一种双层结构盾壳及盾构机的制作方法

本发明涉及一种盾构机技术领域，尤其是一种具有双层或多层结构的盾壳及盾构机。

背景技术：

如图1所示，在现有技术中，盾构机的盾壳通常采用单层结构，其作用在于：一是固定联接盾体内各部件，如螺旋输送机、拼装机、机内操作平台等，使之成为一个整体；二是在盾构机掘进之中，对周围土体起到支护作用，同时防止周围土体对盾体内部件造成破坏。在隧道施工中，盾体承受到周围土体的附加转动力矩有害影响，当超过其保持姿态的滚动阻力矩，发生盾体侧滚时，这种单层结构，且与盾体内各部件固定联接的现有技术，将导致盾壳连同内部结构，如机内操作平台、螺旋输送机等一起发生倾转，从而引发事故，轻则造成设备损坏，重则将危及操作人员的生命安全。

技术实现要素：

针对上述现有技术缺陷，本发明提供了一种具有双层或多层结构的盾壳和盾构机，盾壳外层与内层之间可以相对转动，不仅可有效解决盾体发生侧滚时，盾壳连同内部结构一起倾转，进而造成设备损坏或人员伤亡的技术缺陷，而且结构简单，易于实施。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：一种双层结构盾壳，由内层结构和外层结构组成。所述内层结构与盾体内各部件固定联接，起到机架的作用。所述外层结构与内层结构可相对旋转的套装联接在一起。在隧道施工中，所述外层结构与周围土体直接接触，对周围土体起到支护作用。当外层结构受到周围土体附加转动力矩有害影响，发生侧滚时，由于外层结构和内层结构之间可相对旋转，内层结构在盾体内部结构的作用下，保持相对稳定，从而避免了盾体内部结构与盾壳外层结构一起倾转的技术缺陷，进而有效避免了引发设备损坏及人员伤亡的风险。

做为本发明的进一步改进，为确保内层结构和外结构在轴向的准确定位，外层结构轴向前端面设置有前挡边，其最小直径小于上述内层结构外表面直径。另在外层结构后端面设置有后挡块，后挡块与外层结构之间采用刚性固定联接。后挡块与外层结构组装后，其最小直径应小于内层结构外表面直径。

做为本发明的进一步改进，为减少施工中，周围泥沙或其他外物侵入内层结构和外层结构之间，影响内层结构和外层结构的相对转动，上述的前挡边与外层结构为一体结构，为圆环形状，前挡边与内层结构联接处设置有第一密封装置，其最小内径优选与内层结构内表面直径一致。上述的后挡块为圆环形状，后挡块与内层结构联接处设置有第二密封装置。后挡块外径优选与外层结构外径一致，而其内径优选与内层结构内径一致。

做为本发明的进一步改进，为进一步减小内层结构和外层结构之间相对转动阻力，上述的内层结构外表面设置有环形滑条，环形滑条凸出盾壳内层结构外表面。上述的外层结构设置有滑块，滑块底面与与内层结构内表面固定联接，滑块端面与环形滑条外形保持一致。滑块内表面与环形滑条形成滑动配合，从而实现外层结构与内层结构之间的可相对旋转的套装联接。为进一步减小环形滑条在使用，因磨蚀而损坏，上述的滑块优选铸铜或/和青铜材质。为进一步保证外层结构与内层结构相对滑动平稳，在外层结构内表面的同一截面上，上述滑块可设置两块或多块，且两块或多块该截面上均布。

做为本发明的进一步改进，为进一步达到内层结构和外层结构之间的相对转动阻力可控的技术效果，以防止由于内层结构与外层结构之间相对阻力过小，无法抵消由于盾构机刀盘旋转而对内层结构产生的侧滚有害影响。本发明还包括阻力调节装置。阻力调节装置为螺纹螺杆结构，包括内螺纹体和螺杆。内螺纹体设置于内层结构上，可以是在内层结构上直接开的螺纹孔，也可以是在内层结构上开有通孔，而与通孔对应处固定有带有内螺纹的结构，如螺母等。螺杆可上下移动的旋合在内螺纹体上，螺杆底端与外层结构内表面接触并产生压力。施工中，通过旋转螺杆，调整其上下位置，从而起到控制内层结构和外层结构之间相对转动阻力的技术效果。为确保以上技术效果安全有效，上述螺杆的外螺纹长度大于螺纹体上表面到外层结构内表面的距离。为进一步增加阻力调节装置与外层结构内表面之间的摩擦阻力，上述的螺杆底部设置有摩擦垫，摩擦垫与螺杆底端固定联接。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2为本发明左视图；

