专利名称：高水压下盾构机的试验加载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及盾构法隧道掘进技术领域中常压换刀、密封技术研究的试验加载装置。
背景技术：
目前，随着国家经济建设的快速发展，当前盾构隧道掘进技术的特点是高水压、长距离、大直径的趋势。在长距离的掘进过程中，刀具的磨损和破坏是必须考虑的问题，从目前的长距离隧道施工案例中(东京湾道路隧道工程、上海长江隧道工程等)不难看出这一点，那么在高水压条件下，换刀就显得尤为重要。通常在实际施工中，高水压下的换刀装置，其运动部件的可靠性、密封性是关键的技术问题，只有通过反复的试验论证才能得以解决。同时考虑在富水地段及水底等高水压地段施工时，隧道的防水是盾构法施工的关键，那么如何确保刀盘主轴承、盾构铰接密封、盾尾密封装置的性能达到高水压地段的要求，则只有通过试验的方法，选择合适的密封材料、密封圈形状、密封形式以及性能可靠的注脂介质才能满足高水压的要求。因此研制一种高水压下盾构机的试验加载装置是急需解决的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高水压下盾构机的试验加载装置，是用于高水压下换刀、主轴承密封、盾尾密封用的试验加载装置，它能有效地模拟盾构机在实际施工中高泥水压力、不同的土层地质条件施工环境下，进行刀盘换刀、主轴承密封、盾尾密封的工作状况。本发明的目的是这样实现的一种高水压下盾构机的试验加载装置，由泥浆原液罐、第一搅拌装置、手动球阀、避震喉、泥浆泵、安全阀、管道、单向阀、密度计、电磁流量计、 加载试验用压力容器、维修人孔、空气压缩机、截止阀、压力表、气体安全阀、压力传感器、排气阀、第二搅拌装置、焊接式法兰、承压隔板、排污阀组成，第一搅拌装置安装与泥浆原液罐的上方，泥浆原液罐通过钢管与手动球阀连接，手动球阀与避震喉通过焊接法兰式钢管连接，泥浆泵进出口分别连接避震喉，安全阀的一端通过管道与避震喉的出口相连，另一端通过钢管与泥浆罐连通；单向阀与注入泥浆管道连接，另一端通过钢管连接手动球阀，手动球阀再分别依次与密度计、电磁流量计连接，然后通过管路连接到加载试验用压力容器上， 压力容器上装有维修人孔，空气压缩机的排气口安装有截止阀，截止阀与压力容器通过管路连接并在管路上安装有压力表，承压隔板将压力容器分成两个部分，左侧为气垫式气体加压舱，右侧为泥水、砂子、砾石等混合介质存储实验舱，气体安全阀和压力传感器均安装在压力容器上方且靠近空压机气体加压舱一侧，排气阀和第二搅拌装置安装在混合介质存储实验舱的上方，法兰与压力容器焊接在一起，排污阀则通过管路与压力容器连接在一起； 所述装置的工作原理是在试验之前法兰应与其他实验设备配合起来构成封闭容器，保证压力容器的密封性与完整性，同时试验加载元件连接完毕，具备试验条件；开始动作，手动球阀处于打开状态，同时手动球阀处于关闭状态，搅拌装置处于工作状态，这时启动泥浆泵，泥浆原液从泥浆罐中通过管道注入压力容器内，密度计随时检测泥浆原液的密度是否达到设计的要求，电磁流量计则随时显示泥浆的瞬时流量与累积流量，达到实验要求的设定值时停止泥浆泵，一般设定注入压力容器内的泥浆占压力容器容积的2/3即可，然后启动电机使搅拌装置开始工作，并打开空气压缩机和截止阀，使具有一定压力的压缩气体注入压力容器的气垫舱内，压力表随时检测压缩气体的压力，同时压力传感器将压力容器内的压力信号反馈给操作人员，达到试验要求设定的压力值时空压机停止工作，气体安全阀起到过载保护的作用，待试验结束后，排污阀打开，将污水等杂质排出压力容器外，故高水压下盾构机的试验加载装置可用于高水压下换刀、主轴承密封、盾尾密封用的装置，能有效地模拟盾构机在实际施工中高泥水压力、不同的土层地质条件施工环境下，刀盘换刀、主轴承密封、盾尾密封的工作状况。