CN218236205U - 一种端面密封保护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种端面密封保护结构，盾构机换刀闸阀上包括有底座和对开闸板，对开闸板夹设在底座中，底座上开设有供对开闸板向两侧伸出的矩形通孔，且底座靠近对开闸板的四周侧壁上均开设有沟槽，沟槽的内部均卡接有密封结构，该密封结构通过两个支撑足和一个密封唇紧贴对开闸板两侧的大端面和小端面以实现矩形环状密封。本实用新型结构简单，设计新颖，通过密封结构的密封唇和支撑足与对开闸板大、小端面压缩从而形成矩形环状的密封线，进而形成稳定空间密封结构，可防止泥水从对开闸板的大、小端面泄露进入盾构机内部，并且通过在密封结构内部设置铁芯，可膨胀密封条加强与闸板端面的密封效果，从而解决了盾构机换刀闸阀在换刀过程中的泥水渗漏造成损坏的难题。

Description

一种端面密封保护结构

技术领域

本实用新型涉及盾构机领域，尤其涉及一种盾构机换刀闸阀用的端面密封保护结构。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建隧道之“盾”，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式(非盾构法)的隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机，将用于岩石地层的称为(狭义)TBM。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

现有的盾构机长时间使用易使刀具磨损，需要经常换刀，为了实现盾构设备上滚刀的更换，设计了图1所示的常压换刀闸。其工作的原理在于，将滚刀和滚刀筒穿过换刀闸伸入到泥土里面进行工作，此时换刀闸阀中的对开闸板是敞开的，便于滚刀筒从中部的圆孔中伸出。待需要换刀的时候，滚刀筒带着滚刀从前面缩回到对开闸板后面，但不脱离换刀闸阀的底座，关闭对开闸板并清理换刀闸阀中少量泥水，滚刀再次缩回即可换刀。更换滚刀后发过来操作即可。但在盾构机工作时，或者换刀时，外界泥水会在巨大压力下通过对开闸板的大、小端面进入盾构机，从而造成阀体内部的污染，因此我们提出一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构来解决上述泥水泄露造成污染的难题。

实用新型内容

(一)实用新型目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构，该装置结构简单，设计新颖，对开闸板的大、小端面部位实现充分的密封效果，阻止泥水通过大、小端面进入到常压换刀闸阀的内部，而且要求其具有通用性以适合在盾构机行业内广泛推广。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种盾构机换刀闸阀用的端面密封保护结构，该盾构机换刀闸阀结构上包括有底座和对开闸板，在所述底座的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔，所述对开闸板包括有可左右同时对开的左闸板和右闸板，该左闸板和右闸板的前侧面和后侧面均作为大端面，左闸板和右闸板的上侧面和下侧面均作为小端面，所述对开闸板可向两侧横向移动地嵌在底座内，在底座的两侧侧壁均设有矩形通孔，对开闸板的左闸板和右闸板分别穿过两侧的矩形通孔，在底座上两侧的每个矩形通孔内各设有一道矩形环状沟槽，矩形环状沟槽中的两个平行边靠近于所述的大端面作为大端面沟槽，两个平行边靠近于所述的小端面作为小端面沟槽，在大端面沟槽的内部卡接有第一密封结构，在小端面沟槽的内部卡设有第二密封结构，所述的第一密封结构和第二密封结构的一侧均设有密封条主体、密封唇和支撑足，另一侧设有密封根，所述密封唇设有两个且位于两侧，一个所述的支撑足设于两个所述密封唇中间，所述的密封条主体和密封根均嵌入至在大端面沟槽和小端面沟槽内，所述的密封唇和支撑足伸出于大端面沟槽和小端面沟槽，伸出于大端面沟槽和小端面沟槽密封唇和支撑足均与所述大端面和小端面压紧贴合，以实现对开闸板的矩形环状密封。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述的第一密封结构为横截面呈蝶形的蝶形密封件，该蝶形密封件包括第一密封条主体、第一支撑足、第一密封唇、第一硫化铁芯和第一密封根，所述第一密封唇设置在第一密封条主体的一侧侧壁上，第一密封条主体上靠近第一密封唇的一侧设置有两个第一支撑足，所述第一密封唇设置于两个第一支撑足之间，所述第一密封条主体远离第一支撑足的一侧设置有两个第一密封根，在所述第一密封条主体的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第一硫化铁芯嵌入在所述的圆孔中。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述的大端面沟槽为横截面呈矩形的条状沟槽，嵌入在所述大端面沟槽内的两个所述的第一密封根分别位于内腔底端的两个直角位置处。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述第二密封结构包括第二密封条主体、第二硫化铁芯、第二密封根、第二密封唇和第二支撑足，所述第二支撑足设置在第二密封条主体的一侧侧壁上，第二密封条主体上靠近第二支撑足的一侧设置还有两个第二密封唇，所述第二支撑足处于两个第二密封唇之间，所述第二密封条主体上远离第二密封唇的一侧设置有一个第二密封根，所述第二密封条主体和第二密封根均嵌入在所述小端面沟槽内，在所述第二密封条主体的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第二硫化铁芯嵌入在所述第二密封条主体的圆孔中。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述的小端面沟槽为横截面呈半圆形的条状沟槽，所述的第二密封根的截面呈半圆形，该第二密封根嵌入在小端面沟槽内且与小端面沟槽内腔底端侧壁相贴合接触。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述第二密封结构的长度大于小端面的宽度并向两侧伸出，所述第一密封结构的两端分别抵于所述第二密封结构上的第二支撑足和第二密封唇上，所述的第一密封结构与第二密封结构形成一个矩形环状密封带紧贴包围所述对开闸板的大端面和小端面。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述第一硫化铁芯的所述的第一密封结构的长度或等长；所述第二硫化铁芯长度短于或等长于所述第二密封条主体的长度。

