CN109931069A - 用于可拆卸式盾构机的密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于可拆卸式盾构机的密封结构，以解决装配式小型盾构机设计过程中，盾构机内不易形成密封环境的技术问题。它包括安装在一起的前盾装配模块、中盾装配模块、尾盾装配模块和主轴承；在所述主轴承与所述前盾装配模块的连接处形成有嵌合式旋转密封结构和至少两道第一环形密封圈，所述嵌合式旋转密封结构设置在其中两道第一环形密封圈之间；在所述瓣块的装配连接面上形成有用于设置多个螺栓穿孔的连接平面，当相邻的两块所述瓣块装配在一起时，在该两块所述瓣块之间还设有第二密封圈，所述第二密封圈用于围合所述连接平面，以使所述瓣块的装配连接面上的所有螺栓穿孔均设置在所述第二密封圈内。装配式小型盾构机内就可以形成密封环境。
Description
技术领域
本发明涉及密封结构技术领域，具体涉及一种用于可拆卸式盾构机的密封结构。
背景技术
在采用盾构施工法挖掘隧道过程中，盾构机需要支承其上方的地层，故而，盾构隧道与盾构机之间的间隙较小。由于盾构机的长度较长，且受限于盾构隧道与盾构机之间的间隙较小，盾构机在地下空间并不便于移动。在需要移动非工作状态的盾构机时，一般的方法是将盾构机经盾构吊装口从盾构隧道内吊拉至地面上方，借助运输工具将盾构机运输至目标区域后，再经盾构吊装口从地面上方降落至盾构始发区，开始盾构作业。
随着地下空间的高速发展，在盾构施工中由于场地、道路等问题导致一些车站盾构吊装口为非标准结构，或者处于封闭状态，这里就需要使盾构机在隧道内平移、过站作业。
盾构机内的独立的密封施工环境是这样形成的：通过主驱动密封和尾盾刷将盾构机与地层相隔离。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种用于可拆卸式盾构机的密封结构，以解决装配式小型盾构机设计过程中，盾构机内不易形成密封环境的技术问题。
为了降低平移、过站作业难度，发明人考虑将盾构机设计为装配式结构，以通过拆解、组装的方式降低单块物料的运输大小和重量。由于盾构机工作时需要保持其内土压平衡或水压平衡，因此，装配式盾构机的设计难点之一在于可分离连接处易密封失效的问题，例如：各分块之间需要形成静密封、前盾分块与主轴承需要形成旋转密封。
装配式小型盾构机的设计主要考虑块与块之间的密封，而且，块与块之间的密封宜以平面密封为主。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种用于可拆卸式盾构机的密封结构，包括安装在一起的前盾装配模块、中盾装配模块和尾盾装配模块，以及安装在前盾装配模块内的主轴承；所述前盾装配模块、中盾装配模块、尾盾装配模块均由可拆卸连接的至少两瓣瓣块装配而成；在所述主轴承与所述前盾装配模块的连接处形成有嵌合式旋转密封结构和至少两道第一环形密封圈，所述嵌合式旋转密封结构设置在其中两道第一环形密封圈之间；在所述瓣块的装配连接面上形成有用于设置多个螺栓穿孔的连接平面，当相邻的两块所述瓣块装配在一起时，在该两块所述瓣块之间还设有第二密封圈，所述第二密封圈用于围合所述连接平面，以使所述瓣块的装配连接面上的所有螺栓穿孔均设置在所述第二密封圈内。
进一步的，在所述前盾装配模块与中盾装配模块之间还设有第三密封圈，以使所述前盾装配模块与中盾装配模块之间的所有螺栓穿孔、第二密封圈均设置在所述第三密封圈内；在所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间还设有第四密封圈，以使所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间的所有螺栓穿孔、第二密封圈均设置在所述第四密封圈内。这样能够形成整体的密封系统。