图3为本发明主视图；

图4为本发明局部放大图i；

图5为本发明局部放大图ii；

图6为本发明局部放大图iii。

图中，1.外部结构，2.内部结构，3.前挡边，4.后挡块，5.第二密封装置，6.第一密封装置，7.阻力调节装置，8.单层结构盾壳，11.滑块，12.外层结构外表面，13.外层结构内表面，21.环形滑条，22.内层结构外表面，23.内层结构内表面，71.螺母，72.螺杆，73.摩擦垫。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节，以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域的技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进。因此，本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语，与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解有含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意和所有的组合。

如图1所示，现有技术中，盾构机壳体通常采用单层结构盾壳8，这种单层结构盾壳8直接与盾体内各部件固定联接。在隧道施工中，当盾体承受到周围土体附加转动力矩有害影响，发生盾体侧滚时，这种单层结构盾壳8将同内部各部件一起发生倾转，从而引发事故，轻则造成设备损坏，重则将危及操作人员的生命安全。

如图2、图3、图4、图5所示，本发明一种双层结构盾壳，由由内层结构2和外层结构1组成。其中内层结构2与盾体内各部件固定联接，起到机架的作用。外层结构1与内层结构2可相对旋转的套装联接在一起。在隧道施工中，所述外层结构1与周围土体直接接触，对周围土体起到支护作用。当外层结构1受到周围土体附加转动力矩有害影响，发生侧滚时，由于外层结构1和内层结构2之间可相对旋转，内层结构2在盾体内部结构的作用下，保持相对稳定，从而避免了盾体内部结构2与盾壳外层结构1一起倾转的技术缺陷，进而有效避免了引发设备损坏及人员伤亡的风险。

如图3所示，上述的外层结构1轴向前端面设置有前挡边3，前挡边3为圆环形状，前挡边3与外层结构1为一体结构。其最小直径与上述内层结构外表面22直径一致。双层结构盾壳还包括后挡块4，后挡块4与外层结构1后端面固定联接。后挡块4为圆环形状，其最小直径与内层结构外表面22直径一致。为进一步提高内层结构2与外层结构1之间的密封性能，前挡边3与内层结构2前端面间设置有第一密封装置6，后挡边4与内层结构2前端面间设置有第二密封装置5。

如图4、图5所示，上述的内层结构2设置有环形滑条21，环形滑条21凸出内层结构外表面23。上述的外层结构1设置有滑块11，滑块11底面与内层结构内表面23固定联接在一起，滑块11端面与环形滑条21外形保持一致。滑块11端面与环形滑条21形成滑动配合，从而实现外层结构1与内层结构2之间相对转动。为进一步减小环形滑条21在使用中，因磨蚀而损坏，上述的滑块11优选铸铜或/和青铜材质。为进一步保证外层结构1与内层结构2相对滑动平稳，在外层结构1内表面的同一截面上，滑块11可设置多块，且在该截面上均布。

如图6所示，本发明还包括阻力调节装置7，以达到内层结构2与外层结构1之间的相对转动阻力可控的技术效果。以有效防止内层结构2因所受滚动静摩擦阻力过小，而无法抵消由于盾构机刀盘旋转而对内层结构2产生的侧滚有害影响。阻力调节装置7为螺纹螺杆结构，包括与内层结构2固定联接的螺母71，与螺母71的螺纹孔对应处的内层结构2上开有通孔、与螺母71配合联接的螺杆72，螺杆72的外螺纹长度大于螺母71上表面到外层结构内表面13的距离。螺杆72通过在螺母71中旋合而上下移动，当螺杆72底端与外层结构内表面13接触并产生压力。施工中，通过旋转螺杆71，调整其上下位置，从而起到控制内层结构2与外层结构1之间相对转动阻力的技术效果。为进一步增加阻力调节装置7与外层结构内表面13之间的摩擦阻力，上述的螺杆底部设置有摩擦垫73，摩擦垫73与螺杆72底端固定联接。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。