在本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中，作为优化设计方案，所述底座的两侧均设置有气缸，气缸的两侧输出端分别与对开闸板中左闸板和右闸板的外端接触，通过气缸的运动来实现对开闸板中左闸板与右闸板的同时运动，实现对底座的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔打开或密封。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构通过密封结构的密封唇与闸板端面支撑面压缩从而配合闸板大、小端面上的支撑面形成矩形环状的密封线，进而形成稳定空间密封结构，进而防止泥水从大、小端面泄露进入盾构机内部。

2.本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构通过密封结构设计了与密封条主体配合使用的硫化铁芯，而通过在密封条主体的内部纵向通孔内部设置铁芯，可膨胀密封条加强与对开闸板大、小端面的密封效果。

3.本实用新型的一种盾构机换刀闸阀用端面密封结构简单、设计新颖，应用在盾构机上的常压换刀闸阀上，形成分别紧贴左、右闸板的矩形环状的密封圈，大大减少了泥水进入换刀闸阀以及盾构机内部的可能性，使得盾构机更换滚刀更具有安全性，大大提高了常压换刀闸阀的使用寿命和安全可靠性，适合在每一台盾构机上进行应用。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构的立体结构示意图。

图2为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封结构中底座半剖面结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封结构中底座横截面俯视结构示意图；

图4为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封结构中图3的C 部分局部放大结构示意图。

图5为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构的中底座竖截面结构示意图。

图6为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构的D部分局部放大示意图。

图7为本实用新型提出的一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构中的密封结构端部与大端面密封结构端部的对接状态示意图。

附图标记；1、底座；2、对开闸板；3、气缸；A、大端面；B、小端面；4、第一密封结构；41、第一密封条主体；42、第一硫化铁芯；43、第一密封根； 44、第一密封唇；45、第一支撑足；5、沟槽；51、大端面沟槽；52、小端面沟槽；4｀、第二密封结构；41｀、第二密封条主体；42｀、第二硫化铁芯；43｀、第二密封根；44｀、第二密封唇；45｀、第二支撑足。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型涉及一种盾构机换刀闸阀用端面密封保护结构，目的在于实现常压换刀闸在盾构滚刀更换工作时充分密封，有效地阻止外界的泥水进入到换刀闸阀中造成损坏。

如图1所示，盾构机换刀闸阀结构上包括有底座1和对开闸板2，在底座1 的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔，对开闸板2包括有可左右对开的左闸板和右闸板，该左闸板和右闸板的前侧面和后侧面均作为大端面A，左闸板和右闸板的上侧面和下侧面均作为小端面B，所述对开闸板2可向两侧横向移动地嵌在底座1内，在底座1的两侧侧壁均设有矩形通孔，对开闸板2的左闸板和右闸板分别穿过两侧的矩形通孔。所述底座1的两侧均设置有气缸3，气缸3 的两侧输出端分别与对开闸板2中左闸板和右闸板的外端接触。通过气缸的运动来实现对开闸板中左闸板与右闸板的同时运动，实现对底座的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔打开或密封。

