一种用于常压刀具后退的监测防护装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于常压刀具后退的监测防护装置，包括：弧形工作面、位移测量系统和挡板；弧形工作面位于刀筒的外圆面；套装在刀筒外侧的密封座的侧壁设有安装孔，安装孔的轴线与刀筒的轴线垂直，位移测量系统安装在安装孔内；位移测量系统包括滑动杆、套筒、弹性件、密封盖和信号采集传输模块；密封盖与套筒连接，滑动杆的一端抵顶弧形工作面，另一端位于套筒内，并通过弹性件抵顶密封盖；信号采集传输模块能够采集滑动杆的移动；挡板位于法兰盘的后端面，与法兰盘固定连接，且二者相距预定距离。该监测防护装置能够对刀具后退行为及时监测发现并对刀具后退进行限位阻挡，提高了盾构施工的安全性。本发明专利技术还公开了上述监测防护装置的使用方法。

A monitoring and protection device for backing of atmospheric pressure cutter and its application method

The invention discloses a monitoring and protection device for backing of atmospheric pressure cutters, which includes: an arc working face, a displacement measuring system and a baffle; an arc working face is located on the outer circular surface of the cutter barrel; a side wall of the sealing seat sleeved on the outer side of the cutter barrel is provided with an installation hole, the axis of the installation hole is vertical to the axis of the cutter barrel, and a displacement measuring system is installed in the installation hole; and a displacement measuring system includes Rod, sleeve, elastic parts, sealing cover and signal acquisition and transmission module; sealing cover is connected with sleeve, one end of sliding rod reaches the top arc working face, the other end is located in sleeve, and through elastic parts to reach the top sealing cover; signal acquisition and transmission module can collect the movement of sliding rod; baffle is located at the back end of flange, fixed connection with flange, and the distance between them is predetermined. The monitoring and protection device can timely monitor and discover the cutter retreat behavior and limit the cutter retreat, which improves the safety of shield construction. The invention also discloses the use method of the monitoring and protection device.

【技术实现步骤摘要】
一种用于常压刀具后退的监测防护装置及其使用方法
本专利技术涉及一种用于常压刀具后退的监测防护装置及其使用方法，尤其涉及泥水盾构中应用了常压刀盘设计，在复杂地层条件下施工，可能出现常压刀具后退风险的环境下使用的监测防护装置及其使用方法。
技术介绍
