CN106195272B - 掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法。掘进机的主驱动密封结构具有密封流道和冷却流道，主驱动密封压力控制系统包括密封油压力控制子系统和冷却循环子系统，密封油压力控制子系统用于控制密封流道内油压，冷却循环子系统用于冷却冷却流道。密封油压力控制子系统包括：第一动力装置、第一控制装置、第一储存装置、第一检测显示装置和第二检测显示装置，第一动力装置用于驱动密封油脂在密封流道和第一储存装置之间流动，第一控制装置用于控制流向密封流道的压力和流量，第一、第二检测显示装置分别用于检测流入或流出密封流道的密封油脂压力、温度和流量。根据本发明的系统，可提高主驱动密封结构的有效性及安全性。

Description

掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，尤其是涉及一种掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法。

背景技术

隧道掘进机施工是城市地铁隧道、过江河公路隧道、过江输水或输气管道施工的主要作业方法，作为隧道掘进机核心部件之一的主驱动，在为刀盘的旋转提供扭矩的同时，还承受着推进系统的全部推力。良好的密封系统是保障主轴承性能和安全使用寿命的前提，如果在施工过程中，主轴承的密封出现问题，将造成主轴承润滑油泄漏或泥水及渣土等进入主轴承或齿轮箱，给盾构施工带来不可估量的损失。

隧道施工的盾构掘进机是通过刀盘的回转运动，依靠其上的刀具对土体进行切削来开挖隧道。刀盘和驱动单元之间具有相对运动，驱动单元是固定不动的，二者之间设置了多道密封。隧道通常位于地面以下十几米、甚至几十米深处，开挖面存在非常大的土压。如果主驱动密封系统压力不稳定，导致在带有压力润滑油情况下，密封圈与开挖面处之间的压差波动过大，在隧道掘进机工作过程中，开挖土仓内带有一定压力的泥水和砂石易粘附到密封圈上，导致密封圈加剧磨损、温度升高过快，甚至泥土会通过主驱动密封深入到主驱动箱内直接造成主轴承或齿轮的破坏。此时，即使在隧道内及时更换或维修，也会延长施工工期、增加施工成本和工程风险，严重影响隧道施工。

因此，可靠稳定的密封压力控制对隧道掘进机施工来讲，扮演着极其重要的角色。

现有的主驱动密封结构一般为三道密封环，密封环之间充满油脂，且三道密封环的磨损基本相同。但实际上起到主密封作用的是与外部连通的第一道密封环，一旦该密封环损坏，第二道和第三道密封环也会很快损坏，导致密封失效，只能拆机更换密封环。

现有的密封环之间，油脂的压力是通过多处注油孔不断注入一定压力油来维持的。根据实际使用情况来看，每道密封环前后的压力会逐渐增大且不可控，即第三道高于第二道、第二道高于第一道，第一道则高于外部压力(P3＞P2＞P1)。由于密封环只能承受一定的背压，随着外部压力增加，需要增加密封环数量达到第n道，且油液温度在得到有效控制后，才能达到密封效果。然而，这种方法将导致第n道密封环承受的压力超出密封环自身的背压极限，造成密封环密封失效。而一旦失效，对主驱动内部的主轴承和齿轮将会造成更大的破坏。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明旨在提供一种掘进机主驱动密封压力控制系统，以针对掘进机的主驱动密封结构进行检测、冷却和控制。

本发明旨在还提供一种掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法。

根据本发明的掘进机主驱动密封压力控制系统，掘进机的主驱动密封结构具有可填充密封油脂的密封流道，所述主驱动密封结构还具有可填充冷却液且用于对所述密封流道进行冷却的冷却流道，主驱动密封压力控制系统包括密封油压力控制子系统和冷却循环子系统，所述密封油压力控制子系统适于与所述密封流道相连以控制所述密封流道内密封油脂的压力，所述冷却循环子系统适于与所述冷却流道相连以向所述冷却流道提供冷却液以降低密封油脂的温度，其中，所述密封油压力控制子系统包括：第一动力装置、第一控制装置、第一储存装置、第一检测显示装置和第二检测显示装置，所述第一动力装置用于驱动密封油脂在所述密封流道和所述第一储存装置之间流动，所述第一控制装置用于控制从所述第一储存装置流向所述密封流道的密封油脂的压力和流量，所述第一检测显示装置用于检测流入所述密封流道的密封油脂的压力、温度和流量的变化，所述第二检测显示装置用于检测从所述密封流道流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

