CN217130598U - 一种液压自动径向补偿型密封环 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压自动径向补偿型密封环，包括环状本体和V形密封圈，环状本体中心设置中空腔，环状本体外圆端面上设置环形的凹槽，凹槽中间密封固定的中间立环板将凹槽分割成两道并列的环形密封槽，V形密封圈安装在密封槽内；两道密封槽内都设置贯穿环状本体内外壁的高压管，中间立环板上设置贯穿环状本体内外壁并直通的低压管，低压管穿出中间立环板的顶端。为地下顶管施工中继间增加了一套自动径向补偿的密封环，可有效地解决既有中继间因密封圈不能更换，密封圈磨损导致密封性能不断降低直至失效的问题，提高了中继间的密封性能。钢结构的密封环结构简单，不需上大型车床进行车削精加工，制造工艺简单、成本低廉。

Description

一种液压自动径向补偿型密封环

技术领域

本实用新型涉及地下管线顶进施工应用技术领域，具体涉及一种液压自动径向补偿型密封环。

背景技术

在长顶距地下管线的顶进施工中，常常在管线中增设多套具有伸缩功能的中继间，将长长的顶距分解成若干个顶进分顶段，利用中继间液压缸的伸缩功能和中继动力，将每段管线的顶进推力控制在顶管产品的许用顶力之内，达到安全顶进施工的目的；中继间通常由承口钢筒、插口管节、接口密封圈和液压缸以及液压控制系统组成；接口密封圈分为馒头型密封圈和楔形密封圈，在馒头型密封圈和楔形密封圈之间还设置注油管，中继间的接口密封是由安装在插口管节、承口钢筒之间的接口密封圈控制，受到两者挤压变形后形成的，接口密封性能取决于接口密封圈的压缩比。只有适度的挤压变性的密封圈镶嵌在承、插口安装间隙之中，才能形成有效的接口密封，才能有效将管外地下水、触变泥浆、泥沙的封堵在地下管线外，保证管内人员、设备的安全运行，才能防止管内介质向管外泄露，避免环境污染。而即有中继间接口的接口密封圈是不可更换的，由于接口密封圈与承口工作面之间存在的摩擦的原因，当中继间启动工作后，承、插口管节就会随着中继间油缸的伸缩，其接口就处于高频率的往复运行之中，接口密封圈因摩擦就会产生耗损，其高度就会持续降低，密封圈的压缩比就总是处于持续降低过程中，当压缩比降低到极限时，既有中继间的密封即刻失效，必然会导致接口出现渗漏，引发渗漏事故，轻则致使管外泥浆套的破坏，导致管线摩阻迅速增加，管线轴向顶推力猛升，若超过管道产品的许用顶力时，管道产品出现爆管；重则，导致地下水、泥沙大量、快速灌入洞内管线中，对洞内设备、人员的安全形成威胁，且因管外泥、砂涌入洞内，势必导致管顶地面沉降或坍塌，引发重大施工事故，这也是现有中继间的致命缺陷。

实用新型内容

基于上述表述，本实用新型提供了一种液压自动径向补偿型密封环，以解决现有地下管道中继间密封容易失效的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种液压自动径向补偿型密封环，包括环状本体和V形密封圈，环状本体中心设置中空腔，环状本体外圆端面上设置环形的凹槽，凹槽中间密封固定的中间立环板将凹槽分割成两道并列的环形密封槽， V形密封圈安装在密封槽内；两道密封槽内都设置贯穿环状本体内外壁的高压管，中间立环板上设置贯穿环状本体内外壁并直通的低压管，低压管穿出中间立环板的顶端。为地下顶管施工中继间增加了一套自动径向补偿的密封环，可有效地解决既有中继间因密封圈不能更换，密封圈磨损，密封性能不断降低直至失效，导致接口渗漏，引发安全事故的设计缺陷，提高了中继间的密封性能和安全性能，为地下顶管施工增加了安全技术保障措施。钢结构的密封环结构简单，不需上大型车床进行车削精加工，制造工艺简单、成本低廉。

