一种常压刀盘保压装置及常压刀盘保压方法

技术领域

本发明涉及刀盘保压测试技术领域，特别是指一种常压刀盘保压装置及常压刀盘保压方法。

背景技术

常压刀盘的研发与应用，使穿江越海隧道等高水压和超高水压隧道施工成为可能，同时能够改善现场换刀工作环境，提高换刀安全性和换刀效率，其最大的特点在于具备保压功能，能够在常压环境下更换刀具。

常压刀盘的保压性能决定了其能否正常工作。目前，常压刀盘出厂前会进行开合和整体保压测试和正向保压测试。如图1所示，常压刀盘换刀系统包括刀筒座100，与刀筒座100轴向插接配合有刀筒200，与刀筒座100径向插接配合有闸门300。在开合和整体保压测试时，向刀筒座100的内壁与刀筒200的外壁之间注入介质，在正向保压测试时，先关闭闸门300，朝闭合的闸门300由外到内注入介质。通过保压工装模拟掌子面对刀具工装加压，并多次推拉刀筒200、开关闸门300，以确保换刀系统的密封性能满足要求。

考虑到运输、拼装等因素可能影响刀盘的保压性能，刀盘在施工现场正式投入使用前，会再次进行开合和整体保压测试。如申请公布日为2022.10.11、申请公布号为CN115163101 A的中国发明专利申请所公开的一种盾构机刀盘常压换刀系统，由于受到拖拉油缸运输及刀筒拖拉方向的限制，在地面上刀盘处于水平状态时，无法进行可更换刀筒总成的支撑和转移。因此，只能在刀盘下井后、处于竖直状态时进行开合和整体保压测试，而且在下井后不具备像厂间一样进行正向保压的条件，无法进行正向保压测试。

另外，刀盘在施工现场正式投入使用前，保压测试的时间安排缺乏合理性，刀盘下井后再进行保压测试将占用大量施工准备时间，而刀盘抵达施工现场到下井前的准备时间较长，这段时间无法充分利用。

随着项目施工要求愈发严格以及安全意识的增强，对常压刀盘的保压性能愈发关注，并希望可以在施工现场进行开合加整体保压测试和正向保压测试，因此有必要发明一种更广泛、更稳定、更便捷的常压换刀装置保压运输方法以及正向保压工装。

需要特别说明的是，上述技术信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示上述技术信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种常压刀盘保压装置及常压刀盘保压方法，解决了常压刀盘在施工现场正式投入使用前，开合和整体保压测试困难且无法实现正向保压测试的技术问题。

本申请的技术方案为：

一种常压刀盘保压装置，包括可拆卸连接在常压刀盘上的轨道组件，所述轨道组件沿各个刀筒总成延伸设置，所述轨道组件上设置有行走吊具，刀筒座位于刀盘前面板的一端可拆卸连接有密封组件，所述密封组件上开设有通向刀筒总成的介质注入口。

根据本技术方案提供的常压刀盘保压装置，可以直接在地面上对常压刀盘进行保压测试，既能进行开合加整体保压测试，又能进行正向保压测试。在进行保压测试之前，可以使用行走吊具将测试所需的部件转运至对应的工作区域，如驱动刀筒总成伸缩的拖拉油缸等部件。然后将影响测试过程的轨道组件拆除，安装好拖拉油缸后，即可进行开合加整体保压测试。将密封组件与刀筒座连接后，即可通过介质注入口进行正向保压测试。当所有测试均完成后，即可将轨道组件、行走吊具、密封组件等部件拆除，当然，也可以选择暂不拆除，以供后用。

进一步地，所述轨道组件沿刀筒座的直径方向设置。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，给出了轨道组件优选的实施方式，轨道组件与刀筒座特定的布置关系，可以使行走吊具运动至刀筒座的中心位置，进而便于拖拉油缸等部件的定位和安装，进一步提高了测试工装安装的便捷性和安装精度。

进一步地，所述轨道组件包括与刀盘主梁相连的支架，所述支架背离刀盘主梁的一端连接有轨道，所述行走吊具与所述轨道活动连接。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，将轨道组件与刀盘主梁相连，可以简化轨道组件的结构形式，能够使行走吊具尽可能地将拖拉油缸等部件吊装至靠近刀筒座的位置。同时，支架与轨道相互配合，支架用于为轨道构造出尽可能平顺的高度位置，同时避免与常压刀盘的其他位置发生干涉，而轨道直接为行走吊具提供支撑和导向。

