CN106050250B - 一种盾构机用中央回转节 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构机用中央回转节，包括具有通孔的壳体和插入壳体的通孔内的转轴，转轴上设有若干个介质通道，沿转轴的轴向设有接穿孔，通孔上设有介质槽，壳体上设有管路接口，通孔上设有内密封结构，每个内密封结构包括两个密封槽、润滑油槽和唇形密封件，壳体上设有与润滑油槽接通的注脂口唇形密封件具有的承压唇口背对润滑油槽放置，将唇形密封件安装在所述密封槽之中，通过在两个相邻唇形密封圈之间设置润滑油槽，用于润滑密封件并且提供一定的压力用来挤出磨损颗粒，克服了非油性介质在密封时候的润滑问题，也使得含固体颗粒污染物的密封寿命得以提高，该方案对密封寿命的延长效果明显，且结构简单易于实现。

Description

一种盾构机用中央回转节

技术领域

本发明涉及中央回转节，尤其涉及一种盾构机用中央回转节。

背景技术

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。

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。

在盾构机工作时刀盘实施开挖，同时需要对刀盘的开挖部进行土质改良的工作，通常使用的改良介质为水、泡沫或者是膨润土，刀盘处于尺寸运转状态，输入这些改良介质时需要通过连接固定部件和转动部件的中央回转节，现有的中央回转节内的密封结构耐磨性较低，寿命较短，尤其是针对清洁度不高的非油性介质时很难兼顾到耐磨和润滑的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有中央回转节中密封部件的耐磨性低、寿命短和易发生泄漏的情况，本发明提供了一种盾构机用中央回转节来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构机用中央回转节，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，所述转轴上设有若干个介质通道和接穿孔，所述的接穿孔将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；

所述内密封结构包括：

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；

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；

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。

进一步地：在壳体的内壁上，沿着壳体的轴向位于首位的介质槽的外侧和位于末位的介质槽的外侧均设有外密封结构，

所述外密封结构包括：

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；

注脂口，所述注脂口开设在壳体的外壁上并与所述润滑油槽连通；

二个唇形密封件，所述二个唇形密封件分别安装在所述密封槽中，所述二个唇形密封件的承压唇口均面对介质槽设置。

进一步地：所述唇形密封件的材料为普通丁腈橡胶、夹布丁腈橡胶或者聚氨酯。

进一步地：所述唇形密封件的承压唇口内嵌有O形圈。

进一步地：所述通孔的两端安装有轴承，所述轴承的内圈和转轴的外圆配合。

进一步地：所述轴承为滚动轴承或无油轴承。

本发明的有益效果是，本发明一种盾构机用中央回转节通过在两个相邻唇形密封圈之间设置润滑油槽，用于润滑密封件并且提供一定的压力用来挤出磨损颗粒，克服了非油性介质在密封时候的润滑问题，也使得含固体颗粒污染物的密封寿命得以提高，该方案对密封寿命的延长效果明显，且结构简单易于实现。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种盾构机用中央回转节最优实施例的结构示意图；

图2是壳体的介质槽和密封槽的局部结构示意图；

图3是内密封结构的安装结构示意图；

图4和图5是唇形密封件的结构示意图；

图6是承压唇口内嵌有O形圈的结构示意图；

图7是外密封结构的安装结构示意图；

图8是外密封结构的壳体部分局部结构示意图。

图中1、转轴，2、壳体，3、介质槽，4、内密封结构，5A和5B、唇形密封件，6、外密封结构，7、O形圈，8、管路接口，9、轴承，11、介质通道，12、接穿孔，21、通孔，41和44、润滑油槽，42和45、密封槽，43和46、注脂口，51A和51B、承压唇口。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

如图1至图8所示，本发明提供了一种盾构机用中央回转节，包括具有通孔21的壳体2和插入通孔21内的转轴1，所述壳体2的内壁上设有若干个环形的介质槽3，所述壳体2的外壁上开设有管路接口8，所述的管路接口8和介质槽3连通，所述转轴1上设有若干个介质通道11和接穿孔12，所述的接穿孔12将介质通道11和对应的介质槽3连通，其特征在于：所述壳体2上每两个相邻的介质槽3之间设有一个内密封结构4；