泥水平衡盾构作为一种隧道机械化施工装备被广泛应用在公路、铁路等隧道修建中，具有安全性好、施工效率高、对环境影响小等优点，尤其适用于沉降控制严格、富水环境。为解决高水压环境下泥水平衡盾构刀具更换难点，常压换刀装置广泛应用于大直径盾构上。在复杂地层掘进过程中，常压刀具存在偶遇孤石、异物等极端条件使刀具受到载荷极大，从而导致刀筒向中心锥内后退，一旦刀筒与常压换刀装置密封座之间的螺栓失效，高压泥水会快速涌入淹没中心锥，处置不及时会造成事故。针对常压刀具存在的后退风险，如何能够快速发现刀具后退并及时处理，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用于常压刀具后退的监测防护装置及其使用方法。本申请提供一种用于常压刀具后退的监测防护装置，包括：弧形工作面、位移测量系统和挡板；所述弧形工作面位于刀筒的外圆面；套装在所述刀筒外侧的密封座的侧壁设有安装孔，所述安装孔的轴线与所述刀筒的轴线垂直，所述位移测量系统安装在所述安装孔内；所述位移测量系统包括滑动杆、套筒、弹性件、密封盖和信号采集传输模块；所述密封盖与所述套筒连接，所述滑动杆的一端抵顶所述弧形工作面，另一端位于所述套筒内，并通过所述弹性件抵顶所述密封盖；所述信号采集传输模块能够采集所述滑动杆的移动；所述密封座的后端面设有法兰盘，所述挡板位于所述法兰盘的后端面，与所述法兰盘固定连接，且二者相距预定距离。可选的，所述弧形工作面的底部为预定长度的平面，所述弧形工作面在所述刀筒外圆面的圆周上形成环形凹槽。可选的，所述位移测量系统通过所述密封盖安装在所述安装孔内，所述密封盖与所述密封座之间设有密封垫。可选的，所述密封盖的侧壁的内壁和外壁均设有螺纹，所述内壁与套筒螺纹连接，所述外壁与所述密封座螺纹连接。可选的，所述信号采集传输模块包括位移传感器、信号采集模块和信号传输模块；所述位移传感器位于所述密封盖底部的密封孔内，将采集到的所述滑动杆的位移传递给信号采集模块和信号传输模块。可选的，所述滑动杆与所述弧形工作面接触的端部呈圆弧状。可选的，所述挡板通过螺栓与所述法兰盘固定连接。本专利技术还提供了一种用于常压刀具后退的监测防护装置的使用方法，使用上述任一项所述的监测防护装置，包括以下步骤：步骤S1：在刀筒的外圆面加工弧形工作面，并在所述刀筒外侧的密封座的侧壁开设安装孔，所述弧形工作面位于所述安装孔孔底的中部；步骤S2：将位移测量系统安装在所述安装孔内，并使得其滑动杆的端部抵顶所述弧形工作面；步骤S3：所述密封座的法兰盘的后端面，将挡板与所述法兰盘固定连接；步骤S4：当外力迫使所述刀筒与所述密封座相互移动时，所述滑动杆的端部沿所述弧形工作面移动，并使得所述滑动杆在其轴向方向上产生位移，并被所述位移测量系统采集；步骤S5：当所述刀筒与所述密封座的相对位移较大时，所述刀筒的后端面将抵顶所述挡板。本专利技术的技术方案与现有技术相比具有下列优点：针对常压刀具存在的后退风险，从提高盾构施工安全性角度出发，提出了一种监测后退行为并能有效防护的装置及使用方法，能够对刀具后退行为及时监测发现并对刀具后退进行限位阻挡，提高了盾构施工的安全性。该用于常压刀具后退的监测防护装置，借助位移测量系统间接对弧形工作面移动量开展测量，在常压刀具后退的状况下，可将刀筒沿掘进方向的位移变化通过位移测量系统进行测量，随后将位移测量值经信号转换及传输系统传递至主控室，技术人员可根据预警信息采取针对性的处理措施。此外，在常压刀筒受重载继续后退的极端恶劣工况下，刀筒法兰面螺栓破坏，通过设计防护挡板阻止刀筒继续后退，极大减缓泥水涌入的速度，提高了施工的安全性及处置的便利性。本专利技术具有结构简单、安装方便，能够提高带常压换刀功能盾构在复杂地质环境下施工的安全性，防止常压刀具后退带来的灾害，降低施工成本，提高施工效益。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。图1为本专利技术所提供的用于常压刀具后退的监测防护装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示的监测防护装置的螺栓失效后刀具回退致刀筒与挡板接的触状态示意图；其中，图1和图2中的附图说明和部件名称之间的对应关系如下：弧形工作面1；滑动杆2；套筒3；密封垫4；弹性件5；密封盖6；位移传感器7；密封孔8；信号采集模块9；信号传输模块10；法兰盘11；螺栓12；挡板13；刀筒14；刀具15；密封座16。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。