本发明涉及隧道及地下工程技术领域，尤其涉及一种对盾构模型机的盾尾进行密封的装置。
背景技术：
目前，在工程领域，隧道建设如火如荼，城市市政轨道交通、越江跨海交通干线建设方兴未艾。对地铁隧道、公路隧道需求量越来越大，而建设者所面临的施工环境也日趋复杂，盾构法施工成为复杂地质条件下最理想的施工方式。
以琼州海峡隧道为技术背景，盾构隧道建设面临诸多挑战，其中，如何还原2mpa的实际施工环境，以及解决2mpa高水压下盾构姿态控制、开挖面稳定控制等问题亟待解决。
目前，国内许多学者针对盾构机的掘进环境进行过一些模拟试验，有现场试验也有模型试验和数值模拟，但对盾构掘进过程的还原度不高。盾构模型机相对于真实盾构机尺寸太小，无法以盾尾刷填充油脂的方式对盾尾进行密封。因此目前的盾构模型机都采用推管机的形式进行模拟推进，而推管机的形式就会导致盾构模型机只能沿直线前进，无法进行盾构姿态的调整。
如何在保证盾构模型机在高水压环境下的密封性以及正常运转，同时也能具备盾构姿态调整等功能，解决盾构模型机的盾尾密封问题是关键。目前，还没有一种在高水压环境下对盾构模型机盾尾进行有效密封的方法。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种对盾构模型机的盾尾进行密封的装置，以解决现有技术的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种对盾构模型机的盾尾进行密封的装置，包括：盾构模型机的盾尾、密封件、球碗和盾构模型管片，所述盾构模型机的盾尾上粘结两环密封件，所述盾构模型管片上也粘结两环密封件，所述盾构模型机的盾尾和所述盾构模型管片共同形成一个空腔，在所述空腔中安装球碗，所述球碗与所述盾构模型机的盾尾、所述盾构模型管片之间的空隙都填充密封润滑油。
进一步地，所述密封件位于所述空腔中，所述球碗与所述密封件在所述空腔中挤压达到密封效果。
进一步地，所述密封件由丁腈橡胶和聚氨酯通过模具浇铸形成。
进一步地，所述球碗由45#钢经过调制、精车和渗碳形成。
进一步地，所述盾构模型机和所述盾构模型管片之间通过4个调姿油缸相连。
进一步地，所述4个调姿油缸以球支座的方式连接盾构模型机，连接部位在盾构模型机的后部；所述4个调姿油缸以固定支座的方式连接盾构模型管片，连接部位在盾构模型管片的前端。
进一步地，通过调节调姿油缸，以球碗作为转向过程中的转动支点，使盾构模型机实现转向，检测所述盾构模型机的盾尾的密封效果。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的对高水压盾构模型机的盾尾进行密封的装置结构简单、紧凑，造价低廉，方便好用，而且便于推广和实际生产使用；可保证2.0mpa高水压环境下盾构模型机的盾尾密封性能，从而为高水压条件下盾构掘进的理论研究提供试验基础。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1和图2为本发明实施例提供的一种对盾构模型机的盾尾进行密封的装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供了一种对盾构模型机的盾尾进行密封的装置，该装置不仅结构紧凑，而且便于推广和实际生产使用。该装置可以实现2mpa高水压条件下盾构掘进模型试验的盾尾密封效果，从而为高水压条件下盾构掘进盾尾密封的理论研究提供试验基础。
图1和图2为上述对高水压盾构模型机的盾尾进行密封的装置的剖面结构示意图，包括：盾构模型机的盾尾1，密封件2，球碗3，盾构模型管片4，以及密封润滑油。
所述的盾构模型机的盾尾1上粘结两环密封件2，盾构模型管片4上同样粘结两环密封件2。密封件2通过丁腈橡胶专用密封胶水进行粘结。密封件2由丁腈橡胶和聚氨酯通过模具浇铸形成。
本领域技术人员应能理解上述密封件2的材料类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的密封件2的材料类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
将盾构模型机和盾构模型管片通过4个调姿油缸相连，盾构模型机的盾尾和盾构模型管片共同形成一个空腔，所述的盾构模型机的盾尾1和盾构模型管片4共同形成一个空腔。
4个调姿油缸以球支座的方式连接盾构模型机，连接部位在盾构模型机的后部。4个调姿油缸以固定支座的方式连接盾构模型管片，连接部位在盾构模型管片的前端。调姿油缸和盾构模型管片都由铸钢制成，盾构模型管片外径580mm，壁厚10mm，长2300mm。
在空腔中安装球碗3。球碗3由45#钢经过调制、精车和渗碳形成。
本领域技术人员应能理解上述球碗3的材料类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的球碗3的材料类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
密封件2也设置于上述空腔中，球碗3与密封件2在空腔中挤压达到密封效果，球碗3与盾构模型机的盾尾1之间的空隙、球碗3与盾构模模型管片4之间的空隙都填充密封润滑油，该密封润滑油取密封效果。
在检验上述装置的密封效果时，通过球碗为主导的盾尾密封装置，使试验模拟盾构装置实现小幅度的转向，仍能保证盾构模型机的盾尾的密封效果。盾构机的小幅度转向是通过调节调姿油缸实现的，球碗的作用是提供给模型机在转向过程中一个转动支点，保证其连续和平稳的实现转向，同时也能保证盾尾的密封效果。
本发明的装置对于低于2.0mpa水压的低压环境的盾构模型机也同样适用。
综上所述，本发明实施例的对高水压盾构模型机的盾尾进行密封的装置的有益效果主要表现在：
1、装置结构简单、紧凑，造价低廉，方便好用，而且便于推广和实际生产使用；
2、装置能够解决在小尺寸盾构模型机上盾尾密封问题；
3、装置可保证2.0mpa高水压环境下盾构模型机盾尾密封性能，从而为高水压条件下盾构掘进的理论研究提供试验基础。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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的保护范围为准。