撑紧盾组件及掘进机

技术领域

本申请涉及隧道施工机械领域，尤其涉及一种撑紧盾组件及掘进机。

背景技术

掘进机是用于平直地面下开凿巷道的机器，由于其具有掘进速度快、工作安全、对地下环境影响小等优点，被广泛应用于地下隧道施工。由于地质条件的不同，掘进机在施工时可能会需要在多种土质交替的环境下进行，针对不同的土质需要适配不同掘进模式的掘进机。

为了适应多种土质交替的施工环境，相关技术的方案中提供了一种具有土压和TBM(Tunnel Boring Machine)双模式的掘进机；在TBM模式下，掘进机的撑靴伸出撑紧土层；在土压模式下，掘进机的撑靴收回，使掘进机保持密封。

但是，采用相关技术方案，掘进机在土压模式下往往存在盾体密封不严的问题。

发明内容

为了克服相关技术下的上述缺陷，本申请的目的在于提供一种撑紧盾组件及掘进机，本申请能够在土压模式下使盾体保持密封状态，从而有利于土压模式下的正常施工。

一方面，本申请提供一种撑紧盾组件，包括撑紧盾、撑靴和密封机构，所述撑紧盾的表面形成有开口，所述撑靴在驱动装置的作用下可移动的设置在所述开口内；所述撑紧盾和撑靴具有相对的第一状态和第二状态；在所述第一状态下，所述驱动装置带动所述撑靴伸出所述开口；在所述第二状态下，所述驱动装置带动所述撑靴向所述撑紧盾内收回，以使所述撑靴的表面与所述撑紧盾的表面位于同一圆周内；

所述密封机构位于靠近所述开口处，所述密封机构用于在所述第二状态下密封所述撑紧盾的侧壁与所述撑靴的侧壁之间的间隙。

在一种可能的实现方式中，所述密封机构设置在所述撑紧盾的侧壁上，所述密封机构包括凹槽以及设置在所述凹槽内的气囊；在所述第二状态下，所述气囊充气以抵接在所述撑靴的侧壁上；

或者，所述密封机构设置在所述撑靴的侧壁上，所述密封机构包括凹槽以及设置在所述凹槽内的气囊；在所述第二状态下，所述气囊充气以抵接在所述撑紧盾的侧壁上。

在一种可能的实现方式中，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽沿所述撑紧盾的径向间隔设置，且所述第一凹槽靠近所述开口设置；所述气囊包括第一气囊和第二气囊，所述第一凹槽内设有第一气囊，所述第二凹槽内设有第二气囊。

在一种可能的实现方式中，所述凹槽包括本体和开口段，所述开口段的尺寸小于所述本体的尺寸，且所述开口段与所述本体之间通过圆弧过渡段相连接；

在所述第一状态下，所述气囊设置在所述本体内，所述本体背离所述开口段的一侧还连接有充气管路，所述充气管路与所述气囊相连通。

在一种可能的实现方式中，所述密封机构还包括设置在所述第一凹槽与所述开口之间的第一油脂层，所述第一凹槽与所述开口之间设有多个第一油脂出口，多个所述第一油脂出口沿所述第一凹槽均匀分布。

在一种可能的实现方式中，所述密封机构还包括设置在所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的第二油脂层，所述第一凹槽与所述第二凹槽之间设有多个第二油脂出口，多个所述第二油脂出口沿所述第二凹槽均匀分布。

