CN102720507A

CN102720507A - 一种铰接式盾体防扭装置

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Publication number: CN102720507A
Application number: CN2012102409752A
Authority: CN
Inventors: 刘飞香; 程永亮; 郑大桥; 张社军; 张帅坤
Original assignee: China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102720507B

Abstract

根据本发明，提供了一种用于铰接式盾体的防扭装置。其中，铰接式盾体包括通过铰接油缸彼此相连的中盾和盾尾。中盾包括中盾支撑环、中盾后支撑环板及安装在中盾后支撑环板上的中盾铰接座。盾尾包括盾尾连接环和安装在盾尾连接环上的盾尾铰接座。铰接油缸连接在中盾铰接座和盾尾铰接座之间。该防扭装置包括：安装在中盾支撑环、中盾后支撑环板上的防扭架，其布置成处于铰接油缸的径向内侧，并且具有防扭端头；以及一体式形成在盾尾铰接座上的U形挡板，使得防扭端头容纳在挡板的内腔中。这样，防扭架不会占用铰接油缸的安装位置，使得可以在中盾和盾尾之间设置更多的铰接油缸，从而为盾尾提供更大的拖拉力，保证盾构施工的顺利进行。

Description

一种铰接式盾体防扭装置

技术领域

本发明涉及一种用于隧道工程施工的盾构机，更具体地涉及用于盾构机的铰接式盾体防扭装置。

背景技术

近年来，盾构施工以其对地面和地下环境影响小、掘进速度快、地表沉降小等特点，被广泛应用于地下隧道的建设。在隧道线路设计中往往会存在曲线段，这对盾构机的性能提出了更高的要求。铰接式盾体的灵敏度高，能适应较小的隧道转弯半径，因此被越来越多的应用到盾构设计中。

图1显示了一种现有技术中的铰接式盾体的结构。如图所示，在中盾1上焊接有中盾铰接座2，而在盾尾5上焊接有盾尾铰接座4。中盾铰接座2和盾尾铰接座4通过铰接油缸3相连。通常，沿盾体的圆周布置了多个铰接油缸3，从而能以合适的作用力拖动盾尾5前进。

图2显示了在转弯时中盾1相对盾尾5的状态图。当盾构机沿直线段行进时，铰接油缸3处于锁死状态。因此，各个铰接油缸的行程相同。当盾构机通过曲线段时，铰接油缸3的进出油口阀门打开，各个铰接油缸的行程发生变化，从而通过各个铰接油缸3的行程差来实现中盾1相对于盾尾5的转弯。如图所示，中盾1与盾尾5的轴线形成了夹角α。

由于刀盘旋转反力矩的存在，中盾1和盾尾5之间存在相互转动。这种相互转动可能会导致铰接油缸3无法正常工作，甚至损坏铰接油缸3，从而使得盾尾5不能正常前进，影响盾构机的正常掘进。因此，为了防止中盾1和盾尾5之间的相互转动，需要设置防扭装置。

图3显示了现有技术中的防扭装置，其为分体焊接式结构。如图所示，在中盾1的中盾后支撑环板6上焊接了防扭架7。该防扭架7的自由端由位于其两侧的一对挡板8限定。挡板8通常需在工地现场组装时，根据防扭架7的位置来定位，并焊接在盾尾连接环9上。由于挡板8限制了防扭架7的运动，实现了对中盾1和盾尾5之间的相互转动的抑制。因此，这种防扭装置能够防止中盾1和盾尾5之间的相互转动。

然而，这种现有的防扭装置存在以下缺点。首先，防扭架7直接焊接在中盾后支撑环板6上，与中盾1形成为一体，导致拆装不方便。另外，防扭架7和挡板8占用了铰接油缸3的安装位置，导致铰接油缸3的数量减少，使得对盾尾5的拖拉力不足。此外，挡板8通常为厚度60mm以上的钢板，并且需要在现场组装时焊接。这便很容易引起盾尾连接环9的变形，导致盾尾5失圆。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提出一种新型的铰接式盾体的防扭装置，其能够在有效地防止盾体之间的相互转动的同时解决上述不足。

根据本发明，提供了一种用于铰接式盾体的防扭装置。其中，铰接式盾体包括通过铰接油缸彼此相连的中盾和盾尾。中盾包括中盾后支撑环板、中盾支撑环和安装在中盾后支撑环板上的中盾铰接座。盾尾包括盾尾连接环和安装在盾尾连接环上的盾尾铰接座。铰接油缸连接在中盾铰接座和盾尾铰接座之间。该防扭装置包括：安装在中盾支撑环和中盾后支撑环板上的防扭架，其布置成处于铰接油缸的径向内侧，并且具有防扭端头；以及一体式形成在盾尾铰接座上的U形挡板，使得防扭端头容纳在挡板的内腔中。

