[发明专利]高气压环境下盾构机刀盘刀具焊接方法

权利要求书

1.一种高气压环境下盾构机刀盘刀具焊接方法，其中，盾构机(5)包括人舱(5-3)、气垫舱(5-6)和刀盘舱，人舱(5-3)具有人舱舱门(5-2)，气垫舱(5-6)具有气垫舱舱门(5-4)和气垫舱法兰(5-5)，刀盘舱具有刀盘舱舱门(5-7)和刀盘舱法兰(5-8)，刀盘(5-9)位于刀盘舱内；其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)构建地层加固区，建立修复工作空间

先对盾构机(5)的刀盘(5-9)周围的地层进行加固处理，形成维修作业所需要的地层加固区(5-11)，地层加固区(5-11)的掌子面用泥膜保护，从而形成修复工作空间(6)，再往修复工作空间(6)中充入压缩空气以平衡地层泥水压力，并在修复工作空间(6)内设置气压传感器(14)用于测量修复工作空间(6)内的环境气体压力；

(2)焊接前准备

焊接维修作业之前，将送丝机(2)和焊枪(4)布置在修复工作空间(6)内，再将高气压环境自适应引弧系统(1)的焊接电缆正极、负极顺序穿越盾构机(5)的气垫舱法兰(5-5)和刀盘舱法兰(5-8)之后，分别与送丝机(2)、盾构机(5)的刀盘(5-9)连接，组成焊接回路；

(3)焊接维修

焊接维修作业时，焊工通过盾构机(5)的人舱舱门(5-2)进入盾构机(5)的人舱(5-3)中，向人舱(5-3)实施加压使其与盾构机(5)掘进时给定的压力相等，加压根据刀盘舱的压力水平和潜水减压表来进行；加压结束之后，焊工通过盾构机(5)的气垫舱舱门(5-4)进入气垫舱(5-6)，然后再通过刀盘舱舱门(5-7)进入修复工作空间(6)，操作焊枪(4)对盾构机(5)的刀盘(5-9)进行焊接，所述高气压环境自适应引弧系统(1)根据修复工作空间(6)内的环境气体压力自适应地提供相应的高频高压，该高频高压击穿焊枪(4)与刀盘(5-9)之间的高压空气，引燃电弧；

焊接维修作业结束，焊工按照上述相反顺序返回到盾构机(5)的人舱(5-3)，对盾构机(5)的人舱(5-3)实施减压，实施减压前焊工必须携带氧气呼吸面罩并且必须关闭刀盘舱舱门(5-7)和气垫舱舱门(5-4)，减压根据刀盘舱的压力水平和潜水减压表来进行，减压结束之后，焊工通过盾构机(5)的人舱舱门(5-2)出舱；

所述高气压环境自适应引弧系统(1)包括高频振荡器(11)、直线滑台(12)、控制单元(13)、所述气压传感器(14)以及焊接电源回路(15)，所述高频振荡器(11)具有一级高压变压器(T1)和二级高频耦合变压器(T2)，将直线滑台(12)与二级高频耦合变压器(T2)的次级线圈(L2)可滑动接触，使控制单元(13)与直线滑台(12)和气压传感器(14)电连接，将高频振荡器(11)串联接入焊接电源回路(15)，将气压传感器(14)测量的环境气体压力信号传送给控制单元(13)，控制单元(13)对压力信号进行分析计算并驱动直线滑台(12)直线移动相应的移动距离，获得与所述环境气体压力相对应的高频高压，焊接电源回路(15)将该高频高压施加在焊枪(4)与刀盘(5-9)之间。

2.根据权利要求1所述的高气压环境下盾构机刀盘刀具焊接方法，其特征在于：将所述一级高压变压器(T1)的次级与一火花隙放电器(P)并联连接，在将该一级高压变压器(T1)的次级与一振荡电容(C)串联后，再连接到所述二级高频耦合变压器(T2)的初级，并将所述二级高频耦合变压器(T2)的次级串联接入所述焊接电源回路(15)。

3.根据权利要求1或2所述的高气压环境下盾构机刀盘刀具焊接方法，其特征在于：所述二级高频耦合变压器(T2)的次级线圈(L2)为一个滑动线圈，在直线滑台(12)上设置一滑块，在滑块上连接一移动滑片，使该移动滑片与所述次级线圈(L2)可滑动接触，随着该移动滑片在次级线圈(L2)上滑动，可以自适应地改变次级线圈(L2)的输出电压以适应于引弧的需要。

4.根据权利要求3所述的高气压环境下盾构机刀盘刀具焊接方法，其特征在于：所述控制单元(13)包括计算机、数据采集卡、驱动器、小型伺服电机和减速器，其中，数据采集卡安装在计算机主板上，驱动器与计算机串口连接；所述控制单元(13)通过驱动器、小型伺服电机和减速器驱动所述直线滑台(12)移动。