專利名稱：用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門及其填充系統(tǒng)的制作方法
用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門及其填充系統(tǒng)技術領域
本發(fā)明屬于盾構(gòu)掘進機技術領域，特別涉及一種用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門。本發(fā)明還涉及一種用于上述泥漿門的填充系統(tǒng)。
背景技術：
盾構(gòu)法施工具有快速、安全、對地面建筑物影響小等諸多優(yōu)點，目前已經(jīng)成為城市地鐵隧道、跨江跨海隧道等對施工安全和地面沉降控制嚴格的地下工程施工的首選方法。按照盾構(gòu)施工平衡掌子面的方式不同，可分為土壓平衡盾構(gòu)、泥水平衡盾構(gòu)和敞開式盾構(gòu)。其中，泥水平衡盾構(gòu)采用泥漿來平衡來自掌子面的水土壓力，它通過一承壓隔板將泥漿艙室分為土艙(前艙室)和氣墊艙(后艙室)。承壓隔板下部有一泥漿進口，它既是泥漿排出流經(jīng)的通道，也是土艙內(nèi)泥漿和氣墊艙內(nèi)泥漿連通通道。在泥漿進口的上部，一般均配置一道泥漿門，用于將泥漿進出口關閉。
在正常掘進過程中，土艙內(nèi)充滿具有一定壓力的泥漿，而氣墊艙內(nèi)上部充滿壓縮空氣，下部充滿泥漿。泥漿門由提升油缸提起，并固定在泥漿進口上方。泥漿進口處于敞開狀態(tài)，此時氣墊艙是一個承受氣壓和泥漿壓力的封閉空間。當需要進入氣墊艙進行檢查或維修作業(yè)時，由于帶壓進艙成本大、單次作業(yè)時間短，特別是對進艙人員要求嚴格，一般均是選擇常壓進艙方式。而泥漿門操作的靈活性和關閉后密封的可靠性至關重要，直接影響常壓進艙作業(yè)的順利實施和進艙人員的生命安全，是泥水盾構(gòu)重要的安全設施。


圖1顯示了一種現(xiàn)有的泥水式盾構(gòu)機的泥漿門。如圖1所示，該現(xiàn)有技術的泥漿門包括門板7A、承壓隔板11A、通過緊固件將門板7A安裝在承壓隔板IlA上的組合式導向土夾，以及設置在門板7A的朝向承壓隔板IlA的一側(cè)表面上的凹槽202A內(nèi)的密封氣囊407A。密封氣囊407A通過緊固件409A和擋塊408A固定在凹槽202A內(nèi)。組合式導向塊包括上導向塊9A和焊接在承壓隔板IlA上的下導向塊10A。在上導向塊9A和下導向塊IOA之間形成了導向槽12A，門板7A 的側(cè)邊保持在該導向槽12A中。
這種泥水盾構(gòu)的泥漿門的工作原理是:泥漿門下放到位后，通過充氣氣嘴往密封氣囊內(nèi)充氣，使得氣囊膨脹，氣囊外表面在氣壓作用下貼緊承壓隔板，從而實現(xiàn)密封效果。充氣壓力越大，氣囊外表面的密封比壓也越大，密封效果也越好。由于氣囊一般為橡膠材料，具備一定的彈性。當密封面存留少量細小固體顆粒時，氣囊在充氣壓緊密封面后，也能夠通過彈性變形壓緊密封面，從而實現(xiàn)密封。充氣壓力越大，氣囊壓緊力也越大，橡膠壓縮變形量也越大，抵抗密封面之間固體顆粒影響的能力也越大。在隧道埋深不大、土艙泥漿壓力比較低、在密封面進入的雜質(zhì)顆粒較少且較細的情況下，這種密封結(jié)構(gòu)是合適的，一般能夠?qū)崿F(xiàn)密封。
