本發(fā)明屬于隧道掘進設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中盾和尾盾的密封連接裝置，同時本發(fā)明還涉及盾構(gòu)機盾體及盾構(gòu)機。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機在實際施工過程中，由于被切削的土層土質(zhì)條件比較復(fù)雜，使殼體各個部分受到的土壓力不一致，導(dǎo)致盾構(gòu)機的前進方向會與原本隧道設(shè)計的中心線產(chǎn)生偏差，當這種偏差出現(xiàn)時，盾構(gòu)機需要進行姿態(tài)調(diào)整，以減小以致消除這種偏差，因此盾構(gòu)機應(yīng)具有靈活轉(zhuǎn)彎、動態(tài)調(diào)整前進方向的能力。

如圖1所示的盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有盾構(gòu)機包括刀盤1、盾體10和后配套11等結(jié)構(gòu)。其中，如圖1和圖2所示，盾構(gòu)機的盾體10，包括前盾2、中盾3、尾盾4，尾盾4的前端套設(shè)在中盾3的后端內(nèi)部，在中盾3和尾盾4的套設(shè)連接處設(shè)置有鉸接密封件5。當盾構(gòu)機在隧道的直線段中行進的過程中，中盾3和尾盾4依靠它們之間設(shè)置的鉸接密封件5可以阻擋盾體外部的泥漿進入盾體內(nèi)部，有效防止了泥漿的倒灌。但當盾構(gòu)機在轉(zhuǎn)彎半徑小于250米的隧道行進的過程中，盾構(gòu)機會出現(xiàn)如圖3所示的轉(zhuǎn)彎情況來調(diào)整自身的姿態(tài)以適應(yīng)這種轉(zhuǎn)彎，但是在現(xiàn)有技術(shù)的盾構(gòu)機的盾體，中盾3和尾盾4之間會出現(xiàn)很大的縫隙，如圖3的云線處所示的縫隙，這時鉸接密封件5的密封效果失效，會導(dǎo)致泥漿倒灌入盾體的內(nèi)部。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠適用于小曲線半徑轉(zhuǎn)彎的中盾和尾盾的密封連接裝置，有效解決了盾構(gòu)機在轉(zhuǎn)彎半徑小于250米的隧道行進時，導(dǎo)致盾體的鉸接密封件失效而出現(xiàn)泥漿倒灌的技術(shù)問題。同時，本發(fā)明還提供一種使用上述密封連接裝置的盾構(gòu)機盾體及盾構(gòu)機。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的中盾和尾盾的密封連接裝置采用的技術(shù)方案是：包括連接設(shè)置在中盾和尾盾之間的，且允許所述中盾相對于所述尾盾左、右轉(zhuǎn)動的連接機構(gòu)，以及對應(yīng)設(shè)置在所述中盾或所述尾盾上與所述連接機構(gòu)密封配合的密封機構(gòu)。

進一步優(yōu)選地，上述連接機構(gòu)包括同軸固定設(shè)置在上述尾盾的前端，且套接在上述中盾末端內(nèi)部的連接件，以及與該連接件擋止配合的用于限制中盾和尾盾過度轉(zhuǎn)動的限位組件，該連接件的外周面設(shè)置有凸起的球形接觸面，該球形接觸面的球心位于所述尾盾的軸線上，所述密封機構(gòu)設(shè)置在該中盾末端的內(nèi)周面與該球形接觸面之間。

進一步優(yōu)選地，上述限位組件包括固設(shè)在該中盾末端內(nèi)周面上的固定架，以及設(shè)置在該連接件上與該固定架擋止配合的擋止件。

在本發(fā)明的中盾和尾盾的密封連接裝置的另一個實施例中，上述的連接機構(gòu)還可以設(shè)置成，包括同軸固定設(shè)置在上述中盾的末端，且套接在上述尾盾前端外部的連接件，以及與該連接件擋止配合的用于限制該中盾和該尾盾過度轉(zhuǎn)動的限位組件，該連接件的內(nèi)周面設(shè)置有凸起的球形接觸面，該球形接觸面的中心點位于所述中盾的軸線上，上述密封機構(gòu)設(shè)置在該尾盾的外周面與該球形接觸面之間。

