CN217151942U - 盾构机用气囊式盾尾密封装置 - Google Patents

Abstract

盾构机用气囊式盾尾密封装置，由若干个气囊单元组成，气囊单元外侧设有气囊壁，气囊壁内设有气囊腔，气囊壁上设有若干密封唇，气囊壁一端设有连通气囊腔的充气接口，另一端设有连通气囊腔的检测接口，气囊壁两端均设有搭接接头，气囊壁上设有若干固定螺栓孔。本实用新型中原注入油脂的管路可改注膨润土泥浆以减少气囊与管片的摩擦阻力，延长气囊的使用寿命；膨润土泥浆为非金属矿物质，对环境没有任何污染，且膨润土泥浆与背后水泥浆液具有更好的和易性并后可增加隧道的防水性；气囊内环密封唇在不充气或者少充气的情况下能够完全与管片接触，保证浆液不倒流；气囊内环设置的密封唇道，不但可以储存膨润土泥浆，而且还可以阻挡浆液倒流。

Description

盾构机用气囊式盾尾密封装置

技术领域

本实用新型涉及盾构机密封结构领域，具体是盾构机用气囊式盾尾密封装置。

背景技术

盾构机是隧道施工专用设备，盾尾密封系统是指焊接在盾构机盾尾的盾尾刷，及管片之间的空隙及注入的盾尾油脂组成，它将盾构机内部作业空间、成型隧道与外部土层隔离的一种装置，其作用是防止外部的泥沙、地下水及填注的水泥浆液涌入盾构机内部，是盾构施工作业中一道非常重要的安全屏障。如图1所示。

目前所有软土盾构机的盾尾密封型式为三层钢丝盾尾刷密封，焊接在盾尾处，在盾构推进中同时向油三层盾尾刷形成两个腔室内注入盾尾油脂，起密封及润滑的作用。实际施工过程中存在下面几个问题：

(1)在盾构掘进过程中盾构油脂消耗量大，每吨盾尾油脂价格在9000-12000元，而盾构机每掘进1km盾尾油脂费用在180万元左右，增加了施工成本，且盾尾油脂为化工产品，对地下水污染，在地下可降解时间长达几十年；

(2)盾尾油脂注入后，在管片外壁形成油脂膜，在背后注浆液与管片之间形成隔离膜，注浆液固化后不能与管片形成整体结构，导致隧道漏水，漏浆；

(3)隧道掘进完成后，盾构油脂为化工产品长期保留在管片外壁上，暴露在泥土中，对地下水产生污染；

(4)盾尾油脂为高纤维膏状物，如盾尾刷破损或盾尾间隙改变，将导致盾尾油脂密封失效。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供盾构机用气囊式盾尾密封装置。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为：盾构机用气囊式盾尾密封装置，由若干个气囊单元组成，所述气囊单元外侧设有气囊壁，所述气囊壁内设有气囊腔，所述气囊壁上设有若干密封唇，所述气囊壁一端设有连通气囊腔的充气接口，另一端设有连通气囊腔的检测接口，所述气囊壁两端均设有搭接接头，所述气囊壁上设有若干固定螺栓孔。

进一步，所述密封唇共有八条，其中四条位于气囊腔处，另外四条位于气囊壁边缘一侧，所述固定螺栓孔位于气囊壁另一侧。

进一步，所述气囊腔内壁设有若干道裙边，所述裙边至少有一道。

进一步，所述气囊壁于气囊腔处设有向内凹陷的凹槽。

进一步，所述气囊壁为弧形结构。

进一步，所述气囊腔由耐磨材料聚醚型聚氨酯、尼龙、橡胶或耐磨柔性非金属材料通过特制的模具制作而成。

盾构机用气囊式盾尾密封装置的安装工艺，包括以下步骤：

(1)将气囊单元通过螺栓固定在两道盾尾刷之间，气囊单元外侧与盾尾即盾尾刷抵接并固定；

(2)将管片安装到位后，气囊单元内环壁、盾尾刷与管片保持完全接触，同时，充气接口与气源管路连接，检测接口通过传感器与控制箱连接，形成闭环控制系统；

(3)最后在原来注入油脂的管路改注膨润土泥浆。

本实用新型与现有的技术相比的优点在于：气囊密封通过螺栓固定在两道盾尾刷之间，气囊外侧与盾尾及盾尾刷接触并固定；拼装管片后，气囊内环壁、盾尾刷与管片完全接触。充气口与气源管路连接，检测口通过传感器与控制箱连接，形成闭环控制系统；原注入油脂的管路可改注价格低廉的膨润土泥浆以减少气囊与管片的摩擦阻力，延长气囊的使用寿命；膨润土泥浆为非金属矿物质，对环境没有任何污染，且膨润土泥浆与背后水泥浆液具有更好的和易性并后可增加隧道的防水性；气囊内环密封唇在不充气或者少充气的情况下能够完全与管片接触，保证浆液不倒流；气囊内环设置的密封唇道，不但可以储存膨润土泥浆，而且还可以阻挡浆液倒流。

