特別的，本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊及其制作方法。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機(jī)的盾尾主要用于掩護(hù)隧道管片拼裝工作及盾體尾部的密封，通過鉸接油缸與中盾相連，并裝有預(yù)緊式鉸接密封。為減小土層與管片之間的空隙，從而減少注漿量及對地層的擾動，目前盾尾多是做成一圓筒形薄殼體，但又要能同時承受土壓和糾偏、轉(zhuǎn)彎時所產(chǎn)生的外力，盾位的長度須根據(jù)管片的寬度和形狀及盾尾密封的結(jié)構(gòu)來決定，同時在盾尾殼體上合理的布置了若干根盾尾油脂注入管和同步注漿管。為防止水、土及壓注材料從盾尾進(jìn)入盾構(gòu)內(nèi)，盾尾處皆設(shè)有盾尾密封裝置，目前的盾尾密封一般采用效果較好的鋼絲刷加鋼片壓板制成盾尾刷，鋼絲刷中充滿油脂，既有彈性又有塑性。但該結(jié)構(gòu)在施工過程中油脂用量巨大，據(jù)測算，每掘進(jìn)1千米，油脂的用量可達(dá)200萬元以上，同時對油脂注入管也提出的較高的參數(shù)要求，要求油脂注入管具有很高的耐壓性及密封性。

中國專利申請：申請?zhí)枺?01510445604.1公開了一種盾尾密封裝置，其特征在于：包括密封機(jī)構(gòu)，所述密封機(jī)構(gòu)包括彈性密封囊和與所述彈性密封囊的一端固連設(shè)置的連接件；所述連接件可拆卸地連接在盾構(gòu)機(jī)的盾尾殼體的內(nèi)壁上；所述彈性密封囊上開設(shè)有流體充放嘴，所述彈性密封囊填充帶壓流體后，其工作面分別與所述盾尾殼體的內(nèi)壁和管片相抵接。該技術(shù)方案利用密封囊的漲起實(shí)現(xiàn)盾尾的密封，既能降低油脂的使用量，又能有效防止水、土壓注材料進(jìn)入盾構(gòu)內(nèi)部，對盾尾的密封起到了積極地作用。但盾構(gòu)機(jī)在前行工作過程中，密封囊始終與管片進(jìn)行摩擦接觸，因此對密封囊的耐磨性及密封性提出了很高的技術(shù)要求，密封囊耐磨性的提高意味著密封囊厚度及硬度相對增加，而上述指標(biāo)的提升又對密封囊的密封性造成一定的困擾，在實(shí)際應(yīng)用中，主要存在以下幾個問題：1、氣囊與連接件處的囊皮強(qiáng)度不夠，當(dāng)氣囊反復(fù)承受高壓膨脹時，該連接處的囊皮容易撕裂，造成連接及密封失?。?、在工作過程中，如果氣囊發(fā)生漏氣，更換氣囊時需要對盾尾部位進(jìn)行大面積拆除，然后將新的氣囊套在盾尾上，進(jìn)行重新安裝，由此造成更換氣囊的工作量劇增，且在地下環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠確保氣囊密封性、且容易更換的盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊，并進(jìn)而提供一種該氣囊的制作方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊，其包括一用于充氣的密封內(nèi)囊，所述的內(nèi)囊呈環(huán)狀，內(nèi)囊上設(shè)有充氣嘴，其特征在于：還包括外囊，所述的外囊呈環(huán)狀，外囊的截面呈臥倒的U字型，在U字型開口處外囊的上下囊片分別向外延伸形成裙邊，在上下囊片的裙邊上均勻設(shè)有若干固定孔；所述的內(nèi)囊位于外囊內(nèi)部，充氣嘴由外囊伸出，當(dāng)外囊上下囊片的裙邊貼合固定后，外囊隨內(nèi)囊同步漲縮。

