盾构机用柔性胶管的制作方法

本发明属于盾构机设备技术领域，涉及一种盾构机用柔性胶管。

背景技术：

随着城市车辆与人口的流动性大幅增加，地铁成为经济发达地区的城市公共交通运输的一种重要形式，其线路通常敷设在地下隧道内，在地铁系统修建过程中，泥水加压平衡盾构机盾构开挖面土体是依靠泥水压力对开挖面上的水土压力发挥平衡作用以求得稳定，泥水压力主要是在掘进中起支护作用，其中泥膜的形成是关键。

在掘进过程中，泥水管路延伸及泥浆处理过程中，有一段柔性u型软胶管是其中重要的一环，在整个隧道掘进过程中一根u型柔性弯曲管出现问题，更换非常麻烦，更换恢复工程量大，时间损失长，地下排除管内泥浆困难，目前这种柔性弯曲管依赖进口，国内空白，其工作过程如下：

该耐磨u型软管延伸时，先用清水将延伸管内的止浆塞推入隧道的泥浆管内，然后移动回收软管，此时因为止浆塞在隧道内的泥浆管内，能够阻止泥浆倒流进入隧道，此时安装新的泥浆管后，重新连接，再将止浆塞打回原有的延伸系统内。通常的钢丝缠绕胶管在实际运行过程中主要出现以下几个问题：

1、当上游有大的砾石阻塞时，下游泵站继续抽吸泥浆，形成负压，容易将胶管吸瘪；

2、u型软胶管结构刚度大，弯曲半径难达到工况要求，半径变大，占用空间大，同时在法兰接头处容易形成强制弯曲，影响安装与使用寿命；

3、在弯曲使用时，管内侧容易形成失稳，形成内凹，影响泥浆输送，并形成局部泥浆沉积；

4、由于该处为弯曲输送部位，流向改变，该局部磨损寿命不足，胶管容易磨穿；

5、由于存在泥水输送脉动工况，且局部会形成负压，在反复胀吸过程中，胶管内部支撑骨架容易形成疲劳断裂，缩短使用寿命。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种盾构机用柔性胶管，该胶管能方便弯曲安装、有效提高使用寿命，消除交变正负压使用与弯曲过程中凹瘪现象，提高内部支撑骨架的疲劳使用寿命，确保柔性u型弯曲软胶管动态性能稳定，保证盾构机在入地后弯曲胶管使用寿命达到：10公里弯曲次数大于1300次，单根使用寿命50公里以上不用更换，在地下掘进过程中盾构机安全、平稳地运行，大大提高经济效益。

按照本发明的技术方案：一种盾构机用柔性胶管，包括胶管本体，胶管本体包括柔性的耐磨管层，耐磨管层的圆周表面敷设内层帘子布，胶管本体两端分别通过内层帘子布包绕固定一个法兰套，每个所述法兰套的表面均焊接有防脱钢圈筋；内层帘子布的轴向两端圆周表面分别连接一个活动法兰，内层帘子布的表面贴合设置弹性胶层二，弹性胶层二的圆周表面对应于两个法兰套之间的区域沿轴向均布设置有钢环，弹性胶层二表面贴合设置弹性胶层一，钢环限位固定于弹性胶层一和弹性胶层二之间，弹性胶层一表面贴合设置外层帘子布；所述外层帘子布的两端分别设置封口绑扎钢丝和止口胶布，法兰套的外端与耐磨管层的端面齐平，并在法兰套与耐磨管层的端面设置法兰硬胶面。

