CN113752443A - 盾构掘进机铰接密封件现场接头模具及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开盾构掘进机铰接密封件现场接头模具及其成型方法，该方法包括如下步骤：S1.设计现场接头模具，让铰接切口处可以固定在盾构机机体上，有一个稳定的硫化区域；S2.处理切口断面，保证使用本体材料进行硫化成环时粘合效果良好；S3.将处理好的切口通过模具安装固定在盾体上，从留出的注胶口注入本体胶料，通过特殊的现场硫化工艺对切口进行硫化成环，最终得到整圈成品。本发明在工艺方法中通过对接头模具、长段产品切口处理、现场硫化工艺等的设计及控制，保证了成型方法的低成本、高精度、优良的外观、高可靠性要求。

Description

盾构掘进机铰接密封件现场接头模具及其成型方法
技术领域
本发明属于盾构机密封件技术领域，具体涉及一种盾构掘进机铰接密封件现场接头模具及其成型方法。
背景技术
在我国，盾构机在城市地铁和穿江越洋隧道施工领域及铁路、公路、市政、水电等隧道工程中发挥着巨大的效用。铰接密封件是安装在中盾和盾尾之间的环形密封耐磨弹性单元，在盾构机掘进过程中铰接油缸在转向时起到阻挡泥沙渣土等进入到盾体中，保护液压闭合装置、推进油缸、铰接油缸、管片安装支架等不被损坏。一般铰接密封件为两道双翅铰接密封结构，主要应用材料为聚氨酯材料。
目前盾构掘进机铰接密封件成型方法一般包括三类：第一类，采用整环模具模压成型。此种成型方法产品尺寸精度相对较高，但模具加工成本极大，也需要大型平板硫化机进行工艺配合，且盾构掘进机铰接密封相同断面不同尺寸规格数量极多，此种成型方法对模具成本压力极大，不适于商业生产；第二种是采用压制聚氨酯筒料后采用机械加工手段进行车削的成型方法，这种成型方法产品尺寸精度高，但对产品橡胶材料硬度有一定要求，会在一定程度上影响聚氨酯胶料的回弹和压缩永久变形性能，在使用过程中有一定风险；第三种是采用分段模压最后接头成环的工艺方法，这种成型方法利用聚氨酯材料可本体粘合的特性，只需要归纳整理出常用的断面尺寸开模，加工成长段半成品，最终根据所需尺寸进行接头成环。
但是随着盾构机领域的发展，对盾构机的要求越来越高，尺寸也越来越大，但是尺寸越大相应的对其他辅助设施要求也越高，为降低辅助成本一般的大型盾构机都是采用先拆分再组装的方式，将盾构机较大的配件拆分成三部分，运输到现场再拼接完成，由此也需要找一种根据现场作业条件，从低模具成本、优良的材料性能与成型工艺适应性、高产品尺寸精度、高可靠工艺控制的要求解决盾构掘进机铰接密封件现场成型问题。
发明内容
本发明提供了一种盾构掘进机铰接密封件现场接头模具及其成型方法，解决盾构掘进机铰接密封件现场成型的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
盾构掘进机铰接密封件现场接头模具，包括模具本体和加热罩，加热罩设置于模具本体外部；所述模具本体整体为长方体结构，其上壁开设接头模具腔体，接头模具腔体包括主体部和主体部下方的双翅结构，在模具本体的侧壁开有与主体部连通的多个注胶口，在模具本体的下壁开有与双翅结构的两个翅尖连通的多个排气孔。
进一步的，在所述模具本体的两个侧壁上开有盾体固定孔。
进一步的，所述双翅结构包括直线型双翅结构或含曲率双翅结构。
上述接头模具的成型方法，包括如下步骤：
S1.把已安装在盾构机机体上的密封件的长段铰接切口用现场接头模具固定在盾构机机体上，有一个稳定的硫化区域；
S2.处理密封件的长段铰接切口断面，保证使用本体材料进行硫化成环时粘合效果良好；
S3.将处理好的切口断面通过现场接头模具固定在盾构机机体上，从注胶口注入本体胶料，加盖加热罩，通过现场硫化工艺对密封件进行硫化成环，最终得到整圈成品。
进一步的，S1中，使用切胶刀或切割机根据标记位置在已装在盾构机机体上的密封件上切出需要的切口。
进一步的，S2中，所述切口断面使用砂纸、砂轮等物理机械手段进行打磨，使切口断面成粗糙面，使用的砂纸、砂轮为80～800目，打磨后使用化油器清洗剂等溶剂清洗打磨面及周边的油污、杂质，增大切口断面的粘合效果。
进一步的，S3中，所述注胶口的注胶压力为0.3～1.5MPa，注胶口与排气口尺寸要求范围为3mm～15mm。
进一步的，S3中，选择常压硫化，硫化温度区间为10～130℃，时间为1～2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明的成型模具及成型方法，通过现场接头成环，极大的保证了产品断面的尺寸精度，可以实现产品与盾体接触部位的完美贴合，提高了铰接密封产品的密封性。
2.本发明的接头模具和接头工艺，加强了切口断面处理及控制，使得接头部位强度高，可达到本体材料性能的90％以上。
3.本发明的成型方法工艺简单，即使中间过程出现不合格品情况，也不会整体报废，只需要重新切口、打磨、注胶硫化即可。
4.本发明的接头模具制造和使用成本低，其可在一定曲率范围内通用，具有一定的灵活性。
5.本发明的成型方法可以让大型盾构机拆分运输到现场进行组装，降低了运输安装成本，为更大直径的盾构机拆分运输提供了可能。
附图说明
图1为本发明实施例现场接头成环后的产品结构示意图；
图2为本发明实施例模具本体和加热罩的整体结构示意图；
图3位本发明实施例模具本体的立体示意图；
图4为图3的截面示意图；
图5为本发明实施例现场接头成环的方法示意图。
图中，1-模具本体，2-加热罩，101-接头模具腔体，102-主体部，103-双翅结构，104-注胶口，105-排气孔，106-盾体固定孔，107-定位销，108-模具组装螺栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
