CN212774297U - 一种铰接密封装置及其盾构机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铰接密封装置及其盾构机，能克服现有铰接密封装置的不足，提高了铰接密封装置的使用寿命。本实用新型包括铰接密封机构，所述铰接密封机构设置在前盾和中盾之间；所述前盾和中盾铰接，且前盾和中盾的铰接处设有冲洗机构。本实用新型中铰接密封机构设置在前盾和中盾之间，可以将前盾和中盾有效地与外界相隔绝，避免渣土进入盾构机；冲洗机构的设立可以自动冲洗前盾和中盾铰接处的积渣，提高了铰接密封机构的使用寿命。

Description

一种铰接密封装置及其盾构机

技术领域

本实用新型属于盾构设备施工技术领域，具体涉及一种铰接密封装置及其盾构机。

背景技术

近年来，随着经济社会的快速发展及城市化水平的不断提高，城市配套中的地铁、给排水、电力、通讯和综合管廊等地下隧道工程的建设如火如荼。盾构机以其安全性、经济性和高效率的施工特点，被广泛应用于国内外的隧道开挖项目施工中。目前城市中心区现有建筑物的密集程度越来越高，为了避让施工隧道周边的密集建筑物，小半径曲线转弯隧道越来越多。

作为小转弯半径盾构施工的关键技术之一，铰接系统在盾构机小转弯隧道施工时起着重要作用。按铰接形式的不同，盾构机通常分为主动铰接和被动铰接两种形式，其中主动铰接因其在较好控制主机姿态、处理小转弯半径时盾尾柔性密封可靠性较好的结构特点，得到了广泛的应用。作为主动铰接系统的关键部件之一，铰接密封隔绝了隧道周围地层的土砂、泥浆、地下水等，保证了盾体内部的密封性，为隧道内的人员提供安全的作业环境。

目前的主动铰接式盾构机中，使用较多的铰接密封形式为双指型铰接密封。此种铰接密封形式有如下缺点：（1）密封安装面的加工精度要求高、难度大，一旦安装面的加工出现超差，很容易出现铰接密封泄漏等严重后果；（2）双指型密封与密封环的接触面为平面，盾构机在小转弯半径隧道施工时，密封的压缩变化量较大，导致密封寿命降低；（3）密封材料的耐磨性能不好，尤其是在长距离小曲线施工时，铰接密封需要频繁使用，导致密封磨损，给隧道施工带来安全隐患。

中国专利中公开了一种铰接密封装置及具有该铰接密封装置的盾构机（公开号：CN207715151U，授权公告日：20180810），专利中两道铰接密封分别由馒头型铰接密封环和紧急气囊、馒头型铰接密封环和压板组成。此种形式的铰接密封虽然能解决小转弯半径隧道施工时铰接密封压缩变化量大的问题，但球形铰接的球面结构加工难度大，密封圈的安装和固定方式较为复杂；且盾构姿态调整方式过于灵活，控制难度大；更重要的是，当盾构机遇到水平后退的姿态控制时，铰接密封的压缩变化量依然很大，导致密封寿命下降甚至损坏。

实用新型内容

针对现有主动铰接式的密封压缩变化量大、使用寿命低的问题，本实用新型提出了一种铰接密封装置及其盾构机，能克服现有铰接密封装置的不足，在小转弯半径隧道施工和盾构机水平后退等姿态控制时，铰接密封的压缩量均可保持不变，保证了铰接密封的可靠性，为盾构施工提供安全保障。

为解决以上技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种铰接密封装置，包括铰接密封机构，所述铰接密封机构设置在前盾和中盾之间；所述前盾和中盾铰接，且前盾和中盾的铰接处设有冲洗机构。

所述铰接密封机构包括沿前盾的中轴线方向依次设置的第一铰接密封件、第二铰接密封件和第三铰接密封件，第一铰接密封件、第二铰接密封件和第三铰接密封件通过压紧机构设置在前盾内，且第一铰接密封件、第二铰接密封件和中盾形成了第一密封腔，第二铰接密封件、第三铰接密封件和中盾形成了第二密封腔。

所述压紧机构包括第二压块，第二压块设置在第一铰接密封件和第二铰接密封件之间，且第一铰接密封件的前部设有第一压块，第二铰接密封件的后部设有第三压块；所述第三铰接密封件上设有第四压块；所述第一铰接密封件和第二铰接密封件均为VD型橡胶密封件。

所述冲洗机构包括喷头，喷头设置在中盾上，且喷头与水箱连接。

所述前盾包括外壳体，外壳体内设有油脂通道，且油脂通道上设有油脂座；所述外壳体上设有至少两个油脂通孔，两个油脂通孔均与油脂通道相连通，且两个油脂通孔分别与第一密封腔和第二密封腔相连通。

