本发明涉及盾构法隧道施工领域，特指一种用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置。
背景技术：
在国内，盾构掘进机凭借着其优秀的地面沉降控制、高开挖效率和广泛的地层适应能力，在地铁、大直径隧道、地下管路等施工中得到了广泛的应用。其中土仓与壳体的封闭装置为盾构增加人员与设备安全性必不可少的部件之一。
目前一般的盾构是通过螺旋机闸门来达到封闭土仓与壳体的目的，但是对于不使用螺旋机的硬岩盾构来说，封闭土仓与壳体的装置则较为薄弱。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置，解决现有的盾构不使用螺旋机时封闭土仓与壳体的装置较为薄弱的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明提供了一种用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置，包括：
装设在壳体上的定环，所述定环的另一端向土仓所在的位置延伸设置；
嵌套于所述定环内的动环，所述动环可沿着所述定环来回移动，所述动环上伸出所述定环的部分的顶部开设有供与所述土仓连通的连通口；以及
驱动连接所述动环的驱动结构，所述驱动结构装设于所述壳体上，通过所述驱动结构驱动所述动环沿着所述定环移动，当所述动环伸出所述定环时，通过所述连通口、所述动环以及所述定环连通所述壳体的前方区域与所述土仓，当所述动环伸入所述定环内时，所述连通口置于所述定环内从而封闭所述壳体前方区域与所述土仓。
本发明通过定环与动环的相对运动来实现土仓与壳体的封闭，利用驱动结构驱动动环伸出定环以让土仓与壳体连通，让土仓内的渣土进入壳体，驱动结构驱动动环伸入定环内以封闭土仓与壳体，阻隔土仓内的渣土与潜在泥水进入壳体。本发明的伸缩式封闭装置能够完全安装至壳体内，增大了盾构前方的施工空间，为刀具的更换提供了便利。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述动环上靠近所述连通口的端部设有封闭端板，所述封闭端板的外沿处设有密封圈，当所述动环伸入所述定环内时，所述密封圈设于所述定环的端面与所述封闭端板之间，以密封所述定环与所述动环的连接处。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述封闭端板的边缘处设有向所述定环所在方向凸伸的凸起，所述凸起包括与所述封闭端板的内表面连接的第一弧形过渡面和与所述弧形过渡面连接的第一对接面；
所述定环的端面对应所述凸起设有凹槽，所述凹槽包括与所述第一对接面相对应第二对接面和与所述第一弧形过渡面相对应的第二弧形过渡面；
所述密封圈覆设于所述第一对接面和所述第一弧形过渡面上，当所述动环伸入所述定环内时，所述第一弧形过渡面和所述第二弧形过渡面相配合挤压所述密封圈、所述第一对接面和所述第二对接面相配合挤压所述密封圈，以密封所述定环与所述动环的连接处。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述定环上沿着外周开设有多个导向槽；所述动环上对应所述导向槽设有导向凸条，所述导向凸条插设于对应的导向槽内且可于所述导向槽内沿着导向槽进行来回移动，从而实现了对所述动环进行周向定位。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述驱动结构包括环向设置的多个伸缩油缸，所述伸缩油缸连接于所述壳体上，且所述伸缩油缸与所述动环上对应的导向凸条固定连接，通过所述伸缩油缸的伸缩运动带动所述动环沿着所述定环来回移动。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述伸缩油缸上设有油缸座，所述油缸座与所述壳体固定连接。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述伸缩油缸上设有行程传感器。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述定环上靠近所述土仓的端部设有向内部凸伸的、且位于所述连通口处的限位卡台；所述动环上伸入所述定环内的部分靠近所述连通口的端面处设有与所述限位卡台相适配的限位卡槽，通过所述限位卡槽和所述限位卡台限制所述动环的移动，从而防止所述动环从所述定环内脱出。
本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置的进一步改进在于，所述定环和所述动环为套筒结构，且所述动环的直径与所述定环的直径相适配。
附图说明
图1为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置装设于盾构机上的结构示意图。