作为本发明的进一步改进，每个所述法兰套上均焊接有两个防脱钢圈筋。

作为本发明的进一步改进，弹性胶层二两端分别延伸至相应的活动法兰。

作为本发明的进一步改进，所述法兰硬胶面的内径与耐磨管层的内径一致，法兰套包裹好内层帘子布后的外端直径与法兰硬胶面的外径一致。

作为本发明的进一步改进，所述耐磨管层由耐磨橡胶制成。

作为本发明的进一步改进，所述弹性胶层二的圆周表面对应于两个法兰套之间的区域沿轴向均布设置有封闭钢环。

本发明的技术效果在于：本发明产品采用轴向不相连的间隔钢环作为刚度支撑，防止骨架件双向疲劳断裂，防止胶管负压（-0.9bar）吸瘪，弯曲半径小于4倍的管径不吸瘪；内耐磨层采用红色天然软橡胶，熟胶粘合技术，在湿磨工况下，可以大大提高内层的耐磨寿命；采用特殊复合高强度端部连接结构设计，轴向防脱能力提高3倍，安全可靠；该u型结构弯曲能力强，适应正负压交变工况能力强，可靠防止负压（-0.9bar）吸瘪，正压1.6mpa工作无鼓包及永久变形（爆破压力大于4.8mpa）,环间采用柔性橡胶及帘子布连接结构，疲劳寿命高，安装、维修方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1~3中，包括法兰硬胶面1、止口胶布2、封口绑扎钢丝3、外层帘子布4、弹性胶层一5、弹性胶层二6、法兰套7、活动法兰8、帘子布9、防脱钢圈筋10、钢环11、耐磨管层12等。

如图1所示，本发明是一种盾构机用柔性胶管，包括胶管本体，胶管本体包括柔性的耐磨管层12，耐磨管层12的圆周表面敷设内层帘子布9，胶管本体两端分别通过内层帘子布9包绕固定一个法兰套7，每个所述法兰套7的表面均焊接有防脱钢圈筋10；内层帘子布9的轴向两端圆周表面分别连接一个活动法兰8，内层帘子布9的表面贴合设置弹性胶层二6，弹性胶层二6的圆周表面对应于两个法兰套7之间的区域沿轴向均布设置有钢环11，弹性胶层二6表面贴合设置弹性胶层一5，钢环11限位固定于弹性胶层一5和弹性胶层二6之间，弹性胶层一5表面贴合设置外层帘子布4；所述外层帘子布4的两端分别设置封口绑扎钢丝3和止口胶布2，法兰套7的外端与耐磨管层12的端面齐平，并在法兰套7与耐磨管层12的端面设置法兰硬胶面1。弹性胶层二6的圆周表面对应于两个法兰套7之间的区域沿轴向均布设置有钢环11，钢环11可以有效防止吸瘪。

每个所述法兰套7上均焊接有两个防脱钢圈筋10，弹性胶层二6两端分别延伸至相应的活动法兰8。

法兰硬胶面1的内径与耐磨管层12的内径一致，法兰套7包裹好内层帘子布9后的外端直径与法兰硬胶面1的外径一致，耐磨管层12由耐磨橡胶制成

本发明产品中的活动法兰8通过螺纹固定在盾构机泥水循环耐磨钢管法兰上，端部法兰硬胶面1起到补偿密封作用。

本发明产品采用非螺旋钢丝缠绕结构，中间采用不相连的钢环11作为支撑骨架（断开加强骨架轴向连接，消除断裂风险），钢环11间隔布置（间距、钢环直径、材料、根据计算结果得），钢环11间采用柔性橡胶与柔性帘子布硫化相连，这种结构可以有效增加u型管的曲率，减小弯曲半径，有效提高弯曲疲劳寿命，同时钢环11在负压工作时，能有效防止胶管负压吸瘪作用。

本发明产品的耐磨管层12采用红色耐磨天然软橡胶，熟胶粘合技术，内层湿磨耗量≤0.2cm3/1.61km，湿耐磨寿命比普通橡胶高4倍以上。

本发明产品前后端采用特殊增强型连接结构：采用端部帘子布翻边工艺及法兰套7，法兰套7上设置有2-3道防脱钢圈筋10，并采用封口绑扎钢丝3及止口胶布2联合防脱，轴向防脱能力提高3倍，安全可靠，橡胶与金属之间采用：对补强环进行喷砂处理后，刷开姆洛克205底涂，最后刷chemlok220工艺，黏着力≥14kgf/5mm。

本发明产品的工作原理：这是一种盾构机u型柔性胶管，u形胶管内有交变正负压，由于采用高耐磨天然红色软橡胶熟胶粘接技术，增加内层耐磨性；采用轴向不相连的间隔、独立封闭钢环11作为支撑，达到断开加强金属骨架轴向连接，消除金属加强骨架弯曲疲劳断裂风险的目的，且环间采用柔性帘子布与弹性胶层连接，增加弯曲柔性及径向刚度，防止负压吸瘪，适应盾构机u型软管动态弯曲连接特殊工况；采用帘子布翻边、钢丝绑扎、止口布封端口、进口胶水粘接等结构与工艺联合措施，防止轴向拉脱。