在底座1上两侧的每个矩形通孔内各设有一道矩形环状沟槽5，矩形环状沟槽5中的两个平行边靠近于所述的大端面A作为大端面沟槽51，两个平行边靠近于所述的小端面B作为小端面沟槽2，在大端面沟槽51的内部卡接有第一密封结构4，在小端面沟槽52的内部卡设有第二密封结构4｀。

为了实现充分的密封，专门设计了密封结构的结构形状。所述的第一密封结构4和第二密封结构4｀的一侧均设有密封条主体、密封唇和支撑足，另一侧设有密封根，所述支撑足设有两个且位于两侧，一个所述密封唇的设于两个所述支撑足中间，所述的密封条主体和密封根均嵌入至在大端面沟槽51和小端面沟槽52内，所述的密封唇和支撑足伸出于大端面沟槽51和小端面沟槽52，伸出于大端面沟槽51和小端面沟槽52密封唇和支撑足均与所述大端面和小端面压紧贴合，以实现对开闸板2的矩形环状密封。

实施例一：

如图2、图3和图4所示，本实施例是一种盾构机换刀闸阀用大端面密封保护结构。在盾构机换刀闸阀结构包括底座1和对开闸板2，对开闸板2可左右横向开合地夹设在底座1上，在底座1的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔，对开闸板2包括有可左右对开的左闸板和右闸板，对开闸板2通过将左闸板和右闸板向中部闭合实现对上述圆孔的闭合，对开闸板2通过同时将左闸板和右闸板向两侧打开而将圆孔打开，从而实现滚刀筒从换刀闸阀的伸出或回缩。我们定义对开闸板2的前侧面和后侧面作为大端面A，具体来说左闸板和右闸板的前侧面和后侧面均作为大端面A。

本实施例旨在通过特殊设定的第一密封结构4来实现大端面部位的严密密封，将两根第一密封结构4分别嵌入到大端面沟槽51中，在矩形环状沟槽5的两个平行边靠近于所述的大端面A作为大端面沟槽51，故而大端面沟槽51位平行设置的两个。从而阻止外界的泥水从大端面部位进入到换刀闸阀中造成损坏。

如图4所示，所述第一密封结构4包括一根第一密封条主体41、一个第一密封唇44、两个第一支撑足45、一根第一硫化铁芯42和两个第一密封根43。其中，第一密封唇44设置在第一密封条主体41的一侧侧壁上，第一密封条主体41在靠近第一密封唇44的一侧还设置有两个第一支撑足45，并且第一密封唇44位于两个第一支撑足45的位置中间。在第一密封条主体41远离两个第一支撑足45的一侧设置有两个第一密封根43，即第一密封根43与第一支撑足45 分别处在第一密封条主体41上位置相背侧面。

从结构设计上来看，所述的第一密封结构4为整体呈条状的弹性体，其作为横截面呈蝶形的蝶形密封件，该蝶形密封件上的第一支撑足45和第一密封根 43分布在蝶形密封件的四角，其中，所述第一密封唇44设置在第一密封条主体 41的一侧侧壁上，第一密封条主体41上靠近第一密封唇44的一侧设置有两个第一支撑足45，所述第一密封唇44处于两个第一支撑足45之间，所述第一密封条主体(41远离第一支撑足45的一侧设置有两个第一密封根43。在所述第一密封条主体41的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第一硫化铁芯42嵌入在所述的圆孔中。所述第一硫化铁芯42的所述的第一密封结构4的长度或等长，第一硫化铁芯42的嵌入，起到支撑第一密封结构4的作用，既能够使其体积膨胀，增加嵌入大端面沟槽51的弹力，又能够提高第一密封结构的稳定性，增加使用寿命。

所述的大端面沟槽51为横截面呈矩形的条状沟槽，嵌入在所述大端面沟槽 51内的两个所述的第一密封根45分别位于内腔底端的两个直角位置处。大端面沟槽51比较长，需要更加稳定地嵌入，故而设计了两个第一密封根45。