请参考图1和图2，图1为本专利技术所提供的用于常压刀具后退的监测防护装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示的监测防护装置的螺栓失效后刀具回退致刀筒与挡板接的触状态示意图。在一种具体的实施方式中，本专利技术提供了一种用于常压刀具后退的监测防护装置，包括：弧形工作面1、位移测量系统和挡板13；所述弧形工作面1位于刀筒14的外圆面；套装在所述刀筒14外侧的密封座16的侧壁设有安装孔，所述安装孔的轴线与所述刀筒14的轴线垂直，所述位移测量系统安装在所述安装孔内；所述位移测量系统包括滑动杆2、套筒3、弹性件5、密封盖6和信号采集传输模块；所述密封盖6与所述套筒3连接，所述滑动杆2的一端抵顶所述弧形工作面1，另一端位于所述套筒3内，并通过所述弹性件5抵顶所述密封盖6；所述信号采集传输模块能够采集所述滑动杆2的移动；所述密封座16的后端面设有法兰盘11，所述挡板13位于所述法兰盘11的后端面，与所述法兰盘11固定连接，且二者相距预定距离。该用于常压刀具后退的监测防护装置，借助位移测量系统间接对弧形工作面1移动量开展测量，在常压刀具后退的状况下，可将刀筒14沿掘进方向的位移变化通过位移测量系统进行测量，随后将位移测量值经信号转换及传输系统传递至主控室，技术人员可根据预警信息采取针对性的处理措施。此外，在常压刀筒14受重载继续后退的极端恶劣工况下，刀筒法兰面螺栓破坏，通过设计防护挡板13阻止刀筒14继续后退，极大减缓泥水涌入的速度，提高了施工的安全性及处置的便利性。本专利技术具有结构简单、安装方便，能够提高带常压换刀功能盾构在复杂地质环境下施工的安全性，防止常压刀具后退带来的灾害，降低施工成本，提高施工效益。进一步具体的实施方式中，所述弧形工作面1的底部为预定长度的平面，所述弧形工作面1在所述刀筒14外圆面的圆周上形成环形凹槽。弧形工作面1的底部为一定长度的平面，该平面的长度取决于与其配合的滑动杆2，在刀筒14外圆面的圆周上，弧形工作面1呈360度分布，便于安装。另一种具体的实施方式中，所述位移测量系统通过所述密封盖安装在所述安装孔内，所述密封盖与所述密封座之间设有密封垫。具体的，所述密封盖6的侧壁的内壁和外壁均设有螺纹，所述内壁与套筒3螺纹连接，且安装有密封垫4，防止泥水从该处形成泄露本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于常压刀具后退的监测防护装置，其特征在于，包括：弧形工作面、位移测量系统和挡板；所述弧形工作面位于刀筒的外圆面；套装在所述刀筒外侧的密封座的侧壁设有安装孔，所述安装孔的轴线与所述刀筒的轴线垂直，所述位移测量系统安装在所述安装孔内；所述位移测量系统包括滑动杆、套筒、弹性件、密封盖和信号采集传输模块；所述密封盖与所述套筒连接，所述滑动杆的一端抵顶所述弧形工作面，另一端位于所述套筒内，并通过所述弹性件抵顶所述密封盖；所述信号采集传输模块能够采集所述滑动杆的移动；所述密封座的后端面设有法兰盘，所述挡板位于所述法兰盘的后端面，与所述法兰盘固定连接，且二者相距预定距离。

【技术特征摘要】
1.一种用于常压刀具后退的监测防护装置，其特征在于，包括：弧形工作面、位移测量系统和挡板；所述弧形工作面位于刀筒的外圆面；套装在所述刀筒外侧的密封座的侧壁设有安装孔，所述安装孔的轴线与所述刀筒的轴线垂直，所述位移测量系统安装在所述安装孔内；所述位移测量系统包括滑动杆、套筒、弹性件、密封盖和信号采集传输模块；所述密封盖与所述套筒连接，所述滑动杆的一端抵顶所述弧形工作面，另一端位于所述套筒内，并通过所述弹性件抵顶所述密封盖；所述信号采集传输模块能够采集所述滑动杆的移动；所述密封座的后端面设有法兰盘，所述挡板位于所述法兰盘的后端面，与所述法兰盘固定连接，且二者相距预定距离。2.根据权利要求1所述的用于常压刀具后退的监测防护装置，其特征在于，所述弧形工作面的底部为预定长度的平面，所述弧形工作面在所述刀筒外圆面的圆周上形成环形凹槽。3.根据权利要求1所述的用于常压刀具后退的监测防护装置，其特征在于，所述位移测量系统通过所述密封盖安装在所述安装孔内，所述密封盖与所述密封座之间设有密封垫。4.根据权利要求4所述的用于常压刀具后退的监测防护装置，其特征在于，所述密封盖的侧壁的内壁和外壁均设有螺纹，所述内壁与套筒螺纹连接，所述外壁与所述密封座螺纹连接。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，李凤远，王凯，孙振川，陈馈，周建军，王超峰，高攀，陈桥，王发民，韩伟锋，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41