密封连接组件与密封堵头。

优选地，所述密封连接组件包括密封套筒和丝杆b，所述丝杆b位于密封套筒内，丝杆b的一侧穿过密封套筒后与密封堵头螺纹连接，且丝杆b的另一侧设有紧固件ii；所述密封套筒的靠近紧固件ii的一侧为法兰结构ii，法兰结构ii与固定座的一侧相接触，密封套筒的另一侧与密封堵头相配合；动力导向连接组件穿过密封套筒后与密封堵头连接。

为了防止压力从密封套筒和密封堵头之间泄露，所述密封套筒的远离法兰结构ii的一侧设有密封垫，所述密封垫位于密封套筒与密封堵头之间，且密封垫的一侧与密封套筒固定连接，密封垫的另一侧与密封堵头接触。

优选地，所述动力导向组件包括支撑法兰、丝杆a和紧固件i，所述支撑法兰的一侧为法兰结构i，支撑法兰的另一侧设有连接件；所述连接件的一侧与法兰结构i固定连接，连接件的另一侧穿过密封连接组件后与密封堵头的凹槽i紧配合；所述丝杆a的一侧穿过法兰结构i后与固定座、密封装置和焊接座活动连接，丝杆a的另一侧设有紧固件i。旋紧紧固件i支撑法兰推动密封堵头在固定座、密封装置和焊接座内移动，当密封套筒组件的远离密封堵头的一侧与固定座的侧壁接触时，密封堵头也刚好到达固定位置并与焊接座的内壁组成密封系统，以阻隔掌子面方向的压力。

优选地，所述常压换合金刀具密封装置维修更换工装还包括分离件，所述分离件为顶丝，所述顶丝的一侧与密封连接组件的上部连接后与固定座接触，顶丝借助固定座的反作用力，用于将密封连接组件与密封堵头分离。

优选地，所述固定件为固定挡板，所述固定挡板的一侧设有凹槽ii，且固定挡板上还设有让位槽，所述凹槽ii和让位槽与动力导向组件相配合，这样可以在不拆卸动力导向组件的基础上安装固定挡板；所述固定挡板与焊接座和密封堵头通过螺栓连接。

优选地，所述密封堵头上设有密封圈，所述密封圈套设于密封堵头的远离密封连接组件的一侧，且所述密封圈与密封堵头固定连接；所述密封圈位于焊接座内，并与焊接座的内壁紧密接触。

优选地，所述法兰结构i上还设有若干通孔，所述通孔与密封连接组件相配合。

一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装的方法，具体的操作步骤如下：

步骤一：利用丝杆b和紧固件ii将密封套筒和密封堵头连接后，使之整体推入固定座内一段距离，再将连接件的端部抵进凹槽i内并使两者紧配合，之后再拆卸密封装置与焊接座之间的部分螺栓，将丝杆a旋入法兰结构i、固定座、密封装置和焊接座内，使支撑法兰和焊接座连接；

步骤二：旋紧紧固件i，紧固件i推动支撑法兰前移，支撑法兰同步推动密封套筒和密封堵头在固定座和密封装置内移动，移动一段距离后，打开密封装置的闸门继续旋紧紧固件i，直至密封圈与焊接座的内壁压紧并形成密封系统，此时打开固定座上的球阀释放压力，并判断密封系统是否安全；

步骤三：当密封堵头后侧的常压环境形成后，关闭球阀，取出丝杆b，旋紧顶丝并借助固定座的反向作用力将密封套筒与密封堵头分离；

步骤四：拆卸密封装置与焊接座之间的剩余螺栓，使密封装置与焊接座分离，旋转紧固件i并使紧固件i后退，利用吊装装置i并借助丝杆a的导向作用使密封装置和固定座后退一定的距离，安装固定挡板以固定密封堵头与焊接座；

步骤五：利用吊装装置ii固定固定座、密封装置、密封套筒和支撑法兰，拆卸丝杆a与焊接座后再分离连接件与密封堵头，即完成密封装置的拆除，随后即可维修或直接更换密封装置；

步骤六：待密封装置维修或者更换好后，使连接件的端部抵进凹槽i内，将丝杆a旋入法兰结构i、固定座、密封装置和焊接座内，旋紧紧固件i一段距离后拆卸固定挡板，利用吊装装置iii使密封装置和焊接座接触，安装密封装置与焊接座之间的部分螺栓，使密封装置与焊接座紧密连接；