优选的，所述的环状本体包括后侧板、前侧板、外环板，后侧板和前侧板平行布置，外环板密封固定在后侧板和前侧板之间。环状本体的结构尺寸比较大，通过后侧板、前侧板、外环板的拼接加工，取材方便，重量轻，便于生产和使用。外环板两端分别与后侧板、前侧板密封焊接固定，避免漏油。

优选的，所述的环状本体还包括内环板和中环板，内环板、中环板分别和外环板同轴的固定在后侧板和前侧板之间。

优选的，所述的中间立环板的顶端高度低于后侧板和前侧板的外边缘高度。中间立环板的顶部、承口钢筒的内壁、两侧的V形密封圈形成低压环形密封腔，通过向低压环形密封腔内供油，以改善V形密封圈与承口钢筒工作面之间的润滑状态，减小V形密封圈与承口钢筒之间的磨损。

优选的，所述的V形密封圈的V形口朝内，V形密封圈两侧紧贴密封槽两侧内壁，朝内的V形口与密封槽形成高压液压油腔。通过高压管向高压液压油腔提供高压密封润滑油，使V形密封圈底部唇边向两侧自由张开，使密封圈的唇边外侧与密封槽两侧紧密接触，以防止高压液压油产生渗漏的问题，同时，使得V形密封圈在工作时根据磨损情况径向向外扩张，以此保证密封环的密封性。

优选的，所述的V形密封圈包括位于中间顶部的顶端唇边和位于底端两侧的底部唇边，底部唇边位于向下的V形口两端并向外小角度折弯。在高压液压油的作用下，自动径向补偿型V形密封圈的倒 V形口两端底部唇边会向两侧自由张开，以使环形的高压液压油腔的密封性能得到进一步的提高。

优选的，所述的中空腔为圆形或矩形。

优选的，所述的V形密封圈采用耐磨耐油材料制作。

优选的，所述的V形密封圈采用丁氰橡胶制作。实现了密封圈磨损后的自动径向补偿，使中继间接口密封的密封性能不降低。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：本申请的密封环，可有效地解决现有中继间因密封圈密封圈长时间运行磨损，导致密封性能不断降低直至失效的问题。本申请的密封环，可根据磨损情况，自动的补偿密封圈的外径，大大提高了中继间的密封性能和安全性能，为地下顶管施工增加了安全技术保障措施。钢结构的密封环结构简单，不需上大型车床进行车削精加工，仅需人工对密封槽两侧环板焊缝打磨并抛光处理，制造工艺简单、成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型密封环及其密封圈安装状态图；

图2为本实用新型密封环沿圆心轴面的剖视图；

图3为图2的A-A视图；

图4为图1中密封环连接液路的局部放大E视图；

图5为图2的局部放大G视图；

图6为管道没有安装密封圈的示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

2、插口管节；3、承口钢筒；4、馒头型密封圈；5、注油管；6、楔形密封圈；8、液压缸；9、密封环；71、低压液压供油系统；72、高压液压供油系统；73、高压单向阀；74、低压单向阀；90、中空腔； 91、密封槽；92、低压管；93、高压管；94、V形密封圈；95、低压环形密封腔；96、高压液压油腔；97、顶端唇边；98、底部唇边；911、后侧板；912、前侧板；913、内环板；914、中环板；915、外环板； 916、中间立环板。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

本实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示。一种液压自动径向补偿型密封环，包括环状本体和V形密封圈94，环状本体中心设置中空腔90，中空腔90为圆形或矩形。环状本体外圆端面上设置环形的凹槽，凹槽中间密封固定的中间立环板916将凹槽分割成两道并列的环形密封槽91，V形密封圈94安装在密封槽91内；两道密封槽91内都设置贯穿环状本体内外壁的高压管93，中间立环板916上设置贯穿环状本体内外壁并直通的低压管92，低压管92穿出中间立环板916的顶端。本申请中的密封环为大型环状结构，密封环整体用金属材质。密封环的外圆壁上设置开口朝外的凹槽。凹槽中间位置固定环形的中间立环板916，用于将凹槽分割成两个用于容纳密封圈的密封槽91。其中，中间立环板916密封焊接在凹槽底部。两个密封槽91相互独立开，且两个密封槽91内分别设置有高压管 93，高压管93贯通密封环的内外圈，即高压管93的一端穿过密封槽 91，另一端穿过中空腔90的内壁。凹槽中间位置还设置低压管92，低压管92贯通密封环的内外圈。低压管92的一端贯通至中空腔90，低压管92的另一端穿过中间立环板916的顶端。

