CN208169515U - 桩机及其动力装置密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动力装置密封结构，动力装置的输出主轴固定安装有动力轮，动力装置机体和动力轮之间设置有密封罩，密封罩的第一端固定安装于动力装置机体，密封罩的第二端套装于动力轮轴套，且密封罩的第一端与动力装置机体之间设置有静密封元件，密封罩的第二端与动力轮轴套之间设置有动密封元件。本实用新型的动力装置密封结构具有密封效果好的优点。
Description
本实用新型要求申请日为“2018年01月22日”申请号为“201820104884.9”、名称为“具有动力装置密封结构的桩机链式钻头”的中国实用新型专利申请的优先权，本申请的全部内容均记载在该专利申请文件中。
技术领域
本实用新型涉及桩机技术领域，具体涉及桩机及其动力装置密封结构。
背景技术
水泥土搅拌桩一般用螺旋钻机钻孔，其动力位于孔外，即动力上置。这种螺旋钻机切割下来的岩土尺寸较大，有时甚至会成块状，这容易导致与水泥搅拌不均，由此影响成桩质量。
为此，申请人提出了一种链式钻头的方案，其在钻杆底部的钻头座上安装链式桩机钻头，其中链式桩机钻头包括有链式载体，该链式载体上设置有成阵列分布的许多切割齿，这样便于将土体打碎，有利于实现均匀搅拌。
这种链式钻头装于钻杆底部，难以采用动力上置的方案；否则传动链太长，布局起来会非常困难。有鉴于此，申请人采用了动力下置的方案，但这对动力下置的密封要求极高；一旦密封不好，孔内水、泥浆等可能进入动力机内，由此造成设备损坏。
现有动力装置密封结构主要关注动力主轴和机体端盖之间的密封问题，密封手段主要是在动力主轴和机体端盖之间加装密封圈或油封。问题在于，在恶劣的孔内作业环境下，动力主轴和机体端盖之间的密封圈或油封可能因岩土颗粒划伤而失效。因此，这种密封结构无法满足桩机动力下置的要求，为此有必要进行改进。
实用新型内容
本申请提供了一种密封效果好的动力装置密封结构。
本实用新型的技术方案为：一种动力装置密封结构，动力装置的输出主轴固定安装有动力轮，动力装置机体和动力轮之间设置有密封罩，所述密封罩的第一端固定安装于动力装置机体，所述密封罩的第二端套装于动力轮轴套，且所述密封罩的第一端与动力装置机体之间设置有静密封元件，所述密封罩的第二端与动力轮轴套之间设置有动密封元件。
本申请采用第一端与动力装置机体固定设置、第二端与动力轮轴套相套接的密封罩对动力装置输出主轴和动力轮之间的连接位置进行防护，并且，密封罩第一端与动力装置机体之间形成静密封、密封罩第二端与动力轮轴套形成动密封，使得动力装置输出主轴和动力轮之间的连接位置、动力装置机体与动力装置输出主轴之间的连接位置始终处于密封环境下，外界杂物难以侵入，密封效果好，动力装置和动力轮的使用寿命大大延长。
在上述的动力装置密封结构中，所述的动密封元件包括密封圈，所述的密封圈定位于密封罩内侧，且所述密封圈同时与密封罩的内周面和动力轮轴套外周面紧密贴合。紧密贴合能够进一步保证密封性能。
在上述的动力装置密封结构中，所述的密封圈滑动套装于动力轮轴套，且所述的密封圈内周的环形密封面上设置有若干环形凹槽，以便所述的密封圈可沿动力轮轴套的轴向形变。当密封圈处于受压状态下时，环形凹槽的存在使得密封圈具有形变空间，发生形变后，环形凹槽的内侧壁与动力轮轴套的外周面紧密贴合，使得密封圈能够实现自紧密封，进一步提高密封效果。
在上述的动力装置密封结构中，所述的环形凹槽的横截面呈矩形、弧形、楔形中的任意一种。环形凹槽的横截面形状可以根据具体需要具体设置；一般的设置原则是便于相邻两个环形凹槽之间的密封圈部位发生变形，最大程度地降低密封圈本身的应力损伤；并且，当密封圈变形后环形凹槽的内侧壁能够最大限度地与动力轮轴套外周面实现较大面积接触。