如图3所示，所述内密封结构4包括：

密封槽42和润滑油槽41，所述密封槽42和润滑油槽41均开设在壳体2的内壁上，所述密封槽42的数量为二个，润滑油槽41的数量为一个，所述润滑油槽41设置在二个密封槽42之间；

注脂口43，所述注脂口43开设在所述壳体2的外壁上并与所述润滑油槽41连通；

二个唇形密封件5A，所述二个唇形密封件5A分别安装在二个所述密封槽42中，所述二个唇形密封件5A的承压唇口51A各自背对润滑油槽41设置。

在壳体2的内壁上，沿着壳体2的轴向位于首位的介质槽3的外侧和位于末位的介质槽3的外侧均设有外密封结构6，

如图8所示，所述外密封结构6包括：

密封槽45和润滑油槽44，所述密封槽45和润滑油槽44均开设在壳体2的内壁上，所述密封槽45的数量为二个，润滑油槽44的数量为一个，所述润滑油槽44设置在二个密封槽45之间；

注脂口46，所述注脂口46开设在壳体2的外壁上并与所述润滑油槽44连通；

二个唇形密封件5B，所述二个唇形密封件5B分别安装在所述密封槽45中，所述二个唇形密封件5B的承压唇口51B均面对介质槽3设置。

在工作时壳体2和转轴1相对转动，管路接口8中接入工作介质，工作介质流入到介质槽3中，再通过与介质槽3连通的接穿孔12到达转轴1的介质通道11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，即工作介质由介质通道11到达管路接口8之中。

相邻的介质槽3之间的密封是通过内密封结构4来实现的，内密封结构4保证在壳体2和转轴1在相对转动的过程中，各介质槽3之间是彼此隔离、独立的状态。每个介质槽3两侧最接近密封槽42内的唇形密封件5A的承压唇口51A都对着该介质槽3的方向，用于实现介质槽3两侧的密封，介质槽3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41内充满了由注脂口43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5A的承压唇口51A的后部，润滑了唇形密封件5A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5A的承压唇口51A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。

首位的介质槽3的外侧和末位的介质槽3的外侧均设有的外密封结构6一方面起密封所对应的首、尾的介质槽3的功能，另一方面起着防尘的功能；外密封结构6中远离介质槽3的密封槽45内所安装的唇形密封件5B，其承压唇口51B对着介质槽3安装，一方面起着密封润滑油脂，另一方面也可作为介质槽3密封的二级密封，进一步防止所对应的介质槽3内的工作介质外泄。

所述唇形密封件5A、5B的材料为普通丁腈橡胶、夹布丁腈橡胶或者聚氨酯，普通丁腈橡胶具有较好的跟随性，可以允许壳体2和转轴1的密封面加工有较大的圆度或者圆柱度误差，对机加工要求不高；夹布丁腈橡胶具有较高的硬度，要求壳体2和转轴1的密封面加工具有较高的精度，但是夹布丁腈橡胶具有很高的耐磨性能，可以保证中央回转节具有较长的使用寿命；聚氨酯兼顾耐磨性和跟随性，可以保证产品在常规的加工精度即可满足密封需求，同时，又具有较长的耐磨性能，但是聚氨酯材料一般在温度较高的场合会发生水解，造成强度降低，引发被磨损，进而导致无法密封等故障，影响产品的使用寿命，因此，聚氨酯一般应用在温度在常温或者常温以下的工作场合。

如图6所示，所述唇形密封件5A、5B的承压唇口51A、51B内嵌有O形圈7，由于夹布丁腈橡胶自身硬度较高，因此弹性较差，在使用时会发生唇形密封件5A、5B的唇口磨损补偿不及时的情况，在承压唇口51A、51B内嵌入的O形圈7具有良好的弹性，可以在唇形密封件5A、5B唇口发生磨损时提供补偿，保证唇形密封件5A、5B的持续压紧力。

