一种铰接密封装置和包括铰接密封装置的盾构的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种铰接密封装置和包括铰接密封装置的盾构机。铰接密封装置用于第一工件与套接在第一工件内的第二工件之间，并包括设置在第二工件上的安装部和设置在安装部上的密封组件，其中，安装部的外径比第二工件的本体的外径小，密封组件包括弹性密封圈和位于弹性密封圈径向内侧的充气气囊，弹性密封圈与第一工件的内壁接触，充气气囊与安装部的外壁接触。由此实现更好地密封由第一工件和第二工件所形成的间隙。而充气气囊能径向施力于弹性密封圈上，以调整密封效果，尤其是在弹性密封圈磨损后，通过充气气囊径向膨胀，增加密封性，增强密封安全性。
【专利说明】一种铰接密封装置和包括铰接密封装置的盾构机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械零部件【技术领域】，具体涉及一种用于第一工件与套接在第一工件内的第二工件之间的铰接密封装置和包括铰接密封装置的盾构机。
【背景技术】
[0002]在一些设备的连接处，常需要设计为铰接机构，使得转弯时设备的前段和后段会呈一定角度来满足转弯需求。当设备的内部与外部存在压力差，铰接位置也必需承受一定的压力。为了保证铰接机构也能承受一定压力，需要设备的前段和后段的连接处设置铰接密封装置。例如，盾构机作为装备制造业标志产品，是当今世界最先进的隧道掘进超大型专用设备。随着城市建设的不断深化，轨道交通、公路、水利建设等工程都将有大幅度的增长，越来越多的工程建设单位首选盾构机来施工。为适应设计的施工轨迹不完全呈直线，盾构机的中盾和尾盾的连接处也需要设置铰接密封装置。
[0003]目前，工程中常常通过压块压紧唇形密封圈，使唇形密封圈贴近盾壳，从而防止外界土渣和泥水进入盾构机的内部。但是，由于唇形密封圈在工作中，承受一定压力，很容易磨损，从而给施工带来安全隐患。
实用新型内容
[0004]针对上述的问题，本实用新型旨在提供一种用于第一工件与套接在第一工件内的第二工件之间的铰接密封装置和包括这种铰接密封装置的盾构机。其中铰接密封装置在密封装置磨损时，能调整或补偿密封效果，以保证密封安全性。
[0005]根据本实用新型的一方面，提供一种用于第一工件与套接在第一工件内的第二工件之间的铰接密封装置，其包括:
[0006]设置在第二工件上的安装部，安装部的外径比第二工件的本体的外径小，
[0007]设置在安装部上的密封组件，密封组件包括弹性密封圈和位于弹性密封圈径向内侧的充气气囊，弹性密封圈与第一工件的内壁接触，充气气囊与安装部的外壁接触。
[0008]在一个实施例中，在第二工件的轴向方向上间隔式布置两个安装部，并且在每个安装部上设置密封组件。
[0009]在一个实施例中，弹性密封圈的外壁构造为关于弹性密封圈的轴向中心对称的两个弧面。
[0010]在一个实施例中，在弹性密封圈上设置周向的孔，孔与弹性密封圈的弧面对应。
[0011]优选地，每个弧面对应三个呈三角形分布的孔。
[0012]进一步优选地，孔的截面积与弹性密封圈的截面积比为1/50?1/100。
[0013]在一个实施例中，在位于第一端的密封组件的第一端面设置能使位于第一端的密封组件轴向移动的调整组件，调整组件包括接触式设置在位于第一端的密封组件的第一端的活动式调整件、设置在调整件的第一端并能推动调整件径向膨胀的调整螺钉，以及能支撑调整螺钉的支撑件，其中，支撑件固定连接在第二工件上。
[0014]在一个实施例中，在位于第二端的密封组件的第一端面接触式设置环状的密封块，密封块的外壁与第一工件的内壁接触，密封块的内壁与第二工件接触。
[0015]在一个实施例中，在第二工件的第二端面设置台阶部，台阶部与第一工件的内壁形成环腔，在环腔的第二端的开口端设置能封堵环腔的弹性板，弹性板的一端与第一工件固定连接，弹性板的另一端压接在第二工件上。
[0016]根据本实用新型的另一方面，提供一种盾构机，包括中间盾和套接在中间盾的内腔中的尾盾，其中在中间盾和尾盾之间设置上述的铰接密封装置。
[0017]在本申请中，“第一端”指与第二工件插入到第一工件内的一端相同的一端，“第二端”指与第二工件插入到第一工件内的一端不相同的一端。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于，在密封装置磨损时，能有效补偿或调整密封效果，以保证密封安全性。同时多道密封同时作用，加强了密封的可靠性。并且结构简单，具有很好的经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述。在图中:
