一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置制造方法
【专利摘要】一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，包括支撑轮装置和可调节式密封装置；所述支撑轮装置和可调节式密封装置均位于前壳体尾部的踏面上，支撑轮装置和可调节式密封装置分别固定在后壳体中的挡板的两侧；所述支撑轮装置包括外滑轨、盾牌形密封、芯轴、内滑动梁、止动封盖和顶紧螺栓，支撑轮通过芯轴安装在内滑动梁上，内滑动梁被外滑轨环抱，外滑轨上面固定有止动封盖，顶紧螺栓穿过止动封盖的内螺纹并紧贴内滑动梁的顶部。本发明的支撑轮装置与前壳体尾部相对滚动，能有效保证前壳体尾部与基础环的间隙，从而保证盾牌形密封与前壳体尾部压缩量稳定，延长了盾牌形密封的使用寿命，提高了顶进方向与隧道轴线的拟合度，提高顶进效率。
【专利说明】一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道掘进【技术领域】，具体涉及一种能适用于矩形掘进断面的盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强，顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。
[0003]在我国经济高速增长的支持下，顶管技术的发展迎来了前所未有的机遇，在未来城市的地下管道、雨水管道、排污管道、电力管道和共同管沟的施工将广泛应用顶管技术。矩形断面隧道相对于圆形断面隧道有着空间利用率高的特点，且矩形断面顶进长度随着建设施工要求的提高变得越来越长。当顶进阻力即掘进迎面阻力和管壁周围摩擦阻力之和超过主推装置的容许顶力或管节容许的极限压力或工作井后靠土体极限反推力，无法一次达到要求的顶进距离，此时，采用中继接力顶进技术，实行分段实施使每段管道的顶力降低到允许顶进阻力范围内，从而使顶进长度不受前述三个因素的限制。
[0004]中继接力技术是矩形盾构顶管机关键功能之一，中继间密封效果的好坏、使用寿命、可靠性等直接影响到整个隧道的掘进效率，严重时将会造成隧道施工时大量的渗水，从而带来安全隐患。目前，多数顶管机的中继间都是由两道滑动密封组成的，中继间的寿命完全取决于密封加工的质量、接触面的粗糙度和密封所受压缩量。矩形盾构顶管机的施工难度更大，若直接借用现有顶管机的密封技术并不能达到较好的密封效果。目前现有中继间方案大部分为两道密封圈形式，即在基础环上的两道沟槽内置两道密封，当前壳体与后壳体产生相对滑动时，理论上两道密封分别与前壳体尾部踏面接触，实际上由于管节自重很大，经常是基础环与此踏面接触，造成踏面在相对滑动中粗糙度受损且两道密封被巨大载荷挤压严重，从而使中继间的密封装置的有效时间和性能严重受损。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，该装置的支撑轮装置与前壳体尾部相对滚动，能有效保证前壳体尾部与基础环的间隙，从而保证盾牌形密封与前壳体尾部压缩量稳定，延长盾牌形密封的使用寿命，提高了顶进方向与隧道轴线的拟合度，提高了顶进效率。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:一种矩形盾构顶管机的滚动支撑式密封装置，包括支撑轮装置和可调节式密封装置；所述支撑轮装置和可调节式密封装置均位于前壳体尾部的踏面上，支撑轮装置和可调节式密封装置分别固定在后壳体中的挡板的两侧；所述支撑轮装置包括外滑轨、盾牌形密封、芯轴、内滑动梁、止动封盖和顶紧螺栓，支撑轮通过芯轴安装在内滑动梁上，内滑动梁被外滑轨环抱，外滑轨上面固定有止动封盖，顶紧螺栓穿过止动封盖的内螺纹并紧贴内滑动梁的顶部。
[0007]所述支撑轮装置的外滑轨固定在后壳体的挡板上，支撑轮的外径与前壳体尾部的踏面相切，支撑轮可在前壳体尾部的踏面上滚动；通过调节顶紧螺栓可带动内滑动梁与外滑轨产生上下相对滑动。