但是，在隧道大埋深條件下，此種氣囊結(jié)構(gòu)存在突出的缺點:充氣壓力不能過大，當密封間隙進入了較多粗大固體顆粒時，由于充氣壓力不夠，氣囊外表面不能有效貼緊承壓隔板，從而降低了效果。當前氣囊密封承壓能力低的原因如下:1)泥漿門門板與承壓隔板之間，一般留有約5_的活動間隙，以方便泥漿門運動和減小摩擦，氣囊充氣壓力較大時，容易將橡膠擠入間隙而被破壞；2)氣囊的充氣氣嘴的安裝孔和氣嘴螺桿之間存在環(huán)向間隙，當氣囊充氣壓力較大時，同樣會將橡膠擠入氣嘴下面的環(huán)向間隙而被破壞。目前隧道建設，特別是城市地鐵、隱蔽地下工程，逐步向著大埋深方向發(fā)展，而大埋深條件下的泥水盾構(gòu)土艙泥漿壓力必然加大。另外從提高密封可靠性方面考慮，也有提高泥漿門充氣壓力的現(xiàn)實需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門，以解決當前使用的泥漿門充氣壓力低、密封效果不穩(wěn)定的問題。只有解決了上述兩個問題，泥漿門才能夠應用于大埋深條件下泥水盾構(gòu)的常壓進艙作業(yè)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門。該泥漿門包括門板、承壓隔板，以及用于將門板安裝在承壓隔板上的導向塊。在門板的朝向承壓隔板的第一表面上形成有其中容納了密封件的凹槽。其中，密封件包括中心體、至少兩個外側(cè)體，以及將各外側(cè)體和中心體相連的至少兩個徑向連接臂。外側(cè)體通過固定在門板的第一表面上的壓緊件而固定于凹槽內(nèi)，從而在密封件和凹槽之間形成密封腔。當向密封腔注入壓力介質(zhì)時，中心體在壓力的作用下朝向承壓隔板運動，直到中心體的密封表面貼靠在承壓隔板上。在一個實施例中，中心體的長度和橫截面面積均大于外側(cè)體的長度和橫截面面積。優(yōu)選地，中心體的密封表面是光滑的表面、帶有起伏形狀的表面，或者開有間隔凹槽的表面。在一個實施例中，在密封腔內(nèi)未注入壓力介質(zhì)前，密封表面低于壓緊件的摩擦面。在一個實施例中，中心體是棱柱形的，并且在中心體的兩個相對側(cè)面上均設有擋板。優(yōu)選地，中心體的密封表面在自然狀態(tài)下低于門板的外側(cè)表面。在一個實施例中，壓緊件包括相對設置的第一壓緊件和第二壓緊件，它們分別與擋板中的一個接觸。優(yōu)選地，第一壓緊件和第二壓緊件均設有定位凹槽，并且門板的第一表面上設有兩個相應的限位槽，所述定位凹槽和限位槽互相配合以固定密封件的外側(cè)體。在一個實施例中，密封圈的中心體的朝向門板的表面開有中心凹槽。在一個實施例中，組合式導向塊包括第一導向塊和第二導向塊。在第一導向塊和第二導向塊之間形成有用于容納門板的邊緣的側(cè)向槽，并且在門板的邊緣與側(cè)向槽的底面之間設有 隔塊。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于如上所述的泥漿門的填充系統(tǒng)，其包括與門板的密封腔相連的壓力介質(zhì)供給管路和氣體供給管路，所述壓力介質(zhì)供給管路具有回流支路。其中，壓力介質(zhì)供給管路能將壓力介質(zhì)輸送到密封腔內(nèi)，并在氣體供給管路關閉的情況下使密封腔達到所需的壓力，以維持泥漿門的密封。氣體供給管路能將氣體輸送到密封腔內(nèi)，以便使密封腔內(nèi)的壓力介質(zhì)排出到回流支路，降低密封腔內(nèi)的壓力，從而使泥漿門能夠打開并且避免密封圈的摩擦損壞。在一個實施例中，壓力介質(zhì)可以為液壓油、水或壓縮空氣。在一個實施例中，壓力介質(zhì)供給管路包括蓄能器，用于維持密封腔內(nèi)的壓力。與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明所提供的泥漿門方案具有的有益效果在于，通過在連接臂中間位置的凸臺兩側(cè)設置可隨密封圈膨脹伸縮而移動的金屬擋板以及取消了常用的充氣氣嘴結(jié)構(gòu)，有效防止了密封圈在承受高壓后因擠入間隙而被破壞，提高了密封圈的承壓能力，密封可靠性更高，特別是能夠用于大埋深工況作業(yè)；密封腔內(nèi)既可以注入液壓油、水，也可以充氣，從而擴大了泥漿門加壓介質(zhì)的選擇范圍和允許的充壓范圍，提高了設備使用的方便性、安全性和可靠性。