根据本发明实施例的掘进机主驱动密封压力控制系统，通过设置密封油压力控制子系统，有利于减少主驱动密封结构的密封环的磨损，延长密封环的使用寿命，降低施工成本，同时还可以承受较大的外部压力，增强主驱动密封的承压性能，提高密封的安全性。通过设置冷却循环子系统以向主驱动密封结构的冷却流道提供冷却液，从而有效控制密封流道内的密封油脂的油温，使密封油脂达到较好的密封效果。两个子系统相互独立设置，相互间干扰少，同时也能简化结构，利于调控。

在一些实施例中，所述密封油压力控制子系统还包括：第一冷却装置，所述第一冷却装置用于对从所述密封流道流出的密封油脂进行冷却。

可选地，所述第一动力装置包括泵和电机，所述第一控制装置包括压力控制阀和流量控制阀。

可选地，所述第一检测显示装置和所述第二检测显示装置分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

可选地，所述第一冷却装置包括油冷机。

在一些实施例中，所述主驱动密封结构包括第1道密封环至第n道密封环，所述密封流道包括(n+1)道密封油腔，所述第1道密封环的朝向所述主驱动密封结构的外部的一侧限定出第1道密封油腔，所述第1道密封环与第2道密封环之间限定出第2道密封油腔，依次类推，第(n-1)道密封环与第n道密封环之间限定出第n道密封油腔，所述第n道密封环的朝向所述主驱动密封结构内侧的一侧限定出第(n+1)道密封油腔，从所述第2道密封油腔至所述第n道密封油腔均为中间密封油腔，对应的所述密封油压力控制子系统中，所述第一控制装置用于至少控制分别流向每道所述中间密封油腔的密封油脂的压力和流量，所述第一检测显示装置用于至少检测流入每道所述中间密封油腔的密封油脂的压力、温度和流量的变化，所述第二检测显示装置用于至少检测从每道所述中间密封油腔流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

在一些实施例中，所述冷却循环子系统包括：第二动力装置、第二冷却装置、第二储存装置、第二控制装置、第三检测显示装置和第四检测显示装置，所述第二动力装置用于驱动冷却液在所述冷却流道和所述第二储存装置之间流动，所述第二冷却装置用于对从所述冷却流道流出的冷却液进行冷却，所述第三检测显示装置用于检测流入所述冷却流道的冷却液的压力、温度和流量的变化，所述第四检测显示装置用于检测从所述冷却流道流出的冷却液的压力、温度和流量的变化，所述第二控制装置用于控制从所述第二储存装置流向所述冷却流道的冷却液的压力和流量。

可选地，所述第二冷却装置包括水冷机。

可选地，所述第二动力装置包括泵和电机，所述第二控制装置包括压力控制阀和流量控制阀，所述第三检测显示装置和所述第四检测显示装置分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

根据本发明的一种用于控制上述的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：当所述第一检测显示装置或所述第二检测显示装置检测到的油压与第一设定压力值的差值大于第一预设压力差时，所述第一控制装置动作以降低所述密封流道的油压；当检测到的油压与第一设定压力值的差值小于等于第一预设压力差时，所述第一控制装置不动作；当所述第三检测显示装置或所述第四检测显示装置检测到的温度与设定温度值的差值大于预设温度差时，所述第二控制装置动作以对所述冷却流道进行冷却；当检测到的温度与设定温度值的差值小于等于预设温度差时，所述第二控制装置不动作。