在现有设计中，在没有采用本申请的密封环的情况下，直接在常常在管线中增设多套具有伸缩功能的中继间，将长长的顶距分解成若干个顶进分顶段，利用中继间液压缸8的伸缩功能和中继动力，将每段管线的顶进推力控制在顶管产品的许用顶力之内，达到安全顶进施工的目的。中继间通常由承口钢筒3、插口管节2、接口密封圈和液压缸8以及液压控制系统组成。接口密封圈分为馒头型密封圈4和楔形密封圈6，在馒头型密封圈4和楔形密封圈6之间还设置注油管5。中继间的接口密封是由安装在插口管节2和承口钢筒3之间的接口密封圈控制，受到两者挤压变形后形成的，接口密封性能的性能取决于接口密封圈的压缩比。只有适度的挤压变性的密封圈镶嵌在承、插口安装间隙之中，才能形成有效的接口密封，才能有效将管外地下水、触变泥浆、泥沙等管外介质封堵在地下管线外，保证管内人员、设备的安全运行，才能防止管内介质向管外泄露，避免环境污染。中继间接口的接口密封圈是不可更换的，由于接口密封圈与承口工作面之间存在的摩擦的原因，当中继间启动工作后，插口管节2和承口钢筒3 就会随着中继间油缸的伸缩，其接口就处于高频率的往复运行之中，接口密封圈因摩擦就会产生耗损，其高度就会持续降低，密封圈的压缩比就总是处于持续降低过程中，当压缩比降低到极限时，既有中继间的密封即刻失效，必然会导致接口出现渗漏，引发渗漏事故，轻则致使管外泥浆套的破坏，导致管线摩阻迅速增加。

在使用时，完全合格的密封环9与插口管节2密封焊接后，按图4要求的安装方向将两件V形密封圈94分别安装于两道密封槽91 中，使V形密封圈94的倒“V”形的底部唇边98与密封槽91两侧边接触，在每道密封圈9底部形成了环形的高压液压油腔96。在每个密封槽91的高压管93上分别安装一个管式的高压单向阀73，高压单向阀73的进油方向朝向密封槽91。在高、低压管路接头处各自安装一个手控截止阀；将安装合格的密封环9，与插口管节2一起，在 V形密封圈94外侧均匀涂抹硅油，在确认与承口管节的承口钢筒3 正确对位后，将密封环9缓慢推入承口钢筒3内，直至本申请的自动径向补偿密封环的前端面与承口钢筒3内置角钢支撑相距100mm为止。拆除承口钢筒3内置角钢支撑架，将承口钢筒3工作面内壁上的焊瘤打磨平整并抛光，将承口钢筒3工作面内壁的残渣清理干净，并均匀地涂抹硅油；继续推动管钢筒2前行，直至自动径向补偿型密封环的前端面与液压缸8的活塞杆端面相抵为止。在高压单向阀73的前端，将两道V形密封圈94对应的高压管93以并联的形式连接，然后将高压液压供油系统72的出油管连通高压单向阀73。

在低压单向阀74的前端，将低压液压供油系统71出油管连通。开启高压液压供油系统72，并调定适当的供油系统压强值，向两道高压环形润滑油腔96内注入高压液压油，进油的同时，打开各自手控截止阀，待环形高压液压油腔96内的空气排净后，关闭手控截止阀。在高压液压油的作用下，V型密封圈94下方的倒“V”形的底部唇边98自动向密封槽91两侧张开，使密封槽91的密封性能进一步提高，确保密封槽91不出现渗漏油现象。两道V形密封圈94自动向外作环向位移，直至与承口钢筒3工作面作环向接触，并达到一定的接触压应力，使两道V形密封圈94的顶端接触面和承口钢筒3工作面内壁之间形成低压环形密封腔。

