一种盾构机刀盘自动伸缩式防堵冲洗装置
技术领域
本发明涉及盾构装备技术领域，特别是一种盾构机刀盘自动伸缩式防堵冲洗装置。
背景技术
盾构刀盘在粘性地层掘进时，切削下来的细小渣土颗粒和碎屑在粘结力、压力、温度等因素的综合作用下会重新聚集，并吸附在刀盘表面和刀具周围结成泥饼，造成刀具异常磨损、盾构掘进参数异常等一系列问题，严重影响着工程的施工进度。
为防止泥饼的形成，盾构刀盘上通常会设置一系列的冲洗喷头对刀盘关键区域进行冲洗。但是，现有的盾构刀盘采用的冲洗喷头长期无防护的裸露在刀盘表面，随着刀盘的持续运转，切削下来的土、岩块等颗粒物很可能导致冲洗喷头堵塞，使冲洗作用失效，降低工作效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种防止冲洗喷头堵塞、提高刀盘冲洗机构可靠性和工作效率的盾构机刀盘自动伸缩式防堵冲洗装置。
本发明的具体方案是：
设计一种盾构机刀盘自动伸缩式防堵冲洗装置，包括安装在刀盘面板上的固定套筒，所述固定套筒为两端开口的圆柱形，且其前端与刀盘面板的外端面齐平；
在固定套筒内滑动套装有圆柱形防堵喷头，所述防堵喷头的顶端封闭，在防堵喷头的侧壁上靠近其顶端面的位置设有喷水口；
在防堵喷头内设有中空的导向杆，所述导向杆的前端侧壁上设有限位端头，所述限位端头的外壁与防堵喷头的内壁滑动贴合，所述导向杆的后端穿过防堵喷头的底端面并延伸至固定套筒外部，在导向杆外部套装有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与限位端头固定，另一端与防堵喷头的底端面内壁固定；
在导向杆的后端外壁上套设有端盖，所述端盖与固定套筒的后端面固定在一起，在端盖上设有排气孔；
所述导向杆的前端开口为出水口，后端开口为进水口，所述进水口与高压水源连接，所述出水口与防堵喷头的内部连通。
优选的，在非工作状态下，导向杆与高压水源不接通，防堵喷头的顶端外壁与固定套筒的前端齐平，导向杆的前端面不超过喷水口内侧边缘所在位置，所述压缩弹簧处于非压缩状态，所述防堵喷头的底端面与端盖的内侧贴合；
在工作状态下，导向杆内通入高压水源，在水压作用下，将防堵喷头从固定套筒内顶出，使喷水口位于刀盘面板外侧，水从喷水口喷出，对刀盘进行冲洗；冲洗完毕后关闭高压水源，防堵喷头在压缩弹簧的带动下回到初始位置。
优选的，所述导向杆的进水口处连接有二位三通电磁阀，且导向杆的进水口与二位三通电磁阀的出水口A相连，二位三通电磁阀的第一进水口O连接有单向阀，二位三通电磁阀的第二进水口P与高压水源连接。
优选的，在所述防堵喷头的侧壁与固定套筒内壁之间设有上密封圈和下密封圈。
优选的，所述上密封圈位于靠近固定套筒前端面的位置，且嵌入安装在固定套筒的内壁上；所述下密封圈位于靠近防堵喷头底端面的位置，且嵌入安装在防堵喷头的外壁上。
优选的，所述固定套筒和防堵喷头以及导向杆的轴线重合。
优选的，端盖通过固定螺钉与固定套筒的端面固定在一起。
优选的，所述二位三通电磁阀通过管道与所述导向杆的进水口相连。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过设置压缩弹簧与高压水配合，实现了防堵喷头在非工作状态下的自我防护和工作状态下的自动伸出，为防堵喷头的喷水口提供了可靠的保护，避免了喷水口堵塞情况的发生。
2.本发明的防堵喷头结构设计紧凑，可以利用刀盘面板的有限空间进行灵活、批量布置；密封性好，既适用于TBM等敞开式隧道掘进机，也适用于土压盾构、泥水盾构等密闭式盾构。
3.本发明的盾构机刀盘防堵式冲洗装置系统组成简单，控制方便，便于与盾构机主系统集成。
4.本发明可以消除刀盘掘进时，产生的渣土堵塞刀盘防堵喷头的风险，提高刀盘冲洗系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明连接二位三通电磁阀的结构示意图；
图3是本发明的非工作状态下的结构示意图；
图4是本发明的工作状态下的结构示意图；
图中标号为：1固定套筒，2刀盘面板，3二位三通电磁阀，4单向阀，5高压水源，6进水通道，7导向杆，11喷水口，12防堵喷头，13限位端头，14压缩弹簧，15上密封圈，16下密封圈，17端盖，18螺钉，19排气孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种盾构机刀盘自动伸缩式防堵冲洗装置，如图1至图4，包括安装在刀盘面板2上的固定套筒1；
