CN112903198B - 盾尾油脂密封性能检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盾尾油脂密封性能检测平台，包括：台座、固定于台座上的反力架和置于台座上的试验池；所述反力架下设置有液压千斤顶、盾尾刷、压力显示器、压力盒、气泵、待渗溶液、密封油脂、激光测距仪、气压计、湿度计、无水硫酸铜粉末夹层、防水隔板、导气管、密封盖、气压调节阀、滑动传送带、橡胶密封垫、转动马达。本发明能够有效地模拟盾构机在复杂施工环境下盾尾刷与周围环境以及和管片之间的动态接触；可从压力变化值、渗透现象、渗透量以及渗透时间等多个角度对盾尾刷的密封性能做出可靠的检测与评价。

Description

盾尾油脂密封性能检测平台

技术领域

本发明涉及盾构技术领域，具体涉及一种盾尾油脂密封性能检测平台。

背景技术

近些年来，城市轨道交通建设在不断升温，因此作为现代化、机械化的施工设备盾构机的需求也在持续增长。盾尾刷是安装在盾构机尾部内圈起到密封作用的密封件，用来防止地下水、泥浆、注浆液对盾尾的渗漏，盾尾密封在保障盾构掘进、工程顺利施工中起到至关重要的作用。若是用了质量不过关的盾尾刷，施工中断裂，造成盾尾窜浆、渗漏，会对工程施工造成较大的成本损失，甚至给工程施工造成严重的风险，所以对盾尾油脂密封性能进行检测试验至关重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种盾尾油脂密封性能检测平台，包括以下技术方案：

一种盾尾油脂密封性能检测平台，包括：台座、固定于台座上的反力架和置于台座上的试验池；

所述反力架下设置有液压千斤顶、盾尾刷、压力显示器、压力盒、气泵、待渗溶液、密封油脂、激光测距仪、气压计、湿度计、无水硫酸铜粉末夹层、防水隔板、导气管、密封盖、气压调节阀、滑动传送带、橡胶密封垫、转动马达；

所述液压千斤顶设置在反力架和密封盖之间；气泵、导气管和气压调节阀设置在密封盖的顶部的外侧；湿度计、激光测距仪和气压计设置在密封盖的顶部的内侧；

所述试验池两边的内侧设置有压力盒，两边的外侧设置有与压力盒相连的压力显示器；

所述盾尾刷的一端连接液压千斤顶，另一端穿过密封盖插入试验池的底部并与滑动传送带相接触；滑动传送带设置在试验池的底部，且滑动传送带和试验池之间设置有橡胶密封垫；滑动传送带的底部设置有密封油脂；