在上述的动力装置密封结构中，靠近动力装置机体一侧的环形凹槽的横截面呈楔形，且楔形的深度自靠近动力装置机体一侧向远离动力装置机体一侧逐渐增加。在密封圈受压时，横截面呈楔形的环形凹槽不仅能够迅速发生形变，而且楔形面还能尽快且最大程度地与动力轮轴套外周面密封接触；楔形的深度在靠近动力装置机体一侧较小，则在靠近动力装置机体一侧，动力轮轴套外周面与密封圈之间能够更早、更易地实现自紧密封，保证动力轮与动力装置的连接部位得到优先级的密封保护。
在上述的动力装置密封结构中，所述的密封圈外周套装弹性圈，所述的弹性圈可受压贴合所述的密封圈和所述的密封罩。弹性圈在受压后分别贴合密封圈和密封罩，环形凹槽的存在能够使得密封圈更易发生形变。
在上述的动力装置密封结构中，所述的密封圈的外周的端部设置有环形缺口，所述的环形缺口内嵌设有呈受压状态的所述弹性圈。处于密封圈端部的环形缺口使得在密封圈与动力轮之间能够形成处于密封圈端部的优良动密封部位，只要密封圈端部处的密封状态优良，则即使其他位置存在密封不良也无太大影响。
在弹性圈受压变形的过程中，环形缺口应当只有朝向密封罩一侧的一个开口，该开口仅用于传递来自密封罩的压力，其他方向的开口会导致弹性圈的弹性形变量被无效转化。因此，所述的环形缺口可以是具有三个侧壁的、横截面呈平底“U”型的环形缺口，该环形缺口本身即只有一个朝向密封罩的开口；此外，所述的环形缺口还可以是设置在密封圈边缘位置、具有两个侧壁的、切面呈“L”型、反“L”型或倒“L”型的环形缺口，虽然该环形缺口本身具有朝向两个方向的开口，但当所述的密封圈装配后，该环形缺口上有一个开口(除了朝向密封罩一侧的开口)会被其他零部件(如下述的密封罩端盖和/或隔离环)所封堵，最后在实际使用过程中，该环形缺口也只有一个开口。这两种环形开口的形式都是适用于本申请的。
在上述的动力装置密封结构中，所述的动密封元件至少有两个，在相邻动密封元件之间设置有套装于动力轮轴套的隔离环。多个动密封元件使得处于不同动密封元件上的环形凹槽能够产生不同的形变，从而实现多级密封，保证动力轮轴套外周面的各个位置处均具有良好的密封效果。在相邻的动密封元件之间设置隔离环能够延长动密封元件与动力轮轴套之间的密封面之间的宽度，增强密封效果。
本申请中，所述的密封圈和隔离环都是由硬质非金属耐磨材料制成的，由硬质非金属耐磨材料制成的密封圈和隔离环不仅能够提高密封圈和隔离环的使用寿命，而且能够防止动力轮轴套外周面受到磨损。
在上述的动力装置密封结构中，所述的密封罩内设有对动密封元件轴向限位的内止档圈，所述的密封罩端部固定安装有用作外止档圈的密封罩端盖。内止档圈和密封罩端盖之间形成用于容纳所述动密封元件的环形容置空间，同时也对动密封元件进行轴向限位，保证动密封元件不会发生轴向滑移。
在上述的动力装置密封结构中，所述的密封罩的第一端固定安装于动力装置机体的本体或机盖，且所述密封罩第一端与动力装置机体的本体或机盖之间用密封垫片进行静密封。如此可保护密封罩第一端与动力装置机体之间的连接位置不会发生杂物侵入的问题。
在上述的动力装置密封结构中，所述的动力装置的输出主轴设置有法兰盘，所述动力轮轴套与所述法兰盘紧固连接，且所述输出主轴与法兰盘之间和/或所述动力轮轴套与所述法兰盘之间用密封垫片进行静密封。
采用下置动力的桩机中，桩机动力装置所处的工作环境十分恶劣，需要长时间浸泡在泥浆中，并且泥浆压力随桩机动力装置所处的泥浆深度增加而增加。倘若桩机动力装置中不采取良好的密封措施，很有可能会出现内部齿轮油泄漏或泥浆侵入到动力装置输出主轴和动力轮之间的间隙等问题，导致钻头的使用寿命大打折扣。
