CN111811854B - 盾尾刷性能测试箱的密封组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种盾尾刷性能测试箱的密封组件，测试箱包括：箱体、下封板、上封板以及同向设置的三待测盾尾刷，密封组件包括：第一密封件，设置于上封板和箱体之间且安装于上封板且沿上封板的外缘设置一圈；第二密封件，设置于后保护板和箱体之间且安装于后保护板的侧部，第二密封件的上端向上延伸并连接于第一密封件；第三密封件，设置于下封板的两侧和箱体之间，安装于箱体的内侧壁，第三密封件的下侧压抵于下封板，第三密封件的上侧压抵于第二密封件的下端；以及第四密封件，安装于箱体的内侧壁。本发明解决了传统的盾尾刷性能测试箱的检测结果精确性低的问题。

Description

盾尾刷性能测试箱的密封组件
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种盾尾刷性能测试箱的密封组件。
背景技术
盾构机用于城市地下轨道交通施工建设，盾尾刷是盾构机井下施工的安全屏障，不同地质及埋深对盾尾刷的形式和尺寸有差异化要求。对于复杂地质和超大直径盾构施工而言，施工前针对已选盾尾刷进行型式测试至关重要。传统的单把盾尾刷的性能测试为了简单成本，一般不安装侧向密封，而盾尾刷的侧向密封又会影响盾尾刷性能的测试准确性，所以，传统的盾尾刷的性能测试装置的检测结果精确性低。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种盾尾刷性能测试箱的密封组件，以解决传统的盾尾刷性能测试箱的检测结果精确性低的问题。
为实现上述目的，提供一种盾尾刷性能测试箱的密封组件，测试箱包括箱体，所述箱体具有一上开口端和一下开口端，所述上开口端内可升降地安装有用于封闭所述上开口端的上封板，所述箱体的下部开设有插口，所述插口中可沿所述箱体的长度方向移动地插设有用于封闭所述下开口端的下封板，所述上封板的底部同向安装有三待测盾尾刷，三所述待测盾尾刷沿所述箱体的长度方向间隔设置，每一所述待测盾尾刷沿所述箱体的宽度方向设置，所述待测盾尾刷的宽度方向上的两侧贴合于所述箱体的内侧壁，所述待测盾尾刷的后保护板弹性压抵于所述下封板；密封组件包括：
第一密封件，设置于所述上封板和所述箱体之间，所述第一密封件安装于所述上封板且沿所述上封板的外缘设置一圈；
第二密封件，设置于所述待测盾尾刷的后保护板和所述箱体之间，所述第二密封件安装于所述后保护板的侧部，所述第二密封件的上端向上延伸并连接于所述第一密封件；
第三密封件，设置于所述下封板的两侧和所述箱体之间，安装于所述箱体的内侧壁，所述第三密封件的下侧压抵于所述下封板，所述第三密封件的上侧压抵于所述第二密封件的下端；以及
用于封堵所述插口和所述下封板之间的第四密封件，安装于所述箱体的内侧壁；
相邻的二所述后保护板之间形成密封的油脂腔，第一个所述后保护板与所述箱体的内侧壁之间形成密封的泥水腔，所述箱体开设有连通于所述油脂腔的注油孔和连通于所述泥水腔的注水孔。
进一步的，所述上封板的侧面开设有第一容置槽，所述第一容置槽沿所述上封板的周向方向设置一圈，所述第一密封件嵌设于所述第一容置槽中。
进一步的，所述第一密封件为橡胶密封条。
进一步的，所述待测盾尾刷的底板安装于所述上封板的底部，所述后保护板的上端连接于所述底板，所述后保护板的宽度大于所述待测盾尾刷的前保护板的宽度，所述第二密封件开设有第二容置槽，所述第二容置槽沿所述第二密封件的长度方向设置，所述后保护板的侧部嵌设于所述第二容置槽中，所述底板上开设有对准所述后保护板的侧部的第三容置槽，所述第二密封件的上端嵌设于所述第三容置槽中。
进一步的，所述第二密封件为圆条形橡胶条。
进一步的，所述箱体的内侧壁形成有第四容置槽，所述第三密封件嵌设于所述第四容置槽中。
进一步的，所述第三密封件为盘根密封条。
进一步的，所述第四密封件为橡胶垫，所述橡胶垫的下端压抵于所述下封板的上表面。