所述试验池一侧设置有待渗溶液，另一侧设置间隔设置的密封油脂和无水硫酸铜粉末夹层；

其中，转动马达用于驱动滑动传送带进行滑动。

其中，所述试验池的宽度与所述盾尾刷宽度一致。

其中，所述液压千斤顶对盾尾刷施加竖直向下的作用力，通过控制该作用力的大小控制实现模拟盾构机直线掘进和姿态调整时盾尾刷与管片的多级接触模式。

其中，所述压力盒有三个，其中一个置于待渗溶液底部，另外两个分别置于两层密封油脂底部，通过导线与试验池外部的压力显示器相连。

其中于，所述气泵有两个，分别置于盾尾刷的两侧；

有密封油脂的一侧气泵抽取试验池内的空气以至达到真空状态；有待渗溶液的一侧气泵向试验池内注入气体。

其中，所述待渗溶液成分可为淡水、海水或者砂浆中至少一种。

其中，所述激光测距仪测量待渗溶液液面到密封盖的距离，记录试验过程中液面高度的变化值；

所述湿度计置于盾尾刷内测的试验池内，用于在试验开始前检验水蒸气是否清除干净，以及检测待渗溶液的渗透和挥发情况。

其中，所述气压计有两个，分别置于盾尾刷的两侧，用于记录在检测试验过程中试验池内气压的变化值。

其中，所述无水硫酸铜粉末夹层共有三层，分别置于密封油脂的顶部、中部以及底部偏上处，通过防水隔板与密封油脂隔离。

其中，所述气压调节阀安装于与气泵相连的导气管上，用于调节气泵注入和抽取空气的速度。

由上述技术方案可知，本发明提供一种盾尾油脂密封性能检测平台，能够有效地模拟盾构机在复杂施工环境下盾尾刷与周围环境以及和管片之间的动态接触；可从压力变化值、渗透现象、渗透量以及渗透时间等多个角度对盾尾油脂密封性能做出可靠的检测与评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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油脂密封性能检测平台的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种试验池左视图；

图3为本发明实施例提供的一种试验池右视图；

图4为本发明实施例提供的一种滑动传送带主视图。

附图标号：

1-台座，2-反力架，3-试验池，4-液压千斤顶，5-盾尾刷，6-压力显示器，7-压力盒，8-气泵，9-待渗溶液，10-密封油脂，11-激光测距装置，12-气压计，13-湿度计，14-无水硫酸铜粉末夹层，15-防水隔板，16-导气管，17-密封盖，18-气压调节阀，19-滑动传送带，20-橡胶密封垫，21-传动马达。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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做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。

本发明提供一种盾尾油脂密封性能检测平台的实施例，参见图1，所述盾尾油脂密封性能检测平台具体包含有如下内容：

一种盾尾油脂密封性能检测平台，包括：台座1、固定于台座1上的反力架2、置于台座1上的试验池3、设置于反力架2下的液压千斤顶4、盾尾刷5、压力显示器6、压力盒7、气泵8、待渗溶液9、密封油脂10、激光测距仪11、气压计12、湿度计13、无水硫酸铜粉末夹层14、防水隔板15、导气管16、密封盖17、气压调节阀18、滑动传送带19、橡胶密封垫20、传动马达21。

参见图2、图3和图4，液压千斤顶4设置在反力架2和密封盖17之间；气泵8、导气管16和气压调节阀18设置在密封盖17的顶部的外侧；湿度计13、激光测距仪11和气压计12设置在密封盖17的顶部的内侧；

试验池3两边的内侧设置有压力盒7，两边的外侧设置有与压力盒7相连的压力显示器6；

盾尾刷5的一端连接液压千斤顶4，另一端穿过密封盖17插入试验池3的底部并与滑动传送带19相接触；滑动传送带19设置在试验池3的底部，且滑动传送带19和试验池3之间设置有橡胶密封垫20；滑动传送带19的底部设置有密封油脂10；

试验池3一侧设置有待渗溶液9，另一侧设置间隔设置的密封油脂10和无水硫酸铜粉末夹层14；

转动马达21用于驱动滑动传送带19进行滑动，无水硫酸铜粉末夹层14通过防水隔板15与密封油脂10隔离。

具体的，试验池3的宽度与盾尾刷5宽度一致，模拟实际工作条件下多个盾尾刷5之间的接触状态。

具体的，液压千斤顶4对盾尾刷5施加竖直向下的作用力，通过控制该作用力的大小控制实现盾构机直线掘进和姿态调整时盾尾刷5与管片的多级接触模式。

具体的，压力盒7有三个，其中一个置于待渗溶液9底部，另外两个分别置于两层密封油脂10底部，通过导线与试验池3外部的压力显示器6相连。

具体的，气泵8有两个，分别置于盾尾刷5内测和外侧的密封盖17上，内测的气泵8抽取试验池3内的空气以至达到真空状态，目的是避免空气中的水蒸气对检测结果造成干扰；外侧的气泵8向试验池3内注入气体，用于模拟盾尾刷5实际工作条件下受到的水土压力，并促使待渗溶液9向盾尾刷5内测渗透。