实施例二：

如图5所示，本实施例是一种盾构机换刀闸阀用小端面密封保护结构。在盾构机换刀闸阀结构包括底座1和对开闸板2，对开闸板2包括有可左右对开的左闸板和右闸板。我们定义对开闸板2的上侧面和下侧面作为小端面B，具体来说左闸板和右闸板的上侧棱面和下侧棱面均作为小端面B。

本实施例旨在通过特殊设定的第二密封结构｀来实现小端面部位的严密密封，将两根第二密封结构4｀分别嵌入到小端面沟槽52中，在矩形环状沟槽5 的两个平行边靠近于所述的小端面B作为小端面沟槽52，故而小端面沟槽52位平行设置的两个。从而阻止外界的泥水从小端面部位进入到换刀闸阀中造成损坏。

如图6所示，所述第二密封结构4｀包括第二密封条主体41｀、第二硫化铁芯42｀、第二密封根43｀、第二密封唇44｀和第二支撑足45｀，所述第二密封唇44｀设置在第二密封条主体41｀的一侧侧壁上，第二密封条主体(41｀) 上靠近第二密封唇44｀的一侧设置还有两个第二支撑足45｀，所述第二密封唇 44｀处于两个第二支撑足45｀之间，所述第二密封条主体41｀上远离第二密封唇44｀的一侧设置有一个第二密封根43｀，所述第二密封条主体41｀和第二密封根43｀均嵌入在所述小端面沟槽52内，在所述第二密封条主体41｀的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第二硫化铁芯42｀嵌入在所述第二密封条主体41｀的圆孔中。所述第二硫化铁芯42｀长度短于或等长于所述第二密封条主体41｀的长。第二硫化铁芯42｀同样能够起到支撑的作用，既能够使其体积膨胀，增加嵌入的弹力，又能够提高第二密封条主体41｀的稳定性，增加使用寿命。

由于小端面作为侧棱面，其宽度不大，所以将所述的小端面沟槽52设计为横截面呈半圆形的条状沟槽，所述的第二密封根43｀的截面呈半圆形，该第二密封根43｀嵌入在小端面沟槽52内且与小端面沟槽52内腔底端侧壁相贴合接触。

如图7所示，为了实现矩形环状密封，设计所述第二密封结构4｀的长度大于小端面的宽度并向两侧伸出，所述第一密封结构4的两端分别抵于所述第二密封结构4｀上的第二支撑足45｀和第二密封唇44｀上，进而使得所述的第一密封结构4与第二密封结构4｀形成一个矩形环状密封带，该密封带紧贴包围所述对开闸板2上左、右闸板的大端面和小端面，使得左、右闸板各具有一个密封带使其在对开或对闭的时候实现充分密封。

对于换刀闸阀整体来说，底座1顶部和底部表面均设置有气缸3。气缸3的两侧输出端分别与对开闸板2中左闸板和右闸板的外端接触。由于气缸3的输出端分别与对开闸板2中左闸板和右闸板的外端接触，通过气缸3的两个输出端同时向外伸出，带动左闸板和右闸板分别向两侧移动，使得对开闸门2打开；同理，通过气缸3的两个输出端同时内回缩，带动左闸板和右闸板分别向两侧中间考虑直至关闭，实现对开闸门2的闭合，也就阻止了盾构机内部通过换刀闸阀与外界连通。

本实用新型的端面密封保护结构通过密封唇和支撑足与闸板大、小端面支撑面压缩从而配合闸板大端面上的支撑面形成密封线，进而形成稳定空间密封结构，进而防止泥水从小端面泄露进入盾构机内部。通过应用在盾构机上的常压换刀闸阀上，将大端面密封结构和小端面密封结构一起形成一个矩形环状的密封圈。该密封圈的内侧分别在与对开闸板中的左、右闸板上分别接触，实现在左右闸板两侧开合时的全面密封，大大减少了泥水进入换刀闸阀以及盾构机内部的可能性，提高换刀的安全可靠性，适合在每一台盾构机上进行应用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改。

Claims (8)

