CN106762802B - 斜井掘进机盾体内部抽水装置及排水系统 - Google Patents

斜井掘进机盾体内部抽水装置及排水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种斜井掘进机盾体内部抽水装置和排水系统，该抽水装置包括设置在叶轮腔室中的叶轮和带动叶轮转动的动力装置，还包括用于密封输出轴与轴孔之间的间隙的密封装置，该密封装置包括套筒，套筒的通孔内间隔设置至少两道套设在输出轴上的用于密封套筒的通孔的密封圈，且在密封圈之间的环形间隙中注满油脂。通过在动力装置和叶轮腔室之间的套筒中设置两道密封圈，有效提高该抽水装置的密封性能，避免水泥浆和石粉渗入到动力装置的内部。本发明提供的排水系统采用前述的抽水装置抽取污水，并采用相对于掘进机的液压系统独立的液压油泵和油箱，避免了该抽水装置的液压油将污水带到掘进机的液压系统中而污染掘进机的液压系统。

Description

斜井掘进机盾体内部抽水装置及排水系统
技术领域
本发明涉及掘进机抽水装置技术领域，特别涉及一种斜井掘进机盾体内部抽水装置及排水系统。
背景技术
在斜井掘进机的施工过程中，隧道内安装管片后，还需要在管片的背部注入豆粒石和水泥浆，在重力的作用下，水泥浆会顺着隧道底部流到盾体底部，这样，掘进机盾体的底部会有大量混有水泥浆和石粉的污水，污水如果不排出，会淹没主驱动电机、电器盒等电器设备，造成设备损坏，甚至产生漏电等危险。
现有的斜井掘进机一般采用电动潜水泵把盾体内的污水排到掘进机后部配套的污水箱内，使用电动潜水泵会存在以下问题：电动潜水泵采用机械密封隔开电动潜水泵的电机绕组和叶轮腔室，机械密封的工作原理是动环相对于静环旋转，在动环和静环之间形成密封，盾体底部水泥浆、石粉等颗粒物易渗入机械密封的动环和静环之间的接触面，电动潜水泵长时间工作后，机械密封会因为受到磨损而失去密封能力，污水会渗入到电动潜水泵的电机绕组，从而导致电动潜水泵电机绕组短路失效。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种斜井掘进机盾体内部抽水装置，该抽水装置在其动力装置和叶轮腔室之间的套筒中间隔设置至少两道密封圈，并在这两道密封圈中注入油脂，这种密封方式提高了抽水装置的工况适应能力，避免盾体内的污水中的水泥浆和石粉渗入到动力装置中；本发明进一步解决的技术问题是提供一种斜井掘进机盾体内部排水系统，该排水系统采用前述的抽水装置抽取污水，并采用相对于掘进机的液压系统独立设置的液压油泵和油箱，避免了该抽水装置的循环液压油将污水带到掘进机的液压系统中。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种斜井掘进机盾体内部抽水装置，该抽水装置包括设置在叶轮腔室中的叶轮和带动该叶轮转动的动力装置，该叶轮腔室的腔壁上设有轴孔，该动力装置的输出轴穿过该轴孔，且该叶轮安装在该动力装置的输出轴的前端，该抽水装置还包括用于密封该输出轴与该轴孔之间的间隙的密封装置，该密封装置包括套筒，该动力装置的输出轴穿过该套筒的通孔，该套筒的上端固定在该动力装置上，该套筒的通孔覆盖该轴孔且该套筒的下端面贴合固定在该叶轮腔室的上表面，该套筒的通孔内间隔设置至少两道套设在该输出轴上的用于密封该套筒的通孔的密封圈，且在该密封圈之间的环形间隙中注满油脂。
在本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的另一个实施例中，该密封圈包括一个唇型密封圈和一个V型密封圈，该套筒的内壁的下部设有一圈沿径向向内延伸的凸起，该唇型密封圈设置在该凸起处，该V型密封圈设在该唇型密封圈的下方，且该V型密封圈的下端面与该叶轮腔室的腔壁的上表面贴合，该唇型密封圈与该凸起之间以及该V型密封圈与该叶轮腔室的腔壁的上表面之间均为线接触。
在本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的另一个实施例中，该动力装置是液压马达。