進一步優(yōu)選地，上述限位組件包括固設(shè)在上述中盾末端的內(nèi)周面上的固定架，以及設(shè)置在上述尾盾前端的內(nèi)周面上的與該固定架擋止配合的擋止件。

進一步優(yōu)選地，上述擋止件設(shè)置成銷軸，上述固定架由豎板的一端和橫板的一端固定連接組成，該橫板上設(shè)置有沿該盾體軸線方向上延伸且供該銷軸插入并移動的滑槽。

進一步優(yōu)選地，上述豎板和上述橫板可拆卸固定連接。

進一步優(yōu)選地，上述密封機構(gòu)由指型密封刷組合設(shè)置而成，該指型密封刷與上述連接件的球形接觸面形成接觸式密封。

本發(fā)明的盾構(gòu)機盾體采用的技術(shù)方案是：該盾構(gòu)機盾體包括中盾和尾盾，該中盾和尾盾之間設(shè)置有上述任意一項所描述的密封連接裝置。

本發(fā)明的盾構(gòu)機采用的技術(shù)方案是：該盾構(gòu)機包括上述所描述的盾構(gòu)機盾體。

本發(fā)明的中盾和尾盾的密封連接裝置的有益效果是：本發(fā)明的密封連接裝置中的連接機構(gòu)能夠保證盾構(gòu)機在有轉(zhuǎn)彎半徑的隧道進行時，中盾和尾盾能夠相對轉(zhuǎn)動以適應(yīng)轉(zhuǎn)彎半徑，同時密封連接裝置中的密封機構(gòu)能保持盾體內(nèi)部和盾體的外部密封隔離，防止了泥漿倒灌進入盾體的內(nèi)部。

進一步的，連接件上設(shè)置的球形接觸面，并且球形接觸面的中心或球心位于尾盾的軸線上，保證了中盾能夠相對尾盾轉(zhuǎn)動，且在密封機構(gòu)的作用下盾體的外部和盾體的內(nèi)部始終保持密封隔離的狀態(tài)。在限位組件的作用下，中盾和尾盾不會出現(xiàn)過度的轉(zhuǎn)彎，能夠很好的適應(yīng)隧道的曲線轉(zhuǎn)彎而調(diào)整姿勢，避免了中盾和尾盾之間的密封的連接因過度轉(zhuǎn)彎而出現(xiàn)密封失效的情況，確保了中盾和尾盾之間的密封穩(wěn)定性。

進一步的，上述固定架采用可拆卸的橫板和豎板固定連接，能夠根據(jù)盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)彎半徑選擇設(shè)有不同長度的滑槽的橫板，以保證中盾和尾盾的相對轉(zhuǎn)彎。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的盾構(gòu)機的盾體的I處放大圖；

圖3是圖2的盾體在轉(zhuǎn)彎時的狀態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一中的Ⅱ處放大圖；

圖6是圖5的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一中的固定架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6的固定架的俯視圖；

圖8是圖5的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一中的指型密封刷的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖5的中盾和尾盾的密封連接裝置的另一個實施例中的限位組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明提供的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

在本發(fā)明的具體實施方式的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是指兩個或兩個以上。本說明書所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解。例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行更詳細的說明。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

本發(fā)明的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一

如圖4～8所示，本發(fā)明提供的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一，密封連接裝置包括連接在中盾3和尾盾4之間，且允許中盾3相對于尾盾4左、右轉(zhuǎn)動的連接機構(gòu)8，中盾3上對應(yīng)設(shè)置有與連接機構(gòu)8密封配合的密封機構(gòu)6。如圖4和圖5所示，進一步優(yōu)選地，連接機構(gòu)8包括同軸固定設(shè)置在尾盾4的前端，且套接在中盾3末端內(nèi)部的連接件7，以及與連接件7擋止配合的用于限制中盾3相對于尾盾4過度轉(zhuǎn)動的限位組件9，連接件7的外周面凸起設(shè)置有球形接觸面，球形接觸面的球心位于尾盾4的軸線上，密封機構(gòu)6固定設(shè)置在中盾3末端的內(nèi)周面上，且與球形接觸面密封配合。

