一种盾构机的渣土改良介质输送装置

摘要

本发明提供了一种盾构机的渣土改良介质输送装置，包括盾体，还包括土仓密封装置、连接板和中央回转节，土仓密封装置包括与盾体密封连接的过渡轴，过渡轴的左端伸入土仓中，过渡轴的右端设于盾体右端外侧，在盾体右端外侧的过渡轴上设有所述的连接板，中央回转节和连接板连接；所述过渡轴上设有第一介质通道，连接板上设有第二介质通道，中央回转节上设有第三介质通道，第一介质通道、第二介质通道和第三介质通道依次连通，通过中央回转节将渣土改良介质传送至旋转的刀盘中，以供刀盘在切削时同时进行渣土改良，以改善刀盘切削环境，优化土仓内渣土的状态，该装置功能可靠，密封性能好，使用寿命长，且加工制造难度不高，装置成本较低。

权利要求

1.一种盾构机的渣土改良介质输送装置，包括盾体（10），其特征在于：还包括土仓密封装置、连接板（30）和中央回转节，所述土仓密封装置包括与盾体（10）密封连接的过渡轴（20），所述过渡轴（20）的左端伸入土仓中，过渡轴（20）的右端设于盾体（10）右端外侧，在盾体（10）右端外侧的过渡轴（20）上设有所述的连接板（30），所述中央回转节和连接板（30）连接；所述过渡轴（20）上设有第一介质通道（21），所述连接板（30）上设有第二介质通道（31），所述中央回转节上设有第三介质通道（51），所述第一介质通道（21）、第二介质通道（31）和第三介质通道（51）依次连通。

2.如权利要求1所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征是：所述土仓密封装置还包括浮动环（60）和盖板（70），所述盾体（10）上设有安装槽（11），所述安装槽（11）的槽底设有窗孔（12），所述过渡轴（20）穿设于所述窗孔（12）之中，所述土仓密封装置还包括浮动环（60）和盖板（70）；

所述浮动环（60）为环形，套设在所述过渡轴（20）上并置于安装槽（11）中，所述浮动环（60）的外圆和安装槽（11）的内孔壁间隙配合；

所述盖板（70）为环形，所述盖板（70）盖合并固定在安装槽（11）的槽口处；

所述浮动环（60）具有近窗孔（12）的后端面和近盖板（70）的前端面，浮动环（60）的后端面与安装槽（11）的槽底密封连接；所述浮动环（60）的内孔壁上开设有第一密封槽（61），第一密封槽（61）内设有与过渡轴（20）密封接触的土仓密封圈；所述浮动环（60）的前端面上开设有狭槽（62），所述狭槽（62）的长度方向为浮动环（60）的径向方向，所述盖板（70）的近安装槽（11）侧的端面上固定设有止转销（63），所述止转销（63）的一端伸入狭槽（62）内，浮动环（60）可沿狭槽（62）的长度方向相对止转销（63）运动。

3.如权利要求2所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征在于：所述中央回转节，包括具有通孔的壳体（40）和插入通孔内的转轴（50），所述的连接板（30）和所述的过渡轴（20）的右端面连接，所述转轴（50）和所述连接板（30）固定连接，所述壳体（40）的内壁上设有若干个环形的介质槽（41），所述壳体（40）的外壁上开设有管路接口（45），所述的管路接口（45）和介质槽（41）连通，所述第三介质通道（51）设置在转轴（50）上，转轴（50）上还设有接穿孔（52），所述的接穿孔（52）将第三介质通道（51）和对应的介质槽（41）连通，所述壳体（40）上每两个相邻的介质槽（41）之间设有一个内密封结构；

所述内密封结构包括：

密封槽（42）和润滑油槽（43），所述密封槽（42）和润滑油槽（43）均开设在壳体（40）的内壁上，所述密封槽（42）的数量为二个，润滑油槽（43）的数量为一个，所述润滑油槽（43）设置在二个密封槽（42）之间；

