CN102494136B - 一种掘进设备的主轴密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进设备的主轴密封结构，包括盖在主轴端部的盖形连接过渡套，其通过螺栓与主轴和刀盘连接，圆筒形连接基体套在主轴驱动装置上，通过螺栓与主轴驱动装置连接，其另一端对接安装密封安装环，密封安装环两侧安装前压盖和后压盖，密封安装环与前、后压盖在连接过渡套外侧共同围成一密封的环形腔体，在环形腔体内安装密封件，密封安装环两侧安装密封圈，当密封件磨损须更换时，整体拆除主轴和主轴驱动装置，然后拆除后压盖，可随时更换密封件，而且在主轴和主轴驱动装置与掘进设备整体分离时，不会破坏主轴密封结构，保证掘进设备的密封性正常，保持工作面的压力稳定。

Description

一种掘进设备的主轴密封结构

技术领域

本发明涉及一种掘进设备的密封结构，特别是一种掘进设备的主轴密封结构。

背景技术

随着国民经济和城市建设的发展，小型掘进设备作为非开挖管道施工的主要设备，被广泛应用于城市给水排水、煤气管道、电力隧道、通信电缆、发电厂循环水管道铺设等基础设施建设以及公路、铁路、隧道开凿等交通运输施工当中。

顶管机作为一种普遍使用的小型掘进设备，顶管机在地下施工过程中，通过主轴带动刀盘旋转对土体进行切削，顶管机在主千斤顶推力的作用下向土层内掘进，掘出的泥土由排泥管道排出，所需铺设的管道则紧跟在顶管机后面，顶管机掘进一节管道长度后主千斤顶退回，吊装一节管道，然后顶管机继续顶进，如此往复直至管道铺设完成。

在顶管施工过程中，由于非开挖施工的特殊性，必须保持工作面有一定的压力，如果工作面压力失衡，外部地层发生过大变化，可能会出现塌方或地面沉陷的风险，给施工带来安全隐患。目前保证工作面压力平衡有三种理论，气压平衡、泥水平衡和土压平衡理论，为保证工作面压力稳定，在掘进设备与工作面之间会注入泥水或充满一定的空气，无论是哪一种方法，保证工作面与顶管机机体内部的密封性是前提条件，同时为防止顶管机外部地下水以及顶管施工过程中注入的液体进入掘进设备内部，保证机体内部与工作面之间的密封性也是必要的。

在施工过程中，主轴旋转带动刀盘对土体进行切削是掘进设备的主要动作，主轴密封位置是顶管机的活动部位，在施工过程中时常会出现密封件磨损的问题，主轴密封结构是顶管机密封的关键和难点。

如图1、图2给出了一种现有顶管机的主轴密封结构，主轴２`直接与刀盘7`连接，密封安装环4`通过螺栓5`与顶管机机体3`连接，密封件1`通过密封安装环4`和安装在密封安装环4`上的压盖8`固定，与主轴2`之间形成密封结构，为防止密封件1`移动，密封安装环外侧6`与顶管机机体焊接固定。如图2，由于密封安装环4`和压盖8`只能在分离刀盘7`后，从顶管机外部松开螺钉后拆除，进而拆掉密封件1`，而且密封安装环外侧6`与机体焊接固定无法拆除。在顶管施工过程中顶管机不能后退，主轴2`无法与刀盘7`脱离，导致密封件1`难以从整体结构中拆除，特别是在施工过程中顶管机外部充满了泥土和液体，密封安装环4`无法拆除导致密封件1`不能更换，由于此处密封结构在施工中常存在磨损的情况，因此就可能造成密封件损坏而无法更换的风险，从而无法继续进行施工，只能通过在地面挖掘竖井，取出整个掘进设备更换此密封件，这样既大大增加成本，又会延误工期。

另外在顶管施工过程中，当主轴驱动部件损坏进行维修时，按目前的主轴密封结构，密封件安装在主轴上，拆除主轴将破坏密封结构，破坏顶管机机体内部与工作面之间的隔离状态，工作面的泥土和水等直接进入掘进设备内，给后期清理造成很大麻烦，主要是无法保持工作面压力的稳定，若工作面压力失衡会引起地面沉降的风险。

发明内容

本发明旨在提供一种在施工过程中方便更换密封件，且在拆除主轴时能保证掘进设备密封性的掘进设备的主轴密封结构。

本发明所述掘进设备的主轴密封结构，包括盖在主轴端部的盖形连接过渡套，连接过渡套通过螺栓与主轴和刀盘连接，圆筒形的连接基体套在主轴驱动装置上，通过螺栓与主轴驱动装置连接，连接基体与连接过渡套之间安装有密封安装环，密封安装环的端部与连接基体端部对接，通过螺钉相固定，其两侧分别通过螺钉安装前压盖和后压盖，密封安装环与前、后压盖在连接过渡套的外侧围成一个环形腔体，在环形腔体内安装密封件；密封安装环与连接基体间安装密封圈，密封安装环与前压盖间安装密封圈。