本實施例的密封連接裝置在隨盾構(gòu)機進行挖掘隧道時，當遇到半徑較小的轉(zhuǎn)彎隧道段，這里所說的半徑較小的轉(zhuǎn)彎隧道段是指隧道段的轉(zhuǎn)彎半徑小于250米。比如轉(zhuǎn)彎半徑為30000mm，此時中盾會隨著盾構(gòu)機的前盾一起相對于尾盾左、右轉(zhuǎn)動，以調(diào)整盾體的姿態(tài)適用該轉(zhuǎn)彎隧道段的挖掘，此時會使盾構(gòu)機的盾體的中盾3和尾盾4之間呈一弧度彎曲。在本實施例中，在連接件7外表面設(shè)置的球形接觸面的導(dǎo)向下，中盾3的內(nèi)壁繞連接件7的球形接觸面相對尾盾4轉(zhuǎn)動，該球形接觸面能夠滿足中盾3和尾盾4之間轉(zhuǎn)動的彎曲弧度，尤其當遇到小半徑的轉(zhuǎn)彎半徑時，連接件7上的球形接觸面能夠很好的保證中盾3相對尾盾4平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動彎曲。

本實施例中的密封機構(gòu)6固定設(shè)置在中盾3末端的內(nèi)周面上，使密封機構(gòu)6隨著中盾轉(zhuǎn)動，并且密封機構(gòu)6始終與連接件7的球形接觸面之間保持密封配合，防止泥漿倒灌進入盾體的內(nèi)部，使盾體內(nèi)部形成有效的密封空間。并且球形接觸面的球心位于尾盾的軸線上，保證連接件7上的球形接觸面與中盾3末端的內(nèi)周面的間距相同，使密封機構(gòu)6與球形接觸面之間的密封效果在中盾3末端的周向方向上完全一致，保證中盾3相對尾盾4無論在向左或向右轉(zhuǎn)動時，中盾3和尾盾4之間在密封機構(gòu)6的作用下始終處于密封接觸的狀態(tài)，保證了盾體的內(nèi)部和外部始終保持密封隔離。

在中盾3和尾盾4相對轉(zhuǎn)動時，在本實施例中的限位組件9的限位作用下，中盾3相對于尾盾4不會出現(xiàn)過度的轉(zhuǎn)彎，一是能夠使盾構(gòu)機按照預(yù)定的轉(zhuǎn)彎半徑進行掘進，避免了盾構(gòu)機行進方向與預(yù)定路線出現(xiàn)偏差，二是避免了中盾3相對于尾盾4過度轉(zhuǎn)彎導(dǎo)致密封失效的情況出現(xiàn)，確保了中盾3與尾盾4之間密封的穩(wěn)定性。

如圖6和圖7所示，進一步優(yōu)選地，限位組件9包括固定架90，以及設(shè)置在連接件7上與固定架90擋止配合的擋止件。擋止件設(shè)置成徑向固設(shè)在連接件7前端的銷軸93，固定架90由豎板91的一端和橫板92的一端固連組成的L型結(jié)構(gòu)體，豎板91固定設(shè)置在中盾3末端的內(nèi)周面上，橫板92上設(shè)置有沿盾體軸線方向上延伸且供銷軸93插入并移動的滑槽94，滑槽94在軸線方向上的前后兩端為限位點。

在盾構(gòu)機沿著隧道轉(zhuǎn)彎時，銷軸93可以在橫板92的滑槽94中移動，保證中盾3能夠相對于尾盾4轉(zhuǎn)彎，當中盾3相對尾盾4轉(zhuǎn)動到預(yù)設(shè)的最小的轉(zhuǎn)彎半徑時，滑槽94的兩端可以阻擋銷軸93過度移動，實現(xiàn)了阻止中盾3相對于尾盾4過度轉(zhuǎn)彎的限位功能。另外，在盾構(gòu)機實際工作過程中，盾體的中盾3和尾盾4會產(chǎn)生相對的周向轉(zhuǎn)動，本實施例中的銷軸93與滑槽94配合還能夠阻止中盾3相對尾盾4周向轉(zhuǎn)動，起到防扭轉(zhuǎn)的作用。

進一步優(yōu)選地，豎板91的一端與橫板92的一端之間是通過螺釘95可拆卸的固定連接，因此可以根據(jù)隧道的轉(zhuǎn)彎半徑不同選取設(shè)有不同長度的滑槽94的橫板92，以保證中盾3和尾盾4的相對轉(zhuǎn)動的弧度，使盾構(gòu)機按照預(yù)定的轉(zhuǎn)彎半徑進行掘進。