[0008]所述可调节式密封装置包括基础环、盾牌形密封、防尘圈和压环；基础环固定在挡板上且位于前壳体的尾部上侧；基础环上分别设有两个梯形凹槽和两个矩形凹槽，两个梯形凹槽位于基础环下部的两侧，且两个梯形凹槽是平行的，两个矩形凹槽位于基础环的中间；基础环的每个矩形凹槽中设有盾牌形密封和压环，压环位于盾牌形密封上部并与盾牌形密封紧贴；基础环的每个梯形凹槽内都安装有防尘圈。
[0009]所述基础环的矩形凹槽上面设有内螺纹孔，带有螺母的微调螺栓穿过基础环上部的内螺纹孔深入到矩形凹槽内，固定螺栓通过垫片将压环固定在微调螺栓的端部轴肩上，微调螺栓与压环、固定螺钉组成铰接结构。
[0010]所述基础环与前壳体尾部的踏面有间隙。
[0011]所述矩形凹槽里的盾牌形密封上部设有若干个压环，可通过调节微调螺栓带动压环调节盾牌形密封与前壳体尾部的踏面的张紧度。
[0012]所述支撑轮的外径、防尘圈的外径、盾牌形密封的外径均与前壳体尾部的踏面相切；当前壳体与后壳体产生相对滑动时，支撑轮可与前壳体尾部的踏面产生相对滚动。
[0013]所述支撑轮的轮轴和芯轴之间设有轴套，支撑轮的外径边缘设有高强度的橡胶。
[0014]所述前壳体和后壳体的横向断面均为矩形，可调节式密封装置随前壳体尾部的踏面呈矩形连续分布，支撑轮装置沿前壳体尾部踏面断续分布若干个。
[0015]本发明使用支撑轮装置承载来自管节的自重，支撑轮外径、防尘圈外径和盾牌形密封外径均与前壳体尾部的踏面相切，能有效保证前壳体尾部与基础环的间隙，保证盾牌形密封的密封缩量小幅变化，使盾牌形密封的性能发挥稳定并延长盾牌形密封的使用寿命，同时支撑轮沿外径边缘配备有高强度橡胶，在支撑轮与前壳体尾部的踏面滚动时减小踏面的磨损，此外若干个压环进一步提高了盾牌形密封使用的安全可靠性能以及顶进方向与隧道轴线的拟合度，提高了顶进效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为图1的A-A向剖视图。
[0018]图3为本发明的可调节式密封装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例具体说明一下本发明。
[0020]一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，如图1所示，包括支撑轮装置5和可调节式密封装置2。支撑轮装置5和可调节式密封装置2均位于前壳体I尾部的踏面上，支撑轮装置5和可调节式密封装置2分别固定在后壳体6中的挡板603的两侧。
[0021]支撑轮装置5包括外滑轨601、盾牌形密封201、芯轴502、内滑动梁506、止动封盖507和顶紧螺栓510，如图2所示。支撑轮装置5通过外滑轨601固定在后壳体6的挡板603上。支撑轮501的轮轴和芯轴502之间设有轴套503，轴套503起左右定位和保护芯轴502的作用。通过卡板504和螺栓505将支撑轮501的轮轴、轴套503和芯轴502三者一起固定安装在内滑动梁506上。内滑动梁506被外滑轨601环抱，即内滑动梁506处于外滑轨601组成空间的内部，且内滑动梁506和外滑轨601之间有空隙。止动封盖507通过螺栓505固定在外滑轨601上，顶紧螺栓510穿过止动封盖507的内螺纹并紧贴内滑动梁506，顶紧螺栓510和止动封盖507之间设有厚螺母509。内滑动梁506的上部和止动封盖507之间无间隙连接。支撑轮501的外径边缘上设有高强度的橡胶，支撑轮501的外径与前壳体I尾部的踏面相切，当前壳体I和后壳体6产生相对滑动时，支撑轮501可与前壳体I尾部的踏面产生滚动。使用时，可通过调节顶紧螺栓510带动内滑动梁506与外滑轨601产生上下相对滑动。
[0022]可调节式密封装置2包括基础环602、盾牌形密封201、防尘圈202和压环203，如图3所示。可调节式密封装置2通过基础环602固定在后壳体6的挡板603上，基础环602和外滑轨601分别固定在挡板603的两侧。基础环602与前壳体I尾部的踏面有间隙。基础环602上分别设有两个梯形凹槽和两个矩形凹槽。两个梯形凹槽位于基础环602下部的两侧，且两个梯形凹槽是平行的。每个梯形凹槽内都安装有防尘圈202。两个矩形凹槽位于基础环602的中间，每个矩形凹槽中设有盾牌形密封201和压环203，压环203位于盾牌形密封201上部并与盾牌形密封201紧贴，压环203的数量有若干个。基础环602的矩形凹槽上面设有内螺纹孔，带有螺母207的微调螺栓206穿过基础环602上部的内螺纹孔，固定螺栓204通过垫片205将压环203固定在微调螺栓206的端部轴肩上。微调螺栓206与压环203、固定螺钉204组成铰接结构。防尘圈202的外径、盾牌形密封201的外径均与前壳体尾部I的踏面相切。