在一种可能的实现方式中，所述第一凹槽与所述第二凹槽之间还设有油脂压力传感器。

在一种可能的实现方式中，所述撑紧盾的表面形成有两个所述开口，两个所述开口对称设置，两个所述开口内均设有所述撑靴，所述开口与相应的所述撑靴之间均设有所述密封机构。

在一种可能的实现方式中，所述驱动装置包括缸筒和两个活塞杆，两个所述活塞杆分别位于所述缸筒的两端，两个所述活塞杆分别连接两个所述撑靴。

另一方面，本申请提供一种掘进机，包括如上任一所述的撑紧盾组件。

本申请提供一种撑紧盾组件及掘进机，撑紧盾组件包括撑紧盾、撑靴和密封机构，撑紧盾的表面形成有开口，撑靴在驱动装置的作用下可移动的设置在开口内；撑紧盾和撑靴具有相对的第一状态和第二状态；在第一状态下，驱动装置带动撑靴伸出开口；在第二状态下，驱动装置带动撑靴向撑紧盾内收回，以使撑靴的表面与撑紧盾的表面位于同一圆周内；密封机构位于靠近开口处，密封机构用于在第二状态下密封撑紧盾的侧壁与撑靴的侧壁之间的间隙。本申请通过将密封机构设置在靠近开口的位置，从而在源头上解决土压模式下撑紧盾与撑靴的密封问题，使盾体保持密封状态，从而有利于土压模式下的正常施工。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请一实施例提供的撑紧盾组件在第一状态下的结构简图；

图2为本申请一实施例提供的撑紧盾组件在第二状态下的结构简图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为图2中B处的局部放大图；

图5为本申请一实施例提供的撑紧盾的结构简图；

图6为本申请一实施例提供的掘进机的结构简图。

附图标记：

10-撑紧盾组件；

20-刀盘；

30-前盾；

40-伸缩外盾；

50-伸缩内盾；

60-盾尾；

100-撑紧盾；110-开口；120-撑紧盾的表面；130-撑紧盾的侧壁；

200-撑靴；210-撑靴的表面；220-撑靴的侧壁；

300-密封机构；310-凹槽；3101-本体；3102-开口段；311-第一凹槽；312-第二凹槽；320-气囊；321-第一气囊；322-第二气囊；330-充气管路；340-第一油脂出口；350-第二油脂出口；360-油脂压力传感器；

400-驱动装置；410-缸筒；420-活塞杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所描述，相关技术的方案中具有土压和TBM双模式的掘进机在土压模式下工作时往往存在盾体密封不严的问题，发明人研究发现造成这一问题的原因在于撑紧盾与撑靴之间的密封不严，使得外界的泥土、泥水等通过撑紧盾与撑靴之间的缝隙进入盾体内部，从而影响掘进机的正常施工作业。

有鉴于此，本申请实施例旨在提供一种撑紧盾组件及掘进机，通过在靠近撑紧盾开口的位置设置密封机构，在土压状态下，密封机构能够将撑紧盾的侧壁与撑靴的侧壁之间的间隙完全密封，从而在源头上阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部，使盾体保持密封状态，进而有利于土压模式下的正常施工。

下面将结合附图详细的对本申请实施例的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本申请的内容。

图1为本申请一实施例提供的撑紧盾组件在第一状态下的结构简图；

图2为本申请一实施例提供的撑紧盾组件在第二状态下的结构简图；图3为图2中A处的局部放大图；图4为图2中B处的局部放大图；图5为本申请一实施例提供的撑紧盾的结构简图。

请参照图1-图5，本实施例提供一种撑紧盾组件10，包括撑紧盾100、撑靴200和密封机构300。其中，撑紧盾100大体呈圆柱状，撑紧盾的表面120形成有开口110，撑靴200在驱动装置400的作用下可移动的设置在开口110内，从而根据工作模式的需要伸出或收回。具体来说，撑紧盾100和撑靴200具有相对的第一状态和第二状态。在第一状态下，驱动装置400带动撑靴200伸出开口110，此时撑靴200伸出以撑紧土层，掘进机工作在TBM模式下。在第二状态下，驱动装置400带动撑靴200向撑紧盾100内收回，以使撑靴的表面210与撑紧盾的表面120位于同一圆周内，掘进机盾体处于密封状态，掘进机工作在土压模式下。本实施例的撑靴200大体呈板状，且撑靴的表面210呈圆弧面，撑靴的表面210的面积与开口110的面积大体相等，撑靴的表面210形状与撑紧盾的表面120形状相适配，从而保证在第二状态下撑靴的表面210与撑紧盾的表面120可以位于同一圆周内。

本实施例中密封机构300位于靠近开口110处，密封机构300用于在第二状态下密封撑紧盾的侧壁130与撑靴的侧壁220之间的间隙，从而在源头上阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部，使盾体保持密封状态，进而有利于土压模式下的正常施工。