在其它的實施例中，上述的密封連接裝置還可以設(shè)置成連接在中盾3和尾盾4之間的關(guān)節(jié)球軸承，關(guān)節(jié)球軸承由一個具有外球面的內(nèi)圈和一個具有內(nèi)球面的外圈套裝組成，該內(nèi)、外圈兩側(cè)的均設(shè)置有密封圈，內(nèi)圈固定連接在中盾3的末端或尾盾4的前端，外圈對應(yīng)的固定連接在尾盾4的前端或中盾3的末端，內(nèi)圈和外圈共同構(gòu)成了連接機構(gòu)，密封圈構(gòu)成了密封機構(gòu)。

如圖9所示，在其它的實施例中，上述的限位組件9還可以采用如下結(jié)構(gòu)，在連接件7的球形接觸面上軸向設(shè)置有與該球形接觸面的弧度相同的燕尾型限位槽101，該燕尾型限位槽101在軸線方向上的前后兩端為限位點，中盾3的末端設(shè)置有伸入到該燕尾型限位槽內(nèi)的燕尾型限位銷102，在中盾3相對尾盾4轉(zhuǎn)動時，該燕尾型限位銷102能夠隨著燕尾型限位槽101導(dǎo)向移動，并且該燕尾型限位銷102能夠在燕尾型限位槽101的兩端進行限位，同樣能夠起到防止中盾3相對尾盾4過度轉(zhuǎn)動的功能以及防止中盾3相對于尾盾4周向轉(zhuǎn)動的功能。

如圖8所示，進一步優(yōu)選地，密封機構(gòu)6由指型密封刷12組合設(shè)置而成，在本實施例中，密封機構(gòu)6由兩排周向排布的指型密封刷12組合而成。當然還可以根據(jù)需要密封機構(gòu)6設(shè)置成由兩個及以上個指型密封刷組合而成。指型密封刷12與連接件7的球形接觸面之間形成接觸式密封，由于指型密封刷12本身具有可壓縮的彈性，因此在中盾3相對于尾盾4轉(zhuǎn)動的時候，指型密封刷12能夠保持與連接件7上的球形接觸面實時密封接觸，進一步保證了密封效果的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例二

如圖10所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于，連接件7設(shè)置的位置不同，指型密封刷12設(shè)置的位置不同，并且限位組件9中的銷軸93設(shè)置的位置不同。本實施例中的連接件7是固定設(shè)置在中盾3的末端，并且連接件7同軸套設(shè)在尾盾4的前端的外周面上，連接件7上的球形接觸面是設(shè)置在該連接件7的內(nèi)周面上，該球形接觸面的中點位于中盾的軸線上。指型密封刷12固定設(shè)置在尾盾4前端的外周面上，且與球形接觸面密封配合。限位組件9的銷軸93固定設(shè)置在尾盾4前端的內(nèi)周面上。

進一步優(yōu)選地，尾盾4前端的外周面上設(shè)置有與球形接觸面同心的凹球形面。這樣設(shè)置進一步保證了中盾3能夠相對于尾盾4平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動。

進一步優(yōu)選地，本實施例中的密封機構(gòu)與實施例一中的密封機構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，在本實施例中，密封機構(gòu)6由四排周向排布的指型密封刷12組合而成，并且四排指型密封刷前兩排分成一組，后兩排分成一組，前兩排的指型密封刷設(shè)置在尾盾4的凹形球面的前端，后兩排的指型密封刷設(shè)置在尾盾4的凹形球面的后端。進一步保證密封的穩(wěn)定性。

本發(fā)明還提供了盾構(gòu)機盾體的實施例：該盾構(gòu)機盾體包括中盾和尾盾，該中盾和尾盾之間設(shè)置有上述中盾和尾盾的密封連接裝置的實施例一或?qū)嵤├兴枋龅拿芊膺B接裝置。

本發(fā)明還提供了盾構(gòu)機的實施例，包括刀盤、連接在該刀盤后方的盾體，該盾體采用上述本發(fā)明提供的盾構(gòu)機盾體的實施例中所描述的盾構(gòu)機盾體的結(jié)構(gòu)。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。