顶管机双铰接偏差控制系统的制作方法

本发明涉及一种顶管机双铰接偏差控制系统，特别涉及一种属于地下工程机械领域的超大型矩形截面顶管双铰接偏差控制系统。

背景技术：

随着经济发展对地下空间开发利用的需求增加，尤其在过街地道、地铁车站的地下走廊等工程中，矩形隧道建设具有更大的空间开发优势。利用矩形顶管掘进机施工所获得的通道断面不仅接近于实际使用的断面，具有较高的空间利用率，而且还可为工程后期的改造装修带来便利，节省工程成本，具有很好的经济性。

但是矩形顶管在掘进过程中，由于地层土质变化、顶进装置推力不均、回填注浆不均、尾盾间隙不均以及管节轴线不准等诸多因素影响，不可能完全按设计方向推进，实际轨迹与设计轨迹之间往往会产生偏离。由于矩形顶管的特殊性，姿态偏差会更加明显，更加难以控制。这会导致难以预期的结果(如地表沉降、盾体下沉、管节变形破裂等)并造成严重的经济损失。因此，为了保证顶管掘进精度，必须对顶管机进行及时的偏差纠正控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效、稳定、可靠的顶管机双铰接偏差控制系统，在顶管机顶进过程中能够及时纠正轴线偏差，控制顶管机主机姿态，避免可能引起的安全隐患，提高施工效率和施工质量。

本发明的技术方案为：一种顶管机双铰接偏差控制系统，其包括：

前铰接油缸组，包括连接两段相互嵌套的顶管机中壳体和顶管机后壳体的多个前铰接油缸；

后铰接油缸组，包括连接两段相互嵌套的中继间前壳体和中继间后壳体的多个后铰接油缸；以及

用于提供所述前铰接油缸和/或所述后铰接油缸的液压控制和动力的液压控制系统。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述中继间前壳体与所述顶管机后壳体之间采用承插结构连接且承插处通过螺栓或定位销固定。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述前铰接油缸为伸缩式油缸，所述前铰接油缸的活塞杆前端铰接有前铰接油缸座，所述前铰接油缸的缸体后端均铰接有后铰接油缸座，且所述前铰接油缸的所述前铰接油缸座固定于所述顶管机中壳体的法兰面上，所述前铰接油缸的所述后铰接油缸座固定于所述顶管机后壳体的法兰面上。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述后铰接油缸为伸缩式油缸，所述后铰接油缸的活塞杆前端铰接有前铰接油缸座，所述后铰接油缸的缸体后端铰接有后铰接油缸座，且所述后铰接油缸的所述前铰接油缸座固定于所述中继间前壳体的法兰面上，所述后铰接油缸的所述后铰接油缸座固定于所述中继间后壳体的法兰面上。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，多个所述前铰接油缸和多个所述后铰接油缸分别沿顶管机的周向对称分布在顶管机的左右两侧及上下两侧。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述前铰接油缸和所述后铰接油缸中内置有行程传感器，用于获取油缸伸出量。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，每个所述前铰接油缸和每个所述后铰接油缸由电磁换向阀独立控制，所述换向阀由所述液压控制系统单独控制。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述顶管机中壳体套设于所述顶管机后壳体的外部，搭接处安装有多道密封圈，所述顶管机后壳体的前端安装有充气后压抵于所述顶管机中壳体的紧急密封气囊，所述顶管机中壳体的后端安装有压抵于所述顶管机后壳体的钢板束。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，所述中继间前壳体套设于所述中继间后壳体的外部，搭接处安装有多道密封圈，所述中继间后壳体的前端安装有充气后压抵于所述中继间前壳体的紧急密封气囊，所述中继间前壳体的后端安装有压抵于所述中继间后壳体的钢板束。

本发明顶管机双铰接偏差控制系统进一步的改进在于，多个所述密封圈之间采用多个压板固定于所述顶管机后壳体或所述中继间后壳体，且多个所述压板中的其中之一的高度高于其它压板。