以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應該理解成對本發(fā)明的限制。
圖1是現(xiàn)有的泥漿門的密封結(jié)構(gòu)示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的泥漿門處于打開狀態(tài)的示意圖3是圖2的A-A剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明的泥漿門處于關閉狀態(tài)的示意圖5是圖4的B-B剖視圖6是圖4的C-C剖視圖7顯示了用于為根據(jù)本發(fā)明的泥漿門提供壓力介質(zhì)的介質(zhì)供應系統(tǒng)。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
，作進一步詳細的說明。
圖2至3顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門100的示意圖。在圖示狀態(tài)下，泥漿門100的推拉油缸25處于收縮狀態(tài)，此時泥漿門100處于未使用的狀態(tài)，SP，泥漿門100未封閉進漿口 17。
如圖3所示，泥漿門100包括門板7、承壓隔板11，以及用于將門板7安裝在承壓隔板11上的導向塊。在圖示實施例中，該導向塊為組合式導向塊，包括第一導向塊9以及焊接在承壓隔板11上的第二導向塊10。第一導向塊9通過緊固件41固定在第二導向塊10上。在第一導向塊9和第二導向塊10之間形成了導向槽8，門板7的側(cè)邊通過第一導向塊9和/或第二導向塊10的壓緊作用而被固定地保持在該導向槽8中。在門板7的朝向承壓隔板11的第一表面71上形成有凹槽202，在該凹槽202內(nèi)安放有密封件4，用于在門板7和承壓隔板11之間形成密封。上述結(jié)構(gòu)及部件均為本領域所熟知的，因此詳細的描述在此略去。
根據(jù)本發(fā)明，密·封件4包括中心體406。該中心體406例如為棱柱形構(gòu)件，優(yōu)選具有方形的截面。密封件4還包括至少兩個外側(cè)體402，它們沿周向均勻地布置。在圖示實施例中，密封件4還包括兩個彼此間180度地相對設置的外側(cè)體402。外側(cè)體402例如可具有方形的或圓形的截面，或者具有其它任意合適形狀的截面。此外，密封件4還包括將各個外側(cè)體402和中心體406相連的徑向連接臂405，在該圖示實施例中為兩個徑向連接臂405。在圖示實施例中，中心體406的底部開有中心凹槽404。
如圖3所示，在凹槽202內(nèi)還設有壓緊件，其一方面通過緊固件43固定在門板7的第一表面71上，另一方面將外側(cè)體401壓在門板7的第一表面上。具體而言，壓緊塊包括第一壓緊件3和第二壓緊件6，它們各用于壓緊兩個外側(cè)體401中之一。為了增強定位壓緊作用，在第一壓緊件3和第二壓緊件6上分別設有用于容納兩個外側(cè)體402的定位凹槽401，而在第一表面71的相應位置處設有限位槽72。由此，第一壓緊件3和第二壓緊件6能夠牢固地將密封件4的外側(cè)體401固定住。通過上述設置，在密封件4和凹槽202之間形成一個密封腔201。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，在壓緊件3、6與密封件4的中心體406之間分別設有一擋板5。