一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置的制作方法

本实用新型属于掘进机内喷雾水密封技术领域，特别是涉及到一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置。

背景技术：

煤矿井下粉尘超标是主要危害之一，可引起爆炸等安全事故、也是尘肺病发病原因，而粉尘主要来源是采、掘作业面，特别是掘进机作业面处于巷道盲端，粉尘容易积聚，所以《煤矿安全规程》中规定，掘进机作业时必须开内、外喷雾，此时布置在截割头上喷嘴随截割头旋转并喷出水雾实现降尘、冷却截齿、灭火花功能。

然而，目前内喷雾在掘进工作中作为降尘最为有效手段往往不能使用，究其原因主要是现有的旋转水密封装置寿命较短并且无法预期，普遍寿命只有3～30天，无法满足使用需求。并且压力水一旦渗漏还会进入润滑油中导致润滑油乳化失效，引发事故。分析失效原因：1、主要是密封环摩擦面润滑不良导致过早磨损，仅依靠安装时涂抹或定期加注润滑油无法满足实时润滑要求；2、水中杂质细小颗粒等容易进入密封摩擦面导致磨损加剧；3、无水作业时摩擦面处于干摩擦状态，摩擦面热量积聚温度升高，磨损加剧表面碳化导致密封失效。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置用于解决现有技术中内喷雾旋转水密封装置寿命较短的技术问题。

一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置，包括配水盘和密封环，所述密封环设置有四道，四道密封环依次套装在掘进机的主轴的外部，四道密封环与主轴及配水盘形成三个环形腔室，其中，中间的环形腔室为水腔，两侧的环形腔室均为油腔；所述水腔的一端与配水盘的水道连接，水腔的另一端与主轴的进水孔连接；所述水道与供水管连接；

一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置还包括润滑油供给装置和油道，所述油道设置在配水盘的内部，油道的一端与油腔连接，油道的另一端通过供油管与润滑油供给装置的出油口连接。

所述润滑油供给装置包括液压缸、带杆活塞、单向阀和补油管，所述液压缸的内部设置有带杆活塞，带杆活塞将液压缸的内部分为液压缸油腔和液压缸水腔；所述液压缸油腔设置在带杆活塞的活塞杆端；所述供油管的进口端与三通ⅰ的出口固定连接；所述三通ⅰ的第一进口通过管道与液压缸油腔连接，三通ⅰ的第二进口通过管道与单向阀的出口连接；所述单向阀的进口通过补油管与补油泵连接；

所述供水管的进口端连接喷雾泵或地面静压水，供水管的出口端与三通ⅱ的进口固定连接；所述三通ⅱ的第一出口通过管道与水道连接，三通ⅱ的第二出口通过管道与液压缸水腔固定连接。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

一、安全性好：无电器不涉及防爆，适合井下使用。

二、可靠性高：

1、密封形式变被动为主动，即摩擦面从被动防御水的侵入变为润滑油主动隔离，消除当前密封形式中多道密封环被压力水逐一攻陷的隐患，从根本上解决漏水洇水的问题。

2、润滑油与水压强比值恒定且略大于水，确保零渗漏。

3、润滑油与水压强波动同步，时时保障密封。

三、寿命长：

1、密封环润滑得到改善，由水润滑变为油润滑，磨损降低，减少发热量同时延长密封环寿命；

2、液压缸活塞行走缓慢，远低于常规使用工况无需担心寿命问题。

四、功耗降低

1、密封环摩擦面润滑改善，降低转矩，功耗降低。

2、液压缸活塞行走极为缓慢，功耗可忽略不计。

五、消耗降低

1、密封环润滑改善，寿命大幅延长，降低更换频率，节省配件与工时。

2、润滑油粘度大、具有优良的密封性，不易渗漏，消耗量可忽略不计。

六、结构简单造价低：密封环属于标准件，液压缸、活塞、油管等技术成熟，材料易得容易加工。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置的结构示意图。

图2为本实用新型一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置的实施例中装置的结构示意图。

图中，1-配水盘、2-密封环、3-主轴、4-水腔、5-油腔、6-水道、7-进水孔、8-润滑油供给装置、9-油道、10-供水管、11-供油管、801-液压缸、802-带杆活塞、803-单向阀、804-补油管、805-液压缸油腔、806-液压缸水腔、807-三通ⅰ、808-三通ⅱ。