[0020]图1显示了根据本实用新型的铰接密封装置的剖视图；
[0021]图2显示了来自图1的I处放大图；
[0022]图3显示了来自图2的H-H剖视图。
[0023]在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0024]在下文中将介绍根据本实用新型的优选实施例。
[0025]图1显示了根据本实用新型的铰接密封装置100，其用于两个套接在一起的工件1、2之间的密封。该铰接密封装置100尤其可应用在盾构机中。然而容易理解地是，该铰接密封装置100也可以用于其他需要密封的设备中。
[0026]如图1所示，铰接密封装置100用于第一工件I与套接在第一工件I内的第二工件2之间。如图2所示，铰接密封装置100包括设置在第二工件2上的安装部21，以及设置在第一工件I和第二工件2之间的密封组件3。其中，安装部21的外径比第二工件2的本体25的外径小，密封组件3套接在安装部21的外壁上，以实现密封第一工件I和第二工件2之间形成的间隙10。密封组件3包括弹性密封圈31和位于弹性密封圈31径向内侧的充气气囊32，弹性密封圈31的外壁与第一工件I的内壁接触，充气气囊32的内壁与安装部21的外壁接触。在密封过程中，如果需要调整密封效果时，可通过为充气气囊32充放气来实现。例如弹性密封圈31磨损后，可为充气气囊32充气，充气气囊32膨胀，而径向推动弹性密封圈3增强第一工件I和第二工件2之间的密封。由此，增加密封效果，增加密封安全性，防止渣土和水泥进入设备内部。
[0027]根据本实用新型，在第二工件2的轴向方向上间隔式布置两个安装部21，在每个安装部21上设置密封组件3。一个密封组件3靠近第二工件2的第二端，而另一个密封组件3靠近第二工件2的第一端。通过设置两道密封组件3，增强了密封效果，保证了密封安全性。
[0028]根据本实用新型，弹性密封圈31的外壁结构构造为关于弹性密封圈31的轴向中心对称的两个弧面311。从而使得弹性密封圈31的外壁在与第一工件I的内壁接触时，由线接触更容易变形为面接触，保证密封效果。并且由于弹性密封圈31具有两个弧面311，在弹性密封圈31的外壁与第一工件I的内壁接触时可达到双重密封效果，并使弹性密封圈31本身受力均衡。
[0029]在一个实施例中，在弹性密封圈31上设置周向的孔312，并且孔312与弹性密封圈31的弧面311对应。在将密封组件3安装到第一工件I和第二工件2之间时，孔312使得弧面311更容易变形，起到预留压缩量的作用。优选地，每个弧面311对应三个呈三角形分布的孔312。孔312在弹性密封圈31的截面上呈正三角形分布，并使三角形的一个对称线与径向平行，同时靠近弧面311的孔312的面积大于远离弧面311的孔312的面积。进一步优选地，孔312的截面积与弹性密封圈的截面积比为1/50?1/100。由此，通过上述设置的弹性密封圈31便于安装，结构简单，并能保证密封效果。
[0030]在一个实施例中，在第二工件2上靠近第一端设置的安装部21呈开放的槽状，在安装部21内设置一组密封组件3，并在此密封组件3的第一端面设置能使密封组件3径向膨胀的调整组件4。调整组件4包括接触式设置在密封组件3的第一端的活动式调整件41、设置在调整件41的第一端并能推动调整件41轴向移动的调整螺钉42，以及能支撑调整螺钉42的支撑件43。其中，支撑件43固定连接在第二工件2上。例如，可通过螺钉44将支撑件43连接到第二工件2的第一端面上。调整螺钉42轴向穿过支撑件43以接触调整件41。由此，通过调整调整螺钉42的松紧程度，以调节调整件41的位置，改变作用在密封组件3上的压力，从而调整密封组件3的周向与第一工件I的内壁的接触面积和密封性。并且，此调整组件4结构简单，制造方便，易于实现。尤其在弹性密封圈31磨损后，可旋紧调整螺钉42推动调整件41，为弹性密封圈31施加轴向力，从而使弹性密封圈31径向膨胀，增加密封效果。
[0031]根据本实用新型，调整件41可为整体环状构件。当然，调整件41还可以构造为分体结构，并在周向上采用螺钉45拼接为环状，如图3所示。在周向方向上，可均布多个调整螺钉42，以能均匀有效地为调整件41施力。若调整件41为多个，则调整螺钉42的个数和位置要与调整件41相匹配，以满足每个调整件41都受力，并使所有调整件41受力均衡。