1.一种端面密封保护结构，盾构机换刀闸阀结构上包括有底座(1)和对开闸板(2)，底座(1)的中部设有供盾构机滚刀筒纵向穿过的圆孔，对开闸板(2)包括有可左右对开的左闸板和右闸板，该左闸板和右闸板的前侧面和后侧面均作为大端面(A)，左闸板和右闸板的上侧面和下侧面均作为小端面(B)，其特征在于，所述对开闸板(2)可向两侧横向移动地嵌在底座(1)内，在底座(1)的两侧侧壁均设有矩形通孔，对开闸板(2)的左闸板和右闸板分别穿过两侧的矩形通孔，在底座(1)上两侧的每个矩形通孔内各设有一道矩形环状沟槽(5)，矩形环状沟槽(5)中的两个平行边靠近于所述的大端面(A)作为大端面沟槽(51)，两个平行边靠近于所述的小端面(B)作为小端面沟槽(52)，在大端面沟槽(51)的内部卡接有第一密封结构(4)，在小端面沟槽(52)的内部卡设有第二密封结构(4｀)，所述的第一密封结构(4)和第二密封结构(4｀)的一侧均设有密封条主体、密封唇和支撑足，另一侧设有密封根，所述密封唇设有两个且位于两侧，一个所述的支撑足设于两个所述密封唇中间，所述的密封条主体和密封根均嵌入至在大端面沟槽(51)和小端面沟槽(52)内，所述的密封唇和支撑足伸出于大端面沟槽(51)和小端面沟槽(52)，伸出于大端面沟槽(51)和小端面沟槽(52)密封唇和支撑足均与所述大端面和小端面压紧贴合，以实现对开闸板(2)的矩形环状密封。

2.根据权利要求1所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述的第一密封结构(4)为横截面呈蝶形的蝶形密封件，该蝶形密封件包括第一密封条主体(41)、第一密封唇(44)、第一支撑足(45)、第一硫化铁芯(42)和第一密封根(43)，所述第一密封唇(44)设置在第一密封条主体(41)的一侧侧壁上，第一密封条主体(41)上靠近第一密封唇(44)的一侧设置有两个第一支撑足(45)，所述第一密封唇(44)设置于两个第一支撑足(45)之间，所述第一密封条主体(41)远离第一支撑足(45)的一侧设置有两个第一密封根(43)，在所述第一密封条主体(41)的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第一硫化铁芯(42)嵌入在所述的圆孔中。

3.根据权利要求2所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述的大端面沟槽(51)为横截面呈矩形的条状沟槽，嵌入在所述大端面沟槽(51)内的两个所述的第一密封根(43)分别位于内腔底端的两个直角位置处。

4.根据权利要求2所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述第二密封结构(4｀)包括第二密封条主体(41｀)、第二硫化铁芯(42｀)、第二密封根(43｀)、第二密封唇(44｀)和第二支撑足(45｀)，所述第二密封唇(44｀)设置在第二密封条主体(41｀)的一侧侧壁上，第二密封条主体(41｀)上靠近第二支撑足(45｀)的一侧设置还有两个第二支撑足(45｀)，所述第二密封唇(44｀)处于两个第二支撑足(45｀)之间，所述第二密封条主体(41｀)上远离第二密封唇(44｀)的一侧设置有一个第二密封根(43｀)，所述第二密封条主体(41｀)和第二密封根(43｀)均嵌入在所述小端面沟槽(52)内，在所述第二密封条主体(41｀)的中部设有纵向贯穿的圆孔，所述第二硫化铁芯(42｀)嵌入在所述第二密封条主体(41｀)的圆孔中。

5.根据权利要求4所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述的小端面沟槽(52)为横截面呈半圆形的条状沟槽，所述的第二密封根(43｀)的截面呈半圆形，该第二密封根(43｀)嵌入在小端面沟槽(52)内且与小端面沟槽(52)内腔底端侧壁相贴合接触。

6.根据权利要求4所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述第二密封结构(4｀)的长度大于小端面的宽度并向两侧伸出，所述第一密封结构(4)的两端分别抵于所述第二密封结构(4｀)上的第二支撑足(45｀)和第二密封唇(44｀)上，所述的第一密封结构(4)与第二密封结构(4｀)形成一个矩形环状密封带紧贴包围所述对开闸板(2)的大端面和小端面。

7.根据权利要求4所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述第一硫化铁芯(42)的所述的第一密封结构(4)的长度或等长；所述第二硫化铁芯(42｀)长度短于或等长于所述第二密封条主体(41｀)的长度。

8.根据权利要求1所述的一种端面密封保护结构，其特征在于，所述底座(1)的两侧均设置有气缸(3)，气缸(3)的两侧输出端分别与对开闸板(2)中左闸板和右闸板的外端接触。

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