因此本申请还提供了一种桩机，该桩机包括钻杆，所述的钻杆底部的钻头座上安装有链式桩机钻头，所述的链式桩机钻头包括有链式载体，所述的链式载体上设置有切割齿阵列，其中链式载体的动力轮安装于钻头座外，该动力轮与动力装置之间配置有本申请所述的动力装置密封结构。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
本申请采用第一端与动力装置机体固定设置、第二端与动力轮轴套相套接的密封罩对动力装置输出主轴和动力轮之间的连接位置进行防护，并且，密封罩第一端与动力装置机体之间形成静密封、密封罩第二端与动力轮轴套形成动密封，使得动力装置输出主轴和动力轮之间的连接位置、动力装置机体与动力装置输出主轴之间的连接位置始终处于密封环境下，外界杂物难以侵入，密封效果好，动力装置和动力轮的使用寿命大大延长。
附图说明
图1为本实用新型动力装置密封结构的结构示意图；
图2为图1中密封圈处的放大图；
图3为图2中密封圈的放大图；
图4为图1中A部分的放大图；
图5位图1中B部分的放大图；
图6为本实用新型一种桩机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例一种动力装置密封结构，该密封机构被配置在动力装置(如液压马达、电机等)和动力轮2之间，本实施例中以马达减速机1作为动力装置进行说明。
如图1和图4所示，马达减速机1的输出主轴11上固定安装有动力轮2，其中，动力轮轴套23套设在输出主轴11外周面；输出主轴11上固定安装且密封配合有法兰盘13，在朝向马达减速机机体12一端的端部，动力轮轴套23内周设有环形台阶24，该环形台阶24抵靠在法兰盘13上；动力轮轴套23内设有贯穿动力轮轴套23的若干第一安装孔25，第一安装孔25呈条形且沿动力轮轴套23轴向延伸，法兰盘13上则开设有与各第一安装孔25的位置和孔径均一一对应的第二安装孔，在配套的第一安装孔25和第二安装孔中安装有内六角圆柱头螺钉21；从而将动力轮2固定安装到马达减速机1的输出主轴11上。
为便于安装拆卸，本实施例中，内六角圆柱头螺钉22是从动力轮轴套23远离马达减速机机体12一端的端部安装到动力轮轴套23上的，在内六角圆柱头螺钉22与动力轮轴套23端面之间设有弹簧垫圈22。此外，该位置还可以加装密封垫片；这样通过螺纹连接密封及密封垫片密封，实现更好的密封效果。
当然，除了内六角圆柱头螺钉21，还可以选用其他常规的螺钉形式；除了弹簧垫圈22，还可以选用其他常规的弹性垫片。
法兰盘13和输出主轴11之间可以采用密封垫片或油封实现静密封。
如图1所示，本实施例的密封机构包括密封罩3，密封罩3包括一体设置的第一端32和第二端33。该密封罩3可以为图1中的筒状，其筒体的第二端开口，第一端为具有中心孔的筒底。当然，密封罩3也可以采用半球状罩等结构，只要便于实现密封即可。
如图5所示，其中，密封罩3的第一端32固定安装于马达减速机机体12上，第一端32具有与马达减速机机体12的机盖14外周面紧密贴合的第一环形端面34、以及与马达减速机机体12的本体15外周面紧密贴合的第二环形端面35，第一环形端面34和第二环形端面35的连接面36即与机盖14的外端面相贴合，在该连接面36所处的位置，第一端32上开设若干第三安装孔37，机盖14上开设有与各第三安装孔37的位置一一对应的若干第四安装孔16，在配套的第三安装孔37和第四安装孔16之间可以设置紧固螺栓；同时还可以在第一环形端面34与机盖14外周面之间、第二环形端面35与本体15外周面之间以及连接面36与机盖14外端面之间设置密封垫片以形成静密封。本实施例中，第三安装孔37的孔径大于第四安装孔16的孔径，从而紧固螺栓的螺帽可以抵靠在第四安装孔16的开口外缘。