本发明的有益效果在于，本发明的密封组件具有封堵待测盾尾刷的宽度方向上的相对两侧渗漏的作用，进而提高待测盾尾刷性能测试结果的精确性。待测盾尾刷在试验中可进行动态操作，测试出的待测盾尾刷的初压力、密封性能及最大承载力，真实地反应待测盾尾刷的理论特性。
附图说明
图1为本发明实施例的盾尾刷性能测试箱的结构示意图。
图2为本发明实施例的箱体的内部结构示意图。
图3为本发明实施例的泥水腔的剖视图。
图4为本发明实施例的第三密封件与下封板的连接节点示意图。
图5为本发明实施例的泥水腔的主视图。
图6为本发明实施例的盾尾刷的结构示意图。
图7为本发明实施例的第二密封件安装于盾尾刷的状态示意图。
图8为本发明实施例的第二密封件的剖视图。
图9为本发明实施例的上封板的底部的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
图1为本发明实施例的盾尾刷性能测试箱的结构示意图、图2为本发明实施例的箱体的内部结构示意图(为了清楚的显示箱体的内部构造，特隐藏了箱体的一侧)、图3为本发明实施例的泥水腔的剖视图(为了清楚的显示第三密封件的位置，将箱体的一侧作透明化处理)、图4为本发明实施例的第三密封件与下封板的连接节点示意图、图5为本发明实施例的泥水腔的主视图、图6为本发明实施例的盾尾刷的结构示意图、图7为本发明实施例的第二密封件安装于盾尾刷的状态示意图、图8为本发明实施例的第二密封件的剖视图、图9为本发明实施例的上封板的底部的结构示意图。
参照图1至图9所示，本发明的盾尾刷性能测试箱，包括：箱体11、上封板12、下封板13和待测盾尾刷。
箱体11具有一上开口端和一下开口端。箱体11的下部开设有插口。
在本实施例中，箱体11为一无底无盖的箱体。箱体包括四块侧板，四块侧板首尾连接形成箱体。箱体11通过钢结构架体架设于集成台6上。钢结构架体包括支座和承载梁。集成台上安装有四个支座，四个支座设置于箱体的四个拐角部的正下方。每两个支座上支撑连接有一承载梁，承载梁沿箱体的长度方向设置。箱体的相对较长的一侧板安装于一承载梁上。箱体的相对较短的一侧板的下部开设有所述插口。箱体11的内部宽度适配于单把待测盾尾刷的宽度。
下封板13可沿箱体11的长度方向移动地插设于插口中。下封板用于封闭箱体的下开口端。
上封板12可升降地安装于箱体的上开口端内，上封板用于封闭上开口端。
待测盾尾刷的数量为三把，三把待测盾尾刷同向设置。
在本实施例中，待测盾尾刷包括底板21、前保护板22、后保护板23和刷丝24。前保护板与后保护板夹持于刷丝且连接于底板。三把待测盾尾刷的底板21通过螺栓禁锢件安装于上封板12的底部，使得底板紧密贴合于上封板的底部。三把待测盾尾刷沿箱体11的长度方向间隔设置。每一把待测盾尾刷沿箱体11的宽度方向设置。待测盾尾刷的宽度方向上的两侧贴合于箱体11的内侧壁。待测盾尾刷的后保护板23的底部弹性压抵于下封板13上。
如此，如图2所示，三把待测盾尾刷将箱体的内部空腔分隔成至少三个空腔。具体的，以待测盾尾刷的前保护板和后保护板为基准作为前后方向，即待测盾尾刷的前保护板的一侧为前方，待测盾尾刷的后保护板的一侧为后方。第一把待测盾尾刷的后保护板23与箱体11的内侧壁之间形成密封的泥水腔a。相邻的两把待测盾尾刷的后保护板23之间形成密封的两个油脂腔，即靠近泥水腔a的前油脂腔b和远离泥水腔a的后油脂腔c。箱体11的相对交叉的侧板上开设有连通于油脂腔的注油孔和连通于泥水腔a的注水孔。在本实施例中，箱体11的相对交叉的侧板上分别开设有前油脂腔b和后油脂腔c的注油孔。
本发明的盾尾刷性能测试箱以上封板模拟盾尾，下封板模拟管片，通过升降上封板以调节上封板和下封板之间的间隙，进而模拟盾尾与管片之间的间隙的大小，通过沿箱体的长度方向移动下封板以模拟盾构掘进时盾尾与管片之间的相对移动，在箱体内通过安装三把待测盾尾刷构成密封的泥水腔和油脂腔，经由注水孔和注油孔分别向泥水腔、油脂腔中注水、注入油脂，模拟盾尾刷的承载力和密封能力。进一步的，经由注水孔向泥水腔中注水以水作为介质模拟盾构机掘进中的压力泥水，其检测的待测盾尾刷的密封性比压力泥水更加严格，更能准确检验盾尾刷的性能。本发明的盾尾刷性能测试箱能快速高效的检测单把盾尾刷的性能，为盾构机的盾尾刷选型提供理论依据，避免凭经验选型给工程施工带来高风险。本发明的盾尾刷性能测试箱可用于测试单把盾尾刷，测试经济高效，测试成本低。