進(jìn)一步的，所述外囊上囊片的裙邊上設(shè)有環(huán)裝凹陷槽，所述的上囊片上的固定孔位于凹陷槽內(nèi)，當(dāng)上下囊片的裙邊貼合后，上下囊片上的固定孔一一對應(yīng)貫通。

進(jìn)一步的，所述環(huán)裝凹陷槽內(nèi)設(shè)有環(huán)裝壓板，環(huán)裝壓板上設(shè)有與外囊裙邊上固定孔對應(yīng)的通孔。

進(jìn)一步的，所述的外囊由橡膠膠片硫化而成，在外囊上下囊片內(nèi)分別設(shè)有4層簾布層，其中內(nèi)兩層簾布布紋45度布置左右旋各一道，外兩層簾布布紋60度布置左右旋各一道。

進(jìn)一步的，外囊上下囊片內(nèi)的簾布層延伸至裙邊內(nèi)，其中內(nèi)兩層的簾布在裙邊邊緣處向內(nèi)翻折從而使裙邊內(nèi)形成6層簾布層。

進(jìn)一步的，在外囊上囊片的表面設(shè)有耐磨橡膠層，耐磨橡膠層與上囊片硫化為一體。

進(jìn)一步的，在外囊上囊片裙邊的下表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的上臺階止口，在外囊下囊片裙邊的上表面設(shè)有向外突出的下臺階止口，上下裙邊貼合后，上臺階止口與下臺階止口吻合以限制上下囊片的裙邊相互錯動。

進(jìn)一步的，一種上述盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊的制作方法，其包括下列步驟：

1）按照傳統(tǒng)方法硫化制作出內(nèi)囊膠筒，然后在內(nèi)囊上打孔，采用熱粘方法安裝充氣嘴；

2）外囊的制作

2.1生膠片進(jìn)行疊加，在每兩層生膠片之間疊加簾布層，所述的簾布層采用尼龍線與橡膠進(jìn)行預(yù)壓延處理過，共疊加4層簾布層，其中下方的兩層簾布層采用簾布布紋45度布置左右旋各一道，上方兩層簾布布紋60度布置左右旋各一道；

2.2在疊加好的生膠片中放入模具，彎折生膠片使其形成臥倒U字型，然后送入平板硫化機(jī)中，在上層生膠片的表面敷設(shè)一層生膠片作為耐磨橡膠層，硫化機(jī)溫度160-180℃、10MPa環(huán)境下硫化30分鐘，形成外囊；

3）在外囊上下囊片的裙邊處進(jìn)行打孔；

4）將內(nèi)囊送入外囊內(nèi)部，然后在外囊上打出充氣嘴伸孔，充氣嘴由該孔伸出。

進(jìn)一步的，在步驟2.1中，所述下方兩層簾布層的寬度大于生膠片的寬度，兩層簾布層的邊緣由生膠片邊緣伸出，當(dāng)所有生膠片及耐磨生膠片疊加完畢后，伸出部分的簾布層向內(nèi)翻折將其上方的生膠片及另兩層簾布層的邊緣包裹。

本發(fā)明的有益效果為：采用內(nèi)囊與外囊的組合方式能夠有效降低氣囊的漏氣概率，有效提高盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場更換氣囊的效率，同時外囊在裙邊處增加簾布層既能防止外囊在反復(fù)膨脹的過程中發(fā)生裙邊撕裂的問題，同時又能保證裙邊處的橡膠層厚度，提高了外囊的使用壽命。

附圖說明

附圖1為該密封氣囊的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為外囊的截面結(jié)構(gòu)圖。

附圖3為附圖2中A處放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如附圖1所示，盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊，其包括外囊1，該外囊1呈環(huán)狀，結(jié)合附圖2所示，外囊1的截面呈臥倒的U字型，在U字型開口處外囊的上囊片2及下囊片3分別向外延伸形成裙邊4，在上下囊片的裙邊上均勻設(shè)有若干固定孔5。