根据本发明的防扭装置，防扭架设置在铰接油缸的径向内侧。因此，防扭架不会占用铰接油缸的安装位置。在这种情况下，可以在中盾和盾尾之间设置更多的铰接油缸，从而为盾尾提供更大的拖拉力，保证盾构施工的顺利进行。

此外，由于U形挡板一体式形成在盾尾铰接座上，因此与现有技术中的将挡板现场焊接在盾尾连接环上的情况相比，能够避免引起盾尾连接环变形的可能性。

在一个实施例中，在挡板内腔的至少一个侧壁上还固定有垫板。具体地，可以根据防扭架中心线与挡板中心线之间的实际偏差以及防扭架与挡板之间的设定间隙来选择垫板的厚度。垫板的厚度通常比U形挡板侧壁的厚度小很多。因此，可以根据具体情况的需要选择垫板的厚度，从而保证防扭端头和挡板之间具有设定的间隙。垫板例如可现场焊接于挡板的内侧壁上。由于垫板很薄，尤其是比挡板薄得多，因此该焊接不会引起盾尾连接环的变形。

在一个优选的实施例中，防扭架的防扭端头构造为圆柱体。这样，防扭端头与挡板之间的接触为线接触，保证了有足够的防扭作用力。

在一个优选的实施例中，防扭架具有一体式的T形结构，包括可拆式地固定在中盾支撑环上的基板，以及可拆式固定在中盾后支撑环板上的筋板。防扭端头设置在基板和筋板上。这种可拆式固定使得拆装非常方便。

在一个优选的实施例中，在基板和中盾支撑环之间设有第一调整板，而在筋板和中盾后支撑环板之间设有第二调整板。第一调整板和/或第二调整板用于准确地定位防扭架的位置，并能够起到加强防扭的作用。

附图说明

以下结合附图来对本发明进行详细的说明。然而应当理解，这些附图仅用于显示本发明的结构，并不对本发明起任何限制作用。

图1显示了现有技术中的铰接式盾体的中盾和盾尾的连接结构。

图2显示了图1所示铰接式盾体在转弯时的状态。

图3显示了现有技术中的铰接式盾体的防扭装置。

图4显示了根据本发明的防扭装置的结构。

图5到7分别是图4所示防扭装置的主视图、右视图和仰视图。

图8到10为图5的C-C剖视图，分别显示了防扭架中心线与挡板中心线之间无偏离、存在小偏离以及存在较大偏离时的情况。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案加以说明。

图4显示了根据本发明的防扭装置50，其用于安装在铰接式盾体的中盾1和盾尾5之间，以防止中盾1和盾尾5之间的相互转动。

如图所示，铰接式盾体的中盾1包括中盾后支撑环板6和中盾支撑环10。在中盾后支撑环板6上设置有中盾铰接座2。盾尾5包括盾尾连接环9，以及安装在盾尾连接环9上的盾尾铰接座4。在中盾铰接座2和盾尾铰接座4之间安装了铰接油缸3，从而将中盾1和盾尾5铰接起来，形成铰接式盾体。这些结构均是本领域的技术人员所熟知的，因此其详细描述在此略去。

根据本发明，防扭装置50包括防扭架14。防扭架14的一端安装在中盾支撑环10和中盾后支撑环板6上。优选地是，防扭架14的一端以可拆卸的方式、例如通过螺栓12安装在中盾支撑环10和中盾后支撑环板6上，从而有利于装配。防扭架14的另一端形成有防扭端头17（在图8中更清楚地示出）。防扭装置50设置在铰接油缸3的径向内侧，从而不会占用铰接油缸3的安装位置。因此，可以在中盾1和盾尾5之间设置更多的铰接油缸，从而为盾尾5提供更大的拖拉力。

在盾尾铰接座4上一体式地形成有U形挡板18。与现有技术中的将挡板现场焊接在盾尾连接环9上的情况相比，一体式的U形挡板18避免了引起盾尾连接环9变形的可能性。

防扭架14的防扭端头17伸入到U形挡板18的内腔中，在两侧受到U形挡板18的内侧壁的限制。因此，通过U形挡板18与防扭架14的防扭端头17之间的配合作用，从而可以防止中盾1和盾尾5之间的相互转动。防扭架11的防扭端头17设计为圆柱体，使得防扭端头17与挡板18之间的接触为线接触，保证了有足够的防扭作用力。