如图2所示，密封罩3的第二端33则套装于动力轮轴套23；在动力轮轴套23朝向马达减速机机体12一端的端部，该动力轮轴套23外周设有导向面26，在将密封罩3安装到动力轮轴套23上时，该导向面26能够对密封罩3形成引导。当然，导向面26可以是平面或弧形面。
如图2和图3所示，密封罩3的第二端33与动力轮轴套23之间设置有动密封元件，密封罩3内设有对动密封元件轴向限位的内止档圈31，而密封罩3端部则固定安装有用作外止档圈的密封罩端盖4。本实施例中，密封罩端盖4包括通过紧固螺栓43与密封罩3端面紧固连接的盖体41，盖体41带有处于密封罩3和动力轮轴套23之间、且分别与密封罩3和动力轮轴套23密封配合的延伸部42，延伸部42与内止档圈31相对设置、形成用于容纳动密封元件的环形容置空间。可以理解的是，密封罩端盖4和密封罩3之间也可以直接设置成螺纹配合(即延伸部42带有外螺纹，而密封罩带有与该外螺纹相配合的内螺纹)，这样可以通过旋转密封罩端盖4来实现两者的固定。
本实施例中，动密封元件包括密封圈5，密封圈5定位于密封罩3内侧，且密封圈5同时与密封罩3的内周面和动力轮轴套23外周面紧密贴合。
密封圈5滑动套装于动力轮轴套23，密封圈5内周的环形密封面53上设置有若干环形凹槽52，各环形凹槽52沿动力轮轴套23轴向间隔分布；而密封圈5的外周的端部设置有环形缺口51，所述的环形缺口51内嵌设有呈受压状态的弹性圈6。在未受压时，弹性圈6在密封圈5径向上的尺寸大于环形缺口51在密封圈5径向上的尺寸，因此弹性圈6能够朝密封罩3方向凸出于环形缺口51的外侧，以便密封罩3对弹性圈6形成挤压；受压状态下的弹性圈6能够分别与密封圈5和密封罩3紧密贴合。
本实施例中，环形凹槽52的横截面可以是呈矩形、弧形或楔形的，本申请对此没有限制。不过，靠近马达减速机机体12一侧的环形凹槽52的横截面最好是呈楔形的，且楔形的深度自靠近马达减速机1一侧向远离马达减速机机体12一侧逐渐增加。这是因为，横截面呈楔形的环形凹槽52不仅能够迅速发生形变，而且楔形面还能尽快且最大程度地与动力轮轴套23外周面密封接触；楔形的深度在靠近马达减速机机体12一侧较小，则在靠近马达减速机机体12一侧，动力轮轴套23外周面与密封圈5之间更易实现密封，保证动力轮2与马达减速机1的输出主轴11之间的连接部位、输出主轴11与马达减速机机体12之间的连接部位得到优先的密封保护。
本实施例中，动密封元件至少有两个，在相邻动密封元件之间设置有套装于动力轮轴套23的隔离环7。密封圈5和隔离环7都是采用硬质非金属耐磨材料制成的，其中高分子耐磨材料可以为陶瓷复合材料、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、增韧氧化锆(Y2O3+ZrO2)、增韧三氧化二铝(Al2O3/ZrO2)等等。
本实施例动力装置密封结构的工作原理为：
装配完成后，内止档圈31和密封罩端盖4起到对密封圈5等动密封元件定位的作用，其中密封圈5贴紧密封罩3内侧壁与动力轮轴套23外周面，弹性圈6受挤压而发生弹性形变，胀紧于密封圈5的环形缺口及密封罩3之间，进一步使密封圈5形变，由此实现自紧，由此起到更好的密封作用。其中环形凹槽52便于密封圈5形变，以提高密封效果。
万一有异物进入密封罩端盖4与密封罩3的间隙时，弹性圈6进一步受压，使得密封圈5跟随形变，使得密封圈5与动力轮轴套23及密封罩3贴合得更紧密，从而有效地提高密封效果。
实施例2
如图6所示，本实施例一种桩机，该桩机包括钻杆M1和设于钻杆M1下端的钻头座M2，钻头座上安装有链式桩机钻头M3，链式桩机钻头M3包括链式载体M4，链式载体M4上设置有切割齿M5阵列，其中链式载体M4的动力轮2安装于钻头座M2外，该动力轮2与动力装置1之间配置有与实施例1相同的动力装置密封结构。