根据本发明的另一种用于控制上述的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法，包括如下步骤：从所述第1道密封油腔的油压P₁到所述第(n+1)道密封油腔的油压P_n+1，所述第一控制装置控制(n+1)道密封油腔的油压依次递减，以满足关系式：P₁＞P₂＞P₃…＞P_n＞P_n+1，且满足P₁—P₂＝P₂—P₃＝…﹦P_n—P_n+1；设定P₁—P₂＝△P，当检测出△P大于或者小于第二预设压力差时，所述第一控制装置动作以使△P逐渐趋于所述第二预设压力差；当检测出△P等于所述第二预设压力差时，所述第一控制装置不动作。

根据本发明的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法，可控制每道密封环的前后压力差在一个合理的范围内，避免密封环承受的压力超出密封环自身的背压极限而造成的密封环密封失效问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的掘进机主驱动密封压力控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的具有多道密封环的掘进机的主驱动密封结构示意图；

图3是根据本发明实施例的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法的一种流程示意图。

附图标记：

1-密封油压力控制子系统，101-第二检测显示装置，102-第一储存装置，103-第一动力装置，104-第一冷却装置，105-第一控制装置，106-第一检测显示装置，

2-冷却循环子系统，201-第四检测显示装置，202-第二冷却装置，203-第二储存装置，204-第二动力装置，205-第二控制装置，206-第三检测显示装置，

3-主驱动密封结构，301-第1道密封环，302-第2道密封环，303-第3道密封环，304-第4道密封环，30n-第n道密封环。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

下面参考图1描述根据本发明实施例的掘进机主驱动密封压力控制系统，这里，主驱动密封压力控制系统是对掘进机的主驱动密封结构3的密封压力进行控制的系统。掘进机的主驱动密封结构3具有可填充密封油脂的密封流道，主驱动密封结构3还具有可填充冷却液且用于对密封流道进行冷却的冷却流道。

如图1所示，根据本发明实施例的主驱动密封压力控制系统，包括：密封油压力控制子系统1和冷却循环子系统2，密封油压力控制子系统1适于与密封流道相连以控制密封流道内密封油脂的压力，冷却循环子系统2适于与冷却流道相连以向冷却流道提供冷却液。

可以理解的是，密封油压力控制子系统1可以将主驱动密封结构3的油压控制在适宜的压力范围内，从而保证主驱动密封结构3的密封环承受的压力不超过密封环自身的背压极限，进而保证主驱动密封结构3的密封有效性。同时，也有利于减少密封环的磨损，延长密封环的使用寿命，降低施工成本，还可以承受较大的外部压力，增强主驱动密封结构3的承压性能，提高密封的安全性。

设置冷却循环子系统2向主驱动密封结构3的冷却流道提供冷却液，能够将密封流道内的密封油脂的油液温度有效控制。显然，如果密封油脂的温度过高，密封油脂承受负荷的能力就会下降。因此有效控温后，密封油脂才能达到较好的密封效果。

将密封油压力控制子系统1和冷却循环子系统2分开形成相互独立的子系统，相互间干扰少，同时也能简化结构，利于调控。

参照图1，密封油压力控制子系统1可以包括：第一储存装置102，第一储存装置102用于储存密封油脂，使密封油压力控制子系统1与主驱动密封结构3的密封流道之间形成油循环，且对油循环具有缓冲作用。第一储存装置102可以包括储油槽，可选地，第一储存装置102内可设有过滤器，以对循环流动的油进行过滤。

参照图1，密封油压力控制子系统1可以包括：第一动力装置103，第一动力装置103用于驱动密封油脂在密封流道和第一储存装置102之间流动。可选地，第一动力装置103包括泵和电机，第一动力装置103用于为密封油脂提供油压和循环的动力。

参照图1，密封油压力控制子系统1可以包括：第一控制装置105，第一控制装置105用于控制从第一储存装置102流向密封流道的密封油脂的压力和流量。可选地，第一控制装置105包括压力控制阀和流量控制阀，从而第一控制装置105结构简单，安装容易。