還包括位于外囊1內(nèi)部的內(nèi)囊（附圖中未示出），內(nèi)囊呈環(huán)狀密封，內(nèi)囊上設(shè)有充氣嘴6，如附圖1所示，充氣嘴6由外囊伸出。結(jié)合附圖2所示，當(dāng)外囊上下囊片的裙邊貼合固定后，外囊1隨內(nèi)囊同步漲縮。

該氣囊安裝時還包括位于裙邊4上的環(huán)裝壓板（附圖中未示出），環(huán)裝壓板上設(shè)有與上下囊片上固定孔一一對應(yīng)的通孔，利用連接螺栓穿過壓板上的通孔及外囊上下囊片裙邊上的固定孔，將氣囊固定在盾構(gòu)機(jī)盾尾的外殼上。其中環(huán)裝壓板為多段，多段壓板組合后形成環(huán)裝。

為準(zhǔn)確限制壓板的位置，如附圖1及附圖2所示，在外囊上囊片的裙邊上設(shè)有環(huán)裝凹陷槽7，固定孔5位于凹陷槽7內(nèi)。安裝時，環(huán)裝壓板位于凹陷槽7內(nèi)將外囊的上下囊片的裙邊貼合壓緊，外囊形成封閉狀態(tài)，外囊隨內(nèi)囊的漲縮而同步漲縮。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)外囊漲起的過程中，上下囊片的裙邊處會隨外囊的漲起受到向外囊囊體方向的牽拉力，該牽拉力不容忽視，多數(shù)外囊的損壞部位集中在裙邊處，主要表現(xiàn)為裙邊處發(fā)生撕裂。該問題經(jīng)過申請人的反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，氣囊在工作過程中，細(xì)小的砂漿混合液會進(jìn)入到上下裙邊之間形成潤滑效果，上下裙邊之間的摩擦力減小，上下裙邊之間產(chǎn)生錯動，當(dāng)錯動持續(xù)增強(qiáng)時，具有較大錯動趨勢的一側(cè)裙邊即會發(fā)生撕裂，造成外囊損壞。為防止上下裙邊產(chǎn)生相互錯動，如附圖3所示，在外囊上囊片裙邊的下表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的上臺階止口8，在外囊下囊片裙邊的上表面設(shè)有向外突出的下臺階止口9，當(dāng)采用壓板將上下裙邊壓緊貼合后，上臺階止口8與下臺階止口9吻合從而限制上下囊片的裙邊相互錯動。通過采用上述技術(shù)方案后，外囊裙邊處的撕裂率顯著降低，由裙邊平面接觸時的漲起次數(shù)1.8萬次升至3.2萬次而裙邊無撕裂現(xiàn)象發(fā)生。

另外為增加該氣囊與管片之間的耐磨擦性能，如附圖2所示，在外囊上囊片的表面敷設(shè)一層耐磨橡膠層10，耐磨橡膠層10與上囊片2硫化為一體。

該外囊主要采用橡膠材料硫化而成，為增加外囊囊片的強(qiáng)度，如附圖2所示，外囊囊片的內(nèi)部設(shè)有四層簾布層11，該簾布層11延伸至上下囊片的裙邊處。

在本實(shí)施例中，對簾布層的設(shè)置做出了限定，其中內(nèi)兩層簾布布紋45度布置左右旋各一道，外兩層簾布布紋60度布置左右旋各一道。采用角度不同的簾布層進(jìn)行交錯疊加設(shè)置，能夠有效增強(qiáng)囊片的強(qiáng)度及抗?fàn)坷匦浴?/p>

如附圖2所示，由于裙邊4部位固定孔5的存在，造成裙邊處的強(qiáng)度降低，為增加裙邊處的強(qiáng)度及抗撕裂性能，在裙邊4部位的橡膠內(nèi)部設(shè)有6層簾布層。

下面對該氣囊的制作方法做詳細(xì)介紹。

該盾構(gòu)機(jī)盾尾防反流密封氣囊的制作方法，其包括下列步驟：

1）按照傳統(tǒng)方法硫化制作出內(nèi)囊膠筒，然后在內(nèi)囊上打孔，采用熱粘方法安裝充氣嘴。該制作方法在橡膠行業(yè)屬于常規(guī)的制作方法，在此不做詳細(xì)介紹。