本发明的顶管机双铰接偏差控制系统，能够通过液压和电气控制实现超大断面矩形顶管机轴线偏差高精度纠正控制，同时在铰接位置配有多重组合密封系统，可有效降低地表沉降、盾体下沉、管节变形破裂等施工风险，具有操作简便、安全可靠、纠偏响应速度快的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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示出了根据本发明实施例中矩形顶管机结构的示例性轴侧示意图。

图2示出了根据本发明实施例中矩形顶管机结构的示例性剖面示意图。

图3示出了根据本发明实施例中铰接油缸组件的示例性局部示意图。

图4示出了根据本发明实施例中铰接油缸分区的示例性分布示意图。

图5示出了根据本发明实施例中密封结构的示例性局部示意图。

附图中标记与名称的对应关系如下：

前铰接装置-1，前铰接油缸装置-11，前铰接密封装置-12，顶管机中壳体-13，顶管机后壳体-14，后铰接装置-2，后铰接油缸装置-21，后铰接密封装置-22，铰接中继间前壳体-23，铰接中继间后壳体-24，铰接油缸组件-25，前部铰接油缸座-251，销轴-252，铰接油缸-253，后部铰接油缸座-254，紧急密封气囊-121，压板-122，齿形密封圈-123，钢板束-124。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。

首先请参见图1与图2，图1示出了根据本发明实施例中矩形顶管机结构的示例性轴侧示意图，图2示出了根据本发明实施例中矩形顶管机结构的示例性剖面示意图，如图所示，本实施例提供了一种应用于矩形顶管机的顶管机双铰接偏差控制系统，该系统主要由前铰接装置1、后铰接装置2以及液压控制系统(图中未显示)组成。其中，前铰接装置1分为前铰接油缸装置11与前铰接密封装置12两大部分，将顶管机中壳体13和顶管机后壳体14连接起来；前铰接油缸装置包含6个分区共24组(1#-24#)铰接油缸组件25，如图4所示。后铰接装置2分为后铰接油缸装置21与后铰接密封装置22两大部分，将顶管机铰接中继间前壳体23和铰接中继间后壳体24连接起来；后铰接油缸装置同样包含6个分区共24组(1#-24#)铰接油缸组件25，如图4所示。铰接中继间前壳体23与顶管机后壳体14连接处为管节相同的带密封条承插结构，承插结构采用螺栓固定，并配有定位销定位，在不需要双铰接偏差控制的工况下可拆除后铰接装置2，即不安装铰接中继间，从而恢复到但交接偏差控制模式使用。

再参见图3和图4，图3示出了根据本发明实施例中铰接油缸组件的示例性局部示意图，图4示出了根据本发明实施例中铰接油缸分区的示例性分布示意图，如图所示，铰接油缸组件25在应用于前铰接油缸装置时，前部铰接油缸座251焊接于顶管机中壳体的法兰面上，通过销轴252连接至铰接油缸253活塞杆前端关节轴承处；后部铰接油缸座254焊接于顶管机后壳体的法兰面上，通过销轴252连接至铰接油缸253缸体后端关节轴承处。24组铰接油缸组件25被分成6个分区进行控制，其中单数编号铰接油缸253均配有内置式行程传感器(图中未显示)，可以实时获取油缸的伸出量。铰接油缸253的伸缩能使顶管机中壳体13和顶管机后壳体14间产生相对运动，不同的伸出量形成行程差可以实现水平和竖直方向不同的纠偏角度；同时，可配合液压控制系统实现分区比例控制、油缸液压锁止、压力显示、油箱液位、液温报警等功能。

