CN218326187U - 一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，包括轴承固定架、转动架、主轴承、唇形密封圈、浮动活塞杆，轴承固定架套设在转动架的外侧并且轴承固定架与转动架之间具有轴承内压力腔，轴承内压力腔充有润滑油，所述主轴承、唇形密封圈均位于轴承固定架与转动架之间，浮动活塞杆一端伸至刀盘舱压力腔、另一端伸入轴承内压力腔内，转动架和主轴承分别通过O型密封圈与浮动活塞杆滑动密封配合；高压环境下浮动活塞杆活动挤压轴承内压力腔内润滑油，使轴承内压力腔压力增大以达到内外压力平衡，避免唇形密封圈于高压环境下受到大负载冲击失效，保证唇形密封圈可靠性、延长其使用寿命。

Description

一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统

技术领域

本实用新型涉及隧道掘进设备技术领域，更具体地说，它涉及一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统。

背景技术

作为交通强国实施的重要工程，隧道尤其是水下隧道数量越来越多，如隧道水深达到190米的琼州海峡隧道。隧道掘进机是隧道修建的重要设备，过程中对隧道掘进机的密封性能具有较高要求；隧道掘进机主驱动密封是隧道掘进机安全可靠工作的重要保障之一，如果出现主驱动密封失效，轻则使设备损坏，重则造成工程事故。

传统的隧道掘进机主驱动密封是通过唇形橡胶密封圈与密封油封配合使用，最大能在0.9Mpa压力下实现密封，但是修建水下大埋深隧道（如水深190米的琼州海峡隧道）时，需要主驱动密封可承受最大压力达到1.9Mpa，如果采用传统主驱动密封方式，单纯靠增加唇形密封圈的数量或者改善密封圈材质，很难确保主驱动密封可靠有效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，能够解决传统主驱动密封在高压环境下容易密封失效的问题。

本实用新型提供了如下技术方案：一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，包括轴承固定架、转动架、主轴承、唇形密封圈，轴承固定架用于与减速机外壳连接，转动架用于与减速机输出端连接，轴承固定架套设在转动架的外侧并且轴承固定架与转动架之间具有轴承内压力腔，轴承内压力腔充有润滑油，所述主轴承、唇形密封圈均位于轴承固定架与转动架之间，主轴承用于转动连接轴承固定架与转动架，所述唇形密封圈位于主轴承朝向刀盘舱压力腔的一侧、用于保持轴承内压力腔密封；

还包括穿过所述转动架和主轴承内圈的浮动活塞杆，所述浮动活塞杆一端伸至刀盘舱压力腔、另一端伸入轴承内压力腔内，转动架和主轴承分别通过O型密封圈与浮动活塞杆滑动密封配合。

有益效果：本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统工作时，减速机驱动转动架转动，主轴承用于支撑转动架相对轴承固定架转动，刀盘舱压力腔压力大于轴承内压力腔压力时，浮动活塞杆在内外压差作用下向轴承内压力腔移动、挤压轴承内压力腔内的润滑油，基于润滑油压缩比小，轴承腔内润滑油压力迅速增大，直至使轴承内压力腔压力与刀盘舱压力腔压力达到动态平衡，在浮动活塞杆的压力调节作用下，唇形密封圈内外两侧的压力动态一致，不会因外部压力变化受到较大的负载冲击，有利于保障主驱动密封可靠有效，可提高主驱动密封驱动在高压环境下使用的耐用度与可靠性。

进一步的，所述浮动活塞杆设有四个，四个浮动活塞杆沿圆周方向均布在转动架上。

有益效果：四个浮动活塞杆配合使用，外部刀盘舱压力腔不同位置压力发生变化时轴承内压力腔能够做出及时、灵敏的反应。

进一步的，所述转动架包括主转动架与通过螺钉固定在主转动架外侧的内密封环，所述唇形密封圈安装在所述内密封环的外侧并与内密封环接触摩擦配合。

有益效果：转动架外侧用于与唇形密封圈摩擦配合的位置需要进行高精度加工，转动架采用“主转动架+内密封环”的分体结构，在保证摩擦接触面精度的同时降低转动架整体的加工难度与加工成本。

进一步的，所述浮动活塞杆伸至刀盘舱压力腔一端的外侧设有保护套。

有益效果：在盾构掘进过程中，保护套可有效避免刀盘舱内石块撞击或刀盘旋转过程中泥沙磨损浮动活塞杆。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统的具体实施例1的局部结构截面图（U处表示刀盘舱压力腔）；

图2是本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统的具体实施例1中浮动活塞杆的受压作用示意图（P1表示刀盘舱压力腔压强，P2表示轴承内压力腔压强）；

图3是本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统的具体实施例2的局部结构截面图；

附图标记：1-减速机；2-轴承固定架；3-主轴承；4-唇形密封圈；5-转动架；51-主转动架；52-内密封环；6-浮动活塞杆；7-止推轴肩；8-锥型钉；9-保护套；10-O型密封圈；11-止退滚子；12-径向滚子；13-推进滚子；14-轴承内压力腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统的具体实施例1：