注脂口（44），所述注脂口（44）开设在所述壳体（40）的外壁上并与所述润滑油槽（43）连通；

二个唇形密封件（46），所述二个唇形密封件（46）分别安装在二个所述密封槽（42）中，所述二个唇形密封件（46）的承压唇口（461）各自背对润滑油槽（43）设置。

4.如权利要求2所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征在于：所述浮动环（60）的前端面和所述盖板（70）密封连接，所述盖板（70）和安装槽（11）的槽口密封连接。

5.如权利要求4所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征在于：所述安装槽（11）的槽底设有第二密封槽（13），第二密封槽（13）的槽内设有与浮动环（60）的后端面密封连接的第二O形圈；所述盖板（70）的内端面上设有第三密封槽（71），第三密封槽（71）的槽内设有与浮动环（60）的前端面密封连接的第三O形圈；在所述盖板（70）的内端面上，盖板（70）与安装槽（11）接触的部位处设有第四密封槽（72），所述第四密封槽（72）内设有与安装槽（11）的槽口密封接触的第四O形圈。

6.如权利要求3所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征在于：还包括拨叉装置，所述拨叉装置连接在壳体（40）和盾体（10）上。

7.如权利要求6所述的一种盾构机的渣土改良介质输送装置，其特征在于：所述拨叉装置包括拨杆（90）和叉板（80），所述拨杆（90）和壳体（40）连接，所述叉板（80）和盾体（10）连接，所述叉板（80）上设有腰形孔（81），所述拨杆（90）插入所述腰形孔（81）中，所述腰形孔（81）的长度方向与转轴（50）的轴向平行。

说明书

一种盾构机的渣土改良介质输送装置

技术领域

[0001] 本发明涉及输送装置，尤其涉及一种盾构机的渣土改良介质输送装置。

背景技术

[0002] 用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水
面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。

[0003] 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑
的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬
砌等作业在护盾的掩护下进行。

[0004] 盾构机的刀盘在切削时，通常会辅以泡沫或者膨润土等介质以改良切削环境，然而刀盘在切削时需要一直保持旋转切削的状态，因此介质必须一直输送到持续旋转的刀盘
处的改良口处。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：为了解决刀盘旋转切削过程中改良介质的输送问题，本发明提供了一种盾构机的渣土改良介质输送装置来解决上述问题。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构机渣土改良介质输送装置，包括盾体，还包括土仓密封装置、连接板和中央回转节，所述土仓密封装置包括与盾体
密封连接的过渡轴，所述过渡轴的左端伸入土仓中，过渡轴的右端设于盾体右端外侧，在盾
体右端外侧的过渡轴上设有所述的连接板，所述中央回转节和连接板连接；所述过渡轴上
设有第一介质通道，所述连接板上设有第二介质通道，所述中央回转节上设有第三介质通
道，所述第一介质通道、第二介质通道和第三介质通道依次连通。

[0007] 进一步地：所述土仓密封装置还包括浮动环和盖板，所述盾体上设有安装槽，所述安装槽的槽底设有窗孔，所述过渡轴穿设于所述窗孔之中，所述土仓密封装置还包括浮动
环和盖板；

[0008] 所述浮动环为环形，套设在所述过渡轴上并置于安装槽中，所述浮动环的外圆和安装槽的内孔壁间隙配合；

[0009] 所述盖板为环形，所述盖板盖合并固定在安装槽的槽口处；

[0010] 所述浮动环具有近窗孔的后端面和近盖板的前端面，浮动环的后端面与安装槽的槽底密封连接；所述浮动环的内孔壁上开设有第一密封槽，第一密封槽内设有与过渡轴密
封接触的土仓密封圈；所述浮动环的前端面上开设有狭槽，所述狭槽的长度方向为浮动环
的径向方向，所述盖板的近安装槽侧的端面上固定设有止转销，所述止转销的一端伸入狭
槽内，浮动环可沿狭槽的长度方向相对止转销运动。

