CN110331985A - 常压刀具刀筒异常回退检测预防装置及检测预防方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置及检测预防方法，解决了现有技术中常压刀具异常回退不能及时检测及预防的问题。包括与刀盘固定连接的焊接座，焊接座上设有固定座，固定座通过固定螺栓与焊接座相连接，所述固定座内设有刀筒，刀筒的一端设有刀具、另一端设有检测机构，检测机构与设置在中心仓中的电器盒子相连接，电器盒子与后台主控室相连接；所述固定座的外端设有预防机构，预防机构与刀筒相对应。本发明结构紧凑，设计巧妙，可针对常压刀具刀筒异常回退进行检测、报警及预防工作，是常压刀具监测的一大创新，弥补市场空白，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及盾构刀具技术领域，特别是指一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置及检测预防方法。
背景技术
随着交通运输产业及地下空间产业的发展，过江、跨海隧道施工逐年增加，跨江跨海隧道专用工程机械——泥水盾构的需求逐年增长。跨江、跨海隧道施工通常具有高水压、大埋深的特点，泥水舱压力可高达10bar以上。
目前，泥水盾构在进行换刀作业时主要分为带压作业及常压作业，其中常压作业主要依靠的是常压换刀密封装置，该装置可实现在刀盘臂梁内常压更换磨损和损坏刀具，在作业环境及安全性上具有明显优势，倍受青睐。现有的常压换刀密封装置主要可分为常压换滚刀密封装置和常压换合金刀具密封装置，其中常压换滚刀密封装置仅应用于复合泥水盾构，常压换合金刀具密封装置无论是在复合泥水盾构还是软土泥水盾构中均有应用。
由于掘进过程中掌子面情况复杂多变，尤其是在大卵石、破碎带和岩溶发育等具有强冲击特点的地质中，刀具容易受到突然的撞击，当冲击载荷超出一定限度时，将造成刀筒固定螺栓变形或者刀筒法兰变形，当再次受到冲击时，螺栓很容易发生断裂，导致常压合金刀具刀筒异常回退，甚至直接从密封装置中脱出，造成密封失效，浆液涌入中心仓的严重后果。而现有技术中还没有能针对常压刀具回退的检测系统，因此研制一种针对常压刀具异常回退检测报警及预防装置很有必要。
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具刀筒异常回退检测预防装置及检测预防方法，解决了现有技术中常压刀具异常回退不能及时检测及预防的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，包括与刀盘固定连接的焊接座，焊接座上设有固定座，固定座通过固定螺栓与焊接座相连接，所述固定座内设有刀筒，刀筒的一端设有刀具、另一端设有检测机构，检测机构与设置在中心仓中的电器盒子相连接，电器盒子与后台主控室相连接；所述固定座的外端设有预防机构，预防机构与刀筒相对应。
所述固定座上设有固定法兰，刀筒上设有刀筒法兰，刀筒法兰通过第一螺栓与固定法兰相连接，刀筒法兰上设有外端盖，外端盖通过双螺母螺栓与刀筒法兰相连接。
所述检测机构包括传感器安装片和距离传感器，传感器安装片通过双螺母螺栓固定在外端盖上，距离传感器上设有外螺纹，距离传感器通过夹持螺母固定在传感器安装片上。
所述距离传感器的高度高于刀筒法兰的高度，且距离传感器与固定法兰相对应，所述电器盒子内设有小控制器，距离传感器与小控制器相连接，小控制器与后台主控室相连接，小控制器的输出端设有警报器。
所述预防机构包括安全挡板，安全挡板通过定位螺栓与固定法兰相连接，定位螺栓上套设有限位套筒，刀筒法兰位于固定法兰与安全挡板之间。
所述安全挡板与刀筒法兰平行设置，保证发生大距离回退时，安全挡板提供稳定的挡固作用。
一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置的检测预防方法，包括如下步骤：
S1：调定距离传感器量程为Z；
S2：转动距离传感器，调节距离传感器与固定法兰之间的距离X，然后通过夹持螺母固定距离传感器；当X≤Z，此时，距离传感器将信号传递给电器盒子，电器盒子将信号传递给主控室，主控室内的显示器显示正常；
S3：当刀具受到的冲击载荷超出一定限度时，刀筒发生后退，刀筒法兰上的距离传感器向后移动，当X>Z时，距离传感器信号断开，并将异常信号传递给电器盒子，电器盒子一方面将信号传递给主控室，主控室出现预警信号、另一方面控制警报器首先发出警报；然后操作人员根据信号节点位置，判断发生异常回退的刀具位置，及时进行处理；
S4：当刀具刀筒持续后退时或突发性后退时，安全挡板限定刀筒的后退距离，预防刀具刀筒发生大距离后退。
在步骤S4中：通过转动限位螺栓，调节安全挡板与刀座法兰之间的距离，保证安全挡板与固定法兰之间留有足够的安全距离，防止刀具刀筒当发生严重的回退现象。