在本实施例中，注油孔连接有注油装置62。注油装置包括储油罐、输油管路和第一输送泵。第一输送泵安装于输油管路上。输油管路的第一端连接于储油罐，输油管路的第二端连接于注油孔。
注水孔连接有注水装置61。注水装置包括储水罐、输水管路、空压机和第二输送泵。第二输送泵安装于输水管路上。空压机连接于储水罐，输水管路的第一端连接于空压机，输水管路的第二端连接于注水孔。空压机的压力气体实现水压的微调。
注水装置61和注油装置62集成安装于集成台6上。
进一步的，泥水腔、油脂腔中的分别安装有压力传感器，压力传感器用于实时采集泥水腔和油脂腔中的压力值。
作为一种较佳的实施方式，箱体11的相对两侧的外侧壁竖向安装有顶升油缸4。二顶升油缸4的伸缩端伸至箱体11的上方且连接有支承横梁41，支承横梁41连接有吊杆42，吊杆42伸至上开口端中且连接于上封板12的顶部。
具体的，箱体的相对较短的侧板的外部连接有平台板。顶升油缸竖向设置于平台板上，且顶升油缸的固定端焊接连接于平台板上。
箱体11的外部固定安装有二定位板111。二定位板111相对设置。定位板111开设有穿孔，下封板13可活动地穿设于穿孔中。定位板连接于箱体的相对较短的侧板的外部。定位板的穿孔对准于箱体的插口。
作为一种较佳的实施方式，集成台6上安装有平移油缸5，平移油缸5沿箱体11的长度方向设置，平移油缸5的伸缩端连接于下封板13。进一步的，平移油缸设置于二承载梁之间，且平移油缸的固定端固定连接于承载梁。下封板的底部固定连接有耳板，平移油缸的伸缩端连接于耳板。
箱体11与上封板12、下封板13及待测盾尾刷之间分别安装有本发明的密封组件3。
具体的，本发明的密封组件3包括：第一密封件31、第二密封件32、第三密封件33和第四密封件34。
第一密封件31设置于上封板12和箱体11之间。第一密封件31安装于上封板12且沿上封板12的外缘设置一圈。
第二密封件32设置于待测盾尾刷的后保护板23和箱体11之间。第二密封件32安装于后保护板23的侧部，第二密封件32沿后保护板23的长度方向设置。第二密封件32的上端安装于底板上，并且向上延伸连接于第一密封件31。
第三密封件33设置于下封板13的两侧和箱体11之间。第三密封件33安装于箱体11的内侧壁。第三密封件33的下侧压抵于下封板13。第三密封件33的上侧压抵于第二密封件32的下端。
对于油脂腔(前油脂腔b和后油脂腔c)而言，第一密封件、第二密封件以及第三密封件构成待测盾尾刷的宽度方向上的相对两侧的侧向密封闭环。
第四密封件34用于封堵插口和下封板13之间。第四密封件34安装于箱体11的内侧壁。对于泥水腔a而言，第四密封件、第一密封件、第二密封件(以待测盾尾刷的前后方向为基准的第一把待测盾尾刷的侧部的第二密封件)以及第三密封件构成泥水腔的侧向密封闭环。
本发明的密封组件具有封堵待测盾尾刷的宽度方向上的相对两侧渗漏的作用，进而提高待测盾尾刷性能测试结果的精确性。待测盾尾刷在试验中可进行动态操作，测试出的待测盾尾刷的初压力、密封性能及最大承载力，真实地反应待测盾尾刷的理论特性。
作为一种较佳的实施方式，参阅图9所示，上封板12的侧面开设有第一容置槽。第一容置槽沿上封板12的周向方向设置一圈。第一密封件31的第一侧嵌设于第一容置槽中，第一密封件31的第二侧压抵于箱体11的内侧壁。
在本实施例中，第一密封件31为橡胶密封条。
在实施例中，参阅图6至图8所示，后保护板23的宽度大于待测盾尾刷的前保护板22的宽度。底板21上开设有对准后保护板23的侧部的第三容置槽210，第三容置槽210沿着后保护板23的板面方向的走向方向设置并连通于第一容置槽。