[0011] 进一步地：所述中央回转节，包括具有通孔的壳体和插入通孔内的转轴，所述的连接板和所述的过渡轴的右端面连接，所述转轴和所述连接板固定连接，所述壳体的内壁上
设有若干个环形的介质槽，所述壳体的外壁上开设有管路接口，所述的管路接口和介质槽
连通，所述第三介质通道设置在转轴上，转轴上还设有接穿孔，所述的接穿孔将第三介质通
道和对应的介质槽连通，所述壳体上每两个相邻的介质槽之间设有一个内密封结构；

[0012] 所述内密封结构包括：

[0013] 密封槽和润滑油槽，所述密封槽和润滑油槽均开设在壳体的内壁上，所述密封槽的数量为二个，润滑油槽的数量为一个，所述润滑油槽设置在二个密封槽之间；

[0014] 注脂口，所述注脂口开设在所述壳体的外壁上并与所述润滑油槽连通；

[0015] 二个唇形密封件，所述二个唇形密封件分别安装在二个所述密封槽中，所述二个唇形密封件的承压唇口各自背对润滑油槽设置。

[0016] 进一步地：所述浮动环的前端面和所述盖板密封连接，所述盖板和安装槽的槽口密封连接。

[0017] 进一步地：所述安装槽的槽底设有第二密封槽，第二密封槽的槽内设有与浮动环的后端面密封连接的第二O形圈；所述盖板的内端面上设有第三密封槽，第三密封槽的槽内
设有与浮动环的前端面密封连接的第三O形圈；在所述盖板的内端面上，盖板与安装槽接触
的部位处设有第四密封槽，所述第四密封槽内设有与安装槽的槽口密封接触的第四O形圈。

[0018] 进一步地：还包括拨叉装置，所述拨叉装置连接在壳体和盾体上。

[0019] 进一步地：所述拨叉装置包括拨杆和叉板，所述拨杆和壳体连接，所述叉板和盾体连接，所述叉板上设有腰形孔，所述拨杆插入所述腰形孔中，所述腰形孔的长度方向与转轴
的轴向平行。

[0020] 本发明的有益效果是，一种盾构机的渣土改良介质输送装置通过中央回转节将渣土改良介质传送至旋转的刀盘中，以供刀盘在切削时同时进行渣土改良，以改善刀盘切削
环境，优化土仓内渣土的状态，该装置功能可靠，密封性能好，使用寿命长，且加工制造难度
不高，装置成本较低。

附图说明

[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0022] 图1是本发明一种盾构机的渣土改良介质输送装置最优实施例的结构示意图；

[0023] 图2是土仓密封装置的结构示意图；

[0024] 图3是内密封结构的结构示意图；

[0025] 图4是唇形密封件的结构示意图；

[0026] 图5是叉板和拨杆连接部位的示意图。

[0027] 图中10、盾体，11、安装槽，12、窗孔，13、第二密封槽，20、过渡轴，21、第一介质通道，30、连接板，31、第二介质通道，40、壳体，41、介质槽，42、密封槽，43、润滑油槽，44、注脂
口，45、管路接口，46、唇形密封件，50、转轴，51、第三介质通道，52、接穿孔，60、浮动环，61、
第一密封槽，62、狭槽，63、止转销，70、盖板，71、第三密封槽，72、第四密封槽，80、叉板，81、
腰形孔，90、拨杆，100、刀盘，461、承压唇口。

具体实施方式

[0028] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本
发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同
物。

[0029] 在本发明的描述中，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”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

[0030] 此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应
做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通
技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述
中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0031] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部
分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺
序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0032] 如图1所示，本发明提供了一种盾构机渣土改良介质输送装置，包括盾体10，还包括土仓密封装置、连接板30和中央回转节，所述土仓密封装置包括与盾体10密封连接的过
渡轴20，所述过渡轴20的左端伸入土仓中，过渡轴20的右端设于盾体10右端外侧，在盾体10
右端外侧的过渡轴20上设有所述的连接板30，所述中央回转节和连接板30连接；所述过渡
轴20上设有第一介质通道21，所述连接板30上设有第二介质通道31，所述中央回转节上设
有第三介质通道51，所述第一介质通道21、第二介质通道31和第三介质通道51依次连通。

