CN109060545A - 盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置。该装置包括：密封缸、顶部导向套、底部导向套、活塞杆、电动推杆、金属网、顶板和底板，顶部导向套和底部导向套实现对密封缸顶部和底部的密封，活塞杆通过顶部导向套、底部导向套贯穿密封缸，活塞杆的一端连接电动推杆；在密封缸的底部设置金属网，金属网的上方铺设盾尾密封油脂，该盾尾密封油脂的表面加入水，旋紧顶部导向套，向密封缸内通入气体，通过电动推杆以推动活塞杆，观察密封缸底部渗漏水情况，判定盾尾密封油脂的耐水压性。本装置既可以定性地比较不同盾尾密封油脂的耐水压能力，又可以定量分析盾尾密封油脂的最高耐水压力值，为盾构隧道中的盾尾密封设计、施工提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及油脂的耐水压密封性能测试技术领域，尤其涉及一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置。
背景技术
目前，在工程领域，隧道及地下工程的发展迅速，盾构法施工以其受环境限制少、对环境影响小等优势成为复杂地质条件下最理想的施工方式。盾尾密封是盾构安全掘进的重要一环，意义重大，而在高水压等复杂的施工环境下盾尾能否保证良好的密封性能面临很大挑战。
盾尾密封油脂是盾尾密封的重要材料，用来填充盾尾钢丝刷之间的空隙，盾尾密封油脂与钢丝刷结合形成的盾尾密封层能有效地阻止泥浆和地下水的入侵，使盾构的尾部实现密封。耐水压性是盾尾密封油脂的重要指标，用以体现盾尾密封油脂在高水压环境下的密封能力。对盾尾密封油脂的耐水压性进行充分检测，能够有效地减少因盾尾密封失效带来的安全隐患，具有重要意义。
目前，现有技术对于盾尾密封油脂的耐水压性检测还没有形成统一的标准，只有部分企业和组织进行了评定，对于盾尾密封油脂的耐水压性的检测装置和方法均较为简单，而且各方的测试和评定并不一致，缺乏对油脂耐水压性能标准化的分析，这导致了国内外市场上盾尾密封油脂质量良莠不齐，影响盾尾密封性能，对高水压等复杂的环境下的盾构安全掘进构成威胁。
发明内容
本发明的实施例提供了一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置，以实现对不同盾尾密封油脂的耐水压能力进行有效的动态检测。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置，所述装置包括：密封缸(1)、顶部导向套(2)、底部导向套(3)、活塞杆(4)、电动推杆(5)、金属网(6)、顶板(10)和底板(11)，所述顶部导向套(2)与所述顶板(10)相连，所述底部导向套(3)与所述底板(11)相连，所述活塞杆(4)通过所述顶部导向套(2)、所述底部导向套(3)贯穿所述密封缸(1)，所述活塞杆(4)的一端连接电动推杆(5)；
在密封缸(1)的底部设置金属网(6)，金属网(6)的上方铺设盾尾密封油脂，该盾尾密封油脂的表面加入水，旋紧所述顶部导向套(2)，向所述密封缸(1)内通入气体，通过电动推杆(5)推动活塞杆(4)，观察密封缸(1)的底部渗漏水情况，从而判定盾尾密封油脂的耐水压性。
进一步地，在所述顶部导向套(2)、底部导向套(3)的中心设有与活塞杆(4)匹配的孔洞，顶部导向套(2)与密封缸(1)之间、顶部导向套(2)与活塞杆(4)之间、底部导向套(3)与密封缸(1)之间、底部导向套(3)与活塞杆(4)之间均设有O型密封圈。
进一步地，所述的装置还包括：压力表(7)和高压氧气瓶(8)，在顶部导向套(2)上设有两个接口，一个接口与高压氧气瓶(8)相连，另一个接口与压力表(7)相连。
进一步地，所述顶部导向套(2)的接口与高压氧气瓶(8)相连的管路上设有三向控制阀。
进一步地，在所述顶部导向套(2)的接口与高压氧气瓶(8)相连的管路上还设置减压表(9)，该减压表(9)控制所述高压氧气瓶(8)的输出气压，配合所述压力表(7)调节密封缸(1)内的压力值。
进一步地，在所述底部导向套(3)的周边钻有24个均布一圈的直径为4mm的泄水孔，以及2个M8深20mm的螺栓孔。
进一步地，所述的装置还包括反力架(12)，所述底板(11)焊接在所述反力架(12)上，所述底板(11)上钻有与底部导向套(3)位置相匹配的24个直径为6mm的泄水孔，以及2个用于螺栓连接的钻孔。
进一步地，所述活塞杆(4)与电动推杆(5)通过螺栓相连，所述电动推杆(5)上设置不同梯度的推拉速度，从而带动所述活塞杆(4)完成不同的推拉行程。
