盾構(gòu)中心旋轉(zhuǎn)接頭指形密封維修改造

靳黨鵬，肖 軍

（中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司，江蘇 常熟 215500）

中心回轉(zhuǎn)節(jié)是盾構(gòu)機(jī)中不可或缺的部件，是連接刀盤并通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)軸為刀盤提供注水、泡沫、加泥等通路，回轉(zhuǎn)軸與土倉(cāng)隔板處通過(guò)VD密封進(jìn)行密封。在珠海城際軌道交通隧道應(yīng)用的土壓平衡盾構(gòu)，由于中心回轉(zhuǎn)節(jié)安裝誤差偏大，盾構(gòu)機(jī)在全斷面硬巖掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)中心回轉(zhuǎn)密封滲漏泥水現(xiàn)象。為了快速有效解決中心回轉(zhuǎn)節(jié)密封失效的問(wèn)題，采用新的密封設(shè)計(jì)方案——仿主軸承密封形式。

針對(duì)珠海軌道交通隧道施工土壓平衡盾構(gòu)中心回轉(zhuǎn)節(jié)密封維修，密封維修改造方案分為兩部分：土倉(cāng)內(nèi)采用一道指形密封貼緊土倉(cāng)壁密封，指形密封的外面有一道50mm鋼圈板防護(hù)；盾體內(nèi)采用一道指形密封反裝在中心回轉(zhuǎn)軸上，密封指形段加裝一段10mm耐磨環(huán)。組成結(jié)構(gòu)類似驅(qū)動(dòng)密封形式，具有適應(yīng)性好，密封性能優(yōu)良等特點(diǎn)。

1 土倉(cāng)內(nèi)密封設(shè)計(jì)及安裝

1.1 密封設(shè)計(jì)

中心回轉(zhuǎn)節(jié)土倉(cāng)內(nèi)密封改造圖如圖1。圖1中，指形密封尺寸為?592×?776×40，密封變形量不小于8mm；材質(zhì)采用聚氨酯，其有耐磨性好，強(qiáng)度高，塑變好的特點(diǎn)。為保證土倉(cāng)壁板不被磨穿，土倉(cāng)壁板與指形密封的接觸面加焊一塊40mm的耐磨板（圖1，件2），耐磨環(huán)板為對(duì)開(kāi)式在土倉(cāng)內(nèi)焊接成一個(gè)整體。為保證指形密封支持環(huán)有較好的剛度，指形密封安裝環(huán)板采用40mm鋼板環(huán)（圖1，件1），鋼板環(huán)為對(duì)開(kāi)形式，利用定位銷及螺栓連接定位后焊接成一個(gè)整體。為保證密封安裝環(huán)板定位準(zhǔn)確，保證密封安裝后有合適的變形量，密封環(huán)底部有一個(gè)軸套焊接成一個(gè)整體，定位后，軸套后端與軸焊接為整體。

圖1 中心回轉(zhuǎn)節(jié)土倉(cāng)內(nèi)密封改造圖

由于土倉(cāng)內(nèi)條件復(fù)雜，為保證土倉(cāng)內(nèi)密封內(nèi)的可靠性，密封安裝環(huán)及耐磨板保護(hù)鋼板環(huán)均要加筋板以提升結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。

1.2 密封安裝條件

現(xiàn)場(chǎng)施工條件必須達(dá)到安全施工條件。例如撐子面穩(wěn)定、通風(fēng)良好、電焊機(jī)等必要的工具等。用鋼管、木板結(jié)合刀盤、倉(cāng)壁搭設(shè)寬600mm長(zhǎng)1 200mm的艙內(nèi)作業(yè)平臺(tái)。

1.3 安全注意事項(xiàng)

1）檢查撐子面是否穩(wěn)定，實(shí)時(shí)監(jiān)控確保施工安全。

2）有害氣體檢測(cè)。

3）勞保用品要正確佩戴，安全帽、安全鞋、工作服，防護(hù)手套。

4）佩戴安全帶，防止墜落。

5）做好防水、防火措施，防漏電（用24V燈照明）。

6）特殊操作人員必須持證上崗。

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電介質(zhì)超表面能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶電磁渦旋發(fā)生器。設(shè)計(jì)一個(gè)由50×50個(gè)單元組成的完整電介質(zhì)超表面用以產(chǎn)生電磁渦旋波束。距離電介質(zhì)超表面30厘米處的圓形波導(dǎo)管用作饋電天線。如圖9，10和11所示提供了在53，60和70 GHz處距離超表面20 cm處產(chǎn)生的電磁渦旋波束的交叉極化反射電場(chǎng)的相位和幅度分布，其清楚地表現(xiàn)出螺旋相位性質(zhì)和近似甜甜圈形狀電磁渦旋波束的振幅模式。為了定量地評(píng)估電磁渦旋波束模式的純度，電磁渦旋模式光譜也被計(jì)算并顯示在圖12中可以看出，模式m=-1在53，60和70 GHz均為主模。