开启低压液压供油系统71，向低压环形密封腔95内注油，进油的同时，打开低压手控截止阀，待低压环形密封腔95内的空气排净后，关闭手控截止阀。使低压环形密封腔95内充满润滑油，以使V 形密封圈94的顶端唇边97与承口钢筒3的工作面内壁之间始终处于良好的润滑状态，降低两者之间的摩擦，减少V形密封圈94的磨损，达到延长V形密封圈94的使用寿命。当中继间启动工作后，在中继间的液压缸8的伸缩运动作用下，中继间密封会作长时间往复运动，当磨损导致V形密封圈94的高度不断降低时，在高压液压油腔96内高压液压油的持续作用下，两道V形密封圈94能同时持续地自动向外侧作持续不断的径向补偿位移，使两道V形密封圈94的顶端唇边 97与承口钢筒3的工作面内壁始终保持环向接触，并始终使低压环形密封腔95的密封性能不降低，始终保持中继间密封性能不降低，以保证中继间的安全，从而保证管线内人员、设备的安全。中继间运行过程中，应视密封环9的可能的渗漏情况，适当增大高压液压供油系统72的工作压力，以适当提高V形密封圈94的径向补偿推力。

当管线贯穿后，拆除中继间顶推液压缸8，将承口钢筒3工作面内壁上的焊瘤清理干净，并打磨光滑、平整，将承口钢筒3工作面内壁的残渣清理干净，并均匀地涂抹润滑油脂。继续推动插口管节2向前移动，直至密封环9的前端面与承口中继间管节的承口端板相抵，实现中继间的闭合。拆除各管路中单项阀以外的高压液压供油系统 72、低压液压供油系统71，保留手控截止阀，并保持其处于关闭状态，以防止因管道液压油泄漏，导致V形密封圈94回缩形成中继间密封性能降低，出现的中继间接口渗漏。用C50混凝土对密封环9内侧的凹陷部位进行填充，直至与管道内壁等高，并抹平收光。

本实施例中，如图2、图3所示。所述的环状本体包括后侧板911、前侧板912、外环板915，后侧板911和前侧板912平行布置，外环板915密封固定在后侧板911和前侧板912之间。环状本体的结构尺寸比较大，通过后侧板911、前侧板912、外环板915的拼接加工，取材方便，重量轻，便于生产和使用。后侧板911和前侧板912为结构尺寸相同的环形板件。外环板915为圆筒形，外环板915的外径小于后侧板911和前侧板912的直径，使得外环板915的外壁与后侧板 911、前侧板912组成环形的凹槽。两端分别与后侧板911、前侧板 912密封焊接固定，对密封槽91两侧外环板915焊缝打磨并抛光处理，避免高压液压油的渗漏。所述的环状本体还包括内环板913和中环板914，内环板913、中环板914分别和外环板915同轴的固定在后侧板911和前侧板912之间。内环板913和中环板914为圆筒形或矩形，内环板913、中环板914和外环板915的长度相同，内环板913、中环板914和外环板915的外径依次从小变大。内环板913靠近中空腔90，外环板915靠近后侧板911和前侧板912的外径，中环板914 位于内环板913和外环板915之间。

本实施例中，如图2、图3所示。所述的中间立环板916的顶端高度低于后侧板911和前侧板912的外边缘高度。中间立环板916为圆环形，中间立环板916的外径小于后侧板911和前侧板912的外径，使得中间立环板916的顶部、承口钢筒3的内壁、两侧的V形密封圈94形成低压环形密封腔95。低压管92直通低压环形密封腔95，用于给低压环形密封腔95提供低压油，用于增加整个密封环9的密封性。通过低压液压供油系统71向低压环形密封腔95内供油，并使低压环形密封腔95内始终充满润滑油，以改善V形密封圈9与承口钢筒3工作面之间的润滑状态，减小V形密封圈9与承口钢筒3之间的磨损，减缓V形密封圈9的磨损。

