[發明專利]一種可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構及其使用方法

有效

• 申請號: 202010177048.5
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111425211B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 劉立鵬;汪小剛;吳浩;周剛;潘定才;郭凱;英鵬濤;張琪琦;黃鶴程;王玉杰;趙宇飛;馮珺;王斌;孫興松;傅睿智;皮進;冷合勤
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D11/05;E21D11/00;E21D11/08;E21D11/10;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 洪余節

1.一種可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構，包括內層橡膠囊(1)、中間可疊加橡膠囊(2)、外層橡膠囊(3)、外層橡膠囊心囊(4)、充氣管(5)、出口單向閥(6)、內層囊密封墊片(8)、中間囊密封墊片(9)、外層囊密封墊片(10)、充氣管壓力表(11)、出口單向閥壓力表(12)、橡膠囊穿管孔(13)和管片(14)，其特征在于：內層橡膠囊(1)設置在疊式多層橡膠囊最內層，與管片(14)外表面相貼；外層橡膠囊(3)設置在疊式多層橡膠囊最外層，與圍巖相貼；中間可疊加橡膠囊(2)設置在內層橡膠囊(1)和外層橡膠囊(3)之間，根據實際需要確定數量；外層橡膠囊心囊(4)置于外層橡膠囊(3)中；充氣管(5)穿過內層橡膠囊(1)、中間可疊加橡膠囊(2)、外層橡膠囊(3)、外層橡膠囊心囊(4)的一側設置有橡膠囊穿管孔(13)；出口單向閥(6)依次連接內層橡膠囊(1)、中間可疊加橡膠囊(2)、外層橡膠囊(3)、外層橡膠囊心囊(4)的另一側也設置有橡膠囊穿管孔(13)；充氣管壓力表(11)布置在充氣管加長管(7)的管口處；出口單向閥壓力表(12)布置在出口單向閥加長管(7)的管口處，所述管片(14)的外表面預制有內層橡膠囊安裝槽，或在管片預制完成后進行開槽制作，且安裝槽邊緣設有橡膠囊固定配件；所述管片(14)上有兩個穿管孔，可在制作時預留或預制完成后開孔，由所述內層橡膠囊(1)、所述中間可疊加橡膠囊(2)、所述外層橡膠囊(3)組成的疊式多層橡膠囊充氣后能膨脹到一定厚度，能充填管片(14)和圍巖間的間隙，橡膠囊的長度根據管片(14)長度調整定制，所述中間可疊加橡膠囊(2)疊加數量根據間隙大小增減；疊式多層橡膠囊抽空后壓成片狀置于安裝槽內。

2.根據權利要求1所述的可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構，其特征在于，加長管(7)是滿足內層橡膠囊(1)的充氣管(5)和出口單向閥(6)穿過管片(14)的穿管孔管路加長需要使用；所述加長管(7)根據管片(14)實際厚度調整長度。

3.根據權利要求1所述的可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構，其特征在于，所述的內層橡膠囊(1)、所述的中間可疊加橡膠囊(2)表面設有兩對對穿的橡膠囊穿管孔(13)。

4.根據權利要求1所述的可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構，其特征在于，所述外層橡膠囊(3)、所述外層橡膠囊心囊(4)單面同側設有兩個穿管孔，兩層囊的穿管孔(13)尺寸一致且重合；所述外層橡膠囊心囊(4)置于所述外層橡膠囊(3)內部，兩層囊間的空隙充滿潤滑油。

5.根據權利要求1所述的可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構，其特征在于，內層橡膠囊(1)的穿管孔(13)與充氣管(5)、出口單向閥(6)的空隙間設置有內層囊密封墊片(8)；外層橡膠囊(3)和外層橡膠囊心囊(4)的穿管孔(13)與充氣管(5)、出口單向閥(6)間的空隙間設置有外層囊密封墊片(10)；中間可疊加橡膠囊(2)的穿管孔(13)與充氣管(5)、出口單向閥(6)間的空隙間設置有中間囊密封墊片(9)。

6.一種如權利要求1-5任一所述的一種可滿足大間隙需求的疊式多層橡膠囊封閉結構的使用方法，其特征在于，使用步驟如下：

步驟1：管片(14)制作過程中預制橡膠囊安裝槽和橡膠囊固定配件，或在制作好的管片上開槽制作橡膠囊安裝槽和橡膠囊固定配件；管片(14)制作過程中預制兩個穿管孔，或在制作好的管片上開兩個穿管孔；

步驟2：將疊式多層橡膠囊按內層橡膠囊(1)、中間可疊加橡膠囊(2)、外層橡膠囊(3)組裝好，一側橡膠囊穿管孔(13)由出口單向閥(6)連接，另一側橡膠囊穿管孔(13)由充氣管(5)連接，置于管片(14)的安裝槽內，內層橡膠囊(1)由安裝槽內的固定配件固定；

步驟3：內層橡膠囊(1)內表面的出口單向閥(6)和充氣管(5)分別與加長管(7)連接，并置于管片(14)穿管孔內，在出口端分別連接出口單向閥壓力表(12)和充氣管壓力表(11)；

步驟4：通過出口單向閥(6)對橡膠囊進行抽氣，使其扁平后貼于橡膠囊安裝槽內；

步驟5：重復步驟1-4，安裝管片；

步驟6：通過充氣管(5)對橡膠囊進行充氣，達到預定氣壓后關閉氣閥門，整圈管片充氣完成后，即完成護盾式TBM管片與圍巖大間隙封閉圈的施工；

步驟7：隨時觀測出口單向閥壓力表(12)、充氣管壓力表(11)的讀數，若兩數值基本一致，則疊式多層橡膠囊狀態良好；若出口單向閥壓力表(12)讀數遠大于充氣管壓力表(11)讀數，則表示外層橡膠囊及心囊均失效。