一种能够适应盾构纠偏的盾尾密封刷的制作方法

本实用新型属于隧道施工中盾构机用配件，具体涉及一种能够适应盾构纠偏的盾尾密封刷。

背景技术：

目前大城市地铁隧道修建多使用盾构机作为隧道掘进设备。盾构机掘进过程中，在盾构机尾部和管片之间存在一个环形缝隙。为了避免壁后注浆过程中浆液从环形缝隙进入盾构机内部，需要在盾构机尾部安装密封刷。密封刷一般有三组，每一组呈环形装在盾尾内侧。三组密封刷之间形成两个空腔，在空腔中注入密封油脂以防止浆液进入。

盾构机掘进过程中经常需要纠偏，而纠偏会导致盾尾和管片之间的缝隙宽度产生变化。

如果缝隙变窄，则密封刷会受到挤压。密封刷受到过度挤压，则可能产生较大塑性变形难以回到正常位置。密封刷受到反复挤压，则可能发生金属疲劳，失效风险增大。

如果缝隙变宽，则密封刷可能无法完全遮住缝隙而导致漏浆。若密封刷之前受到了过度挤压，则这种情况更为严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有较大变形能力和较强抗疲劳能力的盾尾密封刷。

本实用新型提供的这种能够适应盾构纠偏的盾尾密封刷，包括不锈钢丝组，内挡板、外挡板和外壳板，外壳板为不等臂U型体，内挡板和外挡板分别包括平直段和折弯段，两挡板的折弯段之间有夹角，不锈钢丝组夹持固定于内、外挡板之间，内、外挡板夹持固定不锈钢丝组后通过平直段插入外壳板的槽口中。所述内、外挡板的折弯段之间连接有内弹簧组件，内挡板和外壳板之间连接有外弹簧组件，外弹簧组件和内弹簧组件在内挡板上的连接位置相同。

所述内挡板的折弯段长度小于外挡板的折弯段长度。

所述内挡板和外挡板的平直段之间有钢丝组固定架，钢丝组固定架包括平行布置的两横杆，两横杆在长度方向中间位置处通过竖杆连为一体，竖杆的两端对称伸出于两横杆外，竖杆使钢丝组固定架在内、外挡板的平直段之间限位。

所述不锈钢丝组有两组，分别对折后以对折处分别套于所述横杆上，尾部处于内、外挡板的折弯段之间，两组不锈钢丝的尾部长度从内往外依次增加，且尾部内侧伸出于内挡板外，长尾部外侧伸出于外挡板外。

所述内弹簧组件有关于内、外挡板宽度方向中心面对称布置的两组，每组内弹簧组件包括内弹簧、内端头组件和外端头组件，内端头组件包括吊环螺栓和吊环螺母，外端头组件包括吊环螺栓和紧固螺母，内端头组件固定于内挡板上，外端头组件固定于外挡板上；两组内端头组件和外端头组件之间分别通过端头连接板连为一体；内端头组件处的端头连接板位于内挡板的外侧，吊环螺栓的螺杆依次穿过端头连接板和内挡板后通过吊环螺母锁紧；外端头组件处的端头连接板位于外挡板的外侧，吊环螺栓的螺杆依次穿过外挡板和端头连接板后通过紧固螺母锁紧；内弹簧的两端分别通过弯钩钩住内端头组件的吊环螺母和外端头组件的吊环螺栓。

所述外弹簧组件有与所述内弹簧组件相应的两组，每组外弹簧组件包括外弹簧和吊环螺钉，外弹簧的一端通过弯钩钩住所述内端头组件的吊环螺栓，另一端通过弯钩钩住吊环螺钉，吊环螺钉的螺杆依次穿过外壳板的短臂、内挡板、锈钢丝组固定架的横杆、外挡板和外壳板的长臂，螺杆的末端与外壳板的长臂焊接。

所述外壳板的长臂对应所述吊环螺钉安装位置处开设带坡口的圆孔。

本实用新型通过在内、外挡板之间设置内弹簧组件，在内挡板和外壳板之间设置相应的外弹簧组件，通过两种弹簧组件来增加密封刷的整体弹性和抗疲劳性，在盾构机的工作过程中，即使内挡板和外挡板受到挤压发生较大的塑性变形，两种弹簧组件的弹簧也能将内、外挡板和不锈钢丝组牵引至正确位置。保证水泥砂浆不会进入盾构机内部。

总之，本实用新型通过两种弹簧组件可以适应盾构纠偏对盾尾密封刷产生过度挤压的影响，增大了密封刷的可靠性，延长了密封刷的使用寿命，降低了施工成本，增加了盾构施工过程中的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的剖视结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中的A部放大示意图。

图4为钢丝固定架的轴侧结构放大示意图。

具体实施方式

从图1可以看出，本实施例公开的这种能够适应盾构纠偏的盾尾密封刷，包括外壳板1、内挡板2、外挡板3、不锈钢丝组4、钢丝组固定架5、内弹簧组件6和外弹簧组件7。

外壳板1为采用一块厚钢板弯折而成的不等臂U型体。

内挡板2和外挡板3为整体件，采用一块不锈钢板经过四次弯折而成，弯折形成的两平直段之间的形状和尺寸与外壳板的U型槽匹配。

结合图1和图4可以看出，钢丝组固定架5包括平行布置的两横杆51，两横杆在长度方向中间位置处通过竖杆52连为一体，竖杆的两端对称伸出于两横杆外。

从图1可以看出，不锈钢丝组4采用两组。两组不锈钢丝组4分别对折后将对折处分别套于钢丝组固定架5的横杆上。不锈钢丝组4套于钢丝组固定架5上后，不锈钢丝组和钢丝组固定架整体置于内、外挡板之间。所以钢丝组固定架两横杆之间的竖杆长度在保证能装配的前提下尽量与内、外挡板平直段之间的内空尺寸接近，通过竖杆使钢丝组固定架上下限位。两组不锈钢丝组的尾部长度从内往外依次增加，且尾部内侧略伸出于内挡板外，长尾部外侧略伸出于外挡板外，以保证更好的密封效果。

