本实用新型专利技术提供了一种盾构机超挖刀保护检测装置。所述保护检测装置包括密封保护机构和安装在盾构机刀盘外圆周对应超挖刀伸出时点位的超挖刀检测机构，所述密封保护机构为设置在超挖刀与超挖刀刀仓内壁之间的至少两道密封挡圈；所述超挖刀检测机构包括L型支撑挡板和弧形检测挡板，所述L型支撑挡板中的第一挡板垂直焊接在盾构机外壳临近盾构机刀盘的部位，第二挡板水平延伸至盾构机刀盘外圆周处，所述弧形检测挡板垂直焊接第二挡板内侧，其圆弧方向与盾构机刀盘转动方向一致，并在超挖刀伸出状态下与弧形检测挡板的内弧面接触。本实用新型专利技术大大提高了超挖刀的使用寿命，降低了检修次数与成本，解决了复杂施工环境中超挖刀行程不受控制的难题。刀行程不受控制的难题。刀行程不受控制的难题。
【技术实现步骤摘要】
盾构机超挖刀保护检测装置
[0001]本技术涉及一种保护与检测装置，特别涉及一种盾构机超挖刀的保护检测装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着科学技术的不断更新迭代，人们对城市空间的需求越来越大，为了顺应这种发展趋势，地下空间建设运势而生。而盾构机作为一种使用盾构法的隧道掘进专用工程机械，因其可以实现隧道的一次成型而广泛普及使用。其掘进原理就是通过圆柱体钢组件沿隧道设计轴线一边对盾体前端的土层进行切削、开挖，一边对盾尾排出的隧道衬砌进行同步注浆加固。由于地下隧道的埋深普遍较大，掘进过程中盾体需要持续承受周围土层、地下水的压力，而刀盘作为掘进过程中关键部件之一，起着开挖并稳定掌子面岩土、搅拌土体的重要作用。在施工过程中更是会遭遇众多不同如淤泥、砂石、粘土、软岩等复合地层，使得装置受力复杂、工作环境恶劣。
[0003]当盾构机在面临曲线掘进、纠偏或进出加固体时，需要开挖略大于盾体直径的空间来满足盾构前进的需求，这就需要使用超挖刀来拓宽原始开挖直径。通过从辐条两端径向伸出和缩回超挖刀，来控制超挖量的多少和超挖范围，在对周边土体干扰小的条件下，通过仿形超挖切削土体创造所需空间，实现盾构机转弯或纠偏。但在正常推进的过程中，需要缩回超挖刀以减小产生过大的超挖量，从而避免造成盾构机整体姿态下沉。由于刀盘恶劣的工作环境，加上绝大多数工程始发前没有对超挖刀进行负载测试，导致其进入加固体受压力后难以保证开挖直径的情况发生，造成盾构机的盾尾卡死或整体姿态下沉。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是提供一种盾构机超挖刀的保护检测装置，该装置能够阻隔外部刀盘掘进过程中产生的渣石、碎土侵入，并在始发前对超挖刀进行负载测试，解决盾构施工过程中超挖刀的行程不受控制这一难题，确保超挖刀进洞后的工作效率，大大降低施工中不必要的风险。
[0005]为了达到上述技术目的，本技术提供了一种盾构机超挖刀保护检测装置，其特征在于：所述保护检测装置包括设置在每个超挖刀刀仓内的密封保护机构和安装在盾构机刀盘外圆周对应超挖刀伸出时点位的超挖刀检测机构，所述密封保护机构为设置在超挖刀与超挖刀刀仓内壁之间的至少两道密封挡圈，至少一道设置在超挖刀刀杆处，一道设置在超挖刀刀头处；所述超挖刀检测机构包括L型支撑挡板和弧形检测挡板，所述L型支撑挡板中的第一挡板垂直焊接在盾构机外壳临近盾构机刀盘的部位，第二挡板水平延伸至盾构机刀盘外圆周处，所述弧形检测挡板垂直焊接在水平延伸至盾构机刀盘外圆周处的第二挡板内侧，所述弧形检测挡板的圆弧方向与盾构机刀盘转动方向一致，且弧度与盾构机刀盘的外圆周弧度相匹配，并在超挖刀伸出状态下与弧形检测挡板的内弧面接触。
[0006]本技术较优的技术方案：所述密封挡圈套设在超挖刀刀杆或超挖刀刀头外，
每个密封挡圈包括上下两块限位环板和固定在两块限位环板之间的高耐磨橡胶密封垫圈，所述限位环板的内环直径大于超挖刀最大直径部位的外径，并通过内环套设在超挖刀刀杆或刀头外，限位环板的外环边缘焊接在超挖刀刀仓的内壁，所述橡胶密封垫圈内径与超挖刀刀杆或刀头外径相匹配，且不影响超挖刀正常伸缩。
[0007]本技术较优的技术方案：所述弧形检测挡板为圆心角30
°
的弧形挡板，内弧面距离盾构机刀盘外环面之间的距离与超挖刀伸出的长度相等。
[0008]本技术较优的技术方案：所述密封挡圈设有三道，其中一道设置在超挖刀刀杆直径最大值处，第二道焊接在超挖刀刀头表面螺旋花纹下方，第三道焊接在超挖刀刀仓底端。
[0009]本技术较优的技术方案：所述L型支撑挡板设有三块，等距分散设置在弧形检测挡板上，所述L型支撑挡板和弧形检测挡板为金属挡板，弧形检测挡板的厚度满足抵御超挖刀伸出时0
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15Mpa范围内工作压力。
[0010]本技术较优的技术方案：所述限位环板采用抗高温、高压，耐腐蚀、磨损的合金钢板，厚度为4～6mm，限位环板的外圈与超挖刀刀仓内壁紧密贴合并焊接，内圈与超挖刀刀杆之间设有1mm～2mm间隙。