同样参见图3与图4所示，铰接油缸组件25在应用于后铰接油缸装置时，前部铰接油缸座251焊接于铰接中继间前壳体23的法兰面上，通过销轴252连接至铰接油缸253的活塞杆前端关节轴承处；后部铰接油缸座254焊接于铰接中继间后壳体24的法兰面上，通过销轴252连接至铰接油缸253的缸体后端关节轴承处。24组铰接油缸组件25被分成6个分区进行控制，其中单数编号铰接油缸253均配有内置式行程传感器，可以实时获取油缸的伸出量。铰接油缸253的伸缩能使铰接中继间前壳体23和铰接中继间后壳体24间产生相对运动，不同的伸出量形成行程差可以实现水平和竖直方向不同的纠偏角度；同时，可配合液压控制系统实现分区比例控制、油缸液压锁止、压力显示、油箱液位、液温报警等功能。

接着，参见图5，图5示出了根据本发明实施例中密封结构的示例性局部示意图，如图所示，前铰接密封装置在顶管机中壳体和顶管机后壳体的搭接处安装有三道齿形密封圈123，顶管机中壳体的尾板套设在顶管机后壳体的前部，三道齿形密封圈123之间填充ep2油脂并用压板122固定，以防止泥水倒灌；压板122共有四道，分别位于三道齿形密封圈123的两两交接处以及两旁齿形密封圈123的两外侧。其中，左起第二道压板122高于其它压板，与顶管机中壳体13尾板的间隙最小，当铰接油缸纠偏时，该道压板122将起到定位支点的作用，以保证密封圈变形均匀，不会产生偏压。除了传统的齿形密封圈123外，还在顶管机中壳体的尾板后侧安装了一道钢板束124保护，用来阻挡泥水、石块和多余的减摩泥浆，同时对齿形密封圈123起到保护作用；另外，还在顶管机后壳体的前端安装了一道紧急密封气囊121来确保整个前铰接密封的安全性，即当铰接密封发生泄漏时，可以通过两腰位置的充气嘴由空压机快速地向紧急密封气囊121中充气，充气后的气囊因膨胀而增高，紧急密封气囊121外环面上的三道径向密封凸楞压紧在顶管机中壳体的尾板内侧，形成三道径向临时密封，起到临时密封的效果。

同样参见图5所示，后铰接密封装置在铰接中继间前壳体和铰接中继间后壳体的搭接处安装有三道齿形密封圈123，铰接中继间前壳体的尾板套设在铰接中继间后壳体的前部，三道齿形密封圈123之间填充ep2油脂并用压板122固定，以防止泥水倒灌；压板122共有四道，分别位于三道齿形密封圈123的两两交接处以及两旁齿形密封圈123的两外侧；其中，左起第二道压板122高于其它压板，与铰接中继间前壳体的尾板的间隙最小，当铰接油缸纠偏时，该道压板122将起到定位支点的作用，以保证密封圈变形均匀，不会产生偏压。除了传统的齿形密封圈123外，还在铰接中继间前壳体的尾板后侧安装了一道钢板束124保护，用来阻挡泥水、石块和多余的减摩泥浆，同时对齿形密封圈123起到保护作用；另外，还在铰接中继间后壳体的前端安装了一道紧急密封气囊121来确保整个前铰接密封的安全性，即当铰接密封发生泄漏时，可以通过两腰位置的充气嘴由空压机快速地向紧急密封气囊121中充气，充气后的气囊因膨胀而增高，紧急密封气囊121外环面上的三道径向密封凸楞压紧在铰接中继间前壳体的尾板内侧，形成三道径向临时密封，起到临时密封的效果。

另外，本发明系统中前、后两套铰接装置共用同一泵源；每组铰接油缸由电磁换向阀独立控制；前、后两套铰接装置只允许由液压控制系统单独进行偏差调整，可避免相互干扰。

综上所述，发明为矩形顶管机提供了一种高效、稳定、可靠的偏差控制系统，在顶管机顶进过程中能够及时迅速纠正轴线偏差，控制顶管机主机姿态，避免可能引起的安全隐患，提高施工效率和施工质量。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。