针对背景技术存在的问题，申请人从成型工艺角度出发，提供一种新的解决方案，通过接头模具现场注胶接头成环的方法，将模具安装在处理好的长段铰接切口位置，将其压制安装在盾体上，通过注胶口注入本体材料，利用本体材料的自粘性以及常温或高温可硫化性能进行硫化，通过接头模具接头成环。相比其他方式，本发明在工艺方法中通过对接头模具设计及控制，对产品切口断面进行处理，设计合理的现场硫化工艺进行现场接头硫化成环，保证了成型方法的低成本、高精度、优良的外观、高可靠性要求。
实施例：
参见图1，本实施例以盾构掘进机铰接密封件为例进行说明，这种密封件为环形结构，其截面包括顶部的本体和本体下端的直线型双翅。
完成该密封件现场成环的接头模具，参见图2，包括模具本体1和加热罩2，加热罩2设置于模具本体1外部；参见图3和图4，模具本体1整体为长方体结构，其上壁开设接头模具腔体101，接头模具腔体101包括主体部102和主体部102下方的双翅结构103，在模具本体1的侧壁开有与主体部102连通的多个注胶口104，在模具本体1的下壁开有与双翅结构103的两个翅尖连通的多个排气孔105。
为了和盾构机机体连接，在模具本体1的两个侧壁上开有多个盾体固定孔106。
模具腔体101工作面的曲率与盾构机机体的曲率相互匹配，双翅结构包括直线型双翅结构或含曲率双翅结构；本实施例中，模具本体1为分体式的结构，A部分为开设接头模具腔体101的部分，B部分为设置注胶口104的部分，A部分和B部分通过定位销107以及模具组装螺栓108组装固定。
下面介绍本发明实施例的成型方法：
参见图5，将模具本体1安装在需要切口的产品上，作出需要切割的位置标记，取下模具本体1，将密封件所标记的位置切割出需要的断面，将断面使用打磨机装600目的砂纸进行机械打磨，将断面打磨成粗糙面，检查打磨位置不能漏磨，使用化油器清洗剂清洗打磨面及周边油污、杂质，将打磨面清洗干净，将密封件的切口处装入模具本体1中，用模具本体1的盾体固定孔106安装盾体固定螺栓，进而固定安装在盾构机机体上；在注胶口104上插入注胶管，使用真空泵利用压强差，将准备好的本体胶料注入模具腔体101内，直到排气口105有胶流出为止，在注胶完成后，加盖加热罩2升温，使硫化温度达到130℃，常压硫化1h后等接头位置产品固化后拆除加热罩2和模具本体1，将接头部位多余的胶边修理干净即可。
重复以上过程，最终完成整圈产品的对接和成环。
为了测试现场接头部位材料的机械强度，可用对现场接头部位进行磨削制样，将本体材料的样品和现场接头部位的样品制成厚度为2mm的试片。并按GB/T531.1-2008和GB/T528-2009测试标准进行材料硬度及拉伸性能测试。
表1本体材料和接头部位拉伸性能测试数据对比
测试项目 本体材料数据 现场接头部位数据
硬度 邵尔A 90 90
拉伸强度MPa 40 37
拉断伸长率％ 410 380
从表1可以看出，对本体材料的样品和现场接头部位的样品通过磨削制样，进行性能测试。现场接头部位性能优良，与本体材料的性能测试数据基本接近，具有较高的可靠性。
以上为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征及现场硫化工艺并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.盾构掘进机铰接密封件现场接头模具，其特征在于，包括模具本体和加热罩，加热罩设置于模具本体外部；所述模具本体整体为长方体结构，其上壁开设接头模具腔体，接头模具腔体包括主体部和主体部下方的双翅结构，在模具本体的侧壁开有与主体部连通的多个注胶口，在模具本体的下壁开有与双翅结构的两个翅尖连通的多个排气孔。
2.根据权利要求1所述盾构掘进机铰接密封件现场接头模具，其特征在于，在所述模具本体的两个侧壁上开有盾体固定孔。
3.根据权利要求1或2所述盾构掘进机铰接密封件现场接头模具，其特征在于，所述双翅结构包括直线型双翅结构或含曲率双翅结构。
4.根据权利要求3所述接头模具的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.把已安装在盾构机机体上的密封件的长段铰接切口用现场接头模具固定在盾构机机体上，有一个稳定的硫化区域；
S2.处理密封件的长段铰接切口断面，保证使用本体材料进行硫化成环时粘合效果良好；
S3.将处理好的切口断面通过现场接头模具固定在盾构机机体上，从注胶口注入本体胶料，加盖加热罩，通过现场硫化工艺对密封件进行硫化成环，最终得到整圈成品。
5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，S1中，使用切胶刀或切割机根据标记位置在已装在盾构机机体上的密封件上切出需要的切口。
6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，S2中，所述切口断面使用砂纸、砂轮等物理机械手段进行打磨，使切口断面成粗糙面，使用的砂纸、砂轮为80～800目，打磨后使用化油器清洗剂等溶剂清洗打磨面及周边的油污、杂质，增大切口断面的粘合效果。
7.根据权利要求6所述的成型方法，其特征在于，S3中，所述注胶口的注胶压力为0.3～1.5MPa，注胶口与排气口尺寸要求范围为3mm～15mm。
8.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，S3中，选择常压硫化，硫化温度区间为10～130℃，时间为1～2h。
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