基于上述描述可知，本实施例通过将密封机构300设置在靠近开口110的位置，从而在源头上解决土压模式下撑紧盾100与撑靴200的密封问题，使盾体保持密封状态，有利于掘进机在土压模式下的正常施工。

请继续参照图3和图5，在一个可能的实施方式中，本实施例的密封机构300设置在撑紧盾的侧壁130上，密封机构300包括凹槽310以及设置在凹槽310内的气囊320；在第二状态下，气囊320充气以抵接在撑靴的侧壁220上。

具体来说，本实施例的凹槽310位于撑紧盾的侧壁130靠近开口110处，凹槽310大体呈环状，气囊320填充在凹槽310内部也大体呈环状。在第一状态下，气囊320未充气，且全部收纳于凹槽310内，撑靴200可顺利的伸出开口110。在第二状态下，气囊320充气，从而从凹槽310内向外膨胀，气囊320膨胀时完全填充满撑紧盾100和撑靴200之间的间隙，并最终抵接在撑靴的侧壁220上，从而阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部。

可以理解的是，在另一个可能的实施方式中，本实施例还可以将密封机构300设置在撑靴的侧壁220上，密封机构300包括凹槽310以及设置在凹槽310内的气囊320；在第二状态下，气囊320充气以抵接在撑紧盾的侧壁130上。

具体来说，本实施例的凹槽310位于撑靴的侧壁220靠近开口110处，凹槽310大体呈环状，气囊320填充在凹槽310内部也大体呈环状。在第一状态下，气囊320未充气，且全部收纳于凹槽310内，撑靴200可顺利的伸出开口110。在第二状态下，气囊320充气，从而从凹槽310内向外膨胀，气囊320膨胀时完全填充满撑紧盾100和撑靴200之间的间隙，并最终抵接在撑紧盾的侧壁130上，从而阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部。

为了实现更好的密封效果，本实施例的密封机构可以包括多个凹槽310和多个气囊320，多个凹槽310与多个气囊320一一适配，且多个凹槽310可沿撑紧盾100的径向间隔分布，这样可以沿撑紧盾100的径向设置多道密封，从而更好的阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部。本实施例中，具体凹槽310和气囊320的数量可根据需要进行设置。

例如，如图2-图5所示，在一个可能的实施方式中，本实施例的凹槽310包括第一凹槽311和第二凹槽312，第一凹槽311和第二凹槽312沿撑紧盾100的径向间隔设置，且第一凹槽311靠近开口110设置。气囊320包括第一气囊321和第二气囊322，第一凹槽311内设有第一气囊321，第二凹槽312内设有第二气囊322。

通过上述设置，本实施例可以利用第一气囊321和第二气囊322形成两道密封，在第二状态下，第一气囊321抵接在撑靴的侧壁220上，可以将大部分外界的泥土、泥水阻止在盾体之外；第二气囊322抵接在撑靴的侧壁220上，可以将少量通过第一气囊321的泥土、泥水阻止在盾体之外，从而保障掘进机在土压模式下的正常施工。

进一步地，为了防止气囊320从凹槽310内脱落，如图3所示，本实施例的凹槽310包括本体3101和开口段3102，开口段3102的尺寸小于本体3101的尺寸，且开口段3102与本体3101之间通过圆弧过渡段相连接。在第一状态下，气囊320设置在本体3101内，通过上述结构，可以利用开口段3102与本体3101之间的圆弧过渡段形成缩颈结构，以在第一状态下将气囊320卡设在凹槽310内，且在第二状态下，该缩颈结构还可以卡接在气囊320表面，防止气囊320脱落。

本实施例中，本体3101背离开口段3102的一侧还连接有充气管路330，充气管路330与气囊320相连通，充气管路330可以连接外部气源，从而实现对气囊320的充气和放气，使得密封机构适配于撑紧盾100和撑靴200的第一状态和第二状态。

请继续参照图2和图4，在一个可能的实施方式中，本实施例的密封机构300还包括设置在第一凹槽311与开口110之间的第一油脂层；第一凹槽311与开口110之间设有多个第一油脂出口340，多个第一油脂出口340沿第一凹槽311均匀分布。