进一步地，所述金属网(6)为3层200目金属网，所述金属网(6)的中心设有适配活塞杆(4)贯穿的孔洞，所述金属网(6)通过底部导向套(3)固定在密封缸(1)的底部。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的试验装置可以为油脂提供更符合实际情况的盾尾密封环境，既可以定性地比较和评价不同盾尾密封油脂的耐水压能力，又可以定量分析盾尾密封油脂的最高耐水压力值，能够较为准确地对盾尾密封油脂耐水压能力进行定性和定量分析，得到盾尾密封油脂的最高耐水压力值，保证施工安全。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为本发明实施例提供的一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置的剖面图。
其中，1-密封缸、2-顶部导向套、3-底部导向套、4-活塞杆、5-电动推杆、6-金属网、7-压力表、8-高压氧气瓶、9-减压表、10-顶板、11-底板、12-反力架。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供了一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置。该装置既可以定性地对不同盾尾密封油脂的耐水压能力进行动态分析，又可以定量分析盾尾密封油脂的最高耐水压力值，同时具备研究和评价不同因素对盾尾密封油脂耐水压能力影响特性的科研用途，为盾构隧道中的盾尾密封设计、施工提供依据，避免由于盾尾密封油脂性能不达标引发的盾尾泄露事故。
本发明实施例提供的一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置的结构图如图1所示，包括：密封缸1、顶部导向套2、底部导向套3、活塞杆4、电动推杆5、金属网6、压力表7、高压氧气瓶8、减压表9、顶板10、底板11和反力架12等。所述顶部导向套2与所述顶板10相连，所述底部导向套3与所述底板11相连，顶部导向套2和底部导向套3实现对密封缸1顶部和底部的密封。
顶部导向套2与密封缸1之间、顶部导向套2与活塞杆4之间、底部导向套3与密封缸1之间、底部导向套3与活塞杆4之间均设有O型密封圈，以实现对缸体的密封，保证盾尾油脂填充的空间是渗漏水的唯一路径，排除其他因素干扰。
在顶部导向套2的中心设有与活塞杆4匹配的孔洞，在顶部导向套2上设有两个接口，一个接口与高压氧气瓶8相连，顶部导向套2的接口与高压氧气瓶8相连的管路上设有三向控制阀，控制密封缸1的进气与排气；另一个接口外接压力表7，实时读取密封缸1内压力值，便于控制压力梯度。
底部导向套3的中心同样设有与活塞杆4匹配的孔洞，同时，底部导向套3的周边钻有24个均布一圈的直径为4mm的泄水孔和2个用于与底板相连的螺栓孔。
参照附图1，活塞杆4与电动推杆5通过螺栓相连，电动推杆5可设置不同梯度的推拉速度，从而带动活塞杆4完成不同的推拉行程，而活塞杆4的上下运动为盾尾密封油脂提供了动态边界条件，使密封缸1的密封环境更接近实际施工情况。
参照附图1，装置所使用的金属网6为3层200目金属网，金属网6的中心设有适配活塞杆4贯穿的孔洞，金属网6通过底部导向套3固定在密封缸1底部。
参照附图1，底板11焊接在反力架12上，底板11上钻有与底部导向套3位置相匹配的24个均布一圈直径为6mm的泄水孔以及2个用于螺栓连接的钻孔。对准底部导向套3和底板11上的泄水孔，旋动螺栓进入预留的用于螺栓连接的钻孔，将密封缸1固定在反力架12上，同时保证泄水孔的正常使用。
参照附图1，加压装置为高压氧气瓶8和减压表9的组合，在顶部导向套2的接口与高压氧气瓶8相连的管路上还设置减压表9，该减压表9可以减小和控制高压氧气瓶8的输出气压，同时配合压力表7调节密封缸1内的压力值。该加压装置的加压范围大、保压效果好且易于控制。
基于图1所示的装置，本发明所述的一种盾尾密封油脂耐水压性的动态检测方法包括如下步骤：
步骤一，在金属网6上方铺设一层50mm厚的盾尾密封油脂，填充油脂时需要夯实，排出油脂内部的气泡，保证油脂与密封缸1内密的良好接触，将油脂表面压平，加入适量的水至密封缸1体的约三分之二高度处；
步骤二，旋紧顶部导向套2，顶部导向套2上的接口一连接加压装置，接口二外接压力表7，利用螺栓连接活塞杆4和电动推杆5以实现活塞杆4的上下运动；
步骤三，向密封缸1内通入高压氧气，人工拧动减压表9控制输出气压，当压力表7显示密封缸1内已达到预定压力值时，停止加压，保压一定时间，利用视频装置记录此过程中的保压时间和对应的油水混合物泄露量；
步骤四，在上述试验的基础上，改变试验条件，包括油脂种类、压力、活塞杆4推进速度、温度等，观察密封缸1底部渗漏水情况，记录相应的油水混合物泄露量。