进一步地，所述轨道组件与所述刀筒总成对应的位置通过所述轨道与刀筒端盖相连，当常压刀盘水平放置时，所述轨道的整体高度位置处于水平状态或近似水平状态。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，即与所述刀筒总成对应的位置不设置支架，因为刀筒总成的刀筒端盖与刀盘主梁处于不同的平面内，与所述刀筒总成对应的位置直接连接轨道，能够保证各段轨道处于同一水平高度或近似处于同一水平高度，便于行走吊具的行走及对各种部件的悬吊。

进一步地，所述行走吊具为手拉葫芦或电动葫芦。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，即提供了行走吊具的多种实施方式，可以采用任何尺寸合适的吊具，只要具有竖向吊装功能即可，至于沿轨道组件的行走，既可以采用人力推拉、牵引等方法，也可以在行走吊具上设置带有驱动的行走机构，使行走机构与轨道滚动配合。

进一步地，所述刀筒端盖可拆卸连接有辅助吊具。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，便于拖拉油缸的安装，能够节省人力，同时提高拖拉油缸的安装精度。

进一步地，所述密封组件包括与所述刀筒座密封连接的密封盖，所述密封盖的外部设置有与刀盘相连的压紧盖。

在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，即提供了密封组件优选的实施方式，其中密封盖用于直接和刀筒座密封，压紧盖用于对密封盖进行紧固。当然密封盖和压紧盖可以设置为一体式结构。

进一步地，所述密封盖的一端设置有凸环，所述凸环的外壁与所述刀筒座的内壁贴合，所述密封盖位于凸环外周的端面环与刀筒座的端面贴合。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，能够进一步提升密封效果。

进一步地，所述凸环的外壁与所述刀筒座的内壁之间或/和所述端面环与刀筒座的端面之间设置有密封圈。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，能够进一步提升密封效果。

一种常压刀盘保压方法，采用上述常压刀盘保压装置，将常压刀盘平直在地面上，采用行走吊具悬吊用于驱动刀筒总成的拖拉油缸到达指定位置后，将工作区内的轨道组件拆卸，为拖拉油缸支撑刀筒总成留出空间，继而使用辅助吊具将拖拉油缸调整至工作状态，进而使用拖拉油缸实现刀筒总成的推拉以及刀筒总成退出后的闸门的开合测试；将密封组件安装在刀筒座的端口处，可进行地面正向保压测试。

本发明提出的一种常压刀盘保压装置及常压刀盘保压方法，与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）实现在施工现场地面上进行开合加整体保压测试和正向保压测试，测试环境便捷，测试方法及操作步骤简单；

（2）在地面上进行开合加整体保压测试，充分利用了刀盘下井前的准备时间，节省了井下进行保压测试的时间，避免了施工现场无法进行正向保压测试的弊端；

（3）充分利用刀盘本身结构特点，提供多种地面正向保压压紧方式，解决压紧盖的固定问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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为常压刀盘换刀系统的结构示意图；

图2为常压刀盘保压装置中轨道组件的分布位置示意图；

图3为常压刀盘保压装置中轨道组件安装位置一的剖视图；

图4为常压刀盘保压装置中轨道组件安装位置二的剖视图；

图5为行走吊具运输拖拉油缸的状态示意图；

图6为轨道组件拆卸后拖拉油缸的安装示意图；

图7为正向保压测试的示意图。

附图标号说明：

轨道组件1；支架1-1；轨道1-2；

行走吊具2；辅助吊具3；刀盘主梁4；

刀筒座100；刀筒200；闸门300；刀筒总成400；刀筒端盖401；密封组件500；密封盖501；压紧盖502；介质注入口503；密封圈504；拖拉油缸6。

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。基于本发明的核心构思及以下实施例，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

一种常压刀盘保压装置，如图2所示，包括可拆卸连接在常压刀盘上的轨道组件1，轨道组件1的布置位置不限于刀盘前面板。如图4所示，所述轨道组件1用于支撑行走吊具2，以及用于行走吊具2移动时的导向。所述轨道组件1沿各个刀筒总成400延伸设置，可以将拖拉油缸6等部件运输至刀筒总成400的所在位置。

行走吊具2可以沿着所述轨道组件1变换位置，进而将拖拉油缸6等部件运送至各个工作位置。如图7所示，刀筒座100位于刀盘前面板的一端连接有可拆卸的密封组件500，所述密封组件500上开设有通向刀筒总成400的介质注入口503。