步骤七：将丝杆b旋入密封套筒和密封堵头中，旋紧紧固件ii，紧固件ii推动密封套筒前移使密封套筒和密封堵头紧密连接；

步骤八：旋转紧固件i使紧固件i后退一定的距离，掌子面的压力推动密封堵头后退至固定座后，关闭密封装置的闸门，之后再打开固定座的球阀泄压，判断闸门是否关紧；

步骤九：拆卸丝杆a和支撑法兰使丝杆a脱离焊接座，安装密封装置与焊接座之间剩余的螺栓。

本发明的有益效果：本发明提供了一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装及方法，填补了业内常压换合金刀具密封装置维修更换技术的空白，解决了在高水压地层施工过程中当常压换合金刀具密封装置失效时需进行维修更换的难题，使得更换过程更加安全、可靠、经济，进而保证了泥水盾构在高水压地层施工常压换刀的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的常压换合金刀具密封装置的示意图。

图2为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤一的示意图。

图3为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤二的示意图之一。

图4为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤二的示意图之一。

图5为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤三的示意图。

图6为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤四的示意图。

图7为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤五的示意图。

图8为本发明常压换合金刀具密封装置维修更换工装方法步骤五的左视图。

图中，1为焊接座，2为密封堵头，3为密封圈，4为固定挡板，5为连接螺栓，6为密封装置，7为固定座，8为丝杆a，9为密封套筒，10为丝杆b，11为顶丝，12为支撑法兰，13为紧固件i，14为闸门，15为密封垫，16为让位槽，17为常压换撕裂刀，18为常压换刮刀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图2至8所示，一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装，包括密封堵头2、固定件、密封连接组件和动力导向连接组件，所述固定件与焊接座1和密封堵头2可拆卸连接；所述密封堵头2的一侧与密封连接组件可拆卸连接，为了防止气压从密封堵头2与密封连接组件的连接处泄露，密封堵头2与密封连接组件紧密接触，密封堵头2的另一侧与焊接座1的内壁紧密配合；所述密封连接组件与固定座7的内壁紧密配合，以避免压力从固定座7与密封连接组件之间泄露；所述动力导向连接组件穿过密封连接组件与密封堵头2连接，且动力导向连接组件与固定座7、密封装置6和焊接座1可拆卸连接，固定座7和密封装置6可以沿动力导向连接组件滑动。

当需要维修或更换密封装置6时，将密封连接组件与密封堵头2连接，并将密封堵头2插入固定座7内一段距离，将动力导向连接组件穿过密封连接组件后与密封堵头2连接，拆卸密封装置6与焊接座1之间的部分螺栓，同时将动力导向连接组件与固定座7、密封装置6和焊接座1连接；动力导向连接组件推动密封连接组件与密封堵头2前移，打开密封装置6的闸门14后，动力导向连接组件继续前移，直至密封堵头2与焊接座1紧密配合，打开固定座7的球阀泄压待常压环境形成后关闭球阀，拆卸密封连接组件与密封堵头2后将密封连接组件与密封堵头2分离；拆卸密封装置6与焊接座1之间的剩余螺栓，使密封装置6和固定座7后退一定的距离，安装固定件以固定焊接座1和密封堵头2；之后再拆卸动力导向连接组件与焊接座1并分离动力导向连接组件与密封堵头2，最后维修或更换密封装置6即可；

当密封装置6更换或维修好后，将动力导向连接组件穿过密封连接组件与密封堵头2连接，连接动力导向连接组件与固定座7、密封装置6和焊接座1，拆卸固定件后，使动力导向连接组件与固定座7、密封装置6和焊接座1紧密连接并同步安装密封装置6和焊接座1之间的部分螺栓；紧密连接密封连接组件与密封堵头2；掌子面压力推动密封连接组件、密封堵头2和动力导向连接组件后移，待密封堵头2后退至固定座7时，关闭闸门14并打开固定座7的球阀泄压，检测闸门14是否关紧，拆卸动力导向连接组件后，安装密封装置6和焊接座1之间的剩余螺栓即可。

