一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧道掘进机主驱动密封技术领域，特别是指一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置。


背景技术：

2.隧道掘进机主要分为两类，在我国，习惯上将用于软土地层的称为盾构，将用于岩石地层的称为tbm，无论是盾构还是tbm，在掘进过程中产生的渣土、粉尘、碎石很容易造成主驱动密封结构的损坏。特别是主要适用于硬岩地层掘进的tbm，在工作过程会产生大量的细微粉尘和渣土。这些粉尘很容易造成主驱动密封结构的损害，并通过主驱动密封进入到主驱动箱内破坏主驱动箱内的各种零部件。
3.由于主驱动密封设置在主驱动箱内部，主驱动密封一旦损坏就需要将整个驱动箱拆来更换主驱动密封，这种拆卸更换方法费事、费力，增加了施工的时间成本和人力成本。为了解决上述主驱动密封拆卸更换的弊端，公开日为2017.01.25、申请公布号为cn106352092a的中国发明专利申请公开了一种可快速更换的盾构机主驱动密封结构，包括焊接底板、密封耐磨板、密封固定板、唇形密封、内侧密封压板、外侧密封压板和密封连接板，焊接底板的内端面固定于刀盘法兰的外端面上，密封耐磨板的内端面固定于主驱动框架的外端面上，唇形密封的两端分别通过内、外侧密封压板固定于密封固定板的内端面上；密封固定板的内侧面卡合定位于焊接底板的外侧面上。
4.上述技术方案通过将径向密封的主驱动密封结构设置为轴向密封，来克服主驱动密封拆卸困难的问题。但是这种轴向密封结构不仅对现有主驱动密封结构的改动大，而且相关缺少密封检测装置，只有在主驱动密封完全失效后才能得知密封失效，这会导致渣土进入到主驱动箱内。即便方便了主动密封的拆卸，仍然需要对主驱动箱进行清洗。因此，设计一种能够快速识别主驱密封损坏并能够快速更换的主驱动密封装置十分必要。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，解决了现有隧道掘进机的主驱动密封系统无法同时达到快速识别损坏并快速更换的技术问题。
6.本技术的技术方案为：一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，设置在主驱动箱与密封支撑环之间，主驱动箱与密封支撑环之间设置有至少一道内部密封圈，即设置在主驱动箱与密封支撑环之间的内部密封圈可以与现有技术中的径向密封相同，内部密封圈设置的数量也可以根据实际需求进行选择调整，对主驱动箱的内部结构进行保护。在上述技术特征的基础上，本技术方案包括四种结构形式：
7.结构形式一：所述主驱动箱的外端可拆卸连接有第一密封压环，密封支撑环的外端部与第一密封压环径向对应，第一密封压环的内周面与密封支撑环外周面之间设置有至少一道第一密封圈。即在主驱动箱的前侧设置前侧密封结构，第一密封压环的内周面、密封
支撑环的外周面与相邻的第一密封圈之间或者与第一密封圈和最外侧的内部密封圈之间形成前侧密封腔。由于隧道掘进机的主驱动密封结构损坏主要是由于渣土不断沿着转动副间隙移动导致的，因此往往第一道唇形密封圈最先损坏。根据这一原理，本技术方案将前侧密封腔设置在主驱动箱外部，当前侧的第一密封圈损坏时，可以直接拆卸第一密封压环，即可将第一密封压环的内周面与密封支撑环的外周面之间的第一密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
8.结构形式二：所述主驱动箱的外端可拆卸连接有第一密封压环，密封支撑环的外端面可拆卸连接有与第一密封压环径向对应的第一密封支撑环；第一密封压环的内周面与第一密封支撑环的外周面之间设置有至少一道第一密封圈。同样是在主驱动箱的前侧设置前侧密封结构，与结构形式一的不同之处在于，第一密封压环的内周面、第一密封支撑环的外周面与相邻的第一密封圈之间或者与第一密封圈和最外侧的内部密封圈之间形成前侧密封腔。当前侧的第一密封圈损坏时，可以直接拆卸第一密封压环和第一密封支撑环，更加便捷地将第一密封压环的内周面与第一密封支撑环的外周面之间的第一密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
