CN110593882B - 充气式盾尾密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充气式盾尾密封装置，包括盾尾、直线驱动器、连杆和至少两个气囊；气囊包括气囊本体、气嘴和连接件，气嘴的一端插入气囊本体内另一端插入连接件中，连接件的两端均设置有能够彼此咬合的榫头和榫槽；相邻的气囊的连接件彼此咬合，连接件嵌入盾尾的凹槽内；盾尾内设置有气体管路；连杆的一端与直线驱动器的伸缩杆连接，另一端嵌入气囊的连接件的榫槽内。本发明利用连接件的榫头和榫槽并配合盾尾的凹槽实现气囊的固定，这种设计使得气囊处于盾尾内部时能够保持固定，气囊离开盾尾之后迅速产生错位脱钩，用户执行简单的推出动作即可抛弃磨损的气囊，同时还能在盾尾内部填入新的气囊进行补充，极大的简化了更换气囊的操作。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机领域，尤其涉及一种充气式盾尾密封装置。
背景技术
图1是现有技术中常用的盾构机盾尾结构图，包括盾尾1、三个盾尾刷2、油脂管路101和泥浆管路102。基本工作流程是：随着盾构机的工作，盾尾1不断前行(图1中向左运动)，管片3也随之增加(图1中不断增加管片3，使得管片3向左延伸)，在此过程中泥浆管路102向管片3与土层4之间填入泥浆5，油脂管路101向盾尾刷2之间的空间填入油脂6。油脂6与盾尾刷2共同形成密封，避免泥浆5进入盾尾1内部。
油脂和盾尾刷式的密封结构在泥浆压力大以及管片发生错位时容易失效，为此申请号为201510445604.1的中国专利申请《一种盾尾密封装置及盾构机》提供一种气囊式结构代替传统的油脂和盾尾刷密封结构。这种气囊式结构的缺陷在于：盾构机的工作环境十分恶劣，在地下的高压环境中气囊与管片、泥浆以及土层不可避免的产生摩擦，磨损消耗大，必须经常更换；但是气囊处于盾尾与管片的间隙内，空间十分狭小，更换困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种充气式盾尾密封装置，采用活动式结构安装气囊，方便用户在盾尾内部更换气囊。。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种充气式盾尾密封装置，包括盾尾、直线驱动器、连杆和至少两个气囊；
气囊包括气囊本体、气嘴和连接件，气囊本体呈圆环形，气嘴的一端插入气囊本体内另一端插入连接件中，连接件的两端均设置有能够彼此咬合的榫头和榫槽；
盾尾的内壁设置有沿着轴向的凹槽，所有气囊套在管片上，相邻的气囊的连接件彼此咬合，连接件嵌入盾尾的凹槽内；盾尾内设置有气体管路，气体管路的排气口在凹槽内与气嘴衔接；
直线驱动器安装的盾尾内壁，连杆的一端与直线驱动器的伸缩杆连接，另一端嵌入气囊的连接件的榫槽内。
本发明在应用时，所有气囊的连接件嵌入盾尾的凹槽内，连接件彼此通过榫头和榫槽勾连，最内部的气囊的连接件通过连杆与直线驱动器连接，实现全部气囊的固定安装；当气囊发生磨损需要更换时(也可以选择定期更换，即气囊使用了规定的时间后无论破损与否都进行更换)，直线驱动器的伸缩杆向外伸出，将最外侧的气囊推出盾尾与管片的间隙，最外侧气囊的连接件与盾尾的凹槽脱离；失去了凹槽的限位之后，最外侧气囊的连接件在泥浆的冲刷、设备的振动等外力影响下很容易发生错位，与相邻的气囊的连接件脱钩，进而被遗弃在泥浆中。然后工人在盾尾内部拆下连杆并将直线驱动器的伸缩杆收回，将新的气囊塞入盾尾与管片的间隙，重新勾连好各个连接件，最后对新的气囊进行充气并重新安装连杆。以上步骤即可实现气囊更换，整个更换过程均在盾尾内部进行，且更换过程中始终有至少一个气囊处于正常工作状态，杜绝泥浆渗入盾尾内部。
进一步的，所述气嘴上套有第一弹簧，第一弹簧位于气囊本体的内部；第一弹簧能够维持气囊本体在未充气时处于基本充盈的状态，保持连接件的水平；当气囊本体套在管片上时，第一弹簧能够避免安装好的连接件因自重而产生倾斜。
具体的，所述气嘴的数量为多个，气嘴围绕气囊本体的中轴线均匀分布；每个气嘴配置有一个连接件，气嘴和连接件的作用是为气囊本体充气以及固定气囊本体，一般来说气嘴的数量不应少于六个，可以是八个、十个或者更多。需要补充说明的是，本发明气嘴由于具有配合连接件的作用，所以数量较多；但是盾尾中并不需要设计与气嘴数量一致的气体管路，气体管路的数量能够满足对气囊本体充气即可，部分气嘴所在的凹槽内不具有气体管路也是可以的。