可以理解的是，本实施例的第一油脂层可以通过多个第一油脂出口340注入高粘度的油脂形成，优选地多个第一油脂出口340沿第一凹槽311均匀分布，从而使得油脂注入后形成的第一油脂层的厚度更加均匀。第一油脂层可以在第一凹槽311与开口110之间形成保护隔层，从而阻止外界大颗粒的岩石侵入盾体内部。

进一步地，本实施例的密封机构300还包括设置在第一凹槽311与第二凹槽312之间的第二油脂层；第一凹槽311与第二凹槽312之间设有多个第二油脂出口350，多个第二油脂出口350沿第二凹槽312均匀分布。

可以理解的是，本实施例的第二油脂层可以通过多个第二油脂出口350注入高粘度的油脂形成，优选地多个第二油脂出口350沿第二凹槽312均匀分布，从而使得油脂注入后形成的第二油脂层的厚度更加均匀。第二油脂层可以在第一凹槽311与第二凹槽312之间形成保护隔层，从而阻止外界小颗粒的岩石和泥水等侵入盾体内部。

本实施例的密封机构通过设置第一油脂层、第二油脂层，结合第一气囊321和第二气囊322从而可以在撑紧盾100的径向方向上形成四道密封，从而更好的阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部，保障掘进机在土压模式下的正常施工。

可选地，本实施例在第一凹槽311与第二凹槽312之间还设有油脂压力传感器360，油脂压力传感器360可以检测第二油脂层的油脂压力，当检测到第二油脂层的油脂压力降低到适宜压力范围外后，还可以及时通过第二油脂出口350注入油脂，从而确保第二油脂层工作在适宜的压力范围内，充分发挥其阻止外界的泥土、泥水等进入盾体内部的性能。

请继续参照图2，本实施例的撑紧盾的表面120形成有两个开口110，两个开口110对称设置，两个开口110内均设有撑靴200，在TBM模式下，两个撑靴200分别从两个开口110内伸出，以抵接在两侧的土层上。开口110与相应的撑靴200之间均设有密封机构300，从而保证掘进机在土压模式下的正常施工。

进一步地，本实施例的驱动装置400包括缸筒410和两个活塞杆420，两个活塞杆420分别位于缸筒410的两端，两个活塞杆420分别连接两个撑靴200。两个活塞杆420可同步伸出或缩回缸筒410内，从而保证两侧撑靴200运动的一致性。本实施例中驱动装置400的具体数量可根据需要进行设置，优选地，可以设置两个驱动装置400，两个驱动装置400沿撑紧盾100的径向间隔分布。

通过上述描述可知，本实施例通过将密封机构300设置在靠近开口110的位置，从而在源头上解决土压模式下撑紧盾100与撑靴200的密封问题，使盾体保持密封状态，有利于掘进机在土压模式下的正常施工。

图6为本申请一实施例提供的掘进机的结构简图。

请参照图6，本实施例还提供一种掘进机，包括如上所描述的撑紧盾组件10。

具体的，如图6所示，掘进机还包括刀盘20、前盾30、伸缩外盾40、伸缩内盾50和盾尾60，撑紧盾组件10设置在伸缩内盾50和盾尾60之间。其中，刀盘20通过轴承等结构安装在前盾30上，前盾30内设有沿轴向方向连接刀盘20的驱动机构，驱动机构可带动刀盘20绕掘进机的轴向转动，从而实现切割土层的动作。前盾30与伸缩外盾40通过螺栓等零件固定连。伸缩外盾40与伸缩内盾50嵌套配合，伸缩外盾40与伸缩内盾50可沿掘进机的轴向伸缩，例如可以通过油缸等零件实现二者之间的相对伸缩。伸缩内盾50与撑紧盾组件10铰接，二者可实现一定角度的转动，从而可调整掘进姿态。撑紧盾组件10和盾尾60可以通过焊接等方式固定连接。

本实施例的掘进机由于设置了上述撑紧盾组件10，因此可以在源头上解决土压模式下撑紧盾100与撑靴200的密封问题，使盾体保持密封状态，有利于掘进机在土压模式下的正常施工。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本申请中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。