又进一步的，在所述前盾装配模块与中盾装配模块之间的外壳接缝处焊接有焊缝，在所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间的外壳接缝处焊接有焊缝，在所述前盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在所述中盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在所述尾盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝。焊缝主要是用于保证盾构机的外壳强度，并起到隔离地层与密封的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：第二密封圈用于保证螺栓穿孔的密封性，嵌合式旋转密封结构用于使前盾装配模块与主轴承在主轴承的轴向上相对定位，其曲型结构兼具密封效果，第一环形密封圈用于增强旋转密封的效果，这样，装配式小型盾构机内就可以形成密封环境。
附图说明
图1为本发明一种用于可拆卸式盾构机的密封结构的前盾装配模块的尾部结构图。
图2为本发明一种用于可拆卸式盾构机的密封结构沿图1的A-A剖面线的剖视图。
图3为图2的B部放大图。
图4为图2的C部放大图。
图中，1-前盾装配模块，11-前盾瓣块，12-前盾瓣块，13-前盾瓣块，131-螺栓穿孔，132-前盾凸起，133-前盾凹槽，14-前盾瓣块，15-绞龙孔，16-人孔，2-中盾装配模块，3-尾盾装配模块，4-主轴承，41-主轴承凹槽，42-主轴承凸起，51-第二密封圈，52-第一环形密封圈，53-第一环形密封圈，54-第三密封圈，55-第三密封圈，56-第二密封圈，57-焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：一种用于可拆卸式盾构机的密封结构，包括安装在一起的前盾装配模块1、中盾装配模块2和尾盾装配模块3，以及安装在前盾装配模块1内的主轴承4。前盾装配模块1由可拆卸连接的至少两瓣瓣块装配而成，例如图1中的前盾瓣块11、前盾瓣块12、前盾瓣块13、前盾瓣块14装配形成了前盾装配模块1，而且，前盾瓣块11、前盾瓣块13的弧度均为29π/60，前盾瓣块12、前盾瓣块14的弧度均为31π/60。中盾装配模块由可拆卸连接的至少两瓣瓣块装配而成，尾盾装配模块由可拆卸连接的至少两瓣瓣块装配而成。中盾装配模块2也可以采用四块瓣块装配而成，其中两个瓣块的弧度均为2π/5，另两块瓣块的弧度均为3π/5。尾盾装配模块3也可以采用两块瓣块装配而成，其中一个瓣块的弧度均为9π/10，另两块瓣块的弧度均为11π/10。在装配前盾装配模块1、中盾装配模块2和尾盾装配模块3时，最好将装配前盾装配模块1和中盾装配模块2的轴向连接缝相错开，中盾装配模块2和尾盾装配模块3的轴向连接缝相错开。
在主轴承4与前盾装配模块1的连接处形成有嵌合式旋转密封结构和至少两道第一环形密封圈。
具体的，嵌合式旋转密封结构是这样形成的：参见图2-3，在主轴承4的与前盾装配模块1的连接处，在主轴承4的侧面设有主轴承凹槽41，在前盾装配模块1的内侧面设有前盾凸起132，当主轴承4安装在前盾装配模块1内时，前盾凸起132伸入主轴承凹槽41内，此时，在主轴承4 的轴向方向，主轴承4的与前盾装配模块1的连接面形成有曲形结构，而曲形结构具有止水效果。由于主轴承4需要相对于前盾装配模块1旋转，所以前盾凸起132应避免阻挡主轴承凹槽41的旋转，此时，该曲形结构也能限定主轴承4与前盾装配模块1在主轴承4的轴向方向上的偏离幅度。同样的，在主轴承4的与前盾装配模块1的连接处，在主轴承4的侧面设有主轴承凸起42，在前盾装配模块1的内侧面设有前盾凹槽133，主轴承凸起42和前盾凹槽133配合也形成了嵌合式旋转密封结构。前盾凸起132是由前盾瓣块11、前盾瓣块12、前盾瓣块13、前盾瓣块14在装配成前盾装配模块1后，其对应位置的凸起结构装配后形成的环形凸起结构，前盾凹槽133是由前盾瓣块11、前盾瓣块12、前盾瓣块13、前盾瓣块14在装配成前盾装配模块1后，其对应位置的凹槽结构后形成的环形凹槽结构。
嵌合式旋转密封结构设置在其中两道第一环形密封圈之间，例如在图2-3中，主轴承凹槽41和前盾凸起132配合形成的嵌合式旋转密封结构、主轴承凸起42和前盾凹槽133配合形成的嵌合式旋转密封结构均设置在第一环形密封圈52、第二环形密封圈53之间。