根据本发明的一个优选实施例，防扭架14呈T型结构，包括一体式布置的基板19和筋板20。其中，防扭端头17设置在基板19和筋板20的末端。基板19例如通过螺栓12固定在中盾支撑环10上，而筋板20例如通过螺栓12固定在中盾后支撑环板6上。相对于单块板的防扭架，这种T形的防扭架能够显著地提高抗扭性能。为了调整防扭架14的位置，在基板19和中盾支撑环10之间设置有第一调整板11，而在筋板20和中盾后支撑环板6之间设置有第二调整板13。调整板也称为配焊板。通过设置第一调整板11和/或第二调整板13，可以更准确地定位防扭架14的位置。另外，如图4、图6和图7所示，在第一调整板11两侧设置有侧凸缘21，使得基板19在横向上受到侧凸缘21的限位约束。这一方面加强了定位作用，另一方面也增强了防扭效果。

为了使U形挡板18能够适当地限定防扭端头17，以便实现符合要求的防扭功能，防扭架14与挡板18之间的间隙是很重要的，其必须达到设计的要求。为此，可以在U形挡板18的至少一个内侧壁设置垫板15、16，用来调节防扭架14与挡板18之间的这一间隙。垫板15、16的厚度通常较小，一般小于20mm。在装配期间，根据具体情况的需要选择适当厚度的垫板，并现场焊接在U形挡板18的内侧壁上。由于垫板很薄，因此该焊接不会引起盾尾连接环9的变形。

图8显示了安装好的防扭架14的中心线和挡板18的中心线相重合的情况。此时，可以选择厚度均为t的两块垫板15和16，并将它们现场焊接于U形挡板18的内侧壁上，保证防扭端头17与垫板15和16之间的间隙为设计尺寸δ。

图9显示了安装好的防扭架14的中心线和挡板18的中心线之间存在较小的偏离的情况。如图所示，安装好的防扭架14的中心线和挡板18的中心线之间存在较小的偏离d1，该偏离d1小于上述重合情况中的垫板的厚度值t。在这种情况下，可将其中一块垫板15的厚度选择为t+d1，而将另一块垫板16的厚度选择为t-d1，并将它们现场焊接于U形挡板18的内侧壁上。由此，同样可以保证防扭端头17与垫板15和16之间的间隙为设计尺寸δ。

图10显示了安装好的防扭架14的中心线和挡板18的中心线之间存在较大的偏离的情况。如图所示，安装好的防扭架14的中心线和挡板18的中心线之间存在较大的偏离d2，该偏离d2大于上述重合情况中的垫板的厚度值t。在这种情况下，可以选择一块厚度为t+d2的垫板15，而省略掉另一块垫板16。也就是说，仅在U形挡板18的一个内侧壁上现场焊接垫板15。由此也能保证防扭端头17与垫板15和U形挡板18的内侧壁之间的间隙达到要求。

虽然已经参考若干实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种用于铰接式盾体的防扭装置，其中所述铰接式盾体包括通过铰接油缸彼此相连的中盾和盾尾，所述中盾包括中盾后支撑环板、中盾支撑环和安装在中盾后支撑环板上的中盾铰接座，所述盾尾包括盾尾连接环和安装在盾尾连接环上的盾尾铰接座，所述铰接油缸连接在中盾铰接座和盾尾铰接座之间，所述防扭装置包括：

安装在所述中盾支撑环和中盾后支撑环板上的防扭架，其布置成处于所述铰接油缸的径向内侧，所述防扭架具有防扭端头，

一体式形成在盾尾铰接座上的U形挡板，使得所述防扭端头容纳在所述U形挡板的内腔中。

2.根据权利要求1所述的防扭装置，其特征在于，在所述挡板的内腔的至少一个侧壁上还固定有垫板。

3.根据权利要求2所述的防扭装置，其特征在于，所述垫板的厚度根据防扭架中心线与挡板中心线之间的实际偏差以及防扭架与挡板之间的设定间隙来选择。

4.根据权利要求3所述的防扭装置，其特征在于，所述垫板的厚度小于所述U形挡板的侧壁的厚度。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的防扭装置，其特征在于，所述防扭架的防扭端头构造为圆柱体。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的防扭装置，其特征在于，所述防扭架具有一体式的T形结构，包括可拆式地固定在中盾支撑环上的基板，以及可拆式地固定在中盾后支撑环板上的筋板。

7.根据权利要求6所述的防扭装置，其特征在于，在所述基板和中盾支撑环之间设有第一调整板，在所述筋板和中盾后支撑环板之间设有第二调整板。