在本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的另一个实施例中，该液压马达的输出轴上设有轴肩，该输出轴位于该轴肩以上的部位套设第一轴承，位于该轴肩以下的部位套设第二轴承，且该套筒位于该凸起的上方的内壁处设有用于承载该第二轴承的支撑台阶。
在本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的另一个实施例中，在该套筒位于该第一轴承和该第二轴承之间的筒壁上设有观察孔，且该观察孔设置一个相对应的堵头。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种斜井掘进机盾体内部排水系统，该排水系统包括前述的抽水装置，该排水系统还包括与该抽水装置的出水口相连接的排水管，以及包括相对于该掘进机的液压系统独立设置的液压油泵和油箱，该液压油泵抽取该油箱内的液压油通过输入油管输送液压油驱动该液压马达，并通过输出油管将该液压马达的液压油输回到该油箱。
在本发明斜井掘进机盾体内部排水系统的另一个实施例中，该排水系统还包括设置在该盾体内部的容纳该抽水装置所抽取的污水的污水箱。
在本发明斜井掘进机盾体内部排水系统的另一个实施例中，该掘进机内部设置有支撑桥，该液压油泵和油箱固定设置在该掘进机的支撑桥上。
通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明提供的斜井掘进机盾体内部抽水装置包括设置在叶轮腔室中的叶轮和带动所述叶轮转动的动力装置，叶轮腔室的腔壁上设有轴孔，该动力装置的输出轴穿过轴孔，且叶轮安装在动力装置的输出轴的前端，抽水装置还包括用于密封输出轴与轴孔之间的间隙的密封装置，该密封装置包括套筒，动力装置的输出轴穿过套筒的通孔，套筒的上端固定在该动力装置上，套筒的通孔覆盖轴孔且套筒的下端面贴合固定在叶轮腔室的上表面，套筒的通孔内间隔设置至少两道套设在输出轴上的用于密封套筒的通孔的密封圈，且在密封圈之间的环形间隙中注满油脂。通过在动力装置和叶轮腔室之间的套筒中设置两道密封圈，并在该两道密封圈之间的环形间隙中注入油脂，有效提高该抽水装置的密封性能，从而提高该抽水装置的工况适应能力，避免水泥浆和石粉渗入到动力装置的内部。本发明提供的斜井掘进机盾体内部排水系统采用前述的抽水装置抽取污水，采用液压马达代替电机作为动力装置，并采用相对于掘进机的液压系统独立设置的液压油泵和油箱为液压马达供油，避免了该抽水装置的循环液压油将污水带到掘进机的液压系统中而污染掘进机的液压系统。
附图说明
图1是现有的斜井掘进机盾体内部排水系统的结构示意图；
图2是本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的结构示意图；
图3是图2中的A部放大图；
图4是本发明斜井掘进机盾体内部排水系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
下面结合附图，对本发明的各实施例进行详细说明。
请参阅图1，图1是现有的斜井掘进机盾体内部排水系统的结构示意图。如图1所示，在斜井掘进机向前掘进时，需要安装与隧洞相匹配的管片6，并在管片6与隧洞壁5之间的缝隙中填充豆粒石和水泥浆，在重力的作用下，豆粒石和水泥浆会向下流，加上从隧洞壁5中渗透出来的地下水，盾体3中会逐渐聚集污水，如果不及时排除污水，会造成掘进机内电器元件的损坏，甚至会发生漏电现象。现有的斜井掘进机盾体内部排水系统包括淹没在盾体3内前部的污水1中的电动潜水泵2，通过使用电动潜水泵2将污水1抽到污水箱4中的方式排除污水。电动潜水泵采用机械密封对电动潜水泵电机的输出轴和叶轮腔室之间的间隙进行密封，而机械密封容易受到污水中的沙子的磨损，长时间工作后，机械密封容易损坏，造成污水渗透到电动潜水泵电机中，从而导致电动潜水泵电机绕组短路失效。
请一并参阅图2和图3，图2是本发明斜井掘进机盾体内部抽水装置的结构示意图，图3是图2中的A部放大图。