具体的，待渗溶液9成分可为淡水、海水或者砂浆等盾构机施工过程中可能遇到的水体。

具体的，密封油脂10外观为黄色和米黄色带纤维均匀膏状物，25℃下密度为，常温下呈低挥发、不流淌状态。

具体的，激光测距仪测量待渗溶液9液面到密封盖17的距离，记录试验过程中液面高度的变化值。

具体的，气压计12有两个，分别置于盾尾刷5内测和外侧，用于记录在检测试验过程中试验池3内气压的变化值。

具体的，湿度计13置于盾尾刷5内测的试验池3内，用于在试验开始前检验水蒸气是否清除干净，以及检测待渗溶液9的渗透和挥发情况。

具体的，无水硫酸铜粉末夹层14共有三层，分别置于密封油脂10的顶部、中部以及底部偏上处，无水硫酸铜粉末夹层14通过防水隔板15与密封油脂10隔离。

具体的，气压调节阀18安装于导气管16中，用于调节控制空气注入和抽取速度。

具体的，滑动传送带19置于试验池3中，位于盾尾刷5下方，该滑动传送带19自带防水蓄电池，通过遥控控制，由传动马达21驱动，速度可调可控，通过控制传送带的运动速度模拟盾尾刷5与管片之间的相对摩擦速度，滑动传送带19下方与试验池3之间的空隙填充密封油脂10，作用是防止试验池3内的待渗溶液9从盾尾刷5下方渗入盾尾刷5内测，此外还能增加滑动传送带19与盾尾刷5之间的润滑度，模拟现场施工时盾尾刷5与管片的接触环境。

具体的，橡胶密封垫20置于传送带与试验池3的接触间隙中，尽量防止待渗溶液9从传送带下方渗入密封油脂10当中。

进一步的，接触模式可根据试验测试需要设定为连续多级模式，目的是得到不同接触位移下的渗透压力、渗透时间。

进一步的，无水硫酸铜粉末遇水变蓝，测量无水硫酸铜粉末夹层14变蓝部分的长度，从定性和定量两个角度检测待渗溶液9的渗透情况，并且由三层无水硫酸铜粉末夹层14的变色情况了解盾尾刷5不同部位的密封性能。

基于上述盾尾油脂密封性能检测平台，本发明实施例还提供了一种新型盾尾油脂密封性能的检测试验方法，包括以下步骤：

A、试验参数设计

根据盾尾刷最大承载压力设计值以及现场实际施工所经常遇到的地质情况、覆土情况确定千斤顶压力参数、待渗溶液成分参数、气压调节参数；参照盾构机实际施工盾构推进速度和掘进时间确定滑动传送带速度参数以及试验时间参数。参数设计参照如下：

(1)千斤顶压力参数；

本发明实施例将盾尾刷与试验池底部接触模式设置为两级，I级模式为理想接触状态，即盾构机与管片均匀接触，盾尾间隙周向保持一致；II级模式为偏压接触状态，较好地还原盾构机姿态调整时盾尾刷和管片之间的实际状态，偏压量预设为极限值的90％。

本组试验定为II级模式即偏压接触状态，盾尾刷最大承载压力设计值为0.6Mpa，在该组试验中偏压值预设为极限值的90％，即0.54Mpa。

(2)待渗溶液成分参数；

模拟盾构掘进过江隧道，待渗溶液成分取为淡水。

(3)气压调节参数；

由于试验池内待渗溶液量不多，且为了得到较为保守试验结果暂不考虑待渗溶液对盾尾刷产生的压力。盾尾刷外侧试验池部分由气泵注入空气，直至气压计12示数达到盾尾刷最大承压压力设计值的90％，即0.54Mpa。