本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是，在试验之前法兰应与其他实验设备配合起来构成封闭容器，保证压力容器的密封性与完整性，同时试验加载元件连接完毕，具备试验条件；开始动作，手动球阀处于打开状态，同时手动球阀处于关闭状态， 搅拌装置处于工作状态，这时启动泥浆泵，泥浆原液从泥浆罐中通过管道注入压力容器内， 密度计随时检测泥浆原液的密度是否达到设计的要求，电磁流量计则随时显示泥浆的瞬时流量与累积流量，达到实验要求的设定值时停止泥浆泵，一般设定注入压力容器内的泥浆占压力容器容积的2/3即可，然后启动电机使搅拌装置开始工作，并打开空气压缩机和截止阀，使具有一定压力的压缩气体注入压力容器的气垫舱内，压力表随时检测压缩气体的压力，同时压力传感器将压力容器内的压力信号反馈给操作人员，达到试验要求设定的压力值时空压机停止工作，气体安全阀起到过载保护的作用，待试验结束后，排污阀打开，将污水等杂质排出压力容器外，故高水压下盾构机的试验加载装置可用于高水压下换刀、主轴承密封、盾尾密封用的装置，能有效地模拟盾构机在实际施工中高泥水压力、不同的土层地质条件施工环境下，刀盘换刀、主轴承密封、盾尾密封的工作状况。高水压下盾构机的试验加载装置与现有技术相比，具有结构新颖、在压力范围内结合试验的要求能够任意给定泥水舱的压力以及可以进行常压换刀、主轴承密封、盾尾密封试验等优点，将广泛地应用于全断面掘进机行业中。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。图1是本发明的结构原理示意图。
具体实施例方式参照附图，一种高水压下盾构机的试验加载装置，由泥浆原液罐1、第一搅拌装置 2、手动球阀3、避震喉4、泥浆泵5、安全阀6、管道7、单向阀8、密度计9、电磁流量计10、加载试验用压力容器11、维修人孔12、空气压缩机13、截止阀14、压力表15、气体安全阀16、 压力传感器17、排气阀18、第二搅拌装置19、焊接式法兰20、承压隔板21、排污阀22组成， 第一搅拌装置2安装与泥浆原液罐1的上方，泥浆原液罐1通过钢管与手动球阀3连接，手动球阀3与避震喉4通过焊接法兰式钢管连接，泥浆泵5进出口分别连接避震喉4，安全阀 6的一端通过管道7与避震喉4的出口相连，另一端通过钢管与泥浆罐1连通；单向阀8与注入泥浆管道7连接，另一端通过钢管连接手动球阀3，手动球阀3再分别依次与密度计9、 电磁流量计10连接，然后通过管路连接到加载试验用压力容器11上，压力容器11上装有维修人孔12，空气压缩机13的排气口安装有截止阀14，截止阀14与压力容器11通过管路连接并在管路上安装有压力表15，承压隔板21将压力容器11分成两个部分，左侧为气垫式气体加压舱，右侧为泥水、砂子、砾石等混合介质存储实验舱，气体安全阀16和压力传感器17均安装在压力容器上方且靠近空压机13气体加压舱一侧，排气阀18和第二搅拌装置 19安装在混合介质存储实验舱的上方，法兰20与压力容器11焊接在一起，排污阀22则通过管路与压力容器11连接在一起；所述装置的工作原理是在试验之前法兰20应与其他实验设备配合起来构成封闭容器，保证压力容器的密封性与完整性，同时试验加载元件连接完毕，具备试验条件；开始动作，手动球阀3处于打开状态，同时手动球阀22处于关闭状态， 搅拌装置2处于工作状态，这时启动泥浆泵5，泥浆原液从泥浆罐1中通过管道注入压力容器11内，密度计9随时检测泥浆原液的密度是否达到设计的要求，电磁流量计10则随时显示泥浆的瞬时流量与累积流量，达到实验要求的设定值时停止泥浆泵5，一般设定注入压力容器11内的泥浆占压力容器11容积的2/3即可，然后启动电机使搅拌装置19开始工作， 并打开空气压缩机13和截止阀14，使具有一定压力的压缩气体注入压力容器11的气垫舱内，压力表15随时检测压缩气体的压力，同时压力传感器将压力容器11内的压力信号反馈给操作人员，达到试验要求设定的压力值时空压机13停止工作，气体安全阀17起到过载保护的作用，待试验结束后，排污阀22打开，将污水等杂质排出压力容器11外，故高水压下盾构机的试验加载装置可用于高水压下换刀、主轴承密封、盾尾密封用的装置，能有效地模拟盾构机在实际施工中高泥水压力、不同的土层地质条件施工环境下，刀盘换刀、主轴承密封、盾尾密封的工作状况。 下面对本发明作进一步具体描述高水压下盾构机的试验加载装置，整个装置的连接方式如下搅拌装置2的作用定时的启动搅拌电机搅拌泥浆原液；利用泥浆泵5将泥浆原液输送到压力容器11中，避震喉4起到减震、抗冲击的作用，当手动球阀3处于打开状态时，启动泥浆泵，则泥浆原液就会从泥浆罐1中吸出。安全阀6起到过载保护的作用，一旦压力超过设定值则泥浆原液就会从安全阀6回到泥浆罐1中。单向阀8起到防止泥浆倒吸损坏泥浆泵5的作用，密度计9和电磁流量计10分别测量泥浆原液的密度和流量。