[0023]支撑轮501的外径、防尘圈202的外径、盾牌形密封201的外径均与前壳体I尾部的踏面相切，即支撑轮501的底部、防尘圈202的下部、盾牌形密封201的下部在同一直线上。当前壳体I与后壳体6产生相对滑动时，支撑轮501可与前壳体I尾部的踏面产生相对滚动。可通过调节微调螺栓206带动压环203，从而调节盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面的张紧度。
[0024]安装过程
支撑轮装置5的安装:先将轴套503安装到支撑轮501上，然后将支撑轮501放入内滑动梁506中间并用芯轴502穿入，再用卡板504和螺栓505将芯轴502固定到内滑动梁506上；接着将组装好的支撑轮501和内滑动梁506从上面导入外滑轨601中，并用止动封盖507和螺栓505将内滑动梁506封住在外滑轨601中，最后将顶紧螺栓510拧入并穿过厚螺母509和拥有内丝的内滑动梁506中，且顶紧螺栓510与内滑动梁506顶部不必接触，即内滑动梁506为松弛状态。
[0025]可调节式密封装置2的安装:先把螺母207拧入微调螺栓206，再将微调螺栓206穿过基础环602的内螺纹孔深入到矩形凹槽内，且微调螺栓206端部轴肩平面不高于矩形凹槽的上表面；将若干个压环203逐个装入基础环602的矩形凹槽内，使用固定螺钉204和垫片205定位压环203，使压环203固定在微调螺栓206的端部轴肩上，且微调螺栓206与压环203、固定螺钉204组成铰接结构；然后沿基础环602周向安装盾牌形密封201和防尘圈 202。
[0026]整体组装时，前壳体I和后壳体6的横向断面均为矩形，可调节式密封装置2随前壳体I尾部的踏面呈矩形连续分布，支撑轮装置5沿前壳体I尾部的踏面断续分布若干个；先将顶推油缸3及附属紧箍条装入前壳体I中，顶推油缸3的一端与前壳体I的挡板紧贴；将后壳体6缓慢推入到前壳体I尾部的矩形环中，使支撑轮装置5的外径与前壳体I尾部的踏面紧贴，直到顶推油缸3的另一端与后壳体最前端的挡板紧贴为止，且盾牌形密封201、防尘圈202与前壳体I尾部的踏面接触但未被挤压；调节顶紧螺栓510使其端部与内滑动梁506顶部相接触，内滑动梁506与外滑轨601产生上下相对滑动，从而使前壳体I尾部的踏面与基础环602矩形轮廓的间隙处处相等；再通过调节微调螺栓206来带动压环202迫使盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面紧贴并有一定的压缩量，直到满足中继间的密封要求；最后将安装注衆单向阀4装入后壳体6中。
[0027]工作过程:当顶推油缸3伸展时，前壳体I随顶推油缸3伸长而向前移动，此时支撑轮装置5与前壳体I尾部发生相对滚动，盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面相对滑动。盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面紧密接触，从而产生较好的密封效果，防尘圈202阻挡来自管节外部或内部的渣土或粉尘。反之，当顶推油缸3回缩时，支撑轮装置5与前壳体I尾部发生相对滚动，盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面相对滑动。盾牌形密封201与前壳体I尾部的踏面紧密接触，从而产生较好的密封效果，防尘圈202阻挡来自管节外部或内部的渣土或粉尘。