該擋板5例如可由金屬制成。擋板5與壓緊件3、6以及與密封件4均形成接觸，優(yōu)選為間隙式配合接觸。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，為了更好地對壓緊件3、6進行定位，可以在第一表面71上設置限位臺階602和603。在圖2和3所示的泥漿門100處于未使用的狀態(tài)下，密封腔201內(nèi)應不存在壓力介質(zhì)，或者是雖然存在有少量壓力介質(zhì)，但其也處于常壓或低于大氣壓下。在這種情況下，密封件4處于自然回縮位置，且中心體406的密封表面低于門板7的外側(cè)表面。圖4至6顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門100的使用狀態(tài)。此時，泥漿門100的推拉油缸15伸長，推動泥漿門100在引導槽8的引導下運動，直到由限位塊16限位而停止運動為止。因此，泥漿門100封閉了進漿口 17。在這種狀態(tài)下，通過位于門板7底部處的流體入口 14注入壓力介質(zhì)到密封腔201內(nèi)。如圖5所示，當向密封腔內(nèi)201注入壓力介質(zhì)時， 中心體406 (連同徑向連接臂405 —起)在壓力的作用下朝向承壓隔板11運動，直到中心體406的密封表面403貼靠在承壓隔板11上。此時，在門板7和承壓隔板11之間形成了良好的密封。由于設置在密封件的中心體406和壓緊件之間的擋板5也會因徑向連接臂405的運動而隨同中心體406 —起朝向承壓隔板11運動。這樣便能夠有效地防止密封件4在承受高壓后擠入到間隙內(nèi)而受到損壞，提高了密封件的承壓能力和可靠性。這對于大埋深工況來說尤其有利。圖6更清楚地顯示了中心體的密封表面貼靠在承壓隔板上的狀態(tài)。圖6還示出了用于壓力介質(zhì)的排出口 13。容易理解，當向密封腔201內(nèi)注入壓力介質(zhì)時，密封腔內(nèi)原先可能存在的空氣將首先排出。經(jīng)排出口 13排出壓力介質(zhì)時，可將排出口 13封閉。此時繼續(xù)向密封腔201內(nèi)注入壓力介質(zhì)，直到密封件4的密封表面403貼靠在承壓隔板11上。在一個具體實施例中，如圖3所示，在導向槽8內(nèi)可設置隔塊1，以便能將門板7的側(cè)邊更好地保持在導向槽8中。為了增強密封效果，密封件4的中心體406應當具有比外側(cè)體402更大的截面積以及更大的長度。密封件4的中心體406可以為實心的或空心的。此外，密封件4應當設計成當處于自然回縮狀態(tài)時，中心體406的密封表面403應當處于比擋板5和壓緊件3、6和摩擦面601更遠離承壓隔板11的位置。由此，密封件4的中心體406能夠在非工作狀態(tài)下免受外部的損傷。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于為根據(jù)本發(fā)明的泥漿門提供壓力介質(zhì)的介質(zhì)供應系統(tǒng)。以下將結(jié)合圖7來對該介質(zhì)供應系統(tǒng)進行詳細描述。如圖7所示，該介質(zhì)供應系統(tǒng)包括加氣管路和進油管路，其中進油管路與門板7上的進油口 15相連，而加氣管路與門板7上的出油口 14相連。
加氣管路依次包括氣源進口 251、空氣減壓閥252、快換接頭203、球閥204、單向閥218和壓力表206。在壓力表206和單向閥218之間設有一分支氣路221，該支路上安裝有球閥205。進油管路依次包括油源進口 207、液壓減壓閥209、快換接頭210、球閥222、液壓蓄能器208、球閥211、單向閥219和進油壓力表214。在壓力表214和單向閥219之間設有一分支油路220。在該分支油路上依次安裝有球閥213和油箱212。