具体的，所述连杆包括横杆和竖杆，横杆的第一端头与竖杆的中部连接形成丁字形结构，横杆的第二端头连接直线驱动器的伸缩杆；竖杆的第一端头嵌入榫槽内，竖杆的第二端头套有第二弹簧，第二弹簧的末端抵住管片。
进一步的，所述连杆还包括连接板，连接板与直线驱动器的伸缩杆通过螺栓连接，连接板上设置有球形基座，横杆的第二端头呈球形，横杆的第二端头嵌入球形基座内；球形的第二端头和球形基座使得连杆整体能够产生一定的角度，增加连杆的灵活性，避免卡住。
进一步的，所述连接件的表面设置有环形槽，环形槽内安装有橡胶垫片，橡胶垫片与气嘴贴合，橡胶垫片用于增加气嘴与凹槽内壁的密封性。
进一步的，所述直线驱动器为液压缸。
有益效果：(1)本发明的充气式盾尾密封装置在气囊上设置连接件，利用连接件的榫头和榫槽并配合盾尾的凹槽实现气囊的固定，这种设计使得气囊与盾尾并无直接的固定关系，气囊处于盾尾内部时能够保持固定，气囊离开盾尾之后迅速产生错位脱钩，用户执行简单的推出动作即可抛弃磨损的气囊，同时还能在盾尾内部填入新的气囊进行补充，极大的简化了更换气囊的操作。(2)本发明的充气式盾尾密封装置在气囊本体内设置第一弹簧，维持气囊本体在未充气时处于基本充盈的状态，保持连接件的水平；当气囊本体套在管片上时，第一弹簧能够避免安装好的连接件因自重而产生倾斜。(3)本发明的充气式盾尾密封装置在连接板内设置球形基座，利用横杆球形的第二端头与球形基座形成万向头结构，增加连杆的灵活性，避免卡住。
附图说明
图1是现有技术中盾构机盾尾结构图。
图2是实施例1充气式盾尾密封装置结构示意图。
图3是图2的A放大图。
图4是实施例1中气囊的主视图。
图5是实施例1充气式盾尾密封装置工作状态图(其一)。
图6是实施例1充气式盾尾密封装置工作状态图(其二)。
图7是实施例1充气式盾尾密封装置工作状态图(其三)。
其中：1、盾尾；101、油脂管路；102、泥浆管路；103、凹槽；104、气体管路；2、盾尾刷；3、管片；4、土层；5、泥浆；6、油脂；7、直线驱动器；8、连杆；801、横杆；802、竖杆；803、连接板；804、第二弹簧；9、气囊；901、气囊本体；902、气嘴；903、连接件；904、第一弹簧；905、橡胶垫片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例的充气式盾尾密封装置，包括盾尾1、直线驱动器7、连杆8和两个气囊9；
如图3和图4所示，气囊9包括气囊本体901、气嘴902和连接件903，气囊本体901呈圆环形，气嘴902的一端插入气囊本体901内另一端插入连接件903中，气嘴902位于气囊本体901内的一端套有第一弹簧904；连接件903的表面设置有环形槽，环形槽内安装有橡胶垫片905，连接件903的两端均设置有能够彼此咬合的榫头和榫槽；气嘴902围绕气囊本体901的中轴线均匀分布；每个气嘴902配置有一个连接件903，气嘴902和连接件903的作用是为气囊本体901充气以及固定气囊本体901，本实施例中气嘴902和连接件903的数量为十个；
盾尾1的内壁设置有沿着轴向的凹槽103，所有气囊9套在管片3上，相邻的气囊9的连接件903彼此咬合，连接件903嵌入盾尾1的凹槽103内；盾尾1内设置有气体管路104，气体管路104的排气口在凹槽103内与气嘴902衔接；盾尾1内还设置有泥浆管路102；
本实施例采用液压缸作为直线驱动器7，直线驱动器7安装的盾尾1内壁；
连杆8包括横杆801、竖杆802和连接板803，横杆801的第一端头与竖杆802的中部连接形成丁字形结构，横杆801的第二端头呈球形；竖杆802的第一端头嵌入榫槽内，竖杆802的第二端头套有第二弹簧804，第二弹簧804的末端抵住管片3；连接板803与直线驱动器7的伸缩杆通过螺栓连接，连接板803上设置有球形基座，横杆801球形的第二端头嵌入球形基座内。