9.结构形式三：所述密封支撑环的外端面可拆卸连接有第二密封压环，所述主驱动箱的外端部与第二密封压环径向对应，所述第二密封压环的外周面与主驱动箱的内周面之间设置有至少一道第二密封圈。仍是在主驱动箱的前侧设置前侧密封结构，不同之处在于，第二密封压环的外周面、主驱动箱的内周面与相邻的第二密封圈之间或者与第二密封圈和最外侧的内部密封圈之间形成前侧密封腔。当前侧的第二密封圈损坏时，可以直接拆卸第二密封压环，即可将第二密封压环的外周面、主驱动箱的内周面之间的第二密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
10.结构形式四：所述密封支撑环的外端面可拆卸连接有第二密封压环，所述主驱动箱的外端面可拆卸连接与第二密封压环径向对应的第二密封支撑环，第二密封压环的外周面与第二密封支撑环的内周面之间设置有至少一道第二密封圈。仍是在主驱动箱的前侧设置前侧密封结构，不同之处在于，第二密封压环的外周面、第二密封支撑环的内周面与相邻的第二密封圈之间或者与第二密封圈和最外侧的内部密封圈之间形成前侧密封腔。当前侧的第二密封圈损坏时，可以直接拆卸第二密封压环，即可将第二密封压环的外周面、第二密封支撑环的内周面之间的第二密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
11.进一步地，所述内部密封圈与相邻的第一密封圈之间设置有密封隔环，当内部密封圈设置有两个以上时，相邻的内部密封圈之间通过密封隔环定位；当第一密封圈设置有两个以上时，相邻的第一密封圈之间通过密封隔环定位；当第二密封圈设置有两个以上时，相邻的第二密封圈之间通过密封隔环定位。即最外侧的第一密封圈或第二密封圈通过第一密封压环或第二密封压环定位，最内侧的内部密封圈通过主驱动箱或密封支撑环上设置的定位槽定位。
12.进一步地，所述结构形式一及结构形式二中，与内部密封圈相邻的第一密封圈跨设在第一密封压环与主驱动箱接缝的两侧，即第一密封圈的基体覆盖在第一密封压环与主
驱动箱之间的接缝处，第一密封圈的基体固定在第一密封压环与主驱动箱上，同时也对接缝起到密封作用。第一密封圈的浮动端与密封支撑环的外周面或第一密封支撑环的外周面浮动配合，即在结构形式一中，第一密封圈的浮动端与密封支撑环的外周面浮动配合，在结构形式二中，第一密封圈的浮动端与第一密封支撑环的外周面浮动配合。
13.进一步地，所述结构形式一中，所述密封支撑环的外周面设置有第一内部耐磨跑道，第一密封圈及内部密封圈的浮动端均与第一内部耐磨跑道浮动配合。
14.进一步地，所述结构形式二中，所述密封支撑环的外周面设置有第一内部耐磨跑道，所述第一密封支撑环的外周面设置有第一外部耐磨跑道，第一密封圈的浮动端与第一外部耐磨跑道浮动配合，内部密封圈的浮动端均与第一内部耐磨跑道浮动配合。
15.进一步地，在结构形式三和结构形式四中，与内部密封圈相邻的第二密封圈跨设在第二密封压环与密封支撑环接缝的两侧，第二密封圈的浮动端与主驱动箱的内周面或第二密封支撑环的内周面浮动配合。即第二密封圈的基体覆盖在第二密封压环与密封支撑环之间的接缝处，第二密封圈的基体固定在第二密封压环与密封支撑环上，同时也对接缝起到密封作用。第二密封圈的浮动端与主驱动箱的内周面或第二密封支撑环的内周面浮动配合，即在结构形式三中，第二密封圈的浮动端与主驱动箱的外周面浮动配合，在结构形式四中，第二密封圈的浮动端与第二密封支撑环的内周面浮动配合。
16.进一步地，所述结构形式三中，所述主驱动箱的内周面设置有第二内部耐磨跑道，第二密封圈及内部密封圈的浮动端均与第二内部耐磨跑道浮动配合。
17.进一步地，所述结构形式四中，所述主驱动箱的内周面设置有第二内部耐磨跑道，所述第二密封支撑环的内周面设置有第二外部密封跑道，第二密封圈的浮动端与第二外部密封跑道浮动配合，内部密封圈的浮动端均与第二内部耐磨跑道浮动配合。
18.进一步地，所述结构形式一和结构形式二中：当第一密封圈设置有一道时，所述内部密封圈与第一密封圈之间的密封腔中设置有压力传感器；当第一密封圈设置有两道以上时，相邻的两个第一密封圈之间及内部密封圈与第一密封圈之间至少一个密封腔中设置有压力传感器，压力传感器与控制单元相连。
19.进一步地，所述结构形式三和结构形式四中：当第二密封圈设置有一道时，所述内部密封圈与第二密封圈之间的密封腔中设置有压力传感器；当第二密封圈设置有两道以上时，相邻的两个第二密封圈之间及内部密封圈与第二密封圈之间的至少一个密封腔中设置有压力传感器，压力传感器与控制单元相连。通过压力传感器可以实时监测前侧密封腔内的压力，当密封腔中的压力异常时，控制单元通过上位机报警，提醒对密封进行更换。