所述油脂通道远离油脂座的一端设有堵头。

所述前盾内固定设有定位环板，定位环板与中盾相接触。

所述中盾包括相连接的铰接环和内壳体，铰接环上设有依次平滑连接的锥面、第一球面、平面和第二球面，且锥面的前端部与定位环板相接触。

当盾构机直行时，铰接密封机构与平面相铰接；当盾构机转弯时，铰接密封机构与第一球面或第二球面相铰接。

一种盾构机，包括以上所述的铰接密封装置。

本实用新型的有益效果：

铰接密封机构设置在前盾和中盾之间，可以将前盾和中盾有效地与外界相隔绝，避免渣土进入盾构机；冲洗机构的设立可以自动冲洗前盾和中盾铰接处的积渣，提高了铰接密封机构的使用寿命；铰接环外表面的分段设置使其在用于小转弯半径隧道的施工和盾构机水平后退等姿态控制时，铰接密封的压缩量均可保持不变，为盾构施工提供了安全保障；加工工艺简单，而且可以根据盾构机的实际使用工况进行专门的形状组合设计，最大限度的保证了铰接密封的安装方便和压缩量不变，可靠性较强；VD型铰接密封具有良好的耐磨性，在小转弯半径隧道施工中经常往复运动或者频繁进行盾构姿态调整时，有效的保证了铰接密封的使用寿命，为盾构施工提供了安全保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为铰接密封机构的连接示意图。

图3为第二铰接密封件的结构示意图。

图4为铰接环和内壳体的连接示意图。

图中，1为前盾，101为外壳体，2为铰接密封机构，201为第一铰接密封件，202为第二铰接密封件，203为第三铰接密封件，3为压紧机构，301为第一压块，302为第二压块，303为第三压块，304为第四压块，4为紧固件，401为第一螺栓，402为第二螺栓，403为第三螺栓，404为第四螺栓，5为中盾，501为铰接环，502为内壳体，503为锥面，504为第一球面，505为平面，506为第二球面，6为油脂座，7为定位环板，8为油脂通道，9为油脂通孔，10为冲洗机构，11为堵头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：一种铰接密封装置，如图1所示，包括铰接密封机构2，所述铰接密封机构2设置在前盾1和中盾5之间，且铰接密封机构2有一定的初始压缩量，用于防止隧道内的泥浆和渣土进入到盾构机内部；前盾1和中盾5相铰接，且中盾5内设有用于冲刷前盾1和中盾5铰接处的冲洗机构10，冲洗机构10设置在铰接密封机构2的后方。

如图2所示，所述铰接密封机构2包括沿前盾1的中轴线方向依次设置的第一铰接密封件201、第二铰接密封件202和第三铰接密封件203，第一铰接密封件201、第二铰接密封件202和第三铰接密封件203通过压紧机构3设置在前盾1内；所述压紧机构3包括第二压块302，第二压块302设置在第一铰接密封件201和第二铰接密封件202之间，且第二压块302通过第二螺栓402与前盾1的内侧壁固定连接；第一铰接密封件201的前部设有第一压块301，第一压块301通过第一螺栓401与前盾1的内侧壁固定连接；第二铰接密封件202的后部设有第三压块303，第三压块303通过第三螺栓403与前盾1的内侧壁固定连接；所述第三铰接密封件203上设有第四压块304，且第四压块304通过第四螺栓404与前盾1的内侧壁固定连接。

第一压块301、第二压块302、第三压块303和第四压块304采用周向分段安装的形式设置，第一压块301、第二压块302和第三压块303一起将第一铰接密封件201和第二铰接密封件202紧密压接在前盾1的内侧壁上，且第一铰接密封件201、第二铰接密封件202和第三铰接密封件203均与中盾5紧密贴合，进而使第一铰接密封件201和第二铰接密封件202之间形成了第一密封腔，第二铰接密封件202和第三铰接密封件203之间形成了第二密封腔，两个密封腔相结合，很好地起到了渣土隔绝的作用。另外，这也大大降低了铰接密封安装面的加工精度要求，提高了铰接密封的使用寿命和可靠性。

所述前盾1包括外壳体101，外壳体101内设有油脂通道8，且油脂通道8上设有油脂座6，油脂座6与油脂桶相连接；所述外壳体101上设有至少两个油脂通孔9，两个油脂通孔9均与油脂通道8相连通，且两个油脂通孔9分别与第一密封腔和第二密封腔相连通。通过油脂座6，经油脂通道8和油脂通孔9可以向第一密封腔和第二密封腔内以自动润滑模式分别注入高压润滑油脂，进一步加强密封效果，防止盾构机外面的砂浆和地下水进入盾构机。本实施例中，所述油脂通道8包括盖板和环形油脂槽，环形油脂槽设置在外壳体101的内侧壁上，盖板固定焊接在环形油脂槽上，油脂座6设置在盖板上。

