CN114458751B - 一种盾构机主驱动减速机用冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，包括设置在减速机壳体内的螺旋冷却单元和迷宫式冷却装置；迷宫式冷却装置安装在减速机壳体的前端，包括主体和设置在主体内的迷宫路线；螺旋冷却单元固定在减速机壳体的中部，且螺旋冷却单元与减速机壳体内壁之间形成螺旋冷却腔，螺旋冷却腔的介质入口通过连接通道与迷宫路线的迷宫出口连通。本系统充分利用空间，采用减速机壳体内部焊接螺旋冷却单元并与迷宫式冷却装置串联的方式，显著增加了冷却换热面积，不仅可以对减速机的高速端进行冷却，而且可以提高对减速机低速端的冷却效果。

Description

一种盾构机主驱动减速机用冷却系统

技术领域

本发明涉及盾构机冷却技术领域，具体而言是一种盾构机主驱动减速机用冷却系统。

背景技术

盾构机是一种用于隧道盾构施工的专用机械设备，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机上配置有多种减速机用于驱动刀盘、拼装管片以及输送废渣等，其中主驱动系统中的主驱动减速机使用工况最为恶劣。主驱动减速机功率密度大，工况复杂，工作时发热明显，为保障运行温度，常常通过水冷循环系统来冷却减速机。近年来，随着双模盾构机的发展，高转速、高功率、更长时连续运行的工况对减速机的冷却能力提出了很高的要求，这种工况下，减速机啮合、摩擦和搅油等功率损失使得减速机发热剧烈，即使配置了冷却装置，减速机也常常短时间运行便温度过高而被迫停机，影响施工效率。受外形尺寸限制，现有主驱动减速机冷却装置普遍存在换热面积小的问题；而且冷却装置大多布置在输入端，对减速机末级的冷却效果较差；另外有的冷却装置还存在冷却介质污染润滑油的风险。

因此，亟需新设计一种冷却系统，在不增大原减速机外形尺寸的前提下，增强冷却效果，使减速机可在高转速、高功率的工况下长时间连续运行。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种盾构机主驱动减速机用冷却系统。

本发明采用的技术手段如下：

一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，包括设置在减速机壳体内的螺旋冷却单元和迷宫式冷却装置；

迷宫式冷却装置安装在减速机壳体的前端，包括主体和设置在主体内的迷宫路线，迷宫路线的迷宫入口与第一冷却水管组件的一端连通，第一冷却水管组件另一端穿出减速机壳体的侧壁；

螺旋冷却单元固定在减速机壳体的中部，且螺旋冷却单元与减速机壳体内壁之间形成螺旋冷却腔，螺旋冷却腔的介质入口靠近减速机壳体的前端，介质出口位于减速机壳体的尾端，且介质入口通过连接通道与迷宫路线的迷宫出口连通。

优选地，主体包括圆环形凹槽和密封圆环形凹槽的端盖，圆环形凹槽的外环的外沿通过螺栓与加工在减速机壳体前部内壁上的环状凸起固定连接，外环的内壁固定有多个均匀分布的第一径向筋板，且第一径向筋板与内环的外壁之间具有间隙；圆环形凹槽的内环的外壁在相临两个第一径向筋板之间固定有第二径向筋板，其中一个第二径向筋板靠近外环的内壁一端与外环的内壁固定连接，其余第二径向筋板与外环的内壁之间具有间隙；第二径向筋板、第一径向筋板、圆环形凹槽和端盖形成迷宫路线；

与外环的内壁固定连接的第二径向筋板的两旁分别具有加工在端盖上的迷宫入口和迷宫出口。

优选地，螺旋冷却单元包括筒体和加工在筒体外壁的螺旋筋板，筒体的头端和尾端分别与减速机壳体的内壁密封固定连接，且螺旋筋板与减速机壳体的内壁贴合。

优选地，连接通道包括加工第一盲孔、第二盲孔和第二冷却水管组件；

第一盲孔轴向加工在减速机壳体的侧壁，第二盲孔径向加工在减速机壳体的侧壁，并与第一盲孔远离其开口的一端连通；第二冷却水管组件的一端与迷宫出口连通，另一端与第一盲孔的中部连通，且第一盲孔的开口端封堵有第一螺塞，第二盲孔的开口端封堵有第二螺塞。