泥漿門100的推拉油缸25處于收縮狀態(tài)時，泥漿門100處于打開狀態(tài)。介質(zhì)供應系統(tǒng)的球閥205打開，其他球閥關閉，此時門板7上的密封槽201內(nèi)部空間與大氣連通，密封圈4不受壓并處于收縮狀態(tài)。
當泥漿門100的推拉油缸25伸長時，推動泥漿門100在引導槽8的引導下運動，直到泥漿門100封閉了進漿口 17。此時泥漿門100處于關閉狀態(tài)。在這種情況下，依次打開球閥222和球閥211，往密封槽201內(nèi)注入液壓油，此時保持球閥205打開，球閥213和球閥204關閉。當球閥205開始溢出液壓油時，立即關閉球閥205。繼續(xù)通過球閥222和球閥211往密封槽201內(nèi)充液加壓，加壓期間觀察進油壓力表214數(shù)值。當指示值達到預定壓力時，關閉球閥222。此時蓄能器208對密封槽進行穩(wěn)壓,密封圈4處于充液密封狀態(tài)。
當泥漿門100使用完畢需要重新打開時，需先對介質(zhì)供應系統(tǒng)進行泄壓。先關閉球閥211，然后打開球閥213，密封圈4在泥漿壓力和自身回彈力作用下將密封槽201內(nèi)的高壓液壓油經(jīng)分支管路220排至油箱212內(nèi)。待分支管路212出口不再有油溢出時，打開加氣管路上的球閥204，壓縮氣體進入密封槽201內(nèi)，將槽內(nèi)殘留的液壓油擠出，直至分支管路220末端排出氣體。此時關閉球閥204和球閥213，打開球閥205放氣，密封圈4處于收縮狀態(tài)。此時即可將推拉油缸25回縮提升泥漿門100，進漿口 17打開。
容易理解 ，介質(zhì)供應系統(tǒng)采用水作為加壓介質(zhì)的操作原理與采用液壓油的相同，故不再贅述。
介質(zhì)供應系統(tǒng)還可以使用氣體例如壓縮空氣，此時系統(tǒng)操作原理如下。當泥漿門100處于打開的狀態(tài)時，介質(zhì)供應系統(tǒng)的球閥205打開，其余球閥關閉，此時門板7上的密封槽201內(nèi)部空間與大氣連通，密封圈4不受壓并處于收縮狀態(tài)。當泥漿門100的推拉油缸25伸長時，推動泥漿門100在引導槽8的引導下運動，直到泥漿門100封閉了進漿口 17。此時泥漿門100處于關閉狀態(tài)。此時，先關閉球閥205，然后打開球閥204開始往密封槽201內(nèi)充氣加壓，觀察壓力表206，達到預定充氣壓力后關閉球閥204，密封圈4處于充氣密封狀態(tài)。當泥漿門100使用完畢需要重新打開時，需先對介質(zhì)供應系統(tǒng)進行泄壓，此時打開球閥205進行排氣泄壓，觀察壓力表206。當壓力表的顯示值回到零位時，便可將推拉油缸25回縮提升泥漿門100，進漿口 17打開。
以上所述具體的實施例，對本發(fā)明目的、技術方案和有益效果進行了進一步說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門，包括門板、承壓隔板以及用于將所述門板安裝在所述承壓隔板上的導向塊，在所述門板的朝向所述承壓隔板的第一表面上形成有其中容納了密封件的凹槽， 其特征在于，所述密封件包括中心體、至少兩個外側(cè)體，以及將各所述外側(cè)體和中心體相連的至少兩個徑向連接臂，所述外側(cè)體通過固定在所述門板的第一表面上的壓緊件而固定于所述凹槽內(nèi)，從而在所述密封件和所述凹槽之間形成密封腔， 其中，當向所述密封腔注入壓力介質(zhì)時，所述中心體在壓力的作用下朝向所述承壓隔板運動，直到所述中心體的密封表面貼靠在所述承壓隔板上。