7）通風(fēng)設(shè)備要滿足施工需要。

8）安全的工作平臺(tái)（倉(cāng)內(nèi)做簡(jiǎn)單平臺(tái)）。

1.4 土倉(cāng)內(nèi)密封安裝

安裝順序如下：

1)對(duì)土倉(cāng)壁板進(jìn)行清理，并對(duì)安裝面進(jìn)行打磨平整。

2)清理倉(cāng)壁與回轉(zhuǎn)軸間隙內(nèi)填充油脂、渣土及其他雜物。

3)定位件2的安裝位置，點(diǎn)焊后再次確定安裝位置并滿焊。割除定位裝置，并打磨平整。

4)拼裝件1利用連接螺栓拼成正圓，并焊接成圓，打磨光滑。

5)安裝件4（指型密封），利用螺栓固定并用膠水粘合。

7)再次確定件1位置，確定完成后滿焊。

8)安裝油路焊接對(duì)絲，安裝油脂管。

9)安裝油路保護(hù)板。

10)打油，直至油脂從件1與件2處滲出為止，查看油脂壓力。

2 盾體內(nèi)密封座、壓板環(huán)的設(shè)計(jì)及安裝

2.1 密封設(shè)計(jì)

由于中心旋轉(zhuǎn)軸已經(jīng)磨損，指形朝下正裝時(shí)對(duì)軸磨損更大，不利于密封，故此處指形密封采用反裝形式，將指形朝外安裝。指形密封設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)徑比軸徑小4～5mm，安裝時(shí)采用熱裝形式，密封冷卻后能可靠的縮緊在軸上。

密封座設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)徑比指形密封安裝外徑相當(dāng)；當(dāng)指形密封和密封座均安裝完畢后，可以用耐磨鋼套調(diào)節(jié)密封的壓縮量。

密封座的最內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)一道10mm厚、可更換式耐磨套，起到防止密封將密封座大量磨損及調(diào)節(jié)密封壓縮量的作用；耐磨套中部開(kāi)油槽，尾部設(shè)計(jì)有防扭轉(zhuǎn)緊定螺釘。壓環(huán)外側(cè)開(kāi)有相應(yīng)的螺栓孔，與耐磨套對(duì)應(yīng)，用于防止耐磨套轉(zhuǎn)動(dòng)；壓環(huán)內(nèi)側(cè)開(kāi)有環(huán)向密封槽，用于壓緊密封座后的密封作用。

2.2 指形密封、密封座、壓板環(huán)安裝

中心回轉(zhuǎn)節(jié)盾體內(nèi)密封改造圖如圖2。

圖2 中心回轉(zhuǎn)節(jié)盾體內(nèi)密封改造圖

提前準(zhǔn)備好?600左右的鐵盆或其他容器、開(kāi)水、30mm開(kāi)口扳手、榔頭、銅棒、手拉葫蘆、繩索、油脂、指型密封1、O型圈、中心回轉(zhuǎn)節(jié)壓板、一字螺絲刀、十字螺絲刀、玻璃膠等工具和材料。

安裝順序如下：

1）將中心旋轉(zhuǎn)軸磨損處均勻填涂玻璃膠。

2）將件8(O型圈)安裝進(jìn)密封座密封槽內(nèi)，并將件1（VD密封座）水平推上軸套最前端。此過(guò)程中注意防止O型圈脫落。

3）將件7(指型密封1)放進(jìn)鐵盆或容器內(nèi)加水加熱，水溫控制在80℃左右；保持10min左右，確保密封受熱均勻膨脹；迅速取出密封安裝到VD密封座內(nèi)部。

4）將件5（O型圈）安裝在件6（中心軸套）上，件6內(nèi)外圈均勻涂抹黃油，用榔頭和銅棒將其準(zhǔn)確安裝進(jìn)密封座內(nèi)；注意盡量保證尾部螺栓孔位置與壓板環(huán)相對(duì)位置，方便后續(xù)安裝。

5）將件4（O型圈）用黃油粘在件1槽中，用緊定螺釘將件1與件6定位緊固。

6）調(diào)整件3的位置，使其準(zhǔn)確定位；先安裝上下兩顆定位銷，然后安裝對(duì)角4顆螺栓，并均勻緊固，保證壓板壓緊均勻，一圈無(wú)縫隙；安裝其余螺栓。

7）安裝回轉(zhuǎn)節(jié)尾部，整個(gè)安裝完成。

3 總 結(jié)

本次盾構(gòu)中心回轉(zhuǎn)節(jié)密封維修改造方案總圖如圖3。

回轉(zhuǎn)節(jié)安裝要求較高，偏心過(guò)大會(huì)導(dǎo)致回轉(zhuǎn)節(jié)與土倉(cāng)間密封失效，土倉(cāng)內(nèi)泥水進(jìn)入到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致停機(jī)甚至安全事故，所以此處的密封尤為重要。為了保證此設(shè)備的正常工作，通過(guò)改造密封的形式，補(bǔ)償回轉(zhuǎn)節(jié)跳動(dòng)間隙，達(dá)到密封的要求。改造后實(shí)際應(yīng)用，中心回轉(zhuǎn)節(jié)密封得到有效控制，掘進(jìn)過(guò)程中密封良好，掘進(jìn)正常。

圖3 中心回轉(zhuǎn)節(jié)密封改造圖