[0011]本技术较优的技术方案：所述橡胶密封垫圈采用密封强度、耐磨性、耐高温、抗腐蚀能力较高的硅橡胶或氟素橡胶。
[0012]本技术中的保护装置设计了三道密封措施，分别于刀杆顶部直径最大值处、刀头表面螺旋花纹下端和刀筒底端设立，密封措施都是采用上下焊接两块限位环板，中间夹置一块密封圈的形式组成。考虑到盾构施工过程中刀盘的不停旋转，所以本技术在密封措施中设置了两道限位环板来限制密封圈的径向位移，从而满足装置在整体稳定性上的需求，同时通过三道措施中的6块限位环板来减小超挖刀伸出时受力而产生偏转的角度，来防止角度过大从而造成油缸压力过大导致超挖刀出现故障。装置顶端由于超挖刀刀头采用圆台式结构设计，所以需将最上面的限位环板焊接在刀杆直径最大值处，以预防装置阻碍超挖刀的伸缩活动；中部由于超挖刀刀头表面采用一段螺旋花纹来增加超挖刀的表面摩擦力，但同时也给第一道密封措施带来了隐患与缺陷，所以在刀头表面螺旋花纹结束后设置第二道密封措施；底部密封措施则是考虑到超挖刀活动时刀杆难免会携带着泥土收回，多设置一道密封措施就能够多阻拦一些外界异物的侵入。
[0013]同时考虑到装置在刀盘高温、高强度研磨、复杂的工作环境下的密封保护需求，本技术的限位环板需采用屈服强度和拉伸强度高、延展性好、高断裂韧性、抗冲击强度高、抗高温、高压，耐腐蚀、磨损的合金类钢板。密封圈可选用密封强度、耐磨性、耐高温、抗腐蚀能力较高的硅橡胶或氟素橡胶材料，用来防止掘进过程中切削、搅拌所产生的碎岩、渣土、污水的侵入。本技术配合着超挖刀自身配置的A5防尘圈等密封系统，可以真正做到保护超挖刀正常工作的作用，大大减少了检修与维护次数，提高了超挖刀的使用寿命。
[0014]本技术中的检测装置设计通过焊接弧形挡板来抵御超挖刀伸出时的压力，观察超挖刀辅助系统反馈到操作室显示屏里的压力与行程实时数据来判断超挖刀的工作状态。通过超挖刀仿形开挖的最大角度，设立圆心角为30
°
的弧形挡板就可满足检测超挖刀仿形过程中的完整工作状态。其中挡板受力面长度需完全遮盖超挖刀，焊接面边缘采取贴合盾体表面的弧形边。考虑到超挖刀正常工作下可以承受15Mpa的最大压力值，选用的挡板材
料厚度需达到20mm；材料性能需采用受压能力良好、具有较高的韧性与强度、薄厚均匀适宜的合金渗碳钢或合金调质钢才能满足抵御超挖刀工作压力的需求。
[0015]本技术采用了多道密封防护措施，能够有效地阻隔外界异物的入侵，满足保护装置在刀盘复杂工作环境里的密封需求；本技术在保护装置里设有多道限位环板，可以有效地提高装置整体稳定性，抵挡住来自外部渣石、碎土施加的荷载，减小超挖刀的偏转角度与承受压力。本技术在检测装置里设置了圆心角为30
°
的弧形挡板，可以检测出超挖刀在仿形过程中的工作状态，从而确定超挖刀在负载旋转状态下也能够正常起到拓宽开挖直径的作用。
[0016本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构机超挖刀保护检测装置，其特征在于：所述保护检测装置包括设置在每个超挖刀刀仓(4)内的密封保护机构和安装在盾构机刀盘(1)外圆周对应超挖刀(3)伸出时点位的超挖刀检测机构，所述密封保护机构为设置在超挖刀(3)与超挖刀刀仓(4)内壁之间的至少两道密封挡圈(6)，至少一道设置在超挖刀刀杆(300)处，一道设置在超挖刀刀头(301)处；所述超挖刀检测机构包括L型支撑挡板(5)和弧形检测挡板(7)，所述L型支撑挡板(5)中的第一挡板(500)垂直焊接在盾构机外壳(2)临近盾构机刀盘(1)的部位，第二挡板(501)水平延伸至盾构机刀盘(1)外圆周处，所述弧形检测挡板(7)垂直焊接在水平延伸至盾构机刀盘(1)外圆周处的第二挡板(501)内侧，所述弧形检测挡板(7)的圆弧方向与盾构机刀盘(1)转动方向一致，且弧度与盾构机刀盘(1)的外圆周弧度相匹配，并在超挖刀(3)伸出状态下与弧形检测挡板(7)的内弧面接触。2.根据权利要求1所述一种盾构机超挖刀保护检测装置，其特征在于：所述密封挡圈(6)套设在超挖刀刀杆(300)或超挖刀刀头(301)外，每个密封挡圈(6)包括上下两块限位环板(600)和固定在两块限位环板(600)之间的高耐磨橡胶密封垫圈(601)，所述限位环板(600)的内环直径大于超挖刀(3)最大直径部位的外径，并通过内环套设在超挖刀刀杆或刀头外，限位环板(600)的外环边缘焊接在超挖刀刀仓(4)的内壁，所述橡胶密封垫...
【专利技术属性】
技术研发人员：王豹，唐辉，张琪，朱威，严武，郭宏业，刘振东，何明龙，王雨加，陈浩，贾学记，
申请(专利权)人：中铁十一局武汉重型装备有限公司，
类型：新型
国别省市：
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