在固定套筒1内滑动套装有圆柱形防堵喷头12，防堵喷头12的顶端封闭，在防堵喷头12的侧壁上靠近其顶端面的位置设有喷水口11；使防堵喷头12与固定套筒1的内壁配合，使二者之间形成活塞结构，方便防堵喷头12的喷水口11露出固定套筒1对刀盘面板2进行冲洗，或隐藏在固定套筒1内，防止盾构机掘进时泥土堵塞喷水口11。
在防堵喷头12内设有中空的导向杆7，导向杆7的前端侧壁上设有限位端头13，限位端头13可以防止弹簧脱出，限位端头13的外壁与防堵喷头12的内壁滑动贴合，导向杆7的后端穿过防堵喷头12的底端面并延伸至固定套筒1外部，在导向杆7外部套装有压缩弹簧14，压缩弹簧14的一端与限位端头13固定，另一端与防堵喷头12的底端面内壁固定；压缩弹簧14能使防堵喷头12沿导向杆7在固定套筒1内伸缩，当喷水口11伸出固定套筒1外时，可以对刀盘进行清洗，当不需要冲洗时，喷水口11缩回至固定套筒1内，防止喷水口11被掘进时泥土堵塞喷水口11；
在导向杆7的后端外壁上套设有端盖17，端盖17与固定套筒1的后端面固定在一起，可以起到固定导向杆7的作用，在端盖17上设有排气孔19，排气孔19可以使防堵喷头12下部的空腔与外界空气连通，避免防堵喷头12下部空腔气压变化，影响防堵喷头12的伸缩运动。
导向杆7的前端开口为出水口，后端开口为进水口，进水口与高压水源5连接，出水口与防堵喷头12的内部连通。
在非工作状态下，导向杆7与高压水源5不接通，防堵喷头12的顶端外壁与固定套筒1的前端齐平，导向杆7的前端面不超过喷水口11内侧边缘所在位置，压缩弹簧14处于非压缩状态，防堵喷头12的底端面与端盖17的内侧贴合；
在工作状态下，导向杆7内通入高压水源5，在水压作用下，将防堵喷头12从固定套筒1内顶出，使喷水口11位于刀盘面板2外侧，水从喷水口11喷出，对刀盘进行冲洗；冲洗完毕后关闭高压水源5，防堵喷头12在压缩弹簧14的带动下回到初始位置。
导向杆7的进水口处连接有二位三通电磁阀3，且导向杆7的进水口与二位三通电磁阀3的出水口A相连，二位三通电磁阀3的第一进水口O连接有单向阀4，单向阀4可以在冲洗完成后，防堵喷头12内部空腔残余的水排出，二位三通电磁阀3的第二进水口P与高压水源5连接，使高压水通过导向杆7进入防堵喷头12的内部空腔。
在防堵喷头12的侧壁与固定套筒1内壁之间设有上密封圈15和下密封圈16，防止外部杂质进入。
上密封圈15位于靠近固定套筒1前端面的位置，且嵌入安装在固定套筒1的内壁上；下密封圈16位于靠近防堵喷头12底端面的位置，且嵌入安装在防堵喷头12的外壁上，可以使防堵喷头12在伸缩过程中，始终与固定套筒1之间保持密封状态，从而防止异物或杂质进入。
固定套筒1和防堵喷头12以及中空导向杆7的轴线重合，使整个装置更加稳定。
端盖17通过固定螺钉与固定套筒1的端面固定在一起，使端盖17更加牢固的固定在固定套筒1上。
二位三通电磁阀3通过管道与导向杆7的进水口相连。
本发明的工作方式为：
在非工作状态下，二位三通电磁阀3的出水口A与第一进水口O连通，第二进水口P截断，防堵喷头12在压缩弹簧14的作用下处于完全回缩状态，使防堵喷头12上的喷水口11隐藏在固定套筒1内部，避免刀盘掘进时产生的渣土堵塞喷水口11；
在工作状态下，二位三通电磁阀3的第二进水口P与出水口A连通，高压水源5由二位三通电磁阀3经过导向杆7进入防堵喷头12内部腔体，高压水产生的推力克服压缩弹簧14的弹力，使防堵喷头12持续向外伸出，当伸出至行程上限时，防堵喷头12上的喷水口11从固定套筒1内完全露出，高压水通过喷水口11喷出对刀盘既定区域进行冲洗；
冲洗完成后，将二位三通电磁阀3恢复至非工作状态下，打开单向阀4，切断高压水源5，并将导向杆7的进水口与第一进水口O连通，防堵喷头12内部腔体失去压力，防堵喷头12在压缩弹簧14的作用下慢慢回缩，在压缩弹簧14回缩的过程中，防堵喷头12的喷水口11逐渐向固定套筒1内移动，此时防堵喷头12腔体内残余水一部分通过喷水口11排出，另一部分通过单向阀4排出，直至压缩弹簧14完全不受压时，喷水口11完全隐藏至固定套筒1内，该装置恢复至初始状态。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