本发明所述掘进设备的主轴密封结构，由密封安装环、前压盖、后压盖共同将密封件安装在连接过渡套上，形成轴向密封结构，在密封安装环两侧安装密封圈分别与前压盖和连接基体之间形成径向密封结构。在施工过程中当密封件磨损，密封结构出现问题时，松开连接基体与主轴驱动装置的连接螺栓，和连接过渡套与主轴连接的螺栓，整体拆除主轴和主轴驱动装置，然后松开后压盖与密封安装环连接的螺钉拆除后压盖，可随时维修或更换密封件，而无须将掘进设备全部从地下取出进行维修或更换密封结构。

本发明所述掘进设备的主轴密封结构安装在连接基体上与连接过渡套之间形成密封结构，连接基体通过螺栓与主轴驱动装置连接，连接过渡套通过螺栓一端与刀盘连接另一端与主轴连接，在掘进设备的主轴驱动装置零部件出现故障需要拆除主轴或主轴驱动装置维修时，松开连接基体与主轴驱动装置的连接螺栓，和连接过渡套与主轴的连接螺栓，就可将主轴和主轴驱动装置与掘进设备整体分离，而不会破坏主轴密封结构，保证掘进设备的密封性正常，保持工作面的压力稳定，避免因工作面压力失衡而引起地面沉降的风险。

附图说明

图1为现有技术掘进设备的主轴密封结构剖视图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本发明掘进设备的主轴密封结构剖视图。

图4为图3的局部放大图。

具体实施方式

如图3，图4给出了一种掘进设备的主轴密封结构，包括盖在主轴20端部的盖形连接过渡套1，连接过渡套1一端通过螺栓17与主轴20连接，其另一端通过螺栓17，18与刀盘16连接，套在主轴驱动装置14上的圆筒形连接基体11，其一端和主轴驱动装置14上分别设有法兰边，通过螺栓19将连接基体11与主轴驱动装置14连接，连接基体11另一端与连接过渡套1之间安装有密封安装环7，密封安装环7的端部与连接基体11端部对接，通过螺钉12固定连接，密封安装环7套在连接过渡套1上，密封安装环7两侧分别通过螺钉13和螺钉10安装前压盖2和后压盖9，密封安装环7与前压盖2、后压盖9在连接过渡套1外侧共同围成一密封的环形腔体，在环形腔体内安装密封件4；密封安装环7与连接基体11之间安装密封圈8，密封安装环7与前压盖2之间安装密封圈5。

本发明所述掘进设备的主轴密封结构，由密封安装环7、前压盖2、后压盖9安装密封件4形成轴向密封结构，在密封安装环7两侧分别安装密封圈5和密封圈8，分别与前压盖2和连接基体11之间形成径向密封结构。在施工过程中当密封件4磨损，密封结构出现问题时，松开连接基体11与主轴驱动装置14的连接螺栓19，和连接过渡套1与主轴20的连接螺栓17，整体拆除主轴20和主轴驱动装置14，然后松开后压盖9与密封安装环7连接的螺钉10拆除后压盖9，可随时维修或更换密封件4，而无须将掘进设备全部从地下取出进行维修或更换密封结构。

本发明所述掘进设备的主轴密封结构安装连接基体11上与连接过渡套1之间形成密封结构，连接基体11通过螺栓19与主轴驱动装置14连接，连接过渡套1通过螺栓17一端与刀盘连接另一端与主轴连接，在掘进设备的主轴驱动装置14零部件出现故障需要拆除主轴20或主轴驱动装置14维修时，松开连接基体11与主轴驱动装置14的连接螺栓19和连接过渡套1与主轴20的连接螺栓17，就可将主轴20和主轴驱动装置14与掘进设备整体分离， 而不会破坏主轴密封结构，密封效果仍然存在，保证掘进设备工作面压力的稳定性，避免工作面塌方或地面沉陷的风险，保证施工安全。

对于小型掘进设备其机体内部狭小，当零部件损坏时，在机体内部进行维修或更换部件通常较困难，甚至无法更换。本发明公开的的主轴密封结构，在地下施工过程中，主轴驱动装置14发生故障或其零部件发生损坏时，可整体拆除主轴20和主轴驱动装置14，运至地面维修或更换零部件，维修完成后再整体运至掘进设备机体内进行安装，解决了当主轴驱动装置14损害时无法从刀盘16上整体拆除，其维修或更换工作只能在在掘进设备机体内进行，造成维修过程艰难，甚至无法维修的问题。

如图4，为了保证更好的密封性能，安装在环形腔体内的密封件4，使用填料密封件41和唇形密封件42组合构成，唇形密封件42安装在内侧套在连接过渡套1上，与连接过渡套1直接接触形成密封结构，填料密封件41安装在外侧套在唇形密封件42上挤压唇形密封件42，唇形密封件42依靠密封安装环7和填料密封件41的压力，其唇部压紧连接过渡套1，产生更好地密封效果。