所述通孔21的两端安装有轴承9，所述轴承9的内圈和转轴1的外圆配合，两端的轴承9支撑转轴1，避免转轴1的重量完全被密封槽内的唇形密封件5A、5B来承受；因为有了轴承9的支撑，转轴1在通孔21内的位置也不会受唇形密封件5A、5B的磨损而发生变化；一方面避免了唇形密封件5A、5B单侧的受力，延长了唇形密封件5A、5B的使用寿命，另一方面始终保持对转轴1的稳定支撑，避免了通孔21和转轴1的外表面接触磨损的失效情况，延长了整个产品的使用寿命。

所述轴承9为滚动轴承或无油轴承，当使用滚动轴承时转轴1和壳体2通孔21具有很好的定位精度，可以保证转轴1在通孔21内持续稳定转动，当使用的轴承9为无油轴承时可以大大减小轴承9的体积，也大大地减小了中央回转节的体积，在保证支撑效果的同时减轻了产品的重量，同时也降低了产品的制造成本。

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。

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。

Claims (6)

1.一种盾构机用中央回转节，包括具有通孔（21）的壳体（2）和插入通孔（21）内的转轴（1），所述壳体（2）的内壁上设有若干个环形的介质槽（3），所述壳体（2）的外壁上开设有管路接口（8），所述的管路接口（8）和介质槽（3）连通，所述转轴（1）上设有若干个介质通道（11）和接穿孔（12），所述的接穿孔（12）将介质通道（11）和对应的介质槽（3）连通，其特征在于：所述壳体（2）上每两个相邻的介质槽（3）之间设有一个内密封结构（4）；

所述内密封结构（4）包括：

密封槽（42）和润滑油槽（41），所述密封槽（42）和润滑油槽（41）均开设在壳体（2）的内壁上，所述密封槽（42）的数量为二个，润滑油槽（41）的数量为一个，所述润滑油槽（41）设置在二个密封槽（42）之间；

注脂口（43），所述注脂口（43）开设在所述壳体（2）的外壁上并与所述润滑油槽（41）连通；

二个唇形密封件（5A），所述二个唇形密封件（5A）分别安装在二个所述密封槽（42）中，所述二个唇形密封件（5A）的承压唇口（51A）各自背对润滑油槽（41）设置。

2.如权利要求1所述的一种盾构机用中央回转节，其特征在于：在壳体（2）的内壁上，轴向上位于首位的介质槽（3）的外侧和位于末位的介质槽（3）的外侧均设有外密封结构（6），

所述外密封结构（6）包括：

密封槽（45）和润滑油槽（44），所述密封槽（45）和润滑油槽（44）均开设在壳体（2）的内壁上，所述密封槽（45）的数量为二个，润滑油槽（44）的数量为一个，所述润滑油槽（44）设置在二个密封槽（45）之间；

注脂口（46），所述注脂口（46）开设在壳体（2）的外壁上并与所述润滑油槽（44）连通；

二个唇形密封件（5B），所述二个唇形密封件（5B）分别安装在所述密封槽（45）中，所述二个唇形密封件（5B）的承压唇口（51B）均面对介质槽（3）设置。

3.如权利要求2所述的一种盾构机用中央回转节，其特征在于：所述唇形密封件（5A、5B）的材料为普通丁腈橡胶、夹布丁腈橡胶或者聚氨酯。

4.如权利要求2所述的一种盾构机用中央回转节，其特征在于：所述唇形密封件（5A、5B）的承压唇口（51A、51B）内嵌有O形圈（7）。

5.如权利要求1~4任一项所述的一种盾构机用中央回转节，其特征在于：所述通孔（21）的两端安装有轴承（9），所述轴承（9）的内圈和转轴（1）的外圆配合。

6.如权利要求5所述的一种盾构机用中央回转节，其特征在于：所述轴承（9）为滚动轴承或无油轴承。