[0028]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于，包括支撑轮装置(5 )和可调节式密封装置(2 );所述支撑轮装置(5 )和可调节式密封装置(2 )均位于前壳体(I)尾部的踏面上，支撑轮装置(5 )和可调节式密封装置(2 )分别固定在后壳体(6 )中的挡板(603)的两侧；所述支撑轮装置(5)包括外滑轨(601)、支撑轮(501)、芯轴(502)、内滑动梁(506)、止动封盖(507)和顶紧螺栓(510)，支撑轮(501)通过芯轴(502)安装在内滑动梁(506)上，内滑动梁(506)被外滑轨(601)环抱，外滑轨(601)上面固定有止动封盖(507)，顶紧螺栓(510)穿过止动封盖(507)的内螺纹并紧贴内滑动梁(506)的顶部。
2.根据权利要求1所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述支撑轮装置(5)的外滑轨(601)固定在后壳体(6)的挡板(603)上；支撑轮(501)的外径与前壳体(I)尾部的踏面相切，支撑轮(501)可在前壳体(I)尾部的踏面上滚动；通过调节顶紧螺栓(510 )可带动内滑动梁(506 )与外滑轨(601)产生上下相对滑动。
3.根据权利要求1所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述可调节式密封装置(2)包括基础环(602)、盾牌形密封(201)、防尘圈(202)和压环(203);基础环(602)固定在挡板(603)上且位于前壳体(I)尾部的踏面上侧；基础环(602)上分别设有两个梯形凹槽和两个矩形凹槽，两个梯形凹槽分别位于基础环(602)下部的两侦牝且两个梯形凹槽是平行的，两个矩形凹槽位于基础环(602)的中间；基础环(602)的每个矩形凹槽中设有盾牌形密封(201)和压环(203)，压环(203)位于盾牌形密封(201)上部并与盾牌形密封(201)紧贴；基础环(602)的每个梯形凹槽内都安装有防尘圈(202)。
4.根据权利要求3所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述基础环(602)的矩形凹槽上面设有内螺纹孔，带有螺母(207)的微调螺栓(206)穿过基础环(602)上部的内螺纹孔深入到矩形凹槽内，固定螺栓(204)通过垫片(205)将压环(203)固定在微调螺栓(206)的端部轴肩上；微调螺栓(206)与压环(203)、固定螺钉(204)组成铰接结构。
5.根据权利要求3所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述基础环(602)与前壳体(I)尾部的踏面有间隙。
6.根据权利要求3所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述盾牌形密封(201)上部设有若干个压环(203)，可通过调节微调螺栓(206)带动压环(203)调节盾牌形密封(201)与前壳体(I)尾部的踏面的张紧度。
7.根据权利要求1或3所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述支撑轮(501)的外径、防尘圈(202)的外径、盾牌形密封(201)的外径均与前壳体(I)尾部的踏面相切；当前壳体(I)与后壳体(6 )产生相对滑动时，支撑轮(501)可与前壳体(I)尾部的踏面产生相对滚动。
8.根据权利要求1所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述支撑轮(501)的轮轴和芯轴(502)之间设有轴套(503)，支撑轮(501)的外径边缘设有高强度的橡胶。
9.根据权利要求1所述矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，其特征在于:所述前壳体(I)和后壳体(6 )的横向断面均为矩形，可调节式密封装置(2 )随前壳体(I)尾部的踏面呈矩形连续分布，支撑轮装置(5)沿前壳体I尾部的踏面断续分布若干个。
【文档编号】F16J15/24GK104132140SQ201410338959
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】贾连辉, 马龙明, 卓兴建, 范磊, 董艳萍, 龚廷民, 陈世友, 宁浩淞, 王小涛 申请人:中铁工程装备集团有限公司