参阅图8所示，第二密封件32的圆周面上开设有第二容置槽320，第二容置槽320沿第二密封件32的长度方向(即轴向方向)设置。后保护板23的侧部嵌设于第二密封件32的下端的第二容置槽320中。第二密封件32的上端嵌设于底板的侧部的第三容置槽210中，第二密封件32压抵于箱体11的内侧壁。第二密封件的上端连接于第一密封件。
在本实施例中，第二密封件32为圆条形橡胶条。
作为一种较佳的实施方式，参阅图3和图4所示，箱体11的内侧壁形成有第四容置槽，第三密封件33的第一侧嵌设于第四容置槽中，第三密封件33的第二侧的下部压抵于下封板13，第三密封件33的第二侧的上部压抵于第二密封件32的下端。
在本实施例中，第三密封件33为盘根密封条。
作为一种较佳的实施方式，第四密封件34为橡胶垫，橡胶垫的下端压抵于下封板13的上表面。
本发明提供一种盾尾刷性能的测试方法，包括以下步骤：
S1：升降上封板，使得上封板与下封板之间的距离等于盾构机的盾尾与管片之间的实际距离。
在正式测试待测盾尾刷之前，通过升降上封板，使得上封板与下封板之间的距离等于盾构机的盾尾与管片之间的实际距离，以模拟盾构机的盾尾与管片之间的实际距离。
S2：经由注油孔向与泥水腔a相邻的一油脂腔(前油脂腔b)中注入油脂直至所述油脂向前击穿第一个待测盾尾刷并渗入所述泥水腔a。
在上封板与下封板之间的距离调整符合所述实际距离后，利用注油装置经由注油孔向前油脂腔b中注入油脂，直至油脂向前击穿第一个待测盾尾刷并渗入泥水腔a中。
S3：在油脂向前击穿第一个待测盾尾刷时，检测油脂腔(前油脂腔b)中的油脂压力以获得待测盾尾刷的油脂初压力。
利用前油脂腔b中的压力传感器检测油脂向前击穿第一个待测盾尾刷时，前油脂腔b中的油脂压力，所述油脂压力即为待测盾尾刷的油脂初压力。
S4：在检测获得油脂初压力后，经由注水孔向泥水腔a中注水，使得泥水腔a中的泥水压力达到泥水初压力，泥水初压力小于油脂初压力。
在获得待测盾尾刷的油脂初压力后，则可以正式测试待测盾尾刷的最大承载力。
较佳的，首先，回复本发明的测试箱的初始状态。
在回复初始状态后，向前油脂腔b中注入油脂，使得前油脂腔b的油脂压力达到油脂初压力。
在前油脂腔b的油脂压力达到油脂初压力后，经由注水孔向泥水腔a中注水，使得泥水腔a中的泥水压力达到泥水初压力。泥水初压力小于油脂初压力。
在本实施例中，泥水初压力以一预设差值底于油脂初压力。
进一步的，泥水初压力＝油脂初压力-0.5bar。
在泥水腔的压力值达到泥水初压力后，关闭注水装置以维持泥水腔的压力值一预设时间。在本实施例中，维持泥水腔的压力值10分钟。
若10分钟后的泥水腔压力值下降在0-0.1bar范围之间，则可以进入下一步骤。
若10分钟后的泥水腔压力值下降超出0-0.1bar范围的，则重新检测并维护本发明的测试箱的箱体及密封组件的密封性。在检测并维护密封性后，再次注水检测，直至泥水腔压力值在10分钟内的下降值在0-0.1bar之间为止后进入下一步骤。
S5：在泥水压力达到泥水初压力后，同时继续注水和注油脂且始终保持泥水压力以一预设差值低于油脂压力，直至水或油脂向后击穿第二个待测盾尾刷并渗入另一油脂腔(后油脂腔c)中。
在泥水腔的密封性检测后，同时继续向泥水腔中注水和向前油脂腔b中注油脂，且始终保持泥水压力以一预设差值低于油脂压力，直至水或油脂向后击穿第二个待测盾尾刷并渗入另一油脂腔(即后油脂腔c)中。
S6：在水或油脂向后击穿第二个待测盾尾刷时，检测油脂压力以获得待测盾尾刷的最大承载力。
记录前油脂腔b在水或油脂向后击穿第二个待测盾尾刷时的内部压力值，所述压力值则为待测盾尾刷的最大承载力。
注意应始终保持泥水腔与前油脂腔b之间的压差在0.5bar左右，当泥水腔内的压力值高于前油脂腔b内的压力值时，可能发生盾尾密封击穿的现象，导致试验失败。
注意应始终保持泥水腔与前油脂腔b之间的压差在0.5bar左右，当泥水腔内的压力值高于前油脂腔b内的压力值时，可能发生盾尾密封击穿的现象，导致试验失败。