[0033] 所述的过渡轴20伸入土仓中和盾构机的刀盘100连接，所述的中央回转节和盾构机渣土改良系统的出口部连接，盾构机渣土改良系统可以向中央回转节输送泡沫、水或者
膨润土等渣土改良介质，同时也可以输送刀盘100或者土仓中工作部件需要用到的润滑脂
或者液压油等介质，中央回转节将渣土改良介质通过连接板30输送到过渡轴20之中，再由
过渡轴20输送至刀盘100之中，最后从刀盘100对应的出水口喷出，以达到渣土改良的效果，
由于刀盘100相对于盾体10一直处于旋转状态，通过中央回转接头可以从静止的管路连接
口处将渣土改良介质传输到旋转的刀盘100中去，所述的刀盘100带着过渡轴20转动，过渡
轴20在转动的过程中和盾体10保持密封连接。

[0034] 如图2所示，所述土仓密封装置还包括浮动环60和盖板70，所述盾体10上设有安装槽11，所述安装槽11的槽底设有窗孔12，所述过渡轴20穿设于所述窗孔12之中，所述土仓密
封装置还包括浮动环60和盖板70；

[0035] 所述浮动环60为环形，套设在所述过渡轴20上并置于安装槽11中，所述浮动环60的外圆和安装槽11的内孔壁间隙配合；

[0036] 所述盖板70为环形，所述盖板70盖合并固定在安装槽11的槽口处；

[0037] 所述浮动环60具有近窗孔12的后端面和近盖板70的前端面，浮动环60的后端面与安装槽11的槽底密封连接；所述浮动环60的内孔壁上开设有第一密封槽61，第一密封槽61
内设有与过渡轴20密封接触的土仓密封圈；所述浮动环60的前端面上开设有狭槽62，所述
狭槽62的长度方向为浮动环60的径向方向，所述盖板70的近安装槽11侧的端面上固定设有
止转销63，所述止转销63的一端伸入狭槽62内，浮动环60可沿狭槽62的长度方向相对止转
销63运动。

[0038] 在盾构机的刀盘100和盾体10安装完成之后需要进行渣土改良设备的安装，同时需要安装土仓密封装置，通过过渡轴20将刀盘100和中央回转节连接在一起。改良渣土的介
质就由中央回转节通过过渡轴20输送到刀盘100中去；而刀盘100的旋转中心和盾体10的安
装槽11由于加工制造和装配会存在一定的同轴度误差。本发明这样的结构，通过浮动环60
来进行土仓密封，在安装时，过渡轴20和刀盘100固定，过渡轴20的转动中心就和刀盘100的
转动中心一致，当过渡轴20的外圆和过渡轴20的转动中心存在一定同轴度误差时浮动环60
可以在安装槽11内沿着狭槽62的长度方向而浮动，使得浮动环60能够始终和过渡轴20的外
圆保持同心，避免了由于偏心造成的过渡轴20对盾体10或者密封装置接触磨损的情况，并
在浮动时浮动环60和安装槽11以及过渡轴20一直保持密封的状态，防止土仓的渣土泄漏到
外部，采用这样的结构也减小了加工的难度，刀盘100和安装槽11的同轴度以及过渡轴20的
转动中心和过渡轴20的外圆中心都可以允许较大的误差。

[0039] 所述中央回转节，包括具有通孔的壳体40和插入通孔内的转轴50，所述的连接板30和所述的过渡轴20的右端面连接，所述转轴50和所述连接板30固定连接，所述壳体40的
内壁上设有若干个环形的介质槽41，所述壳体40的外壁上开设有管路接口45，所述的管路
接口45和介质槽41连通，所述第三介质通道51设置在转轴50上，转轴50上还设有接穿孔52，
所述的接穿孔52将第三介质通道51和对应的介质槽41连通，所述壳体40上每两个相邻的介
质槽41之间设有一个内密封结构；

[0040] 如图3所示，所述内密封结构包括：

[0041] 密封槽42和润滑油槽43，所述密封槽42和润滑油槽43均开设在壳体40的内壁上，所述密封槽42的数量为二个，润滑油槽43的数量为一个，所述润滑油槽43设置在二个密封
槽42之间；