参照图1，密封油压力控制子系统1还包括：第一冷却装置104，第一冷却装置104用于对从密封流道流出的密封油脂进行冷却，可避免密封油脂的温度过高对密封效果产生较大的影响。可选地，第一冷却装置104包括油冷机。

参照图1，密封油压力控制子系统1还包括：第一检测显示装置106，第一检测显示装置106用于检测流入密封流道的密封油脂的压力、温度和流量的变化，从而能够实时检测到第一控制装置105排出的密封油脂是否达到预定的压力、温度和流量。在第一检测显示装置106显示检测结果后，可以根据检测结果调整第一控制装置105的控制量等，也可以根据检测结果调整第一冷却装置104的冷却程度。

参照图1，密封油压力控制子系统1还包括：第二检测显示装置101，第二检测显示装置101用于检测从密封流道流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。这样，能够实时检测到密封流道排出的密封油脂的压力、温度和流量，在第二检测显示装置101显示检测结果后，可以根据检测结果调整第一控制装置105的控制量等，也可以根据检测结果调整第一冷却装置104的冷却程度。

可选地，第一检测显示装置106和第二检测显示装置101分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

在一些实施例中，如图1所示，冷却循环子系统2包括：第二储存装置203，第二储存装置203用于储存冷却液，使冷却循环子系统2与主驱动密封结构3的冷却流道之间形成冷却液循环，且对冷却液循环具有缓冲作用。冷却液可为水，第二储存装置203可以包括储水槽，可选地，第二储存装置203内可设有过滤器，以对循环流动的水进行过滤。

参照图1，冷却循环子系统2可以包括：第二动力装置204，第二动力装置204用于驱动冷却液在冷却流道和第二储存装置203之间流动。可选地，第二动力装置204包括泵和电机，第二动力装置204用于为冷却液提供压力和循环的动力。

参照图1，冷却循环子系统2可以包括：第二冷却装置202，第二冷却装置202用于对从冷却流道流出的冷却液进行冷却，可避免冷却液温度过高对冷却系统产生较大的影响。可选地，第二冷却装置202包括水冷机。

参照图1，冷却循环子系统2可以包括：第二控制装置205，第二控制装置205用于控制从第二储存装置203流向冷却流道的冷却液的压力和流量。可选地，第二控制装置205包括压力控制阀和流量控制阀，从而第二控制装置205结构简单，安装容易。

参照图1，冷却循环子系统2可以包括：第三检测显示装置206，第三检测显示装置206用于检测流入冷却流道的冷却液的压力、温度和流量的变化，从而能够实时检测到第二控制装置205排出的冷却液是否达到预定的压力、温度和流量。在第三检测显示装置206显示检测结果后，可以根据检测结果调整第二控制装置205的控制量等，也可以根据检测结果调整第二冷却装置202的冷却程度。

参照图1，冷却循环子系统2可以包括：第四检测显示装置201，第四检测显示装置201用于检测从冷却流道流出的冷却液的压力、温度和流量的变化。这样，能够实时检测到冷却流道排出的冷却液的压力、温度和流量，在第四检测显示装置201显示检测结果后，可以根据检测结果调整第二控制装置205的控制量等，也可以根据检测结果调整第二冷却装置202的冷却程度。

可选地，第三检测显示装置206和第四检测显示装置201分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

另外，主驱动密封压力控制系统还可以包括报警装置，当主驱动密封压力控制系统出现故障时，报警装置可以报警以提醒操作人员及时地排查故障，以便于掘进机的掘进工作顺利进行。