具体实施方式

如图所示，一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置包括传统的旋转水密封装置、润滑油供给装置8和油道9，传统的旋转水密封装置包括配水盘(或称水封壳体)、密封环和主轴。润滑油供给装置8包括液压缸801、带杆活塞802、单向阀803和补油管804，与旋转水密封装置配合使用，

所述配水盘1上设置有四道密封环2，四道密封环2依次套入并抱紧在主轴3的外部，主轴3内部设置有进水孔7；所述密封环2与主轴3、配水盘1连接形成三个环形腔室，中间腔室为水腔4，两侧腔室为油腔5；所述水腔4分别与主轴3的进水孔7以及水道6连接；所述水道6与供水管10连接；所述油腔5通过设置在配水盘1内的油道9与供油管11连接。

一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封方法，利用所述的一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封装置，包括以下步骤并且以下步骤顺次进行，

步骤一、润滑油供给装置8同时向水腔4两侧的油腔5内供润滑油并保持压力；

步骤二、保持油腔5内的压强大于水腔4内的压强；

步骤三、润滑油在密封摩擦面形成油膜阻挡水腔4内的压力水侵入油腔5，实现主动密封。

所述步骤一中润滑油供给装置8向油腔5供给润滑油的具体方法为：润滑油供给装置8包括液压缸801、带杆活塞802、单向阀803和补油管804，

供水管10的压力水通过三通ⅱ808分别进入液压缸水腔806和配水盘1的水道6，液压缸水腔806内的压力水推动带杆活塞802产生压力传导至液压缸油腔805内，将液压缸油腔805内润滑油加压经供油管11输送至配水盘1的油道9，再到油腔5内，液压缸油腔805内的压力与供水管10的供水压力同步波动，

补油泵通过补油管804经由单向阀803向液压缸油腔805中补充润滑油。

所述液压缸油腔805润滑油压强与水压强比值的计算公式为：油压强/水压强＝活塞横截面面积/(活塞横截面面积-活塞杆横截面面积)。

实施例：

所述润滑油供给装置8包括液压缸801、带杆活塞802、单向阀803和补油管804，所述液压缸801的内部设置有带杆活塞802，带杆活塞802将液压缸801的内部分为液压缸油腔805和液压缸水腔806；所述供油管11的进口端与三通ⅰ807的出口固定连接；所述三通ⅰ807的第一进口通过管道与液压缸油腔805连接，三通ⅰ807的第二进口通过管道与单向阀803的出口连接；所述单向阀803的进口通过补油管804与补油泵连接；

所述供水管10的进口端与喷雾泵连接，出口端与三通ⅱ808的进口固定连接；所述三通ⅱ808的第一出口通过管道与水道6连接，三通ⅱ808的第二出口通过管道与液压缸水腔806固定连接。

一种掘进机内喷雾油水差压式主动密封方法为：水腔4用于通过喷雾压力水，两侧的油腔5用于存储润滑油，由润滑油供给装置8向两侧的油腔5内供油并保持压力，润滑油在密封摩擦面形成油膜隔离隔挡水腔4内的压力水侵入实现主动密封的功能。

所述润滑油供给装置8的供油压强大于供水管的供水压强。

工作步骤：

预先将配水盘1的环形油腔5、液压缸油腔805、供油管11等加注满润滑油，掘进机开始工作时压力水通过供水管10经三通ⅱ808分别进入配水盘1中的水道6和液压缸水腔806。进入水道6的压力水通过主轴3的进水孔7到达截割头喷嘴雾化喷出；与此同时进入液压缸水腔806中的压力水推动带杆活塞802上行对液压缸油腔805内润滑油产生压力，所产生压力经由供油管11和油道9传导至配水盘1的环形油腔5中的润滑油，润滑油在密封摩擦面形成油膜隔离阻挡压力水及杂质侵入密封摩擦面。润滑油此时压强大于水压强，达到压力水零渗漏目的，所消耗的润滑油通过补油管804补充，补充时活塞下行，满油后由单向阀803自动反向锁止，补油结束。

液体传递压力根据帕斯卡定律而来，压强根据公式p＝f/s计算，p为压强，f为压力，s为受力面积。图2中液压缸水腔806位于带杆活塞802的活塞平面侧，液压缸油腔805位于带杆活塞802的活塞杆侧，则润滑油压强p油与水压强p水比值的计算公式为p油/p水＝s/(s-s杆)，其中s为活塞横截面面积，s杆为活塞杆横截面面积。由公式可以看出油压强＞水压强，润滑油压强p油与水压强p水比值大小与活塞杆直径有关。调整活塞杆直径即可实现润滑油压强p油与水压强p水比值的调整。