优选地，第一冷却水管组件穿出减速机壳体的侧壁的一端和介质出口分别具有封堵第一冷却水管组件和介质出口的进口螺塞和出口螺塞。

优选地，圆环形凹槽与端盖之间、外环与环状凸起之间分别通过O型密封圈密封。

优选地，第一冷却水管组件和第二冷却水管组件结构相同，均包括可调向接头、水管和端直通接头。

第一冷却水管组件与介质源连通，介质源内流出的冷却介质依次通过第一冷却水管组件、迷宫入口、迷宫路线、迷宫出口、第一盲孔、第二盲孔、介质入口、螺旋冷却腔、介质出口。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本系统充分利用空间，减速机壳体内部焊接螺旋冷却单元并与迷宫式冷却装置串联，显著增加了冷却换热面积；而现有技术换热面积小。

2、本系统不仅可以对减速机的高速端进行冷却，而且伸入减速机顶端内部，可以提高对减速机的低速端冷却效果；而现有技术只能布置一种冷却装置，上述两种位置不能兼顾。

3、本系统可作为减速机冷却升级的改造方案，可不改变减速机外形尺寸而提高其冷却能力；而现有技术无法做到。

4、本系统采用迷宫式和螺旋式两种导向方式，有效保证冷却水在冷却装置内的流动性；而现有技术不包含冷却水导向装置或效果差。

5、本系统无润滑油与冷却介质混合风险，二者所有接触位置均通过金属隔离；而现有技术有的通过橡胶密封件进行密封，安装不当或老化易导致冷却介质污染润滑油。

基于上述理由本发明可在减速机冷却等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种盾构机主驱动减速机用冷却系统剖视图。

图2为本发明具体实施方式中一种盾构机主驱动减速机用冷却系统三维内部示意图。

图3为本发明具体实施方式中减速机壳体半剖三维视图。

图4为本发明具体实施方式中迷宫式冷却装置三维视图。

图5为本发明具体实施方式中迷宫式冷却装置内部俯视图。

图6为本发明具体实施方式中第一冷却水管组件和第二冷却水管组件示意图。

图中：1、减速机壳体；2、螺旋冷却单元；21、螺旋冷却腔；22、介质入口；23、介质出口；24、筒体；25、螺旋筋板；3、迷宫式冷却装置；31、圆环形凹槽；32、端盖；33、第一径向筋板；34、第二径向筋板；35、迷宫入口；36、迷宫出口；4、第一冷却水管组件；41、可调向接头；42、水管；43、端直通接头；5、连接通道；51、第一盲孔；52、第二盲孔；53、第二冷却水管组件；54、第一螺塞；55、第二螺塞；56、进口螺栓；57、出口螺栓。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1～6所示，一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，包括设置在减速机壳体1内的螺旋冷却单元2和迷宫式冷却装置3；

迷宫式冷却装置3安装在减速机壳体1的前端，包括主体和设置在主体内的迷宫路线，迷宫路线的迷宫入口35与第一冷却水管组件4的一端连通，第一冷却水管组件4另一端穿出减速机壳体1的侧壁；主体包括圆环形凹槽31和密封圆环形凹槽31的端盖32，圆环形凹槽31的外环的外沿通过螺栓与加工在减速机壳体1前部内壁上的环状凸起固定连接，外环的内壁固定有多个均匀分布的第一径向筋板33，且第一径向筋板33与内环的外壁之间具有间隙；圆环形凹槽31的内环的外壁在相临两个第一径向筋板33之间固定有第二径向筋板34，其中一个第二径向筋板34靠近外环的内壁一端与外环的内壁固定连接，其余第二径向筋板34与外环的内壁之间具有间隙；第二径向筋板34、第一径向筋板33、圆环形凹槽31和端盖32形成迷宫路线；与外环的内壁固定连接的第二径向筋板34的两旁分别具有加工在端盖32上的迷宫入口35和迷宫出口36。圆环形凹槽31与端盖32之间、外环与环状凸起之间分别通过O型密封圈密封。

螺旋冷却单元2固定在减速机壳体1的中部，且螺旋冷却单元2与减速机壳体1内壁之间形成螺旋冷却腔21，螺旋冷却腔21的介质入口22靠近减速机壳体1的前端，介质出口23位于减速机壳体1的尾端，且介质入口22通过连接通道5与迷宫路线的迷宫出口36连通。螺旋冷却单元2包括筒体24和加工在筒体24外壁的螺旋筋板25，筒体24的头端和尾端分别与减速机壳体1的内壁密封固定连接(焊接)，且螺旋筋板25与减速机壳体1的内壁贴合。连接通道5包括加工第一盲孔51、第二盲孔52和第二冷却水管组件53；