(4)滑动传送带速度参数；

根据现场施工盾构实际推进速度，确定滑动传送带运动线速度为5m/h。

(5)试验时间参数；

考虑试验周期以及为了得到比较有效的试验数据，试验时间暂定为1d,若试验过程中气压等参数变化不明显则继续试验至第3d，以此类推。

B、调试以及标定压力显示器、压力盒、激光测距仪、气压计、湿度计；

C、启动盾尾刷内测气泵，抽取空气，待盾尾刷内测试验池达到真空状态后启动盾尾刷外侧气泵，注入空气直至气压达到设定值，遥控启动滑动传动带，以5m/h的线速度运动。

D、进行盾尾刷受压状态下抗渗模拟；

d1、记录压力显示器、激光测距仪、气压计、湿度计的初始数值，将该试验装置保压至预设时间；

d2、观察无水硫酸铜粉末夹层的颜色改变情况，测量并记录夹层蓝色段长度，记录压力显示器、激光测距仪、气压计、湿度计在该组试验结束时的数值；

E、改变试验参数，重复B-D2步骤，直至试验结束，整理试验数据，探究和分析不同的千斤顶压力参数、待渗溶液成分参数、气压调节参数、滑动传送带速度参数以及试验时间参数与盾尾刷密封性能的相关关系。

综上所述，本发明实施例提供的盾尾油脂密封性能检测平台，能够较为真实地模拟盾构机在复杂施工环境下盾尾刷与周围环境以及和管片之间的动态接触；可从压力变化值、渗透现象、渗透量以及渗透时间等多个角度对盾尾油脂密封性能做出可靠的检测与评价。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，包括：台座、固定于台座上的反力架和置于台座上的试验池；

所述反力架下设置有液压千斤顶、盾尾刷、压力显示器、压力盒、气泵、待渗溶液、密封油脂、激光测距仪、气压计、湿度计、无水硫酸铜粉末夹层、防水隔板、导气管、密封盖、气压调节阀、滑动传送带、橡胶密封垫、转动马达；

所述气泵有两个，分别置于盾尾刷的两侧；

其中，一个气泵用于抽取验池内有密封油脂的一侧的空气以至达到真空状态；另一个气泵用于向试验池内有待渗溶液的一侧注入气体；

所述液压千斤顶设置在反力架和密封盖之间；气泵、导气管和气压调节阀设置在密封盖的顶部的外侧；湿度计、激光测距仪和气压计设置在密封盖的顶部的内侧；

所述试验池两边的内侧设置有压力盒，两边的外侧设置有与压力盒相连的压力显示器；

所述盾尾刷的一端连接液压千斤顶，另一端穿过密封盖插入试验池的底部并与滑动传送带相接触；滑动传送带设置在试验池的底部，且滑动传送带和试验池之间设置有橡胶密封垫；滑动传送带的底部设置有密封油脂；

所述试验池一侧设置有待渗溶液，另一侧设置间隔设置的密封油脂和无水硫酸铜粉末夹层；

其中，转动马达用于驱动滑动传送带进行滑动。

2.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述试验池的宽度与所述盾尾刷宽度一致。

3.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述液压千斤顶对盾尾刷施加竖直向下的作用力，通过控制该作用力的大小控制实现模拟盾构机直线掘进和姿态调整时盾尾刷与管片的多级接触模式。

4.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述无水硫酸铜粉末夹层共有三层，相邻两层的所述无水硫酸铜粉末夹层之间填充有密封油脂；所述压力盒有三个，其中一个置于待渗溶液底部，另外两个分别置于两层密封油脂底部，通过导线与试验池外部的压力显示器相连。

5.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述待渗溶液成分可为淡水、海水或者砂浆中至少一种。

6.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述激光测距仪测量待渗溶液液面到密封盖的距离，记录试验过程中液面高度的变化值；

所述湿度计置于盾尾刷内侧的试验池内且有密封油脂的一侧，用于在试验开始前检验水蒸气是否清除干净，以及检测待渗溶液的渗透和挥发情况。

7.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述气压计有两个，分别置于盾尾刷的两侧，用于记录在检测试验过程中试验池内气压的变化值。

8.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述无水硫酸铜粉末夹层共有三层，分别置于密封油脂的顶部、中部以及底部偏上处，通过防水隔板与密封油脂隔离。

9.根据权利要求1所述的盾尾油脂密封性能检测平台，其特征在于，所述气压调节阀安装于与气泵相连的导气管上，用于调节气泵注入和抽取空气的速度。

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