图2为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置封闭土仓与壳体状态的结构示意图。
图3为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置连通土仓与壳体状态的结构示意图。
图4为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置中密封圈处的结构放大示意图。
图5为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置中动环的结构示意图。
图6为本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置中定环的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，本发明提供了一种用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置，用于封闭土仓与壳体，达到必要是保障人员于设备安全性的目的。解决现有不使用螺旋机而采用皮带机出土时，封闭装置较为薄弱的问题。本发明采用多个伸缩油缸同步伸缩的形式，达到了在伸缩油缸全部伸出时，能够让土仓内的渣土进入壳体，伸缩油缸全部回缩时，通过动环与定环之间的密封圈，封闭土仓与壳体，阻隔土仓内的渣土与潜在泥水进入壳体。同时又由于该结构能够完全回缩至壳体，增大了土仓内的空间，为刀具的更换提供了便利。下面结合附图对本发明盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置进行说明。
参阅图1，显示了本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置装设于盾构机上的结构示意图。参阅图2，显示了本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置封闭土仓与壳体状态的结构示意图。下面结合图1和图2，对本发明用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置进行说明。
如图1和图2所示，本发明的用于盾构掘进机土仓与壳体的伸缩式封闭装置包括定环21、动环22以及驱动结构23，该伸缩式封闭装置用于封闭或者连通土仓12与壳体11，定环21装设在壳体11上，并且定环21的另一端向土仓12所在的位置延伸设置，该定环21设于土仓12和壳体11之间；动环22嵌套于定环21内，该动环22可沿着定环21来回移动，动环22从定环21内伸出后即有部分位于土仓12的下方，该动环22上伸出定环21的部分的顶部开设有供与土仓12连通的连通口221，结合3所示，显示了动环22伸出定环21的状态，此时通过连通口221与土仓12连通，使得土仓12内的空间a与壳体11前方区域b相连通。驱动结构23驱动连接动环22，该驱动结构23装设在壳体11上，通过驱动结构23驱动动环22沿着定环21移动，驱动结构23驱动动环22沿着定环21向定环21的后部移动，此时动环22从定环21内伸出，当动环22从定环21内伸出时，通过连通口221、动环22以及定环21连通壳体11的前方区域b与土仓12，驱动结构23还可以驱动动环22沿着定环21向着定环21的内部移动，此时动环22向定环21内移动，当动环22伸入定环21内时，连通口221置于定环21内从而封闭壳体11的前方区域b与土仓12。
本发明通过定环与动环的相对运动来实现土仓与壳体的封闭，利用驱动结构驱动动环伸出定环以让土仓与壳体连通，让土仓内的渣土进入壳体，驱动结构驱动动环伸入定环内以封闭土仓与壳体，阻隔土仓内的渣土与潜在泥水进入壳体。本发明的伸缩式封闭装置能够完全安装至壳体内，增大了盾构前方的施工空间，为刀具的更换提供了便利。
作为本发明的一较佳实施方式，如图2和图3所示，动环22上靠近连通口221的端部设有封闭端板222，该封闭端板222位于定环21的外侧，起到封闭作用，在动环22伸入到定环21内时，该封闭端板222将动环22和定环21的内部空间封闭，从而封闭了壳体11的前方区域b与土仓12的连通。结合图4所示，封闭端板222的外沿处设有密封圈24，当动环22伸入到定环21内时，该密封圈24设于定环21的端面与封闭端板222之间，从而利用密封圈24密封定环21与动环22的连接处。密封圈24为环形结构，沿着封闭端板222的外沿设置一圈，该密封圈24较好地密封了动环22与定环21的连接处，且动环22的端部通过封闭端板222密封，从而阻隔了土仓12与壳体11的前方区域b的连通。