此外，在将油脂腔中注满油脂、将泥水腔中的泥水压力值维持至盾构机设计或施工要求值后，将下封板的移动速度调至盾构机实际推进速度，以动态模拟盾构机的推进，进而监测油脂腔中的压力值。在油脂腔中的压力值下降后，再经由注油装置向油脂腔中补充油脂，并获得油脂的补充量，即可精确计量单把待测盾尾刷单位时间内的油脂消耗量。按此油脂消耗量再乘以盾构机上的盾尾刷的总数量，便能计算出单环管节的理论油脂消耗量。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (8)

1.一种盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，测试箱包括箱体，所述箱体具有一上开口端和一下开口端，所述上开口端内可升降地安装有用于封闭所述上开口端的上封板，所述箱体的下部开设有插口，所述插口中可沿所述箱体的长度方向移动地插设有用于封闭所述下开口端的下封板，所述上封板的底部同向安装有三待测盾尾刷，三所述待测盾尾刷沿所述箱体的长度方向间隔设置，每一所述待测盾尾刷沿所述箱体的宽度方向设置，所述待测盾尾刷的宽度方向上的两侧贴合于所述箱体的内侧壁，所述待测盾尾刷的后保护板弹性压抵于所述下封板；密封组件包括：
第一密封件，设置于所述上封板和所述箱体之间，所述第一密封件安装于所述上封板且沿所述上封板的外缘设置一圈；
第二密封件，设置于所述待测盾尾刷的后保护板和所述箱体之间，所述第二密封件安装于所述后保护板的侧部，所述第二密封件的上端向上延伸并连接于所述第一密封件；
第三密封件，设置于所述下封板的两侧和所述箱体之间，安装于所述箱体的内侧壁，所述第三密封件的下侧压抵于所述下封板，所述第三密封件的上侧压抵于所述第二密封件的下端；以及
用于封堵所述插口和所述下封板之间的第四密封件，安装于所述箱体的内侧壁；
相邻的二所述后保护板之间形成密封的油脂腔，第一个所述后保护板与所述箱体的内侧壁之间形成密封的泥水腔，所述箱体开设有连通于所述油脂腔的注油孔和连通于所述泥水腔的注水孔。
2.根据权利要求1所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述上封板的侧面开设有第一容置槽，所述第一容置槽沿所述上封板的周向方向设置一圈，所述第一密封件嵌设于所述第一容置槽中。
3.根据权利要求2所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述第一密封件为橡胶密封条。
4.根据权利要求1所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述待测盾尾刷的底板安装于所述上封板的底部，所述后保护板的上端连接于所述底板，所述后保护板的宽度大于所述待测盾尾刷的前保护板的宽度，所述第二密封件开设有第二容置槽，所述第二容置槽沿所述第二密封件的长度方向设置，所述后保护板的侧部嵌设于所述第二容置槽中，所述底板上开设有对准所述后保护板的侧部的第三容置槽，所述第二密封件的上端嵌设于所述第三容置槽中。
5.根据权利要求4所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述第二密封件为圆条形橡胶条。
6.根据权利要求1所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述箱体的内侧壁形成有第四容置槽，所述第三密封件嵌设于所述第四容置槽中。
7.根据权利要求6所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述第三密封件为盘根密封条。
8.根据权利要求1所述的盾尾刷性能测试箱的密封组件，其特征在于，所述第四密封件为橡胶垫，所述橡胶垫的下端压抵于所述下封板的上表面。
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