结合图1至图3可以看出，内、外挡板分别包括平直段和弯折段，内、外挡板的两折弯段之间连接有两组平行布置的内弹簧组件6，每组内弹簧组件包括内弹簧、内端头组件和外端头组件。两组内弹簧组件关于内外挡板的宽度方向中心面对称布置。

内端头组件包括吊环螺栓61和吊环螺母63，外端头组件包括吊环螺栓61和紧固螺母62。

两组内弹簧组件6的内端头组件之间和外端头组件之间分别通过端头连接板64连为一体。端头连接板64可增加内、外挡板的刚度，使其受力均匀，变形一致，从而增加整个盾尾密封刷的工作稳定性。

内端头组件与内挡板装配时，端头连接板64位于内挡板2的外侧，吊环螺栓61的螺杆依次穿过端头连接板64和内挡板2后通过吊环螺母64锁紧。

外端头组件与外挡板装配时，端头连接板64位于外挡板3的外侧，吊环螺栓61的螺杆依次穿过外挡板3和端头连接板64后通过紧固螺母62锁紧。

内弹簧65的两端分别通过弯钩钩住内端头组件的吊环螺母63和外端头组件的吊环螺栓61。

外弹簧组件7在内挡板2和外壳板1之间设置与内弹簧组件相应的两组。每组外弹簧组件7包括外弹簧71和吊环螺钉72，外弹簧71的一端通过弯钩钩住内弹簧组件6内端头组件的吊环螺栓61，另一端通过弯钩钩住吊环螺钉72，吊环螺钉72的螺杆依次穿过外壳板1的短臂、内挡板2的平直段、钢丝组固定架5的横杆、外挡板的平直段和外壳板1的长臂，螺杆的末端与外壳板1的长臂焊接。外壳板的长臂上对应螺杆安装位置处开设带坡口的圆孔，保证焊接强度。通过吊环螺钉72可限制中钢丝组固定架2的左右移动。

本密封刷使用时，将外壳板1的长臂外侧焊接于盾构机尾部。

本实施例的工作原理如下：

盾尾密封刷的高度一般略高于盾构机尾部和管片之间存在的缝隙。在盾尾密封刷进入工作状态后，内挡板2、不锈钢丝组4和外挡板3会受到较小的压力，并与钢筋混凝土管片紧密接触，从而在盾构机尾部和钢筋混凝土管片之间形成一个环形密封，内挡板2与密封油脂接触，外挡板3与水泥砂浆接触。由于盾尾密封刷具有固定弯曲方向，外挡板3外侧的水泥砂浆不易进入内挡板2一侧。

盾构机转弯或者纠偏时，盾构机尾部将会向一个方向倾斜，这会使盾构机尾部密封环与钢筋混凝土管片环之间的空隙大小发生变化，一个方向空隙变大，一个方向空隙变小。在空隙变大的方向，内挡板2和外挡板3的变形会稍微恢复一些以填补空隙。而在空隙变小的方向，内挡板2和外挡板3会持续向下弯折以适应更小的空隙。

事实上，内挡板2和外挡板3的变形绝大部分都发生在它们的初始折弯段，其平直段变形所占的比例非常小。当内挡板2和外挡板3变形较大时，折弯段会产生塑性形变，而折弯段的塑性形变会使内挡板2和外挡板3无法回到正常位置。如果内挡板2和外挡板3长时间保持较大变形或者反复产生较大变形，其弯曲段的塑性形变会积累。对于一般的盾尾密封刷，当这种塑性形变积累到一定程度时，盾尾刷基本上就失效了，施工必须停止并进行盾尾刷的更换。更换盾尾刷不仅耗费大量人力物力，而且还会增加工程事故的风险。

本盾尾密封刷内、外弹簧组件可以有效避免上述情况的发生，原理如下：

当内挡板2受到挤压向外弯折时，其上连接的吊环螺栓61也会跟着内挡板发生一段位移。吊环螺栓61发生位移必然使外弹簧71拉伸，从而产生拉力，这个拉力可以分解为垂直于内挡板2方向的分力和平行于内挡板2方向的分力。当盾构机尾部与钢筋混凝土管片之间的空隙恢复变大时，垂直于内挡板2方向的分力会牵引内挡板2转动并恢复至正常位置。同时吊环螺母63通过内弹簧65牵引外挡板2上的吊环螺栓61，吊环螺栓61通过端头连接带64把拉力均匀传递至外挡板3，最终外挡板3也恢复至正常位置。

也就是说，即使内挡板2和外挡板3的折弯段发生较大塑性形变而失效，通过内、外弹簧组件也能把内挡板和外挡板牵引至正常位置，从而保证密封刷的良好密封性。

事实上，本密封刷的弹簧可在挡板折弯段失效后代替其发挥作用，且弹簧的弹性变形能力和抗疲劳能力远大于两个挡板的折弯段。