所述轨道组件1与常压刀盘的连接方式不限于螺栓连接，密封组件500可利用常压刀盘上本身结构进行直接或间接固定，如刮刀拆卸后的螺栓孔等。

根据本技术方案提供的常压刀盘保压装置，可以直接在地面上对常压刀盘进行保压测试，既能进行开合加整体保压测试，又能进行正向保压测试。在进行保压测试之前，可以使用行走吊具2将测试所需的部件转运至对应的工作区域，如驱动刀筒总成400伸缩的拖拉油缸6等部件。然后将影响测试过程的轨道组件1拆除，安装好拖拉油缸6后，即可进行开合加整体保压测试。将密封组件500与刀筒座100连接后，即可通过介质注入口5-1进行正向保压测试。当所有测试均完成后，即可将轨道组件1、行走吊具、密封组件500等部件拆除，当然，也可以选择暂不拆除，以供后用。

实施例2

如图2所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述轨道组件1沿刀筒座100的直径方向设置。。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，给出了轨道组件1优选的实施方式，轨道组件1与刀筒座100特定的布置关系，可以使行走吊具2运动至刀筒座100的中心位置，进而便于拖拉油缸6等部件的定位和安装，进一步提高了测试工装安装的便捷性和安装精度。

实施例3

如图3所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述轨道组件1包括与刀盘主梁4相连的支架1-1，所述支架1-2背离刀盘主梁4的一端连接有轨道1-2，所述行走吊具2与所述轨道1-2活动连接。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，将轨道组件1与刀盘主梁4相连，可以简化轨道组件1的结构形式，能够使行走吊具2尽可能地将拖拉油缸6等部件吊装至靠近刀筒座100的位置。同时，支架1-1与轨道1-2相互配合，支架1-1用于为轨道1-2构造出尽可能平顺的高度位置，同时避免与常压刀盘的其他位置发生干涉，而轨道1-2直接为行走吊具2提供支撑和导向。

实施例4

如图4所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述轨道组件1与所述刀筒总成400对应的位置通过所述轨道1-2与刀筒端盖401相连，当常压刀盘水平放置时，所述轨道1-2的整体高度位置处于水平状态或近似水平状态。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，即与所述刀筒总成400对应的位置不设置支架1-1，因为刀筒总成400的刀筒端盖401与刀盘主梁4处于不同的平面内，与所述刀筒总成400对应的位置直接连接轨道1-2，能够保证各段轨道1-2处于同一水平高度或近似处于同一水平高度，便于行走吊具2的行走及对各种部件的悬吊。

实施例5

如图4至图6所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述行走吊具2为手拉葫芦或电动葫芦。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，即提供了行走吊具2的多种实施方式，可以采用任何尺寸合适的吊具，只要具有竖向吊装功能即可，至于沿轨道组件1的行走，既可以采用人力推拉、牵引等方法，也可以在行走吊具2上设置带有驱动的行走机构，使行走机构与轨道1-2滚动配合。

实施例6

如图6所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述刀筒端盖401可拆卸连接有辅助吊具3。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，便于拖拉油缸6的安装，能够节省人力，同时提高拖拉油缸6的安装精度。

实施例7

如图7所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述密封组件500包括与所述刀筒座100密封连接的密封盖501，所述密封盖501的外部设置有与刀盘相连的压紧盖502。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了所述常压刀盘保压装置优选的实施方式，即提供了密封组件500优选的实施方式，其中密封盖501用于直接和刀筒座100密封，压紧盖502用于对密封盖501进行紧固。当然密封盖501和压紧盖502可以设置为一体式结构。

实施例8

如图7所示，一种常压刀盘保压装置，在上述实施例的基础上，所述密封盖501的一端设置有凸环，所述凸环的外壁与所述刀筒座100的内壁贴合，所述密封盖501位于凸环外周的端面环与刀筒座100的端面贴合。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，能够进一步提升密封效果。

进一步地，所述凸环的外壁与所述刀筒座100的内壁之间或/和所述端面环与刀筒座100的端面之间设置有密封圈504。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了一种优选的常压刀盘保压装置，能够进一步提升密封效果。

