专利连载1:一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统
说 明 书
一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统
技术领域
本发明涉及盾构施工，特别涉及一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统。
背景技术
在盾构施工过程中，盾构机主轴承的正常运行至关重要。为确保主轴承的安全，在盾构刀盘旋转（即主轴承工作）时在主轴承密封外腔体内注入主轴承密封脂，将主轴承密封与盾构土舱内渣土隔离，防止渣土和水进入主轴承密封，进而损坏盾构机主轴承。
常规主轴承密封脂注入系统是当电磁阀处于接通状态下, 空压机产生的高压气经电磁阀、冷凝器、手动气体减压阀、油雾器和安全单向阀进入气动注脂泵泵头,气动注脂泵泵头在有压气体作用下带动泵杆往复工作, 当泵杆上行时从气动注脂泵的下口吸入低压主轴承密封脂, 当泵杆下行时从出口泵出压力密封脂（泵杆上行一次时间极短，泵杆下行一次时间主要受有压气体压力大小影响）, 压力密封脂经截止阀输送到分流器中, 高压密封脂推动分流器中的 8 个齿轮马达旋转, 同时分成8等份密封脂分别注入到主轴承密封脂注入腔的圆周均布的8个注入点内（位置1~8）。齿轮马达旋转一个齿（即主轴承密封脂注入一次）接近开关产生脉冲一次。气动注脂泵的注脂速度（即注脂量）与经过气体减压阀的气体压力成正比关系。
主轴承密封脂注入控制系统常规有两种方法：一是盾构机程序内输入设计一分钟分流器的所需最小脉冲数（接近开关的脉冲数即最低注入量），当检测到一分钟实际脉冲数小于设计脉冲数时刀盘自动停止；当检测到的一分钟实际脉冲数大于或等于设计脉冲数时刀盘正常旋转。为防止刀盘频繁跳停，不影响掘进，手动调节气体减压阀的气压需大于实际所需气压，实际主轴承密封脂注入量大于设计量，导致主轴承密封脂的浪费。二是盾构机程序内输入设计一分钟分流器的所需最小脉冲数（即最低注入量），当检测到一分钟实际脉冲数小于设计脉冲数时刀盘自动停止；当检测到一分钟内实际脉冲数等于设计脉冲数时气动注脂泵自动关闭，当上次注入时间和气动注脂泵关闭时间合计一分钟后气动注脂泵再次开启，循环注入主轴承密封脂。此种方法在刀盘旋转时主轴承密封脂不是时时注入（间断性注入），不利于主轴承的保护。
盾构用主轴承密封脂注入系统最优方法是在刀盘旋转时主轴承密封脂时时注入并且实际注入量无限接近设计量，即有效保护了主轴承又控制了主轴承密封脂的注入量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统，以使盾构施工过程中刀盘旋转时主轴承密封脂能时时注入，且实际注入量最大程度地接近设计量。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统，包括与主轴承密封脂注入腔连接的分流器，分流器内设置与注入点相对应的由压力密封脂促动的齿轮马达，分流器的入口端通过压力密封脂输送管路与气动注脂泵的出口端相连接，气动注脂泵的入口端与主轴承密封脂相连接。其特征是：所述高压气体管路上顺序电磁阀、冷凝器、电动气体减压阀、油雾器和安全单向阀，电动气体减压阀具有调节高压气体压力的双向微型步进电机；所述分流器上设置用于监测齿轮马达旋转齿数的接近开关，通过接近开关监测到的单位时间实际脉冲数自动控制双向微型步进电机动作，时时调节电动气体减压阀气压，使单位时间实际脉冲数无限接近或等于设计脉冲数（即实际注入密封脂量无限接近或等于设计量）。
本发明的有益效果是，通过控制系统自动调节电动气体减压阀的气压，气动注脂泵注入主轴承密封脂能够在刀盘旋转时时时注入并接近设计注入量，既确保了主轴承的安全又降低了成本 。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是主轴承密封脂注入位置示意图；
图2是本发明一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统的示意图；
图中示出构件、部位及所对应的标记：主轴承密封脂注入腔1、主轴承外密封2、与刀盘固定的部件3、与盾体固定部件4、电磁阀5、冷凝器6、电动气体减压阀7、双向微型步进电机8、油雾器9、低压密封脂入口10、气动注脂泵密封盘11、密封脂工作腔12、压力密封脂出口13、泵杆14、安全单向阀15、气动注脂泵16、气动注脂泵泵头17、截止阀18、辅助装置19、分流器20､接近开关21。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统，包括与主轴承密封脂注入腔1连接的分流器20，分流器20内设置与注入点相对应的由压力密封脂促动的齿轮马达。齿轮马达每转动一个齿，即向主轴承密封脂注入腔1内注入一次密封脂。