所述油脂通道8远离油脂座6的一端设有堵头11，堵头11设置在外壳体101的外壁上，打开堵头11，油脂通道8中的油脂可以经堵头流出，便于清理油脂通道。

所述前盾1内固定设有定位环板7，定位环板7与中盾5相接触，定位环板7与外壳体101固定连接，用于中盾5的安装定位。

所述中盾5包括铰接环501和内壳体502，铰接环501固定设置在内壳体502的前部，如图4所示，铰接环501上设有依次平滑连接的锥面503、第一球面504、平面505和第二球面506，且锥面503的前端部与定位环板7相接触，将铰接环501安装到外壳体101中时，锥面503可以起到导向的作用。当盾构机直行时，铰接密封机构2与平面505紧密接触，平面段保证了盾构机在遇到诸如刀盘卡死等需要水平后退的情况时，铰接密封机构2的压缩量依然保持不变，有效地延长了铰接密封的使用寿命，为盾构的安全施工提供了保障；当盾构机在小转弯半径隧道施工时，铰接密封机构2与第一球面504或第二球面506紧密接触，球面段保证了盾构机在铰接姿态控制和转弯过程中，第一铰接密封件201和第二铰接密封件202的压缩量保持一致，有效的提高了铰接密封的可靠性和安全性。

本实施例中，所述第一铰接密封件201和第二铰接密封件202均为VD型密封，采用丁腈橡胶材料制得，结构如图3所示；第三铰接密封件203为单指型密封，采用聚氨酯材料制得；所述冲洗机构10包括喷头，本实施例喷头采用高压冲洗喷头，高压冲洗喷头位于第二球面506和内壳体502之间，且高压冲洗喷头通过管路与水箱相连接。高压冲洗喷头安装在铰接环的圆周方向上，开启高压冲洗喷头，可以冲洗外壳体和铰接环之间的积渣。

实施例2：一种盾构机，包括如实施例1所述的铰接密封装置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铰接密封装置，其特征在于，包括铰接密封机构（2），所述铰接密封机构（2）设置在前盾（1）和中盾（5）之间；所述前盾（1）和中盾（5）铰接，且前盾（1）和中盾（5）的铰接处设有冲洗机构（10）。

2.根据权利要求1所述的铰接密封装置，其特征在于，所述铰接密封机构（2）包括沿前盾（1）的中轴线方向依次设置的第一铰接密封件（201）、第二铰接密封件（202）和第三铰接密封件（203），第一铰接密封件（201）、第二铰接密封件（202）和第三铰接密封件（203）通过压紧机构（3）设置在前盾（1）内，且第一铰接密封件（201）、第二铰接密封件（202）和中盾（5）形成了第一密封腔，第二铰接密封件（202）、第三铰接密封件（203）和中盾（5）形成了第二密封腔。

3.根据权利要求2所述的铰接密封装置，其特征在于，所述压紧机构（3）包括第二压块（302），第二压块（302）设置在第一铰接密封件（201）和第二铰接密封件（202）之间，且第一铰接密封件（201）的前部设有第一压块（301），第二铰接密封件（202）的后部设有第三压块（303）；所述第三铰接密封件（203）上设有第四压块（304）；第一铰接密封件（201）和第二铰接密封件（202）均为VD型密封件。

4.根据权利要求1所述的铰接密封装置，其特征在于，所述冲洗机构（10）包括喷头，喷头设置在中盾（5）上，且喷头与水箱连接。

5.根据权利要求2或3或4所述的铰接密封装置，其特征在于，所述前盾（1）包括外壳体（101），外壳体（101）内设有油脂通道（8），且油脂通道（8）上设有油脂座（6）；所述外壳体（101）上设有至少两个油脂通孔（9），两个油脂通孔（9）均与油脂通道（8）相连通，且两个油脂通孔（9）分别与第一密封腔和第二密封腔相连通。

6.根据权利要求5所述的铰接密封装置，其特征在于，所述油脂通道（8）远离油脂座（6）的一端设有堵头（11）。

7.根据权利要求1所述的铰接密封装置，其特征在于，所述前盾（1）内固定设有定位环板（7），定位环板（7）与中盾（5）相接触。

8.根据权利要求1或7所述的铰接密封装置，其特征在于，所述中盾（5）包括相连接的铰接环（501）和内壳体（502），铰接环（501）上设有依次平滑连接的锥面（503）、第一球面（504）、平面（505）和第二球面（506），且锥面（503）的前端部与定位环板（7）接触。

9.根据权利要求8所述的铰接密封装置，其特征在于，当盾构机直行时，铰接密封机构（2）与平面（505）相铰接；当盾构机转弯时，铰接密封机构（2）与第一球面（504）或第二球面（506）相铰接。

10.一种盾构机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的铰接密封装置。

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