附图说明

图1是盾构机密封结构处的示意图。

图2是本实用新型的安装状态示意图。

图3是本实用新型的结构图。

图4是图3中A处的放大图。

图5是气囊单元密封控制系统图。

如图所示：1、气囊壁；2、气囊腔；3、密封唇；4、充气接口；5、检测接口；6、裙边；7、固定螺栓孔；a、盾尾；b、盾尾刷；c、盾尾油脂；d、盾尾刷；e、注浆液；f、管片；g、气囊单元。

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做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。

如图1至图5所示，盾构机用气囊式盾尾密封装置，由若干个气囊单元组成，所述气囊单元外侧设有气囊壁1，所述气囊壁1内设有气囊腔2，所述气囊壁1上设有若干密封唇3，所述气囊壁1一端设有连通气囊腔2的充气接口4，另一端设有连通气囊腔2的检测接口5，所述气囊壁1两端均设有搭接接头，所述气囊壁1上设有若干固定螺栓孔7。

所述密封唇3共有八条，其中四条位于气囊腔2处，另外四条位于气囊壁1边缘一侧，所述固定螺栓孔7位于气囊壁1另一侧，所述气囊腔2内壁设有若干道裙边6，所述裙边6至少有一道，所述气囊壁1于气囊腔2处设有向内凹陷的凹槽，所述气囊壁1为弧形结构，所述气囊腔1由耐磨材料聚醚型聚氨酯、尼龙、橡胶或耐磨柔性非金属材料通过特制的模具制作而成。

在具体的使用中，单个气囊单元通过螺栓分别固定在三道盾尾刷形成的两个腔体内，且一侧固定在盾尾刷侧板上，气囊单元形式两道气囊密封环状装置，且每道气囊环至少由四条气囊单元组成，每条气囊壁1端头相互叠压，端头硫形成整体密封环，通过管路、传感器与气囊单元、气源、盾构机主机连接，通过逻辑控制系统控制气囊充气压力，确保气囊单元与管片完全接触，起到密封作用，自动压力调节的控制系统，该系统与盾构机控制系统相互通信收发信号，实现在盾构机掘进中控制气囊压力以减少推进中管片与气囊单元之间的摩擦力，在管片拼装过程中自动补压以保证气囊单元与管片的充分接触密封，气囊单元通过螺栓固定在两道盾尾刷之间，该特制结构气囊充气后，气囊上下囊壁能够更好的贴合到盾构机盾尾结构上及管片外表上，该气囊内圈设有多道裙边6，该气囊充气后，裙边6由于气囊变形，可更好的压在管片外壁上，形成盾构内部空间与外部土层的第一道防线，盾尾每道密封环至少由四组气囊单元组成，注入非金属矿物质膨润土浆液，在管片与气囊之间形成膨润土泥膜较小摩擦力，膨润土泥浆与注浆液能够更好的混合，使浆液与管片更好的接触，其中，膨润土为非金属矿物质，对环境、地下水没有污染，绿色环保。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.盾构机用气囊式盾尾密封装置，其特征在于：由若干个气囊单元组成，所述气囊单元外侧设有气囊壁(1)，所述气囊壁(1)内设有气囊腔(2)，所述气囊壁(1)上设有若干密封唇(3)，所述气囊壁(1)一端设有连通气囊腔(2)的充气接口(4)，另一端设有连通气囊腔(2)的检测接口(5)，所述气囊壁(1)两端均设有搭接接头，所述气囊壁(1)上设有若干固定螺栓孔(7)。

2.根据权利要求1所述的盾构机用气囊式盾尾密封装置，其特征在于：所述密封唇(3)共有八条，其中四条位于气囊腔(2)处，另外四条位于气囊壁(1)边缘一侧，所述固定螺栓孔(7)位于气囊壁(1)另一侧。

3.根据权利要求1所述的盾构机用气囊式盾尾密封装置，其特征在于：所述气囊腔(2)内壁设有若干道裙边(6)，所述裙边(6)至少有一道。

4.根据权利要求1所述的盾构机用气囊式盾尾密封装置，其特征在于：所述气囊壁(1)于气囊腔(2)处设有向内凹陷的凹槽。

5.根据权利要求1所述的盾构机用气囊式盾尾密封装置，其特征在于：所述气囊壁(1)为弧形结构。

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