以上安装在连接过渡套1外侧环形腔体内的密封件4是主轴密封结构的主要密封部件，其与连接过渡套1直接挤压形成密封，处在掘进设备的活动位置，也是容易损坏的密封件，为避免密封件4损坏，就需要停止施工更换密封件4而延误工程进度，作为本发明的另一种改进，以上所述密封件4设置为两个，两个密封件4并排设置，与连接过渡套1直接接触形成密封，两个密封件4之间设置隔套6，这样当其中一个密封件4磨损，另一密封件密封性任然存在，保证掘进设备的密封性，可以继续施工待施工停止时，再更换磨损的密封件，避免延误工程进度。同时，设置两个密封件4形成两道密封，使密封结构密封性更好。

轴向密封是主轴密封结构的主要密封位置，为使密封结构在轴向密封效果更好，在前压盖2和连接过渡套1之间安装密封件3与连接过渡套1之间形成密封结构，进一步保证轴向密封的可靠性。

如图4可以前压盖2和连接过渡套1之间安装两个密封件3，其分别与连接过渡套1形成密封结构，当其中一个密封件3损坏，另外一个密封件3密封性能不受影响。前压盖2安装密封件3，在更换密封件4时，密封件3密封效果还在，可以保证密封结构在轴向的密封性，掘进设备与外部隔离状态不受影响。

两道密封件3以及两密封件4为主轴密封结构的主要密封部件，与连接过渡套之间形成密封结构，保证主轴旋转时密封的可靠性。在密封安装环7两侧分别安装密封圈5和密封圈8，其分别与前压盖2和连接基体11之间形成密封结构，保证主轴径向密封的可靠性，径向密封不是掘进设备的主要密封位置，为使安装简单、安装拆卸更方便，密封圈５和密封圈8可以使用Ｏ型密封圈，就可满足密封结构在径向的密封性要求。

如图4，以上所述的掘进设备的主轴密封结构，其前压盖2和后压盖9相向设置有台阶，密封安装环7坐于台阶上，密封安装环7分别与前压盖2和后压盖9之间两个接触面形成两道密封，使密封效果更好。

本发明所述掘进设备的密封结构由连接基体、连接过渡套、密封安装环安装密封件构成，在掘进设备施工过程中，若密封件出现磨损需要更换时，从掘进设备内部整体拆除主轴和主轴驱动装置，然后拆除后压盖，可方便的更换密封件，无需将整个掘进设备取出更换密封件，减少不必要的损失，避免因更换密封件须挖掘竖井将整个掘进设备取出，延误工程进度。当主轴及主轴驱动装置零部件出现故障需要维修时，可整体将主轴及主轴驱动装置与刀盘分离，在掘进设备内部维修或运至地面维修，使维修工作更方便，而且此时密封结构没有被破坏，保证掘进设备密封性正常。在密封安装环上，安装有Ｏ型密封圈，与前压盖和掘进设备连接基体之间形成密封结构，保证在主轴径向的密封性，保证主轴密封结构整体密封的可靠性。

Claims (7)

1.一种掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，包括盖在主轴（20）端部的盖形连接过渡套（1），连接过渡套（1）通过螺栓与主轴（20）和刀盘（16）连接，圆筒形的连接基体（11）套在主轴驱动装置（14）上，通过螺栓（19）与主轴驱动装置（14）连接，连接基体（11）与连接过渡套（1）之间安装有密封安装环（7），密封安装环（7）的端部与连接基体（11）端部对接，通过螺钉相固定，其两侧分别通过螺钉安装前压盖（2）和后压盖（9），密封安装环与前、后压盖在连接过渡套（1）的外侧围成一个环形腔体，在环形腔体内安装密封件（4）；密封安装环（7）与连接基体（11）间安装密封圈（8），密封安装环（7）与前压盖（2）间安装密封圈（5）。

2.根据权利要求1所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，所述安装在环形腔体内的密封件（4）由填料密封件（41）和唇形密封件（42）构成，唇形密封件（42）套在连接过渡套（1）上，填料密封件（41）套在唇形密封件（42）外侧。

3.根据权利要求2所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，所述安装在环形腔体内的密封件（4）为两个，两个密封件（4）之间设有隔套（6）。

4.根据权利要求3所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，在前压盖（2）与连接过渡套（1）之间安装密封件（3）。

5.根据权利要求4所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，安装在前压盖（2）与连接过渡套（1）之间的密封件（3）为两个，其分别与连接过渡套（1）之间形成密封结构。

6.根据权利要求1所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，安装在密封安装环（7）与连接基体（11）间的密封圈（8）和安装在密封安装环（7）与前压盖（2）间的密封圈（5）均为O型密封圈。

7.根据权利要求1所述的掘进设备的主轴密封结构，其特征在于，所述前压盖（2）和后压盖（9）相向侧分别设有台阶，密封安装环（7）坐于台阶上。