第一盲孔51轴向加工在减速机壳体1的侧壁，第二盲孔52径向加工在减速机壳体1的侧壁，并与第一盲孔51远离其开口的一端连通；第二冷却水管组件53的一端与迷宫出口36连通，另一端与第一盲孔51的中部连通，且第一盲孔51的开口端封堵有第一螺塞54，第二盲孔52的开口端封堵有第二螺塞55。

第一冷却水管组件4穿出减速机壳体1的侧壁的一端和介质出口23分别具有封堵第一冷却水管组件4和介质出口23的进口螺塞56和出口螺塞57。当不使用冷却系统时将介质出口23和第一冷却水管组件4封堵。

第一冷却水管组件4和第二冷却水管组件53结构相同，均包括可调向接头41、水管42和端直通接头43，可调向接头41的一端与迷宫入口35/迷宫出口36连通，另一端与水管42的一端连通，水管42的另一端与端直通接头43的一端连通，端直通接头43的另一端与介质源/第一盲孔51的中部连通。

第一冷却水管组件4与介质源连通，介质源内流出的冷却介质依次通过第一冷却水管组件4、迷宫入口35、迷宫路线、迷宫出口36、第一盲孔51、第二盲孔52、介质入口22螺旋冷却腔21、介质出口23对减速机进行冷却。本实施例中的冷却介质为冷却水。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，其特征在于，包括设置在减速机壳体内的螺旋冷却单元和迷宫式冷却装置；

所述迷宫式冷却装置安装在所述减速机壳体的前端，包括主体和设置在所述主体内的迷宫路线，所述迷宫路线的迷宫入口与第一冷却水管组件的一端连通，所述第一冷却水管组件另一端穿出所述减速机壳体的侧壁；

所述螺旋冷却单元固定在所述减速机壳体的中部，且所述螺旋冷却单元与所述减速机壳体内壁之间形成螺旋冷却腔，所述螺旋冷却腔的介质入口靠近所述减速机壳体的前端，介质出口位于所述减速机壳体的尾端，且所述介质入口通过连接通道与所述迷宫路线的迷宫出口连通；

所述主体包括圆环形凹槽和密封所述圆环形凹槽的端盖，所述圆环形凹槽的外环的外沿通过螺栓与加工在所述减速机壳体前部内壁上的环状凸起固定连接，所述外环的内壁固定有多个均匀分布的第一径向筋板，且所述第一径向筋板与内环的外壁之间具有间隙；所述圆环形凹槽的内环的外壁在相临两个所述第一径向筋板之间固定有第二径向筋板，其中一个所述第二径向筋板靠近所述外环的内壁一端与所述外环的内壁固定连接，其余所述第二径向筋板与所述外环的内壁之间具有间隙；所述第二径向筋板、所述第一径向筋板、所述圆环形凹槽和所述端盖形成所述迷宫路线；

与所述外环的内壁固定连接的所述第二径向筋板的两旁分别具有加工在所述端盖上的所述迷宫入口和所述迷宫出口；

螺旋冷却单元包括筒体和加工在所述筒体外壁的螺旋筋板，所述筒体的头端和尾端分别与所述减速机壳体的内壁密封固定连接，且所述螺旋筋板与所述减速机壳体的内壁贴合；

所述连接通道包括加工第一盲孔、第二盲孔和第二冷却水管组件；

所述第一盲孔轴向加工在所述减速机壳体的侧壁，所述第二盲孔径向加工在所述减速机壳体的侧壁，并与所述第一盲孔远离其开口的一端连通；所述第二冷却水管组件的一端与所述迷宫出口连通，另一端与所述第一盲孔的中部连通，且所述第一盲孔的开口端封堵有第一螺塞，所述第二盲孔的开口端封堵有第二螺塞。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，其特征在于，所述第一冷却水管组件穿出所述减速机壳体的侧壁的一端和所述介质出口分别具有封堵所述第一冷却水管组件和所述介质出口的进口螺塞和出口螺塞。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，其特征在于，所述圆环形凹槽与所述端盖之间、所述外环与所述环状凸起之间分别通过O型密封圈密封。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机主驱动减速机用冷却系统，其特征在于，所述第一冷却水管组件和第二冷却水管组件结构相同，均包括可调向接头、水管和端直通接头。