[0042] 注脂口44，所述注脂口44开设在所述壳体40的外壁上并与所述润滑油槽43连通；

[0043] 如图4所示，二个唇形密封件46，所述二个唇形密封件46分别安装在二个所述密封槽42中，所述二个唇形密封件46的承压唇口461各自背对润滑油槽43设置。

[0044] 在工作时壳体40和转轴50相对转动，管路接口45中接入工作介质，工作介质流入到介质槽41中，再通过与介质槽41连通的接穿孔52到达转轴50的第三介质通道51之中，应
该注意的是实际工作中工作介质的流向不限于所述的此种形式，还有可能是与之相反的情
况，即工作介质由第三介质通道51到达管路接口45之中。

[0045] 相邻的介质槽41之间的密封是通过内密封结构来实现的，内密封结构保证在壳体40和转轴50相对转动的过程中，各介质槽41之间是彼此隔离、独立的状态。每个介质槽41两
侧最接近密封槽42内唇形密封件46的承压唇口461都对着该介质槽41的方向，用于实现介
质槽41两侧的密封，介质槽41内的工作介质多为非油性的工作介质，并且工作介质很多时
候含有固体颗粒等污染物，所述相邻密封槽42之间的润滑油槽43内充满了由注脂口44注入
进来的润滑油脂，该润滑油脂一直会填充到唇形密封件46的承压唇口461的后部，润滑了唇
形密封件46的唇口接触密封部位，并且润滑油脂本身可具有一定的压力，可以给唇形密封
件46的承压唇口461的后部提供一定的支撑力，还有一定的将唇口接触密封部内混入的工
作介质以及其中的固体污染颗粒物挤出唇口的作用，避免颗粒物加速磨损接触密封部。

[0046] 所述浮动环60的前端面和所述盖板70密封连接，所述盖板70和安装槽11的槽口密封连接。

[0047] 盖板70和安装槽11的槽口密封连接，一方面可以防止外界的灰尘杂质进入安装槽11之中，另一方面也可以对浮动环60的后端面和安装槽11的槽底之间的密封起到辅助密封
的作用，防止渣土由盖板70和安装槽11的结合处泄漏出来。

[0048] 所述安装槽11的槽底设有第二密封槽13，第二密封槽13的槽内设有与浮动环60的后端面密封连接的第二O形圈；所述盖板70的内端面上设有第三密封槽71，第三密封槽71的
槽内设有与浮动环60的前端面密封连接的第三O形圈；在所述盖板70的内端面上，盖板70与
安装槽11接触的部位处设有第四密封槽72，所述第四密封槽72内设有与安装槽11的槽口密
封接触的第四O形圈。

[0049] 安装槽11和浮动环60的密封可以看做是静密封，盖板70和浮动环60的密封也可以看成是静密封，盖板70和安装槽11内的密封为静密封，这几处静密封可以选用O形圈，O形圈
作静密封时密封可靠并且成本较低，并且O形圈密封槽的加工也简单，易于实现。

[0050] 还包括拨叉装置，所述拨叉装置连接在壳体40和盾体10上。

[0051] 中央回转节的转轴50在转动时由于密封装置等相互接触并运动的部件之间摩擦力的存在，壳体40有跟随转轴50转动的趋势，将拨叉装置连接在盾体10和壳体40上，由于盾
体10是固定的，所以连接装置可以阻止壳体40转动，起到止转固定的目的。

[0052] 如图5所示，所述拨叉装置包括拨杆90和叉板80，所述拨杆90和壳体40连接，所述叉板80和盾体10连接，所述叉板80上设有腰形孔81，所述拨杆90插入所述腰形孔81中，所述
腰形孔81的长度方向与转轴50的轴向平行。

[0053] 将拨杆90插入到叉板80的腰形孔81中，腰形孔81的长度方向与转轴50的轴向平行，所述叉板80只在转动方向限制壳体40的转动，不会对壳体40产生其他方向上的不利的
外力，避免了对壳体40产生拉扯现象，延长了中央回转节的使用寿命。

[0054] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0055] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术
性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。