[发明专利]一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及隧道掘进技术领域，具体涉及一种能适用于矩形掘进断面的盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置。

背景技术

随着我国经济持续稳定地增长，城市化进程的进一步加快，我国的地下管线的需求量也在逐年增加。加之人们对环境保护意识的增强，顶管技术将在我国地下管线的施工中起到越来越重要的地位和作用。 

在我国经济高速增长的支持下，顶管技术的发展迎来了前所未有的机遇，在未来城市的地下管道、雨水管道、排污管道、电力管道和共同管沟的施工将广泛应用顶管技术。矩形断面隧道相对于圆形断面隧道有着空间利用率高的特点，且矩形断面顶进长度随着建设施工要求的提高变得越来越长。当顶进阻力即掘进迎面阻力和管壁周围摩擦阻力之和超过主推装置的容许顶力或管节容许的极限压力或工作井后靠土体极限反推力，无法一次达到要求的顶进距离，此时，采用中继接力顶进技术，实行分段实施使每段管道的顶力降低到允许顶进阻力范围内，从而使顶进长度不受前述三个因素的限制。

中继接力技术是矩形盾构顶管机关键功能之一，中继间密封效果的好坏、使用寿命、可靠性等直接影响到整个隧道的掘进效率，严重时将会造成隧道施工时大量的渗水，从而带来安全隐患。目前，多数顶管机的中继间都是由两道滑动密封组成的，中继间的寿命完全取决于密封加工的质量、接触面的粗糙度和密封所受压缩量。矩形盾构顶管机的施工难度更大，若直接借用现有顶管机的密封技术并不能达到较好的密封效果。目前现有中继间方案大部分为两道密封圈形式，即在基础环上的两道沟槽内置两道密封，当前壳体与后壳体产生相对滑动时，理论上两道密封分别与前壳体尾部踏面接触，实际上由于管节自重很大，经常是基础环与此踏面接触，造成踏面在相对滑动中粗糙度受损且两道密封被巨大载荷挤压严重，从而使中继间的密封装置的有效时间和性能严重受损。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矩形盾构顶管机中继间的滚动支撑式密封装置，该装置的支撑轮装置与前壳体尾部相对滚动，能有效保证前壳体尾部与基础环的间隙，从而保证盾牌形密封与前壳体尾部压缩量稳定，延长盾牌形密封的使用寿命，提高了顶进方向与隧道轴线的拟合度，提高了顶进效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种矩形盾构顶管机的滚动支撑式密封装置，包括支撑轮装置和可调节式密封装置；所述支撑轮装置和可调节式密封装置均位于前壳体尾部的踏面上，支撑轮装置和可调节式密封装置分别固定在后壳体中的挡板的两侧；所述支撑轮装置包括外滑轨、盾牌形密封、芯轴、内滑动梁、止动封盖和顶紧螺栓，支撑轮通过芯轴安装在内滑动梁上，内滑动梁被外滑轨环抱，外滑轨上面固定有止动封盖，顶紧螺栓穿过止动封盖的内螺纹并紧贴内滑动梁的顶部。

所述支撑轮装置的外滑轨固定在后壳体的挡板上，支撑轮的外径与前壳体尾部的踏面相切，支撑轮可在前壳体尾部的踏面上滚动；通过调节顶紧螺栓可带动内滑动梁与外滑轨产生上下相对滑动。

所述可调节式密封装置包括基础环、盾牌形密封、防尘圈和压环；基础环固定在挡板上且位于前壳体的尾部上侧；基础环上分别设有两个梯形凹槽和两个矩形凹槽，两个梯形凹槽位于基础环下部的两侧，且两个梯形凹槽是平行的，两个矩形凹槽位于基础环的中间；基础环的每个矩形凹槽中设有盾牌形密封和压环，压环位于盾牌形密封上部并与盾牌形密封紧贴；基础环的每个梯形凹槽内都安装有防尘圈。

所述基础环的矩形凹槽上面设有内螺纹孔，带有螺母的微调螺栓穿过基础环上部的内螺纹孔深入到矩形凹槽内，固定螺栓通过垫片将压环固定在微调螺栓的端部轴肩上，微调螺栓与压环、固定螺钉组成铰接结构。

所述基础环与前壳体尾部的踏面有间隙。

所述矩形凹槽里的盾牌形密封上部设有若干个压环，可通过调节微调螺栓带动压环调节盾牌形密封与前壳体尾部的踏面的张紧度。

所述支撑轮的外径、防尘圈的外径、盾牌形密封的外径均与前壳体尾部的踏面相切；当前壳体与后壳体产生相对滑动时，支撑轮可与前壳体尾部的踏面产生相对滚动。

所述支撑轮的轮轴和芯轴之间设有轴套，支撑轮的外径边缘设有高强度的橡胶。

所述前壳体和后壳体的横向断面均为矩形，可调节式密封装置随前壳体尾部的踏面呈矩形连续分布，支撑轮装置沿前壳体尾部踏面断续分布若干个。