本实施例中，如图4所示。所述的V形密封圈94的V形口朝内， V形密封圈94两侧紧贴密封槽91两侧内壁，朝内的V形口与密封槽91形成高压液压油腔96。高压液压油腔96与高压管93相连通，通过高压管93为高压液压油腔96提供高压密封润滑油，使得V形密封圈94在工作是根据磨损情况径向向外扩张，以此保证密封环9 的密封性。所述的V形密封圈94采用丁氰橡胶制作等耐磨耐油材料制作。

本实施例中，如图4所示。所述的V形密封圈94包括位于中间顶部的顶端唇边97和位于底端两侧的底部唇边98，底部唇边98位于向下的V形口两端并向外小角度折弯。V形密封圈94的顶端唇边 97为圆弧形，当密封环9插入承口钢筒3内时，顶端唇边97与承口钢筒3内壁紧密接触。位于倒V形口两端的底部唇边98微微向外偏折，形成开口，使得底部唇边98能与密封槽91两侧内壁紧密接触。尤其在高压液压油腔96内通入高压油时，密封性加强。通过高压管 93向高压液压油腔96内加注高压液压油后，在高压液压油的作用下，自动径向补偿型V形密封圈94的倒V形口两端底部唇边98会向两侧自由张开，以使环形的高压液压油腔96的密封性能得到进一步的提高；同时，在两道V形密封圈94底部与中间立环板916之间也形成了橡胶密封。在高压液压油的作用下，使两道V形密封圈94始终受到足够的环向顶推力，并向外作补偿位移，使两道V形密封圈94的顶端唇边97与承口钢筒3工作面之间均保持高压强的紧密接触，形成两道高效环形橡胶密封，以此增加了两道可以自动径向补偿的中继间接口密封，提高了中继间的密封性能。

本实施例中，如图4所示。一种专用密封圈，用于一种液压自动径向补偿型顶管用密封环，所述的V形密封圈94包括位于中间顶部的顶端唇边97和位于底端两侧的底部唇边98，底部唇边98位于向下的V形口两端并向外小角度折弯。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，包括环状本体和V形密封圈(94)，环状本体中心设置中空腔(90)，环状本体外圆端面上设置环形的凹槽，凹槽中间密封固定的中间立环板(916)将凹槽分割成两道并列的环形密封槽(91)，V形密封圈(94)安装在密封槽(91)内；两道密封槽(91)内都设置贯穿环状本体内外壁的高压管(93)，中间立环板(916)上设置贯穿环状本体内外壁并直通的低压管(92)，低压管(92)穿出中间立环板(916)的顶端。

2.根据权利要求1所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的环状本体包括后侧板(911)、前侧板(912)、外环板(915)，后侧板(911)和前侧板(912)平行布置，外环板(915)密封固定在后侧板(911)和前侧板(912)之间。

3.根据权利要求2所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的环状本体还包括内环板(913)和中环板(914)，内环板(913)、中环板(914)分别和外环板(915)同轴的固定在后侧板(911)和前侧板(912)之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的中间立环板(916)的顶端高度低于后侧板(911)和前侧板(912)的外边缘高度。

5.根据权利要求1或2所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的V形密封圈(94)的V形口朝内，V形密封圈(94)两侧紧贴密封槽(91)两侧内壁，朝内的V形口与密封槽(91)形成高压液压油腔(96)。

6.根据权利要求5所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的V形密封圈(94)包括位于中间顶部的顶端唇边(97)和位于底端两侧的底部唇边(98)，底部唇边(98)位于向下的V形口两端并向外小角度折弯。

7.根据权利要求1或2所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的中空腔(90)为圆形或矩形。

8.根据权利要求1或2所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的V形密封圈(94)采用耐磨耐油材料制作。

9.根据权利要求8所述的一种液压自动径向补偿型密封环，其特征在于，所述的V形密封圈(94)采用丁氰橡胶制作。

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