如图2所示，本发明提供的斜井掘进机盾体内部抽水装置包括设置在叶轮腔室7中的叶轮8和带动叶轮8转动的动力装置，该动力装置优选是液压马达9，叶轮腔室7由腔壁701围绕而成，叶轮腔室7的腔壁701上设有轴孔10，液压马达9的输出轴11穿过轴孔10，叶轮8安装在液压马达9的输出轴11的前端。液压马达9驱动叶轮8旋转，叶轮8在叶轮腔室7中的转动造成离心作用，将污水输送到设置在盾体内的污水箱内。
该抽水装置还包括用于密封输出轴11与轴孔10之间的间隙的密封装置，密封装置包括套筒12，液压马达9的输出轴11穿过套筒12的通孔13，套筒12的上端固定在液压马达9上，套筒12的通孔13覆盖轴孔10且套筒12的下端面贴合固定在叶轮腔室7的上表面，套筒12的通孔13内间隔设置至少两道套设在输出轴11上的用于密封套筒12的通孔13的密封圈，且在密封圈之间的环形间隙14中注满油脂。
利用套筒12将液压马达9和叶轮腔室7连接在一起，通过在套筒12中设置密封圈将输出轴11与轴孔10之间的间隙密封，相对于机械密封，这种密封方式由于设置至少两道密封圈，而密封圈耐磨损，所以不会存在因为磨损而轻易损坏的问题。在密封圈之间的环形间隙中填充油脂，这样，在排水过程中，油脂会随着叶轮的转动而产生微振压，使密封圈紧贴与该密封圈相接触的表面，从而使密封圈的密封效果更好。
叶轮腔室7的下方固定安装有滤网702，滤网702用于滤除污水中的容易堵塞该抽水装置的杂质。
该抽水装置的动力装置优选是液压马达9，采用液压马达9驱动叶轮的方式替代传统的水泵使用电机驱动叶轮的方式，使得该抽水装置不需要接电，从而避免电机因为故障而漏电的风险。
进一步优选的，在套筒12中设置的两道密封圈包括一个唇型密封圈15和一个V型密封圈16，套筒12的内壁的下部设有一圈沿径向向内延伸的凸起17，唇型密封圈15设置在凸起17处，V型密封圈16设在唇型密封圈15的下方，且V型密封圈16的下端面与叶轮腔室7的腔壁701的上表面贴合，唇型密封圈15与凸起17之间以及V型密封圈16与叶轮腔室7的腔壁701的上表面之间均为线接触。在唇型密封圈15和V型密封圈16之间的环形间隙14中填充油脂，这样，在抽水装置工作过程中，油脂会随着叶轮的转动而产生微振压，使V型密封圈16紧贴叶轮腔室7的上表面，从而轴孔10与输出轴11之间的间隙就被V型密封圈16紧密密封。
如图2所示，液压马达9的输出轴11上设有轴肩18，输出轴11位于轴肩18以上的部位套设第一轴承19，位于轴肩18以下的部位套设第二轴承20，且套筒12位于凸起17的上方的内壁处设有用于承载第二轴承20的支撑台阶21。由于输出轴11较长，为了保证输出轴11在转动过程的稳定性，在套筒12中设置这两个轴承后，输出轴11在转动时就不会出现偏心现象。
唇型密封圈15的外圆周与凸起17的内表面之间是线接触，V型密封圈16与叶轮腔室7的上表面之间也是线接触，这样，当唇型密封圈15和V型密封圈16随着输出轴11旋转时，摩擦面非常小，以避免唇型密封圈15和V型密封圈16的磨损。
在套筒12位于第一轴承19和第二轴承20之间的筒壁上设有观察孔22，且观察孔22设置相对应的堵头23。
为了便于日常维护，特设置观察孔22，当该抽水装置抽水时，观察孔22堵上堵头23，当需要维护时，打开堵头23就可以观察套筒12中是否存在污水，从而验证密封圈是否还具备密封能力。
请参阅图4，图4是本发明斜井掘进机盾体内部排水系统的结构示意图。如图4所示，该斜井掘进机盾体内部排水系统包括上述抽水装置，利用液压马达9带动该抽水装置的叶轮转动，该排水系统还包括与抽水装置的出水口相连接的排水管29，以及包括相对于掘进机的液压系统独立设置的液压油泵24和油箱30，液压油泵24抽取油箱30内的液压油通过输入油管25输送液压油驱动液压马达9，并通过输出油管26将液压马达9的液压油输回到油箱30。
该抽水装置的液压马达和叶轮之间的密封性更好，使污水不会渗透进入液压马达，同时，使用液压油泵驱动叶轮的方式代替电机驱动叶轮的方式排污水，避免使用电机时存在电机漏电的风险。
该排水系统的液压系统相对于掘进机的液压系统独立设置，所以如果污水渗入到该排水系统的液压系统中，也不会污染掘进机的液压系统，如果被污水污染，只需要清理该排水系统的液压系统即可。