2.如權利要求I所述的泥漿門，其特征在于，所述中心體的長度和橫截面面積均大于所述外側(cè)體的長度和橫截面面積。
3.如權利要求I或2所述的泥漿門，其特征在于，所述中心體的密封表面是光滑的表面、帶有起伏形狀的表面，或者開有間隔凹槽的表面。
4.如上述權利要求中任一項所述的泥漿門，其特征在于，在密封腔內(nèi)未注入壓力介質(zhì)前，所述密封表面低于所述壓緊件的摩擦面。
5.如上述權利要求中任一項所述的泥漿門，其特征在于，所述中心體是棱柱形的，并且在所述中心體的兩個相對側(cè)面上均設有擋板。
6.如權利要求5所述的泥漿門，其特征在于，所述中心體的密封表面在自然狀態(tài)下低于所述門板的外側(cè)表面。
7.如權利要求5或6所述的泥漿門，其特征在于，所述壓緊件包括相對設置的第一壓緊件和第二壓緊件，它們分別與所述擋板中的一個接觸。
8.如權利要求7所述的泥漿門，其特征在于，所述第一壓緊件和第二壓緊件均設有定位凹槽，并且所述門板的第一表面上設有兩個相應的限位槽，所述定位凹槽和限位槽互相配合以固定所述密封件的外側(cè)體。
9.如上述權利要求中任一項所述的泥漿門，其特征在于，所述密封圈的中心體的朝向所述門板的表面開有中心凹槽。
10.如上述權利要求中任一項所述的泥漿門，其特征在于，所述組合式導向塊包括第一導向塊和第二導向塊，在所述第一導向塊和第二導向塊之間形成有用于容納所述門板的邊緣的側(cè)向槽，并且在所述門板的邊緣與所述側(cè)向槽的底面之間設有隔塊。
11.一種用于如權利要求I到10中任一項所述的泥漿門的填充系統(tǒng)，包括與所述門板的密封腔相連的壓力介質(zhì)供給管路和氣體供給管路，所述壓力介質(zhì)供給管路具有回流支路， 其中，所述壓力介質(zhì)供給管路能將壓力介質(zhì)輸送到所述密封腔內(nèi)，并在所述氣體供給管路關閉的情況下使所述密封腔達到所需的壓力，以維持所述泥漿門的密封， 所述氣體供給管路能將氣體輸送到所述密封腔內(nèi)，以便使所述密封腔內(nèi)的壓力介質(zhì)排出到所述回流支路，降低所述密封腔內(nèi)的壓力，從而使所述泥漿門能夠打開并且避免密封圈的摩擦損壞。
12.如權利要求11所述的泥漿門的填充系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力介質(zhì)為液壓油、水或壓縮空氣。
13.如權利要求11或12所述的泥漿門的填充系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力介質(zhì)供給管路包括蓄能器，用于維持所述密封腔 內(nèi)的壓力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于泥水式盾構(gòu)機的泥漿門。該泥漿門包括門板、承壓隔板，以及用于將門板安裝在承壓隔板上的導向塊。在門板的朝向承壓隔板的第一表面上形成有其中容納了密封件的凹槽。其中，密封件包括中心體、至少兩個外側(cè)體，以及將各外側(cè)體和中心體相連的至少兩個徑向連接臂。外側(cè)體通過固定在門板的第一表面上的壓緊件而固定于凹槽內(nèi)，從而在密封件和凹槽之間形成密封腔。當向密封腔注入壓力介質(zhì)時，中心體在壓力的作用下朝向承壓隔板運動，直到中心體的密封表面貼靠在承壓隔板上。本發(fā)明還提供了一種用于如上所述的泥漿門的填充系統(tǒng)。
文檔編號E06B7/22GK103255991SQ201310162898
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權日2013年5月6日
發(fā)明者劉飛香, 程永亮, 鄭大橋, 麻成標, 唐崇茂 申請人:中國鐵建重工集團有限公司