分流器20的入口端通过压力密封脂输送管路与气动注脂泵16的压力密封脂出口13相连接，气动注脂泵16的低压密封脂入口10与主轴承密封脂相连接。当电磁阀5处于接通状态时，高压气体进入气动注脂泵16的泵头17无杆腔内，高压气体对泵头17内无杆腔活塞的作用力大于泵头17内的有杆腔内弹簧对活塞的作用力，泵头17内的活塞带动泵杆14下行，密封脂工作腔12内的低压密封脂压缩成为压力密封脂由压力密封脂出口13泵出，当泵头下行至极限时，泵头无杆腔内高压气体自动排出，泵头有杆腔内弹簧对活塞的作用力促使泵杆14迅速上行，由于辅助装置19对气动注脂泵16的下压促使密封脂由低压密封脂入口10进入密封脂工作腔12，当泵头上行至极限时，高压气体再次进入泵头17工作腔内，泵杆下行。气动注脂泵16一直这样循环工作。辅助装置19可以实现主轴承密封脂桶的更换，并且将气动注脂泵16固定在主轴承密封脂上方，通过气动注脂泵密封盘11将低压密封脂入口10与桶内的密封脂连接。在气动注脂泵16工作时辅助装置19以一定压力促使气动泵密封盘13下压在密封脂上。压力密封脂输送管路上设置截止阀18。
参照图2，所述高压气体管路上顺序设置电磁阀5、冷凝器6、电动气体减压阀7、油雾器9和安全单向阀15。电动气体减压阀7具有调节高压气体压力的双向微型步进电机8。所述分流器20上设置用于监测齿轮马达旋转齿数的接近开关21，通过接近开关21监测到的单位时间实际脉冲数自动控制双向微型步进电机8动作，时时调节电动气体减压阀7气压，使单位时间实际脉冲数无限接近或等于设计脉冲数。
参照图2，当电磁阀5处于接通状态, 空压机产生的高压气经电磁阀5、冷凝器6、电动气体减压阀7、油雾器9和安全单向阀15进入气动注脂泵泵头17无杆腔内。气动注脂泵16在高压气体作用下工作, 从下口吸入低压密封脂, 从出口泵出压力密封脂, 压力密封脂经截止阀18输送到分流器20中, 压力密封脂推动分流器20中的 8 个齿轮马达旋转, 同时分成8等份压力密封脂分别注入到主轴承密封脂注入腔1的圆周均布的8个注入点内。
自动调节主轴承密封脂程序设计如下：刀盘开始旋转时，电磁阀5接通并一直处于接通状态，电动气体减压阀7处于上次主轴承密封脂注入停止时状态（实际主轴承密封脂注入量接近设计注入量状态），开始检测接近开关21单位时间的脉冲数（假设每分钟设计脉冲数为12次，可以检测单位时间5秒内应该为1次）。如果单位时间脉冲数大于设计量，电动气体减压阀7上的双向微型步进电机8正向得电步进一步（减压阀正向旋转90度），将输出气压降低0.1bar，气动泵泵送主轴承密封脂压力降低6.5bar（设此系统电动气体减压阀电动旋转一圈气压变化0.4 bar，气动泵气压值与泵出密封脂压力值比值为1：65），泵送速度变慢；如果单位时间脉冲数小于设计量，电动气体减压阀7上的双向微型步进电机8反向得电步进一步（减压阀反向旋转90度），将输出气压提高0.1bar，气动泵泵送主轴承密封脂压力提高6.5bar，泵送速度变快；如果下一单位时间实际脉冲数与设计量不符，双向微型步进电机8继续调节气动注脂泵泵送速度，根据检测到的单位时间脉冲数时时调节电动气体减压阀7的输出气压，最终时时达到单位时间脉冲数与设计量相符的效果。
自动调节主轴承密封脂注入系统检测单位时间越短和单位时间脉冲数值越大，自动调节精度越准，实际注入量越接近于设计注入量。根据主轴承密封所需注脂量、气动注脂泵能力、电动气体减压阀7构造等实际情况，可对双向微型步进电机8的步进角度进行适当调整，以达到精确调整实际注脂量的效果。
以上所述只是用图解说明本发明一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，尤其是气动注脂泵注入系统中配置电动气体减压阀并通过实际注入量的反馈双向微型步进电机自动调节气体减压阀气压控制系统均属于本发明所申请的专利范围。
说 明 书 附 图
图1
图2
权 利 要 求 书
1．一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统，包括与主轴承密封脂注入腔（1）连接的分流器（20），分流器（20）内设置与注入点相对应的由压力密封脂促动的齿轮马达，分流器（20）的入口端通过压力密封脂输送管路与气动注脂泵（16）的压力密封脂出口13相连接，气动注脂泵（16）的低压密封脂入口（10）与主轴承密封脂相连接，其特征是：所述高压气体管路上顺序设置电磁阀（5）、冷凝器（6）、电动气体减压阀（7）、油雾器（9）和安全单向阀（15），电动气体减压阀（7）具有调节高压气体压力的双向微型步进电机（8）；所述分流器（20）上设置用于监测齿轮马达旋转齿数的接近开关（21），通过接近开关（21）监测到的单位时间实际脉冲数自动控制双向微型步进电机（8）动作，时时调节电动气体减压阀（7）气压，使单位时间实际脉冲数无限接近或等于设计脉冲数。
2．如权利要求1所述的一种盾构用自动调节主轴承密封脂注入系统，其特征是：所述压力密封脂输送管路上设置截止阀（18）。