本实用新型提供的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，具体结构如图1所示，主要由轴承固定架2、主轴承3、唇形密封圈4、转动架5和浮动活塞杆6构成，轴承固定架2使用时与盾构的减速机1外壳固连，转动架5安装在盾构的减速机1输出端、可受到减速机1驱动转动。转动架5和轴承固定架2之间具有内部充设润滑油的轴承内压力腔14，轴承内压力腔14中设有连接在转动架5靠近减速机1一端和轴承固定架2之间、用于支撑转动架5旋转的主轴承3，其中主轴承3包括内圈、外圈和滚动设置在内圈与外圈之间的止退滚子11、径向滚子12、推进滚子13。唇形密封圈4安装在转动架5和轴承固定架2之间，于轴向上位于主轴承3朝向刀盘舱压力腔U的一侧，用于使轴承内压力腔14保持密封；唇形密封圈4的内外两侧分别承受来自刀盘舱压力腔U和轴承内压力腔14的压力。

浮动活塞杆6设有四个并且沿圆周方向上均布，浮动活塞杆6穿过转动架5和主轴承3的内圈，其内端穿入轴承内压力腔14内、外端穿至刀盘舱压力腔U。转动架5和主轴承3的内部设有多个用于与浮动活塞杆6保持滑动密封配合的O型密封圈10。浮动活塞杆6内端设有外径大于浮动活塞杆6的止推轴肩7，止推轴肩7为与浮动活塞杆6同轴设置的圆形板，为防止止推轴肩7朝向主轴承的一侧面与主轴承内圈相贴、无法稳定受力，止推轴肩7的两侧均设有锥型钉8。

唇形密封圈4的内侧面需与转动架5产生接触摩擦，接触摩擦处需要较高加工精度，本实施例中转动架5为分体结构，包括主转动架51和内密封环52，内密封环52通过螺栓固定在主转动架51外侧，并且主密封圈52用于与唇形密封圈4直接接触摩擦，该种结构设计在保证较高的加工精度的同时降低工件的加工难度与成本。

下面基于高压环境对本实用新型的压力自适应浮动调节过程进行介绍：

如图2所示，P1表示刀盘舱压力腔压强，A为浮动活塞杆外端的受力面积（即浮动活塞杆伸至刀盘舱压力腔一端的受力面积），P2表示轴承内压力腔压强，A2表示止推轴肩背向主轴承一侧圆形的受力面积；A1表示止推轴肩朝向主轴承一侧环形的受力面积，并且A=A2-A1，在内外压力平衡的情况下，浮动活塞杆受力模型如下：P2×A2-P2×A1=P1×A。基于以上模型，面临高压环境，P1较大，浮动活塞杆外端受力较大，推动浮动活塞杆向轴承内压力腔一侧移动挤压润滑油，导致P2迅速增大，直至P2与P1形成动态平衡，在此情况下，唇形密封圈不会因高压环境引起较大负载冲击，确保其耐用性与可靠性。

综合以上浮动调节过程，本实用新型充分利用压力差平衡与润滑油压缩比小的属性，浮动活塞杆受力滑动的过程中快速调节轴承内压力腔的压力值，使轴承内压力腔压力与外部刀盘舱压力腔压力达到平衡状态，反应灵敏、速度快，可有效避免刀盘舱压力升高对唇形密封圈形成大负载冲击，确保其密封性，解决传统主驱动密封在高压环境下密封失效的问题。

本实用新型的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统的具体实施例2：

与实施例1不同之处在于，如图3所示，浮动活塞杆外端设有用于避免泥水、石块损坏浮动活塞杆的保护套9。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，其特征是，包括轴承固定架、转动架、主轴承、唇形密封圈，轴承固定架用于与减速机外壳连接，转动架用于与减速机输出端连接，轴承固定架套设在转动架的外侧并且轴承固定架与转动架之间具有轴承内压力腔，轴承内压力腔充有润滑油，所述主轴承、唇形密封圈均位于轴承固定架与转动架之间，主轴承用于转动连接轴承固定架与转动架，所述唇形密封圈位于主轴承朝向刀盘舱压力腔的一侧、用于保持轴承内压力腔密封；

还包括穿过所述转动架和主轴承内圈的浮动活塞杆，所述浮动活塞杆一端伸至刀盘舱压力腔、另一端伸入轴承内压力腔内，转动架和主轴承分别通过O型密封圈与浮动活塞杆滑动密封配合。

2.如权利要求1所述的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，其特征是，所述浮动活塞杆设有四个，四个浮动活塞杆沿圆周方向均布在转动架上。

3.如权利要求2所述的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，其特征是，所述转动架包括主转动架与通过螺钉固定在主转动架外侧的内密封环，所述唇形密封圈安装在所述内密封环的外侧并与内密封环接触摩擦配合。

4.如权利要求1或2或3所述的一种用于高压环境的盾构主驱动密封系统，其特征是，所述浮动活塞杆伸至刀盘舱压力腔一端的外侧设有保护套。

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