进一步地，在封闭端板222的边缘处设有向定环21所在方向凸伸的凸起2221，该凸起2221包括与封闭端板222的内表面连接的第一弧形过渡面2222和与该第一弧形过渡面2222连接的第一对接面2223；定环21的端面对应凸起2221设有凹槽211，该凹槽211包括与第一对接面2223相对应的第二对接面2111和与第一弧形过渡面2222相对应的第二弧形过渡面2112；密封圈24覆设在第一对接面2223和第一弧形过渡面2222，当动环22伸入定环21内时，第一弧形过渡面2222和第二弧形过渡面2112相配合挤压密封圈24，第一对接面2223和第二对接面2111相配合挤压密封圈24，以密封定环21和动环22的连接处。凸起2221的第一对接面2223和凹槽211的第二对接面2111垂直于动环22和定环21的外周面，密封圈24有部分夹设在第一对接面2223和第二对接面2111之间，从而将动环22和定环21外周壁上的相接处的缝隙密封。凸起2221的第一弧形过渡面2222呈倾斜状设置，通过第一弧形过渡面2222的倾斜设置，将动环22和定环21的接缝呈倾斜向内延伸设置，密封圈24有部分夹设在第一弧形过渡面2222和第二弧形过渡面2112之间，提高了密封效果。该密封圈24在起到密封作用的同时，还起到了缓冲作用，能够缓冲动环22和定环21之间的受力，保护了设备的使用安全以及寿命。
较佳地，第一弧形过渡面2222为弧形凹面，第二弧形过渡面2112为弧形凸面，两者相互配合挤压密封圈24变形，从而提高密封效果。
作为本发明的另一较佳实施方式，如图6所示，定环21上沿着外周开设有多个导向槽212，导向槽212沿着定环21的长度方向设置，且导向槽212在定环21上靠近土仓12的端部处形成有开口。较佳地，导向槽212在定环21的外周均匀设置。结合图5所示，动环22上对应导向槽212设有导向凸条223，在动环22嵌套在定环21内时，导向凸条223插设于对应的导向槽212内，且导向凸条223可于导向槽212内沿着导向槽212进行来回移动，从而实现了对动环22进行周向定位。动环22在沿着定环21移动时，由于导向凸条223和导向槽212配合，防止了动环22相对于定环21的相对转动，起到了周向定位的作用。
进一步地，如图2和图3所示，驱动结构23包括环向设置的多个伸缩油缸231，伸缩油缸231连接于壳体11上，且伸缩油缸231与动环22上对应的导向凸条223固定连接，通过伸缩油缸231带动动环22沿着定环21来回移动。在导向凸条223上靠近伸缩油缸231的端部处设有连接耳板，伸缩油缸231的油缸杆与该连接耳板固定连接，通过伸缩油缸231的伸缩来带动导向凸条223沿着导向槽212来回移动，当伸缩油缸231的油缸杆全部伸出时，动环22有部分伸出定环21，此时土仓12与壳体11相连通，可正常出土，状态如图2所示；当伸缩油缸231的油缸杆全部回缩时，动环22伸入定环21内，此时土仓12与壳体11间被封闭，状态如图1所示。
较佳地，伸缩油缸231上设有油缸座232，该油缸座232与壳体11固定连接。在壳体11的前部设有刀盘驱动结构111，该油缸座232与刀盘驱动结构111固定连接。刀盘驱动结构111用于驱动盾构机的刀盘。在刀盘驱动结构111的中心处留设有出土口，对定环21设置在该出土口处，并且定环21端部的外周与刀盘驱动结构111相贴并且固定连接，较佳地，可采用焊接将定环21固定在刀盘驱动结构111上。
较佳地，在伸缩油缸231上设有行程传感器，用于反馈伸缩油缸231的伸缩行程，能够精确反馈整个动环22与定环21间的相互状态，为伸缩油缸231的控制提供依据。伸缩油缸231均可由应急蓄能器提供动力，在紧急情况下可实现无供电工作。
作为本发明的再一较佳实施方式，如图2和图3所示，定环21上靠近土仓12的端部设有向内部凸伸的、且位于连通口221处的限位卡台213；动环22上伸入定环21内的部分靠近连通口221的端面处设有与该限位卡台213相适配的限位卡槽224，通过限位卡槽224和限位卡台213来限制动环22的移动，从而防止动环22从定环21内脱出。动环22伸入定环21内的状态时，如图2所示，限位卡台213与动环22的封闭端板222相贴，该限位卡台213位于定环21内部的表面与动环22的外表面相贴；当动环22伸出定环21时，如图3所示，动环22的移动至极限位置处，该限位卡台213卡设于限位卡槽224内，从而限制了动环22的移动，防止动环22从定环21内脱出。
本发明的定环21和动环22均为套筒结构，内部中空，定环21为两端开口，而动环22为一端开口，动环22具有开口的一端插入到定环21内，且该动环22有部分始终位于定环21内，另外的部分随着动环22的移动而伸入定环21的内部或从定环21内伸出，动环22的直径与定环21的直径相适配。较佳地，动环22的底部还开设有用于清理动环综合功能残留的渣土的清理孔，该清理孔还可以用于在动环与定环完成安装后提供一个观察动环与定环之间缝隙的窗口。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。