下面根据图1所示的一个具体实施例，描述该实施例中主驱动密封压力控制系统的具体结构。

该实施例中主驱动密封压力控制系统包括：密封油压力控制子系统1和冷却循环子系统2，密封油压力控制子系统1包括：第一动力装置103、第一控制装置105、第一检测显示装置106、第二检测显示装置101、第一冷却装置104和第一储存装置102，冷却循环子系统2包括：第二动力装置204、第二控制装置205、第三检测显示装置206、第四检测显示装置201、第二冷却装置202和第二储存装置203。

如图1所示，该实施例的主驱动密封压力控制系统中，根据油路循环方向，密封油压力控制子系统1依次连接顺序为：第二检测显示装置101→第一储存装置102→第一动力装置103→第一冷却装置104→第一控制装置105→第一检测显示装置106。第一检测显示装置106和第二检测显示装置101主要有压力传感器、温度传感器、流量计和压力表，第一检测显示装置106靠近密封流道的进口安装，第二检测显示装置101靠近密封流道的出口附近安装。第一储存装置102包括储油槽，第一动力装置103包括泵和电机，第一控制装置105包括压力控制阀和流量控制阀，第一冷却装置104包括油冷机。

如图1所示，该实施例的主驱动密封压力控制系统中，根据水循环方向，冷却循环子系统2依次连接顺序为第四检测显示装置201→第二冷却装置202→第二储存装置203→第二动力装置204→第二控制装置205→第三检测显示装置206。第三检测显示装置206和第四检测显示装置201主要有压力传感器、温度传感器、流量计和压力表，第三检测显示装置206靠近冷却流道的进口安装，第四检测显示装置201靠近冷却流道的出口附近安装。第二储存装置203包括储水槽，第二动力装置204包括泵和电机，第二控制装置205包括压力控制阀和流量控制阀，第二冷却装置202包括水冷机。

在该实施例中，密封油压力控制子系统1是对主驱动密封结构3的密封油脂的压力进行检测和控制的系统，冷却循环子系统2主要是通过控制冷却液的流量对主驱动密封结构3的密封油脂的温度进行冷却和调节。

下面参照图1描述掘进机主驱动密封压力控制系统的一种控制方法，该控制方法可用于控制掘进机主驱动密封压力控制系统的密封油压力控制子系统1，也可控制冷却循环子系统2。

掘进机的运行时间分成多个运行周期，在每个运行周期内该控制方法包括如下步骤：

当第一检测显示装置106或第二检测显示装置101检测到的油压与第一设定压力值的差值大于第一预设压力差时，第一控制装置105动作以降低密封流道的油压；

当第一检测显示装置106或第二检测显示装置101检测到的油压与第一设定压力值的差值小于等于第一预设压力差时，第一控制装置不动作，保证油压稳定。

当第三检测显示装置206或第四检测显示装置201检测到的温度与设定温度值的差值大于预设温度差时，第二控制装置205动作以对冷却流道进行冷却；

当第三检测显示装置206或第四检测显示装置201检测到的温度与设定温度值的差值小于等于预设温度差时，第二控制装置205不动作，以保持密封油脂温度正常。

这样一来，密封流道内油压可不会超过第一设定压力值和第一预设压力差的和值，密封流道内油温不会超过设定温度值和预设温度差的和值。

在本发明提及的掘进机中，有的掘进机的主驱动密封结构3会采用如图2所示的多道密封结构。可以理解，掘进机中刀盘是转动的，驱动单元是固定不动的，刀盘与驱动单元之间具有相对运动。刀盘和驱动单元之间设置由多道密封环组成的多道密封结构，可加强密封效果。相应的，主驱动

密封压力控制系统的结构对应这种多道密封结构要有适应性变化。

如图2所示，主驱动密封结构3包括第1道密封环301至第n道密封环30n，密封流道包括(n+1)道密封油腔，第1道密封环301的朝向主驱动密封结构3的外部的一侧限定出第1道密封油腔①，第1道密封环301与第2道密封环302之间限定出第2道密封油腔②，依次类推，第(n-1)道密封环与第n道密封环30n之间限定出第n道密封油腔第n道密封环30n的朝向主驱动密封结构3的内部的一侧限定出第(n+1)道密封油腔从第2道密封油腔②至第n道密封油腔均为中间密封油腔。