换刀压力容器11装有维修人孔12，用于检修容器内部的故障，操作简便、快捷，压力容器11的连接管路上安装有压力表15，可以随时观察试验加载压力容器11里压缩气体压力的变化。 气体安全阀16和压力传感器17均安装在压力容器上方且靠近空压机13气体加压舱一侧， 承压隔板21将压力容器11分成两个部分，左侧为气垫式气体加压舱，右侧为泥水、砂子、砾石等混合介质存储实验舱。排气阀18安装在混合介质存储实验舱的上方，起到排放气体的作用，排污阀22则用于污水等杂质的排泄处理。整个装置的主要功能在法兰20与其他实验设备通过配合连接、密封良好的前提下，利用泥浆泵5将泥浆原液打入压力容器11隔板前方，与试验前放入的砂子、砾石混合，起到模拟实际施工中不同地质工况的作用，然后利用空气压缩机13向压力容器11隔板的气垫舱侧充入压缩气体，用于模拟气垫式泥水盾构的气垫加压原理，以满足实际施工的技术要求。
权利要求
1.一种高水压下盾构机的试验加载装置，由泥浆原液罐、第一搅拌装置、手动球阀、避震喉、泥浆泵、安全阀、管道、单向阀、密度计、电磁流量计、加载试验用压力容器、维修人孔、 空气压缩机、截止阀、压力表、气体安全阀、压力传感器、排气阀、第二搅拌装置、焊接式法兰、承压隔板、排污阀组成，其特征在于第一搅拌装置安装与泥浆原液罐的上方，泥浆原液罐通过钢管与手动球阀连接，手动球阀与避震喉通过焊接法兰式钢管连接，泥浆泵进出口分别连接避震喉，安全阀的一端通过管道与避震喉的出口相连，另一端通过钢管与泥浆罐连通；单向阀与注入泥浆管道连接，另一端通过钢管连接手动球阀，手动球阀再分别依次与密度计、电磁流量计连接，然后通过管路连接到加载试验用压力容器上，压力容器上装有维修人孔，空气压缩机的排气口安装有截止阀，截止阀与压力容器通过管路连接并在管路上安装有压力表，承压隔板将压力容器分成两个部分，左侧为气垫式气体加压舱，右侧为泥水、砂子、砾石等混合介质存储实验舱，气体安全阀和压力传感器均安装在压力容器上方且靠近空压机气体加压舱一侧，排气阀和第二搅拌装置安装在混合介质存储实验舱的上方， 法兰与压力容器焊接在一起，排污阀则通过管路与压力容器连接在一起。
2.根据权利要求1所述的高水压下盾构机的试验加载装置，其特征在于所述装置的工作原理是在试验之前法兰应与其他实验设备配合起来构成封闭容器，保证压力容器的密封性与完整性，同时试验加载元件连接完毕，具备试验条件；开始动作，手动球阀处于打开状态，同时手动球阀处于关闭状态，搅拌装置处于工作状态，这时启动泥浆泵，泥浆原液从泥浆罐中通过管道注入压力容器内，密度计随时检测泥浆原液的密度是否达到设计的要求，电磁流量计则随时显示泥浆的瞬时流量与累积流量，达到实验要求的设定值时停止泥浆泵，一般设定注入压力容器内的泥浆占压力容器容积的2/3即可，然后启动电机使搅拌装置开始工作，并打开空气压缩机和截止阀，使具有一定压力的压缩气体注入压力容器的气垫舱内，压力表随时检测压缩气体的压力，同时压力传感器将压力容器内的压力信号反馈给操作人员，达到试验要求设定的压力值时空压机停止工作，气体安全阀起到过载保护的作用，待试验结束后，排污阀打开，将污水等杂质排出压力容器外，故高水压下盾构机的试验加载装置可用于高水压下换刀、主轴承密封、盾尾密封用的装置，能有效地模拟盾构机在实际施工中高泥水压力、不同的土层地质条件施工环境下，刀盘换刀、主轴承密封、盾尾密封的工作状况。
全文摘要
一种应用于全断面掘进机行业中的高水压下盾构机的试验加载装置，由泥浆原液罐、第一搅拌装置、手动球阀、避震喉、泥浆泵、加载试验用压力容器、维修人孔、空气压缩机、气体安全阀、压力传感器、排污阀等组成，第一搅拌装置安装与泥浆原液罐的上方，泥浆原液罐通过钢管与手动球阀连接，手动球阀与避震喉通过焊接法兰式钢管连接，泥浆泵进出口分别连接避震喉，安全阀的一端通过管道与避震喉的出口相连，另一端通过钢管与泥浆罐连通；单向阀与注入泥浆管道连接，另一端通过钢管连接手动球阀，排污阀则通过管路与压力容器连接在一起。该装置结构新颖、任意给定泥水舱的压力、进行常压换刀、主轴承密封、盾尾密封试验。
文档编号G01M3/02GK102507163SQ20111030420
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者任丽维, 杜大川, 苏鹏程, 赵海峰, 边野, 陈磊, 高伟贤 申请人:沈阳重型机械集团有限责任公司