20.更进一步地，所述结构形式一中，所述第一密封压环包括若干个环块，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环进行拆卸和拼装；
21.所述结构形式二中，第一密封压环或/和第一密封支撑环包括若干个环块，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环、第一密封支撑环进行拆卸和拼装；
22.所述结构形式三中，所述第二密封压环包括若干个环块，从而便于在狭小的隧洞内对第二密封压环进行拆卸和拼装；
23.所述结构形式四中，所述第二密封压环或/和第二密封支撑环包括若干个环块，从而便于在狭小的隧洞内对第二密封压环、第二密封支撑环进行拆卸和拼装。
24.更进一步地，所述内部密封圈、第一密封圈和第二密封圈为唇形密封圈，所述结构
形式一和结构形式二中，所述内部密封圈、第一密封圈的密封唇均位于内环侧，所述结构形式三和结构形式四中，所述内部密封圈、第二密封圈的密封唇均位于外环侧。
25.本实用新型的技术方案通过将前侧的密封与后侧的密封分开布置的方式来达到前侧的密封快速拆卸的目的，在具体实施过程中可以根据实际需要可以对密封结构和密封个数进行适当改动。前侧的密封不仅可以通过压力传感器监测是否失效，而且可以通过人工检测等其他检测形式进行判定。密封压环、密封支撑环采用分块方式方便拆卸，而且只是各种快速拆卸方案中的一种。
26.与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案可以实时监测外侧的密封圈是否失效，并且能够实现对外侧的密封圈进行快速拆卸和安装，及时的保护后侧的密封结构。本实用新型所提供的技术方案大大节省了密封拆卸的时间成本和人力成本，能够实现在狭小隧洞内的密封更换，大大减轻了维保人员的工作强度，降低施工成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
28.图1为本发明的剖视结构示意图；
29.图2为第一密封压环的一种结构形式；
30.图中标号：
31.1、第一密封压环；2、第一密封圈；3、紧定螺钉；4、密封隔环；5、内部密封圈；6、主驱动箱；7、第一内部耐磨跑道；8、密封支撑环；9、压力传感器；10、第一密封支撑环；11、第一外部耐磨跑道。
具体实施方式
32.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
33.实施例1，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，如图1和图2所示，设置在主驱动箱6与密封支撑环8之间，主驱动箱6与密封支撑环8之间设置有至少一道内部密封圈5，即设置在主驱动箱6与密封支撑环8之间的内部密封圈5可以与现有技术中的径向密封相同，内部密封圈5设置的数量也可以根据实际需求进行选择调整，对主驱动箱6的内部结构进行保护。
34.所述主驱动箱6的外端可拆卸连接有第一密封压环1，密封支撑环8的外端部与第一密封压环1径向对应，第一密封压环1的内周面与密封支撑环8外周面之间设置有至少一道第一密封圈2。即在主驱动箱6的前侧设置前侧密封结构，第一密封压环1的内周面、密封支撑环8的外周面与相邻的第一密封圈2之间或者与第一密封圈2和最外侧的内部密封圈5之间形成前侧密封腔。
35.由于隧道掘进机的主驱动密封结构损坏主要是由于渣土不断沿着转动副间隙移
动导致的，因此往往第一道唇形密封圈最先损坏。根据这一原理，本技术方案将前侧密封腔设置在主驱动箱6外部，当前侧的第一密封圈2损坏时，可以直接拆卸第一密封压环1，即可将第一密封压环1的内周面与密封支撑环8的外周面之间的第一密封圈2取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
36.进一步地，所述内部密封圈5与相邻的第一密封圈2之间设置有密封隔环4，当内部密封圈5设置有两个以上时，相邻的内部密封圈5之间通过密封隔环定位；当第一密封圈2设置有两个以上时，相邻的第一密封圈2之间通过密封隔环定位。即最外侧的第一密封圈2通过第一密封压环1定位，最内侧的内部密封圈5通过主驱动箱6上设置的定位槽定位。