图2所示的是本实施例充气式盾尾1密封装置的正常工作状态，直线驱动器7、连杆8和两个气囊9依次连接，两个气囊9均位于盾尾1和管片3的间隙中，气囊9由盾尾1的气体管路104充气进而膨胀，实现盾尾1与管片3间隙的密封。使用一定的时间之后，气囊9不可避免的产生磨损，应予以更换，具体更换步骤是：
(1)如图5所示，直线驱动器7的伸缩杆向外伸出，将最外侧的气囊9推出盾尾1与管片3的间隙，最外侧气囊9进入泥浆之中；
(2)如图6所示，拆卸连接板803与伸缩杆连接的螺栓，进而将整个连杆8拆下，然后收回直线驱动器7的伸缩杆；与此同时，由于最外侧气囊9的连接件903与盾尾1的凹槽103脱离，在失去了凹槽103的限位之后，最外侧气囊9的连接件903在泥浆的冲刷、设备的振动等外力影响下很容易发生错位，与相邻的气囊9的连接件903脱钩，进而被遗弃在泥浆5中；
(3)如图7所示，将新的气囊9塞入盾尾1与管片3的间隙，重新勾连好各个连接件903；
(4)利用盾尾1的气体管路104对新的气囊9进行充气并重新安装连杆8；完成气囊9更换。
上述更换气囊9的操作全部在盾尾1内部完成，全程无需额外移动盾尾1或者拆卸管片3，不仅操作步骤简单、省时省力，而且能够确保始终有至少一个气囊9处于工作状态，杜绝泥浆在更换气囊9的操作中渗入盾尾1内部，避免影响盾构机的作业效率。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种充气式盾尾密封装置，其特征在于：包括盾尾(1)、直线驱动器(7)、连杆(8)和至少两个气囊(9)；
气囊(9)包括气囊本体(901)、气嘴(902)和连接件(903)，气囊本体(901)呈圆环形，气嘴(902)的一端插入气囊本体(901)内另一端插入连接件(903)中，连接件(903)的两端均设置有能够彼此咬合的榫头和榫槽；
盾尾(1)的内壁设置有沿着轴向的凹槽(103)，所有气囊(9)套在管片(3)上，相邻的气囊(9)的连接件(903)彼此咬合，连接件(903)嵌入盾尾(1)的凹槽(103)内；盾尾(1)内设置有气体管路(104)，气体管路(104)的排气口在凹槽(103)内与气嘴(902)衔接；
直线驱动器(7)安装的盾尾(1)内壁，连杆(8)的一端与直线驱动器(7)的伸缩杆连接，另一端嵌入气囊(9)的连接件(903)的榫槽内。
2.根据权利要求1所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述气嘴(902)上套有第一弹簧(904)，第一弹簧(904)位于气囊本体(901)的内部。
3.根据权利要求2所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述气嘴(902)的数量为多个，气嘴(902)围绕气囊本体(901)的中轴线均匀分布。
4.根据权利要求1所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述连杆(8)包括横杆(801)和竖杆(802)，横杆(801)的第一端头与竖杆(802)的中部连接形成丁字形结构，横杆(801)的第二端头连接直线驱动器(7)的伸缩杆；竖杆(802)的第一端头嵌入榫槽内。
5.根据权利要求4所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述竖杆(802)的第二端头套有第二弹簧(804)，第二弹簧(804)的末端抵住管片(3)。
6.根据权利要求5所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述连杆(8)还包括连接板(803)，连接板(803)与直线驱动器(7)的伸缩杆通过螺栓连接，连接板(803)上设置有球形基座，横杆(801)的第二端头呈球形，横杆(801)的第二端头嵌入球形基座内。
7.根据权利要求1所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述连接件(903)的表面设置有环形槽，环形槽内安装有橡胶垫片(905)，橡胶垫片(905)与气嘴(902)贴合。
8.根据权利要求1所述的充气式盾尾密封装置，其特征在于：所述直线驱动器(7)为液压缸。
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