对应的密封油压力控制子系统1中，第一控制装置105用于控制分别流向每道中间密封油腔的密封油脂的压力和流量，第一检测显示装置106用于至少检测流入每道中间密封油腔的密封油脂的压力、温度和流量的变化，第二检测显示装置101用于至少检测从每道中间密封油腔流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

可选地，第一控制装置105也可以用于控制流向第1道密封油腔①和第(n+1)道密封油腔的密封油脂的油量。可选地，第一检测显示装置106和第二检测显示装置101也可以用于检测流入流出第1道密封油腔①和第(n+1)道密封油腔的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

其中，第一控制装置105可以控制流向每一道中间密封油腔的密封油脂的油压和流量。当第一检测显示装置106显示某一个密封油腔的压力、温度和流量后，可以根据检测结果调整第一控制装置105的控制量等，使得该密封油腔的油压和油量得到调整。当第二检测显示装置101显示某一个密封油腔的压力、温度和流量后，也可以根据该检测结果调整第一控制装置105的控制量等，使得该密封油腔的油压、油量得到调整。

可选地，在这样多道密封的主驱动密封结构3中，冷却循环子系统2可以对每道密封油腔进行冷却控温。例如，冷却流道可包括多道冷却腔，多道冷却腔与多道密封油腔一一对应设置。这样，当控制某一冷却腔的流量时，就能控制对应该冷却腔的密封油腔的油温。

针对主驱动密封结构3具有多道密封油腔的主驱动密封压力控制系统，该系统的控制方法中，可具有用于控制密封油压力控制子系统1的部分，也可具有用于控制冷却循环子系统2的部分。这种控制系统至少具有两种控制方法。

第一种控制方法如图3所示，掘进机的运行时间分成多个运行周期，在每个运行周期内，包括如下步骤：

当第一检测显示装置106或第二检测显示装置101检测到第i个密封油腔的压力P_i与设定压力P的差值(P_i-P)大于预设值△Ps时，第一控制装置105控制流向第i个密封油腔的油液压力，对主驱动密封结构3的第i个密封油腔的进口注油，其中，第i个密封油腔至少可为中间密封油腔中的任一个；

当第一检测显示装置106或第二检测显示装置101检测到第i个密封油腔的压力P_i与设定压力P的差值(P_i-P)小于等于预设值△Ps时，第一控制装置105不动作，保持油液压力稳定。

当第三检测显示装置206或第四检测显示装置201检测到第i个密封油腔的温度T_i与设定温度T的差值(T_i-T)大于预设值△Ts时，第二控制装置205控制流向对应第i个密封油腔的冷却腔的冷却液流量，对主驱动密封结构3的第i个密封油腔进行冷却；

当第三检测显示装置206或第四检测显示装置201检测到第i个密封油腔的温度T_i与设定温度T的差值(T_i-T)小于等于预设值△Ts时，第二控制装置205不动作，保持油液温度正常。

针对主驱动密封结构3具有多道密封油腔的主驱动密封压力控制系统，该系统的另一种控制方法包括如下步骤：

从第1道密封油腔①的油压P₁到第(n+1)道密封油腔的油压P_n+1，第一控制装置105控制(n+1)道密封油腔的油压依次递减，以满足关系式：P₁＞P₂＞P₃…＞P_n＞P_n+1，且满足P₁—P₂＝P₂—P₃＝…﹦P_n—P_n+1；

设定P₁—P₂＝△P，当检测出△P大于或者小于第二预设压力差时，第一控制装置动作以使△P逐渐趋于第二预设压力差；当检测出△P等于第二预设压力差时，第一控制装置105不动作。