在瓣块的装配连接面上形成有用于设置多个螺栓穿孔的连接平面，当相邻的两块所述瓣块装配在一起时，在该两块所述瓣块之间还设有第二密封圈，所述第二密封圈用于围合所述连接平面，以使所述瓣块的装配连接面上的所有螺栓穿孔均设置在所述第二密封圈内。以前盾瓣块13为例，在前盾瓣块13的装配连接面上形成有用于设置多个螺栓穿孔131的连接平面，在前盾瓣块13上还设有第二密封圈卡槽，第二密封圈51设置在第二密封圈卡槽内，第二密封圈51用于围合连接平面，这样，当前盾瓣块13与前盾瓣块12通过螺栓连接件装配在一起时，第二密封圈51就能将该连接平面上所有的螺栓穿孔131与外部隔离开来。
根据需要还可以作以下改进，参见图1，在前盾装配模块1与中盾装配模块2之间还设有第三密封圈54、第三密封圈55，以使前盾装配模块1与中盾装配模块2之间的螺栓穿孔、第二密封圈56均设置在第三密封圈54和第三密封圈55的围合区域内；在中盾装配模块2与尾盾装配模块3之间还设有第四密封圈（未画），以使中盾装配模块2与尾盾装配模块3之间的螺栓穿孔、第二密封圈均设置在第四密封圈内。这样能够形成整体的密封系统。
根据需要还可以作以下改进，在前盾装配模块1与中盾装配模块2之间的外壳接缝处焊接有焊缝57，在中盾装配模块2与尾盾装配模块3之间的外壳接缝处焊接有焊缝。在前盾装配模块1的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在中盾装配模块2的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在尾盾装配模块3的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝。焊缝主要是用于保证盾构机的外壳强度，并起到隔离地层与密封的效果。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (3)
1.一种用于可拆卸式盾构机的密封结构，其特征在于，包括安装在一起的前盾装配模块、中盾装配模块和尾盾装配模块，以及安装在前盾装配模块内的主轴承；所述前盾装配模块、中盾装配模块、尾盾装配模块均由可拆卸连接的至少两瓣瓣块装配而成；在所述主轴承与所述前盾装配模块的连接处形成有嵌合式旋转密封结构和至少两道第一环形密封圈，所述嵌合式旋转密封结构设置在其中两道第一环形密封圈之间；在所述瓣块的装配连接面上形成有用于设置多个螺栓穿孔的连接平面，当相邻的两块所述瓣块装配在一起时，在该两块所述瓣块之间还设有第二密封圈，所述第二密封圈用于围合所述连接平面，以使所述瓣块的装配连接面上的所有螺栓穿孔均设置在所述第二密封圈内。
2.如权利要求1所述的用于可拆卸式盾构机的密封结构，其特征在于，在所述前盾装配模块与中盾装配模块之间还设有第三密封圈，以使所述前盾装配模块与中盾装配模块之间的所有螺栓穿孔、第二密封圈均设置在所述第三密封圈内；在所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间还设有第四密封圈，以使所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间的所有螺栓穿孔、第二密封圈均设置在所述第四密封圈内。
3.如权利要求1所述的用于可拆卸式盾构机的密封结构，其特征在于，在所述前盾装配模块与中盾装配模块之间的外壳接缝处焊接有焊缝，在所述中盾装配模块与尾盾装配模块之间的外壳接缝处焊接有焊缝，在所述前盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在所述中盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝，在所述尾盾装配模块的外表面的分瓣连接处焊接有焊缝。
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