[0032]在一个实施例中，在第二工件2上靠近第二端设置呈槽状的安装部21，在安装部21内设置另一组密封组件3，并在此密封组件3的第一端面接触式设置环状的密封块5，密封块5的外壁与第一工件I的内壁接触，密封块5的内壁与第二工件2接触。优选地，密封块5由尼龙制造。密封块5可为整体式，也可由多块拼接而成。密封块5位于第一工件I和第二工件2之间，起到了支撑第一工件I的作用，从而减轻了密封组件3的径向压力。从而保护了密封组件3，并减小了弹性密封圈31的磨损量。
[0033]根据本实用新型，在第二工件2的第二端面设置台阶部22，台阶部22与第一工件I的内壁形成环腔6，在环腔6的开口端设置能封堵环腔6的弹性板7。弹性板7的一端与第一工件I固定连接，弹性板I的另一端压接在第二工件2上。并且可通过螺钉9将弹性板7连接到第一工件I的第二端面上。在第二工件2上设置注油孔23和注油孔24，注油孔23能连通环腔6和第二工件2的内腔，以通过注油孔23向环腔6内注油实现油封，阻挡渣土和水泥进入。注油孔24连通第二工件2的内腔与间隙10，通过注油孔24向第一工件I和第二工件2之间的间隙10内注油进行润滑并形成油膜密封。并在第二工件2上设置可拆卸式的堵头8，用于封堵注油孔23。在注油孔23的内侧开口处设置铰接润滑接头11，铰接润滑接头11 一端接入注油孔24，另一端接油管为注油孔24定期补油。为使结构简单，操作方便，例如，堵头8可通过螺纹连接到注油孔23的内壁上。
[0034]本实用新型中，在从第二端到第一端的方向上，依次设置环腔6和两道密封组件3，共同作用加强了密封的可靠性，保证了密封效果。并且铰接密封装置100本身结构简单，制造成本低。
[0035]包含本实用新型的铰接密封装置100尤其适用于盾构机，盾构机的尾盾作为第二工件2套接在作为第一工件I的中间盾的内腔中，在中间盾和尾盾之间设置铰接密封装置100。
[0036]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种铰接密封装置，其用于第一工件与套接在第一工件内的第二工件之间，其特征在于，包括: 设置在所述第二工件上的安装部，所述安装部的外径比所述第二工件的本体的外径小， 设置在所述安装部上的密封组件，所述密封组件包括弹性密封圈和位于所述弹性密封圈径向内侧的充气气囊，所述弹性密封圈与所述第一工件的内壁接触，所述充气气囊与所述安装部的外壁接触。
2.根据权利要求1所述的铰接密封装置，其特征在于，在所述第二工件的轴向方向上间隔式布置两个安装部，并且在每个所述安装部上设置所述密封组件。
3.根据权利要求1或2所述的铰接密封装置，其特征在于，所述弹性密封圈的外壁构造为关于所述弹性密封圈的轴向中心对称的两个弧面。
4.根据权利要求3所述的铰接密封装置，其特征在于，在所述弹性密封圈上设置周向的孔，所述孔与所述弹性密封圈的弧面对应。
5.根据权利要求4所述的铰接密封装置，其特征在于，每个所述弧面对应三个呈三角形分布的所述孔。
6.根据权利要求5所述的铰接密封装置，其特征在于，所述孔的截面积与所述弹性密封圈的截面积比为1/50?1/100。
7.根据权利要求2所述的铰接密封装置，其特征在于，在位于第一端的所述密封组件的第一端面设置能使位于第一端的所述密封组件径向膨胀的调整组件，所述调整组件包括接触式设置在位于第一端的所述密封组件的第一端的活动式调整件、设置在所述调整件的第一端并能推动所述调整件轴向移动的调整螺钉，以及能支撑所述调整螺钉的支撑件，其中，所述支撑件固定连接在所述第二工件上。
8.根据权利要求2所述的铰接密封装置，其特征在于，在位于第二端的所述密封组件的第一端面接触式设置环状的密封块，所述密封块的外壁与所述第一工件的内壁接触，所述密封块的内壁与所述第二工件接触。
9.根据权利要求1所述的铰接密封装置，其特征在于，在所述第二工件的第二端面设置台阶部，所述台阶部与所述第一工件的内壁形成环腔，在所述环腔的第二端的开口端设置能封堵所述环腔的弹性板，所述弹性板的一端与所述第一工件固定连接，所述弹性板的另一端压接在所述第二工件上。
10.一种盾构机，包括中间盾和套接在所述中间盾的内腔中的尾盾，其中在所述中间盾和所述尾盾之间设置根据权利要求1到9中任一项所述的铰接密封装置。
【文档编号】F16J15/24GK204201076SQ201420411685
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】梁兴生, 张卫东, 李丹岚, 范瑞强 申请人:中国铁建重工集团有限公司