步骤五，对试验数据进行对比分析，根据结果可定性地比较和评价不同盾尾密封油脂的耐水压能力，定量分析盾尾密封油脂的最高耐水压力值，研究和评价不同因素对盾尾密封油脂耐水压能力的影响特性。
综上所述，本发明提供的试验装置可以为油脂提供更符合实际情况的盾尾密封环境，既可以定性地比较和评价不同盾尾密封油脂的耐水压能力，又可以定量分析盾尾密封油脂的最高耐水压力值，同时具备研究和评价不同因素对盾尾密封油脂耐水压能力影响特性的科研用途，为盾构隧道中的盾尾密封设计、施工提供依据，避免由于盾尾密封油脂性能不达标引发的盾尾泄露事故，实现对高水压等困难环境下的盾尾密封性的控制和优化，为复杂跨江海高难度盾构施工的安全性、可行性提供理论基础。该装置能够较为准确地对盾尾密封油脂耐水压能力进行定性和定量分析，得到盾尾密封油脂的最高耐水压力值，保证施工安全。
本发明所述的试验装置和方法引入了动态检测功能，使盾尾油脂的密封环境更为接近实际施工情况，测试结果更具说服力。
本发明所述的试验装置和方法采用高压氧气瓶8和减压表9作为加压装置，加压范围大、保压效果好且易于控制，有效降低成本的同时保证测试结果的精确性。
本发明所述的试验装置和方法结构简单、操作灵活，具备研究和评价温度、盾构推进速度等不同因素对盾尾密封油脂耐水压能力影响特性的科研用途。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种盾尾密封油脂的耐水压性动态检测装置，其特征在于，所述装置包括：密封缸(1)、顶部导向套(2)、底部导向套(3)、活塞杆(4)、电动推杆(5)、金属网(6)、顶板(10)和底板(11)，所述顶部导向套(2)与所述顶板(10)相连，所述底部导向套(3)与所述底板(11)相连，所述活塞杆(4)通过所述顶部导向套(2)、所述底部导向套(3)贯穿所述密封缸(1)，所述活塞杆(4)的一端连接电动推杆(5)；
在密封缸(1)的底部设置金属网(6)，金属网(6)的上方铺设盾尾密封油脂，该盾尾密封油脂的表面加入水，旋紧所述顶部导向套(2)，向所述密封缸(1)内通入气体，通过电动推杆(5)推动活塞杆(4)，观察密封缸(1)的底部渗漏水情况，从而判定盾尾密封油脂的耐水压性。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述顶部导向套(2)、底部导向套(3)的中心设有与活塞杆(4)匹配的孔洞，顶部导向套(2)与密封缸(1)之间、顶部导向套(2)与活塞杆(4)之间、底部导向套(3)与密封缸(1)之间、底部导向套(3)与活塞杆(4)之间均设有O型密封圈。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括：压力表(7)和高压氧气瓶(8)，在顶部导向套(2)上设有两个接口，一个接口与高压氧气瓶(8)相连，另一个接口与压力表(7)相连。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述顶部导向套(2)的接口与高压氧气瓶(8)相连的管路上设有三向控制阀。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述顶部导向套(2)的接口与高压氧气瓶(8)相连的管路上还设置减压表(9)，该减压表(9)控制所述高压氧气瓶(8)的输出气压，配合所述压力表(7)调节密封缸(1)内的压力值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，在所述底部导向套(3)的周边钻有24个均布一圈的直径为4mm的泄水孔，以及2个M8深20mm的螺栓孔。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的装置还包括反力架(12)，所述底板(11)焊接在所述反力架(12)上，所述底板(11)上钻有与底部导向套(3)位置相匹配的24个直径为6mm的泄水孔，以及2个用于螺栓连接的钻孔。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活塞杆(4)与电动推杆(5)通过螺栓相连，所述电动推杆(5)上设置不同梯度的推拉速度，从而带动所述活塞杆(4)完成不同的推拉行程。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属网(6)为3层200目金属网，所述金属网(6)的中心设有适配活塞杆(4)贯穿的孔洞，所述金属网(6)通过底部导向套(3)固定在密封缸(1)的底部。
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