本发明通过检测机构可实时监测常压刀筒固定螺栓变形或者刀筒法兰变形，并在发生异常回退时向主控室发射信号，并做出预警，及时发现常压合金刀具刀筒回退现象；在发生突发回退时，预防机构的安全挡板可以限制刀筒的回退距离，避免出现较大回退现象，避免发生刀筒完全退出导致漏浆风险，降低了常压刀盘盾构施工的风险性，提高了施工安全性。本发明结构紧凑，设计巧妙，可针对常压刀具刀筒异常回退进行检测、报警及预防工作，是常压刀具监测的一大创新，弥补市场空白，具有较高的推广价值。
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为本发明整体结构示意图。
图2为本发明整体三维示意图。
图3为常压刀具刀筒处于正常状态示意图。
图4为常压刀具刀筒处于异常常状态示意图。
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。基于本发明中的实施例，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，如图1所示，一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，包括与刀盘固定连接的焊接座1，焊接座1可焊接在刀盘上，焊接座1上设有固定座2，固定座为中空筒状座，固定座2通过固定螺栓3与焊接座1固定连接。所述固定座2内设有刀筒4，刀筒与固定座同轴线设置，刀筒4的一端设有刀具5、另一端设有检测机构6，检测机构6用于检测刀筒与固定座之间的相对距离，检测机构6与设置在中心仓中的电器盒子7有线连接，电器盒子7与后台主控室有线连接或通过无线信号发射器与后台主控室无线连接，检测机构6将检测到的刀筒与固定座之间的相对距离信号传递给主控制室，正常状态时，显示正常，异常时，主控室中的警报装置启动，提示工作人员及时处理。所述固定座2的外端设有预防机构8，预防机构8与刀筒4相对应，当刀具刀筒发生严重的回退现象，预防机构会临时限制刀筒的回退距离，预防发生严重松退现象。
进一步，如图2所示，所述固定座2上设有固定法兰9，固定法兰与固定座一体成型，刀筒4上设有刀筒法兰10，刀筒法兰与刀筒一体成型，刀筒法兰10通过第一螺栓11与固定法兰9相连接，刀筒法兰10上设有外端盖12，外端盖12通过双螺母螺栓13与刀筒法兰10相连接，起到密封作用。
实施例2，如图2和3所示，一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，所述检测机构6包括传感器安装片601和距离传感器602，距离传感器602可采用直线位移传感器；传感器安装片601通过双螺母螺栓13固定在外端盖12上，即双螺母螺栓13既起到固定外端盖的作用也起到固定传感器固定片的作用。距离传感器602上设有外螺纹，距离传感器602通过两个夹持螺母603固定在传感器安装片601上，即距离传感器602穿设在传感器安装片601上，然后通过两个夹持螺母603固定在传感器安装片601上。距离传感器602的高度要高于刀筒法兰10的高度，便于距离传感器602的检测路线能与固定法兰9相交，即距离传感器602能检测到相对固定法兰的移动距离。所述电器盒子7内设有小控制器，距离传感器602与小控制器的输入端相连接，小控制器的一个输出端与后台主控室相连接，小控制器的别的输出端连接有警报器，警报器为声光警报器或气味警报器，当距离传感器检测到相对固定法兰的移动距离相对较大时，警报器会发生警报（声光警报器发出声音和光、气味警报器发出特定气味）。
进一步，如图2所示，所述预防机构8包括安全挡板801，安全挡板801通过定位螺栓802与固定法兰9相连接，定位螺栓802沿刀筒轴向设置，通过旋转定位螺栓，确定安全挡板与固定法兰之间的安全距离。定位螺栓802上套设有限位套筒803，限制安全挡板与固定法兰之间的最小距离，刀筒法兰10位于固定法兰9与安全挡板801之间，防止刀具刀筒发生严重的回退。安全挡板801与刀筒法兰10平行设置，保证发生大距离回退时，安全挡板提供稳定的挡固作用。
其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置的检测预防方法，如图3和4所示，包括如下步骤：
S1：调定距离传感器量程为Z，即确定距离传感器的量程Z；
S2：转动距离传感器，调节距离传感器与固定法兰之间的距离X，然后通过夹持螺母固定距离传感器；当X≤Z，此时，距离传感器将信号传递给电器盒子，电器盒子将信号传递给主控室，主控室内的显示器显示正常，且电器盒子连接的警报器不发生预警；