可以理解的是，掘进机的主驱动密封结构3若采用多道密封结构，每道密封环承受的压力有限，即在密封环的前、后腔的压力差值有最大值△Pmax。如果密封环的前、后腔的压力差超过△Pmax，密封环的密封性能失效。因此，为保证每道密封性能稳定可靠，必须控制密封环的前后腔压力差值△P小于密封环承受的压力极限值△Pmax，而且△P的变化在一定的误差范围内。

另外，由于由第1道密封环301、第2道密封环302、第3道密封环303、第4道密封环304、…第i道密封环…第n道密封环30n依次由外向内设置，第1道密封油腔①与外部连通，第1道密封油腔①具有与外部相同的压力P₁，第(n+1)道密封油腔与内部连通，第(n+1)道密封油腔具有与内部相同的压力P_n+1。其余第2道密封油腔②、第3道密封油腔③、第4道密封油腔④…第n道密封油腔均为中间密封油腔，中间密封油腔的压力可以由第一控制装置105分别控制。第一控制装置105可以将从各中间密封油腔的压力分别控制至P₂、P₃、P₄…P_i…P_n，且P₁＞P₂＞P₃＞P₄…＞P_i…＞P_n。为保证每道密封环结构的压力差稳定，可以控制中间密封油腔的压力能够满足条件：P₁—P₂＝P₂—P₃＝P₃—P₄…﹦P_i—P_i+1…﹦P_n—P_n+1﹦△P，且△P﹤△Pmax。

通过第一检测显示装置106和第二检测显示装置101及第一控制装置105对中间密封流道的压力差△P与设定值△Ps进行比较，当△P＞△Ps时，第一控制装置105分别控制中间密封油腔的压力增大，并对主驱动密封结构3的密封流道注油，使△P减小并逐渐接近△Ps；当△P＜△Ps时，第一控制装置105控制中间密封油腔的压力减小，并对主驱动密封结构3的密封油腔注油，使△P增大并逐渐接近△Ps。通过此方法可控制每道密封环的前后压力差在一个合理的范围内，避免密封环承受的压力超出密封环自身的背压极限而造成的密封环密封失效问题。

采用多道密封油压力控制方法，使主驱动密封可承受实际需要的较大外部压力，从而有效避免现有主驱动密封结构3控制的缺陷。

可以理解的是，在上述实施例中主驱动密封压力控制系统的结构及其控制方法可进行适应性的调整，具体如下：

(1)本技术方案的主驱动密封压力控制系统的结构原理，不仅只包括上述文字介绍说明的装置，且能在实际需要的情况下，还可增设扩展装置及其辅助配套设施。

(2)不管主驱动密封结构3采用何种方式，只要是为了达到主驱动密封承受外部较大的压力，采用与本技术方案的多道密封油压力控制方法相同或相近的方法，还可扩展到第n道密封，直至最后一道密封可承受较小的背压，均在本发明的保护范围内。

(3)本技术方案的控制方法是对控制系统结构的有效控制，除此之外，只要与实现主驱动密封承受较大外部压力之本发明目的相近的控制方法均在本发明的保护范围内。

(4)密封压力控制系统中，密封油压力控制子系统1和冷却循环子系统2的装置连接顺序不受本发明上述文字所述的连接顺序的约束，只要能实现本发明之目的的装置连接顺序均在本发明保护范围内。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“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，对上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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种掘进机主驱动密封压力控制系统，掘进机的主驱动密封结构具有可填充密封油脂的密封流道，所述主驱动密封结构还具有可填充冷却液且用于对所述密封流道进行冷却的冷却流道，其特征在于，主驱动密封压力控制系统包括密封油压力控制子系统和冷却循环子系统，所述密封油压力控制子系统适于与所述密封流道相连以控制所述密封流道内密封油脂的压力，所述冷却循环子系统适于与所述冷却流道相连以向所述冷却流道提供冷却液以降低密封油脂的温度，其中，