实施例9

如图1-图7所示，一种常压刀盘保压方法，采用上述常压刀盘保压装置，将常压刀盘平直在地面上，采用行走吊具2悬吊用于驱动刀筒总成400的拖拉油缸6到达指定位置后，将工作区内的轨道组件1拆卸，为拖拉油缸6支撑刀筒总成400留出空间，继而使用辅助吊具3将拖拉油缸6调整至工作状态，进而使用拖拉油缸6实现刀筒总成400的推拉以及刀筒总成400退出后的闸门300的开合测试；将密封组件500安装在刀筒座100的端口处，可进行地面正向保压测试。

所述常压刀盘在地面上的放置方式不局限于前面板朝上，也可以使用前面板朝下的布置方式。

实施例10

一种常压刀盘保压方法，本发明的一个目的在于，提供一种应用于常压刀盘实现地面开合加整体保压和正向保压的方法。

为了实现上述目的，本发明的装置具备：支架，使用螺栓固定在刀盘内部前面板上；轨道组件，主体结构为轨道加焊接板，通过螺栓固定在支架上或刀筒端盖上；行走吊具，安装于轨道组件上，用于运输拖拉油缸；拖拉油缸，在运输时悬吊于行走吊具的吊钩上，进行开合加整体保压测试时用于支撑并拖拉可更换的刀筒总成；密封盖，安装在刀盘前面板刀具端口处，内设密封圈；压紧盖，通过焊接固定刀盘前面板上，并紧压密封盖，为正向保压提供条件。

在本发明的常压刀盘地面保压装置及方式中，如上所述，在刀盘内部前面板上安装支架，进而通过支架安装轨道组件，或直接将轨道组件安装在刀筒端盖上，拖拉油缸使用连接在轨道组件上的吊葫芦完成在刀盘内部的运输，拖拉油缸到达指定位置后从吊葫芦上卸下，再将固定在刀筒端盖上的轨道组件拆卸，拖拉油缸可在指定位置对可更换的刀筒总成进行支撑推拉，进而顺利完成开合加整体保压测试。为了实现地面正向保压，将刀具退出前面板后，使用密封盖和压紧盖对刀具刀筒座进行密封，使刀筒座前端形成密闭空间，压紧盖可采取焊接在刀盘上的方式进行固定。

由此，根据本发明，在刀盘内部设计一套常压换刀装置地面保压运输方法，在刀盘处于水平放置状态时，能够将拖拉油缸从刀盘外运送到刀盘内部需要换刀的指定位置，进而进行开合加整体保压测试，同时使刀盘下井前的空闲时间得到充分利用，且下井后无需进行保压测试，直接缩短施工前的准备时间。正向保压工装利用刀盘本身的结构特点进行安装，并通过密封盖和压紧盖使刀筒座端口形成密闭空间，解决无法在施工现场进行正向保压的问题，同时这种方法结构简单、拆装方便、对刀盘的性能没有影响。

如附图2-7所示，本发明主要包括的部件如下：轨道组件1，支架1-1，轨道1-2，行走吊具2，辅助吊具3，刀盘主梁4，刀筒座100，刀筒200，闸门300，刀筒总成400，刀筒端盖401，密封组件500，密封盖501，压紧盖502，介质注入口503，密封圈504，拖拉油缸6。行走吊具2采用组合葫芦，辅助吊具3采用手拉葫芦。

常压换刀装置地面保压运输方法及正向保压工装如下：轨道组件1分段布置，便于运输和安装，刀盘主梁4根据需求布置相同的轨道组件1，轨道组件1由支架1-1和轨道1-2组成。

组合葫芦悬吊拖拉油缸6并通过在轨道1-2上滑动，实现拖拉油缸,6在刀盘内部的运输，考虑到组合葫芦在轨道组件1上运动的流畅性，部分轨道1-2直接连接在刀筒端盖401上，以保持轨道组件1处于水平状态或近似水平状态。

拖拉油缸6到达指定位置后，将工作区内的轨道组件1拆卸，为拖拉油缸6支撑可更换刀筒总成留出空间，继而使用手拉葫芦将拖拉油缸6调整至工作状态，进而使用拖拉油缸6实现刀筒200的推拉以及刀筒200退出后的闸门300的开合测试。在刀盘前面板外部安装刀具的位置，将密封盖501安装在刀筒座100端口处，密封盖501上的密封圈504起密封作用，压紧盖502紧压在密封盖501的上面，对密封盖501起固定作用，密封盖501和压紧盖502安装到位后，可进行地面正向保压测试。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的有益效果。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。