Claims (10)
1.一种动力装置密封结构，动力装置(1)的输出主轴(11)固定安装有动力轮(2)，其特征在于，动力装置机体(12)和动力轮(2)之间设置有密封罩(3)，所述密封罩(3)的第一端(32)固定安装于动力装置机体(12)，所述密封罩(3)的第二端(33)套装于动力轮轴套(23)，且所述密封罩(3)的第一端(32)与动力装置机体(12)之间设置有静密封元件，所述密封罩(3)的第二端(33)与动力轮轴套(23)之间设置有动密封元件。
2.根据权利要求1所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的动密封元件包括密封圈(5)，所述的密封圈(5)定位于密封罩(3)内侧，且所述密封圈(5)同时与密封罩(3)的内周面和动力轮轴套(23)外周面紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的密封圈(5)滑动套装于动力轮轴套(23)，且所述的密封圈(5)内周的环形密封面(53)上设置有若干环形凹槽(52)，以便所述的密封圈(5)可沿动力轮轴套(23)的轴向形变。
4.根据权利要求2所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的密封圈(5)外周套装弹性圈(6)，所述的弹性圈(6)可受压贴合所述的密封圈(5)和所述的密封罩(3)。
5.根据权利要求4所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的密封圈(5)的外周的端部设置有环形缺口(51)，所述的环形缺口(51)内嵌设有呈受压状态的所述弹性圈(6)。
6.根据权利要求2所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的动密封元件至少有两个，在相邻动密封元件之间设置有套装于动力轮轴套(23)的隔离环(7)。
7.根据权利要求1所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的密封罩(3)内设有对动密封元件轴向限位的内止档圈(31)，所述的密封罩(3)端部固定安装有用作外止档圈的密封罩端盖(4)。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的密封罩(3)的第一端(32)固定安装于动力装置机体(12)的本体(15)或机盖(14)，且所述密封罩(3)第一端(32)与动力装置机体(12)的本体(15)或机盖(14)之间用密封垫片进行静密封。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的动力装置密封结构，其特征在于，所述的动力装置(1)的输出主轴(11)设置有法兰盘(13)，所述动力轮轴套(23)与所述法兰盘(13)紧固连接，且所述输出主轴(11)与法兰盘(13)之间和/或所述动力轮轴套(23)与所述法兰盘(13)之间用密封垫片进行静密封。
10.一种桩机，包括钻杆，其特征在于，所述的钻杆底部的钻头座上安装有链式桩机钻头，所述的链式桩机钻头包括有链式载体，所述的链式载体上设置有切割齿阵列，其中链式载体的动力轮(2)安装于钻头座外，该动力轮(2)与动力装置(1)之间配置有如权利要求1～9中任意一项所述的动力装置密封结构。
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