优选的，该排水系统还包括设置在盾体3内部的容纳抽水装置所抽取的污水的污水箱4，将污水装入污水箱4中，再将污水箱4运出隧道，这种方式不需要将排水管29铺设到隧道之外。当然，在其他实施例中，也可以将排水管29铺设到隧道之外，直接将污水排到隧道外。
在掘进机的盾体3内部设置有支撑桥27，将液压油泵24和油箱30固定设置在掘进机的支撑桥27上，使该排水系统的液压系统和掘进机一体设置，减轻排污水时的搬运工作。
基于以上实施例，本发明提供的斜井掘进机盾体内部抽水装置包括设置在叶轮腔室中的叶轮和带动所述叶轮转动的动力装置，叶轮腔室的腔壁上设有轴孔，该动力装置的输出轴穿过轴孔，且叶轮安装在动力装置的输出轴的前端，抽水装置还包括用于密封输出轴与轴孔之间的间隙的密封装置，该密封装置包括套筒，动力装置的输出轴穿过套筒的通孔，套筒的上端固定在该动力装置上，套筒的通孔覆盖轴孔且套筒的下端面贴合固定在叶轮腔室的上表面，套筒的通孔内间隔设置至少两道套设在输出轴上的用于密封套筒的通孔的密封圈，且在密封圈之间的环形间隙中注满油脂。通过在动力装置和叶轮腔室之间的套筒中设置两道密封圈，并在该两道密封圈之间的环形间隙中注入油脂，有效提高该抽水装置的密封性能，从而提高该抽水装置的工况适应能力，避免水泥浆和石粉渗入到动力装置的内部。本发明提供的斜井掘进机盾体内部排水系统采用前述的抽水装置抽取污水，采用液压马达代替电机作为该抽水装置的动力装置，并采用相对于掘进机的液压系统独立设置的液压油泵和油箱，避免了该抽水装置的循环液压油将污水带到掘进机的液压系统中而污染掘进机的液压系统。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种斜井掘进机盾体内部抽水装置，所述抽水装置包括设置在叶轮腔室中的叶轮和带动所述叶轮转动的动力装置，所述叶轮腔室的腔壁上设有轴孔，所述动力装置的输出轴穿过所述轴孔，且所述叶轮安装在所述动力装置的输出轴的前端，所述抽水装置还包括用于密封所述输出轴与所述轴孔之间的间隙的密封装置，其特征在于，
所述密封装置包括套筒，所述动力装置的输出轴穿过所述套筒的通孔，所述套筒的上端固定在所述动力装置上，所述套筒的通孔覆盖所述轴孔且所述套筒的下端面贴合固定在所述叶轮腔室的上表面；
所述套筒的通孔内间隔设置至少两道套设在所述输出轴上的用于密封所述套筒的通孔的密封圈，且在所述密封圈之间的环形间隙中注满油脂；所述密封圈包括一个唇型密封圈和一个V型密封圈，所述套筒的内壁的下部设有一圈沿径向向内延伸的凸起，所述唇型密封圈设置在所述凸起处，所述V型密封圈设在所述唇型密封圈的下方，且所述V型密封圈的下端面与所述叶轮腔室的腔壁的上表面贴合，所述唇型密封圈与所述凸起之间以及所述V型密封圈与所述叶轮腔室的上表面之间均为线接触。
2.根据权利要求1所述的斜井掘进机盾体内部抽水装置，其特征在于，所述动力装置是液压马达。
3.根据权利要求2所述的斜井掘进机盾体内部抽水装置，其特征在于，所述液压马达的输出轴上设有轴肩，所述输出轴位于所述轴肩以上的部位套设第一轴承，位于所述轴肩以下的部位套设第二轴承，且所述套筒位于所述凸起的上方的内壁处设有用于承载所述第二轴承的支撑台阶。
4.根据权利要求3所述的斜井掘进机盾体内部抽水装置，其特征在于，在所述套筒位于所述第一轴承和所述第二轴承之间的筒壁上设有观察孔，且所述观察孔设置相对应的堵头。
5.一种斜井掘进机盾体内部排水系统，其特征在于，所述排水系统包括权利要求2-4任一项所述的斜井掘进机盾体内部抽水装置，所述排水系统还包括与所述抽水装置的出水口相连接的排水管，以及包括相对于所述掘进机的液压系统独立设置的液压油泵和油箱，所述液压油泵抽取所述油箱内的液压油通过输入油管输送液压油驱动所述液压马达，并通过输出油管将所述液压马达的液压油输回到所述油箱。
6.根据权利要求5所述的斜井掘进机盾体内部排水系统，其特征在于，所述排水系统还包括设置在所述盾体内部的容纳所述抽水装置所抽取的污水的污水箱。
7.根据权利要求6所述的斜井掘进机盾体内部排水系统，其特征在于，所述掘进机内部设置有支撑桥，所述液压油泵和油箱固定设置在所述支撑桥上。
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