优选地，所述密封连接组件包括密封套筒9和丝杆b10，所述丝杆b10位于密封套筒9内，丝杆b10的一侧穿过密封套筒9后与密封堵头2螺纹连接，且丝杆b10的另一侧设有紧固件ii；所述密封套筒9的靠近紧固件ii的一侧为法兰结构ii，密封套筒9的另一侧与密封堵头2相配合；动力导向连接组件穿过密封套筒9后与密封堵头2连接。

为了防止压力从密封套筒9和密封堵头2之间泄露，所述密封套筒9的远离法兰结构ii的一侧设有密封垫15，所述密封垫15位于密封套筒9与密封堵头2之间，且密封垫15的一侧与密封套筒9固定连接，密封垫15的另一侧与密封堵头2接触。

优选地，所述动力导向组件包括支撑法兰12、丝杆a8和紧固件i13，所述支撑法兰12的一侧为法兰结构i，支撑法兰12的另一侧设有连接件；所述连接件的一侧与法兰结构i的中部固定连接，连接件的另一侧穿过密封连接组件后与密封堵头的凹槽i紧配合；所述丝杆a8的一侧穿过法兰结构i后与固定座7、密封装置6和焊接座1活动连接，丝杆a8的另一侧设有紧固件i13。旋紧紧固件i13支撑法兰12推动密封堵头2在固定座7、密封装置6和焊接座1内移动，当密封连接组件的远离密封堵头2的一侧与固定座7的侧壁接触时，密封堵头2也刚好到达固定位置并与焊接座1的内壁组成密封系统，以阻隔掌子面方向的压力。

优选地，所述常压换合金刀具密封装置维修更换工装还包括分离件，所述分离件为顶丝11，所述顶丝11的一侧与密封连接组件的上部连接后与固定座7接触，顶丝11借助固定座7的反作用力，用于将密封连接组件与密封堵头2分离。

优选地，所述固定件为固定挡板4，所述固定挡板4的一侧设有凹槽ii，且固定挡板4上还设有让位槽16，所述凹槽ii和让位槽16与动力导向组件相配合，这样可以在不拆卸不拆卸动力导向组件的基础上安装固定挡板4；所述固定挡板4与焊接座1和密封堵头2通过螺栓连接。本实施例中，凹槽ii与连接件的远离法兰结构i的端部相配合，让位槽16与丝杆a8相配合。

优选地，所述密封堵头2上还设有密封圈3，所述密封圈3套设于密封堵头2的远离密封连接组件的一侧，且所述密封圈3与密封堵头2固定连接；所述密封圈3位于焊接座1的内部，并与焊接座1的内壁紧密接触。

优选地，所述法兰结构i上还设有若干通孔，所述通孔与密封连接组件相配合。本实施例中，所述通孔与丝杆b10相配合。

一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装的方法，其具体步骤如下：

步骤一：利用丝杆b10和紧固件ii将密封套筒9和密封堵头2连接后，使之整体推入固定座7内一段距离，再将连接件的端部抵进凹槽i内并使两者紧配合，之后再拆卸密封装置6与焊接座1之间的部分螺栓，将丝杆a8旋入法兰结构i、固定座7、密封装置6和焊接座1内，使支撑法兰12和焊接座1连接；

步骤二：旋紧紧固件i13，紧固件i13推动支撑法兰12前移，支撑法兰12同步推动密封套筒9和密封堵头2在固定座7和密封装置6内移动，移动一段距离后，打开密封装置6的闸门14继续旋紧紧固件i13，直至密封圈3与焊接座1的内壁压紧并形成密封系统，此时打开固定座7上的球阀释放压力，并判断密封系统是否安全；

步骤三：当密封堵头2后侧的常压环境形成后，关闭球阀，取出丝杆b10，旋紧顶丝11并借助固定座7的反向作用力将密封套筒9与密封堵头2分离；

步骤四：拆卸密封装置6与焊接座1之间的剩余螺栓，使密封装置6与焊接座1分离，旋转紧固件i13并使紧固件i13后退，利用吊装装置i并借助丝杆a8的导向作用使密封装置6和固定座7后退一定的距离，安装固定挡板4以固定密封堵头2与焊接座1；

步骤五：利用吊装装置ii固定固定座7、密封装置6、密封套筒9和支撑法兰12，拆卸丝杆a8与焊接座1后再分离连接件与密封堵头2，即完成对密封装置6的拆除，随后即可维修或直接更换密封装置6；