2）外囊的制作

2.1生膠片進(jìn)行疊加

先鋪設(shè)一層生膠片，然后在其上面鋪設(shè)一層簾布層，簾布層采用簾布與橡膠片預(yù)先壓延而成，然后在簾布層上在鋪設(shè)一層生膠片，繼續(xù)在生膠片上鋪設(shè)簾布層，上述兩層簾布層采用簾布布紋45度布置左右各旋一道，然后在簾布層上在此鋪設(shè)生膠片，生膠片上鋪設(shè)簾布層，簾布層上鋪設(shè)生膠片，生膠片上再次鋪設(shè)一層簾布層，該兩層簾布層簾布布紋采用60度布置左右各旋一道；

2.2將疊加好的生膠片及簾布層放入模具，彎折生膠片使其形成臥倒U字型，然后送入平板硫化機(jī)中，在上層簾布層的表面敷設(shè)一層生膠片作為耐磨橡膠層，硫化機(jī)溫度160-180℃、10MPa環(huán)境下硫化30分鐘，形成外囊；

3）在外囊上下囊片的裙邊處進(jìn)行打孔；

4）將內(nèi)囊送入外囊內(nèi)部，然后在外囊上打出充氣嘴伸孔，充氣嘴由該孔伸出。

按照上述方法制作的外囊，外囊的裙邊部位的厚度及強(qiáng)度明顯不能適應(yīng)需要，當(dāng)打孔固定后，在外囊的膨脹過程中很容易造成裙邊部位的撕裂。

為增加裙邊部位的抗撕拉強(qiáng)度，裙邊部位的橡膠層內(nèi)要求增加簾布層的層數(shù)。

本申請?jiān)谧铋_始的制作時，在進(jìn)行生膠片與簾布層的疊加步驟中，在裙邊部位單獨(dú)增加兩層簾布層，但硫化后發(fā)現(xiàn)，裙邊部位尤其是凹陷槽外側(cè)部位的厚度明顯變薄，橫截面僅可見兩層簾布層，而且造成凹陷槽形狀的不規(guī)整。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)后，申請人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在裙邊部位單獨(dú)增加兩層簾布層后，在進(jìn)行硫化的過程中，最上面的兩層簾布層處于活動狀態(tài)，而硫化機(jī)上下硫化板之間的間距固定，當(dāng)加壓后，最上層的兩層簾布層會向外側(cè)滑動，該兩層簾布層在向外側(cè)滑動的過程中，將裙邊部位的膠料及其內(nèi)部的簾布層向內(nèi)擠壓，從而導(dǎo)致凹陷槽外側(cè)部位厚度降低，嚴(yán)重影響了裙邊部位的強(qiáng)度，導(dǎo)致裙邊部位容易撕裂。

為解決上述技術(shù)問題，申請人經(jīng)過多方試驗(yàn)，采取如下技術(shù)方案進(jìn)行解決。

在進(jìn)行生膠片與簾布層疊加時，使下方兩層簾布層的寬度大于生膠片的寬度，兩層簾布層的邊緣由生膠片邊緣伸出，當(dāng)所有生膠片及耐磨生膠片疊加完畢后，如附圖2所示，伸出部分的簾布層向內(nèi)翻折將其上方的生膠片及另兩層簾布層的邊緣包裹，在裙邊部位的橡膠層內(nèi)形成6層簾布層，當(dāng)加壓硫化時，在下面兩層簾布層的包裹下，即使膠料向內(nèi)擠壓移動，但可以保證裙邊部位的厚度，使裙邊部位保持足夠的厚度，且厚度均勻平整，同時6層簾布層有效增加了裙邊部位的強(qiáng)度，能夠有效防止裙邊部位發(fā)生撕裂。