[发明专利]外循环式适应性调整结构、刀盘及滚刀适应性调整方法

说明书

本发明属于地下工程的盾构刀具技术领域。一种外循环式适应性调整结构，用于滚刀的压力和温度的适应性调整，包括设置在所述滚刀上并与滚刀内腔连通的第一油道和第二油道、以及泵送单元，其实现油液在所述第一油道、滚刀内腔和第二油道的循环流动。还公开了一种刀盘和一种滚刀适应性调整方法。本申请采用外接油路方式对滚刀进行润滑，其润滑油处于流动状态，能够保障油液的润滑效果；此外通过对供油的温度或压力不同来适应各种不同地层和环境，避免滚刀提前失效，提高滚刀的使用寿命；通过压力传感器和温度传感器反馈控制油路，能够实时监控调整；且无需更换刀体材料实现滚刀对极端条件的适应。

技术领域

本发明属于地下工程的盾构刀具技术领域，具体涉及一种外循环式适应性调整结构、刀盘及滚刀适应性调整方法。

背景技术

随着地下空间开发的兴起，越来越多的地下工程开始建设。相比传统的矿山法，用盾构法的机械进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响等特点。目前盾构机和TBM破岩基本采用滚刀挤压方式破岩，由于滚刀与岩石直接接触，因此岩土的性质会很大程度上影响到滚刀的寿命。例如在高海拔低温地带岩土温度低，滚刀会发生冷脆现象而容易提前失效；或者随着转速提高，滚刀产生热量较大也容易导致滚刀内部密封提前失效，使滚刀报废，穿江过海隧道项目对高水压滚刀的要求也迫在眉睫，滚刀内外压力不平衡导致刀具启动扭矩突变，容易发生偏磨等情况。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种外循环式适应性调整结构、刀盘及滚刀适应性调整方法，其提高了对高压、高低温等极端条件下的工况的适应能力；相比根据地层进行滚刀材料改变，更加经济，实用性更高；同时滚刀使用寿命增长，不易提前失效。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种外循环式适应性调整结构，用于滚刀的压力和温度的适应性调整，包括：设置在所述滚刀上并与滚刀内腔连通的第一油道和第二油道；以及泵送单元，其实现油液在所述第一油道、滚刀内腔和第二油道的循环流动。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，所述泵送单元包括：油箱；油泵，其通过第一外接油路连接设置在所述油箱与第一油道之间；以及设置在第二油道与油箱之间的第二外接油路。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，所述第二外接油路上设置有压力控制阀。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，所述泵送单元还包括温控单元；所述温控单元设置在所述油箱内或第一外接油路上，所述温控单元用于调节进入所述滚刀内腔内的油液温度。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，所述第一外接油路和所述第二外接油路上均设置有回转接头。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，还包括控制系统，所述控制系统包括：温度传感器，用于检测滚刀的温度；压力传感器，用于检测滚刀承载的地层作用力；以及控制器，所述控制器接收所述温度传感器和所述压力传感器的检测信号，并控制所述泵送单元动作。

根据本发明外循环式适应性调整结构，优选地，所述第一油道和所述第二油道分别开设在所述滚刀的刀轴两端，所述滚刀的轴承端盖上设置分别于第一油道和第二油道对应的第一油孔和第二油孔，油液经第一油道、第一油孔进入滚刀内腔，并由第二油孔、第二油道流出滚刀内腔。

一种刀盘，包括：刀盘本体；布设在所述刀盘本体上的滚刀；以及如上述的外循环式适应性调整结构。

根据本发明刀盘，优选地，所述滚刀均串联设置，并与所述泵送单元连接；或所述滚刀均并联设置，并与所述泵送单元连接；或至少一部分所述滚刀串联设置，串联的所述滚刀与另一部分滚刀并联，并与所述泵送单元连接。

一种滚刀适应性调整方法，利用上述的外循环式适应性调整结构，包括以下步骤：