步骤六：待密封装置6维修或者更换好后，使连接件的端部抵进凹槽i内，将丝杆a8旋入法兰结构i、固定座7、密封装置6和焊接座1内，旋紧紧固件i13一段距离后拆卸固定挡板4，利用吊装装置iii使密封装置6和焊接座1接触，并安装密封装置6与焊接座1之间的部分螺栓，使密封装置6与焊接座1紧密连接；

步骤七：将丝杆b10旋入密封套筒9和密封堵头2中，旋紧紧固件ii，紧固件ii推动密封套筒前移使密封套筒9和密封堵头2紧密连接；

步骤八：旋转紧固件i13使紧固件i13后退一定的距离，掌子面的压力推动密封堵头2后退至固定座7后，关闭密封装置6的闸门14，之后再打开固定座7的球阀泄压，判断闸门14是否关紧；

步骤九：拆卸丝杆a8和支撑法兰12使丝杆a8脱离焊接座1，安装密封装置6与焊接座1之间剩余的螺栓。

本实施例中，所述法兰结构i为法兰盖；所述连接件为圆柱筒，所述吊装装置i、吊装装置ii和吊装装置iii为吊机，所述紧固件i13和紧固件ii为螺母。

如图1所示，所述的常压换合金刀具密封装置包括常压换切刀18密封装置和常压换撕裂刀17密封装置，在使用时只需将本发明放入箱体内按顺序操作即可，另外本发明也可以应用于其他类似的密封装置的更换或维修。

实施例2：一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装，作为实施例1的变形实施例，本实施例中将所述支撑法兰12置换为油缸，油缸的活塞杆与凹槽i配合，将油缸作为动力实现密封套筒9和密封堵头2的移动；在本实施例中无紧固件i13，其它结构同实施例1。

一种常压换合金刀具密封装置维修更换工装的方法，其具体步骤如下：

步骤一：利用丝杆b10将密封套筒9和密封堵头2连接后，使之整体推入固定座7内一段距离，再将活塞杆插入密封套筒9内并与凹槽i紧配合，拆卸密封装置6与焊接座1之间的部分螺栓后，将丝杆a8旋入固定座7、密封装置6和焊接座1内；

步骤二：启动油缸，活塞杆推动密封套筒9和密封堵头2在固定座7和密封装置6内移动，移动一段距离后打开密封装置6的闸门14，活塞杆继续推动密封套筒9和密封堵头2移动，直至密封圈3与焊接座1的内壁压紧并形成密封系统，锁紧油压使活塞杆保持静止状态，打开固定座7上的球阀释放压力，并判断密封系统是否安全；

步骤三：当密封堵头2后侧的常压环境形成后，关闭球阀，取出丝杆b10，旋紧顶丝11并借助固定座7的反向作用力将密封套筒9与密封堵头2分离；

步骤四：拆卸密封装置6与焊接座1之间的剩余螺栓，使密封装置6与焊接座1分离，利用吊装装置i并借助丝杆a8的导向作用使密封装置6和固定座7后退一定的距离，安装固定挡板4以固定密封堵头2与焊接座1；

步骤五：利用吊装装置ii固定固定座7、密封装置6与密封套筒9，拆卸丝杆a8与焊接座1后再分离活塞杆与密封堵头2，即完成密封装置6的拆除，随后即可维修或直接更换密封装置6；

步骤六：待密封装置6维修或者更换好后，使活塞杆和凹槽i紧配合，将丝杆a8旋入固定座7、密封装置6和焊接座1内，拆卸固定挡板4，利用吊装装置iii使密封装置6和密封套筒9接触后安装密封装置6与焊接座1之间的部分螺栓，使密封装置6与焊接座1紧密连接；

步骤七：将丝杆b10旋入密封套筒9和密封堵头2中，旋紧紧固件ii，紧固件ii推动密封套筒9前移使密封套筒9和密封堵头2紧密连接；

步骤八：开启油压使活塞杆带动密封堵头2后移至固定座7后，关闭密封装置6的闸门14，之后再打开固定座7的球阀泄压，判断闸门14是否关紧；

步骤九：拆卸丝杆a8使丝杆a8脱离焊接座1，安装密封装置6与焊接座1之间剩余的螺栓。

本发明适用于常压换切刀18密封装置和常压换撕裂刀17密封装置，另外本发明也可以应用于其他类似的密封装置的更换或维修。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。