S3：当刀具受到的冲击载荷超出一定限度时，刀筒发生后退，刀筒法兰上的距离传感器向后移动，当X>Z时，距离传感器信号断开，并将异常信号传递给电器盒子，电器盒子一方面将信号传递给主控室，主控室出现预警信号、另一方面控制警报器首先发出警报；然后操作人员根据信号节点位置，判断发生异常回退的刀具位置，及时进行处理；
S4：当刀具刀筒持续后退时或突发性后退时，安全挡板限定刀筒的后退距离，预防刀具刀筒发生大距离后退。在此之前，可通过转动限位螺栓，调节安全挡板与刀座法兰之间的距离，保证安全挡板与固定法兰之间留有足够的安全距离，防止刀具刀筒当发生严重的回退现象。
其他结构与实施例2相同。
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。
Claims (8)
1.一种常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，包括与刀盘固定连接的焊接座（1），焊接座（1）上设有固定座（2），固定座（2）通过固定螺栓（3）与焊接座（1）相连接，其特征在于：所述固定座（2）内设有刀筒（4），刀筒（4）的一端设有刀具（5）、另一端设有检测机构（6），检测机构（6）与设置在中心仓中的电器盒子（7）相连接，电器盒子（7）与后台主控室相连接；所述固定座（2）的外端设有预防机构（8），预防机构（8）与刀筒（4）相对应。
2.根据权利要求1所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，其特征在于：所述固定座（2）上设有固定法兰（9），刀筒（4）上设有刀筒法兰（10），刀筒法兰（10）通过第一螺栓（11）与固定法兰（9）相连接，刀筒法兰（10）上设有外端盖（12），外端盖（12）通过双螺母螺栓（13）与刀筒法兰（10）相连接。
3.根据权利要求2所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，其特征在于：所述检测机构（6）包括传感器安装片（601）和距离传感器（602），传感器安装片（601）通过双螺母螺栓（13）固定在外端盖（12）上，距离传感器（602）上设有外螺纹，距离传感器（602）通过夹持螺母（603）固定在传感器安装片（601）上。
4.根据权利要求3所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，其特征在于：所述距离传感器（602）的高度高于刀筒法兰（10）的高度，且距离传感器（602）与固定法兰（9）相对应；所述电器盒子（7）内设有小控制器，距离传感器（602）与小控制器相连接，小控制器与后台主控室相连接，小控制器的输出端设有警报器。
5.根据权利要求2或4所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，其特征在于：所述预防机构（8）包括安全挡板（801），安全挡板（801）通过定位螺栓（802）与固定法兰（9）相连接，定位螺栓（802）上套设有限位套筒（803），刀筒法兰（10）位于固定法兰（9）与安全挡板（801）之间。
6.根据权利要求5所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置，其特征在于：所述安全挡板（801）与刀筒法兰（10）平行设置。
7.一种如权利要求1或6所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置的检测预防方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：调定距离传感器量程为Z；
S2：转动距离传感器，调节距离传感器与固定法兰之间的距离X，然后通过夹持螺母固定距离传感器；当X≤Z，此时，距离传感器将信号传递给电器盒子，电器盒子将信号传递给主控室，主控室内的显示器显示正常；
S3：当刀具受到的冲击载荷超出一定限度时，刀筒发生后退，刀筒法兰上的距离传感器向后移动，当X>Z时，距离传感器信号断开，并将异常信号传递给电器盒子，电器盒子一方面将信号传递给主控室，主控室出现预警信号、另一方面控制警报器首先发出警报；然后操作人员根据信号节点位置，判断发生异常回退的刀具位置，及时进行处理；
S4：当刀具刀筒持续后退时或突发性后退时，安全挡板限定刀筒的后退距离，预防刀具刀筒发生大距离后退。
8.根据权利要求7所述的常压刀具刀筒异常回退检测预防装置的检测预防方法，其特征在于：在步骤S4中：通过转动限位螺栓，调节安全挡板与刀座法兰之间的距离，保证安全挡板与固定法兰之间留有足够的安全距离，防止刀具刀筒当发生严重的回退现象。
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