所述密封油压力控制子系统包括：第一动力装置、第一控制装置、第一储存装置、第一检测显示装置和第二检测显示装置，所述第一动力装置用于驱动密封油脂在所述密封流道和所述第一储存装置之间流动，所述第一控制装置用于控制从所述第一储存装置流向所述密封流道的密封油脂的压力和流量，所述第一检测显示装置用于检测流入所述密封流道的密封油脂的压力、温度和流量的变化，所述第二检测显示装置用于检测从所述密封流道流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

2.根据权利要求1所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述密封油压力控制子系统还包括：第一冷却装置，所述第一冷却装置用于对从所述密封流道流出的密封油脂进行冷却。

3.根据权利要求1所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述第一动力装置包括泵和电机，所述第一控制装置包括压力控制阀和流量控制阀。

4.根据权利要求1所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述第一检测显示装置和所述第二检测显示装置分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

5.根据权利要求2所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述第一冷却装置包括油冷机。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述主驱动密封结构包括第1道密封环至第n道密封环，所述密封流道包括(n+1)道密封油腔，所述第1道密封环的朝向所述主驱动密封结构的外部的一侧限定出第1道密封油腔，所述第1道密封环与第2道密封环之间限定出第2道密封油腔，依次类推，第(n-1)道密封环与第n道密封环之间限定出第n道密封油腔，所述第n道密封环的朝向所述主驱动密封结构内侧的一侧限定出第(n+1)道密封油腔，从所述第2道密封油腔至所述第n道密封油腔均为中间密封油腔，对应的所述密封油压力控制子系统中，

所述第一控制装置用于至少控制分别流向每道所述中间密封油腔的密封油脂的压力和流量，所述第一检测显示装置用于至少检测流入每道所述中间密封油腔的密封油脂的压力、温度和流量的变化，所述第二检测显示装置用于至少检测从每道所述中间密封油腔流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述冷却循环子系统包括：第二动力装置、第二冷却装置、第二储存装置、第二控制装置、第三检测显示装置和第四检测显示装置，所述第二动力装置用于驱动冷却液在所述冷却流道和所述第二储存装置之间流动，所述第二冷却装置用于对从所述冷却流道流出的冷却液进行冷却，所述第三检测显示装置用于检测流入所述冷却流道的冷却液的压力、温度和流量的变化，所述第四检测显示装置用于检测从所述冷却流道流出的冷却液的压力、温度和流量的变化，所述第二控制装置用于控制从所述第二储存装置流向所述冷却流道的冷却液的压力和流量。

8.根据权利要求7所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述第二冷却装置包括水冷机。

9.根据权利要求7所述的掘进机主驱动密封压力控制系统，其特征在于，所述第二动力装置包括泵和电机，所述第二控制装置包括压力控制阀和流量控制阀，所述第三检测显示装置和所述第四检测显示装置分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

10.一种用于控制根据权利要求7-9中任一项所述的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当所述第一检测显示装置或所述第二检测显示装置检测到的油压与第一设定压力值的差值大于第一预设压力差时，所述第一控制装置动作以降低所述密封流道的油压；当检测到的油压与第一设定压力值的差值小于等于第一预设压力差时，所述第一控制装置不动作；

当所述第三检测显示装置或所述第四检测显示装置检测到的温度与设定温度值的差值大于预设温度差时，所述第二控制装置动作以对所述冷却流道进行冷却；当检测到的温度与设定温度值的差值小于等于预设温度差时，所述第二控制装置不动作。

11.一种用于控制根据权利要求6所述的掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

从所述第1道密封油腔的油压P₁到所述第(n+1)道密封油腔的油压P_n+1，所述第一控制装置控制(n+1)道密封油腔的油压依次递减，以满足关系式：P₁＞P₂＞P₃…＞P_n＞P_n+1，且满足P₁—P₂＝P₂—P₃＝…﹦P_n—P_n+1；

设定P₁—P₂＝△P，当检测出△P大于或者小于第二预设压力差时，所述第一控制装置动作以使△P逐渐趋于所述第二预设压力差；当检测出△P等于所述第二预设压力差时，所述第一控制装置不动作。