37.进一步地，与内部密封圈5相邻的第一密封圈2跨设在第一密封压环1与主驱动箱6接缝的两侧，即第一密封圈2的基体覆盖在第一密封压环1与主驱动箱6之间的接缝处，第一密封圈2的基体固定在第一密封压环1与主驱动箱6上，同时也对接缝起到密封作用。
38.进一步地，第一密封圈2的浮动端与密封支撑环8的外周面浮动配合。所述密封支撑环8的外周面设置有第一内部耐磨跑道7，第一密封圈2及内部密封圈5的浮动端均与第一内部耐磨跑道7浮动配合，其作用主要是保护密封支撑环8，减小密封圈对密封支撑环8的磨损。
39.更进一步地，所述内部密封圈5、第一密封圈2为唇形密封圈，所述内部密封圈5、第一密封圈2的密封唇均位于内环侧，即内部密封圈5、第一密封圈2的密封唇与第一内部耐磨跑道7浮动配合。
40.更进一步地，所述第一密封压环1包括若干个环块，构成第一密封压环1的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与主驱动箱6相连，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环1进行拆卸和拼装。
41.实施例2，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，与实施例1的不同之处在于：所述主驱动箱6的外端可拆卸连接有第一密封压环1，密封支撑环8的外端面可拆卸连接有与第一密封压环1径向对应的第一密封支撑环10；第一密封压环1的内周面与第一密封支撑环10的外周面之间设置有至少一道第一密封圈2。
42.所述第一密封圈2的浮动端与第一密封支撑环10的外周面浮动配合。所述密封支撑环8的外周面设置有第一内部耐磨跑道7，所述第一密封支撑环10的外周面设置有第一外部耐磨跑道11，第一密封圈2的浮动端与第一外部耐磨跑道11浮动配合，内部密封圈5的浮动端均与第一内部耐磨跑道7浮动配合。即内部密封圈5的密封唇与第一内部耐磨跑道7浮动配合，第一密封圈2的密封唇与第一外部耐磨跑道11浮动配合。其作用主要是保护密封支撑环8和第一密封支撑环10，减小密封圈对密封支撑环8及第一密封支撑环10的磨损。
43.虽然同样是在主驱动箱6的前侧设置前侧密封结构，但是不同之处在于：第一密封压环1的内周面、第一密封支撑环10的外周面与相邻的第一密封圈2之间或者与第一密封圈2和最外侧的内部密封圈5之间形成前侧密封腔。当前侧的第一密封圈2损坏时，可以直接拆卸第一密封压环1和第一密封支撑环10，更加便捷地将第一密封压环1的内周面与第一密封支撑环10的外周面之间的第一密封圈2取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
44.进一步地，所述第一密封压环1或/和第一密封支撑环10包括若干个环块，构成第一密封压环1的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与主驱动箱6相连，构成第一密封支撑
环10的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与密封支撑环8相连，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环1进行拆卸和拼装。
45.本实施例的其他结构与实施例1相同。
46.实施例3，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，与实施例1和2的不同之处在于：所述密封支撑环8的外端面可拆卸连接有第二密封压环，所述主驱动箱6的外端部与第二密封压环径向对应，所述第二密封压环的外周面与主驱动箱6的内周面之间设置有至少一道第二密封圈。
47.虽然同样是在主驱动箱6的前侧设置前侧密封结构，但是第二密封压环的外周面、主驱动箱6的内周面与相邻的第二密封圈之间或者与第二密封圈和最外侧的内部密封圈5之间形成前侧密封腔。当前侧的第二密封圈损坏时，可以直接拆卸第二密封压环，即可将第二密封压环的外周面、主驱动箱6的内周面之间的第二密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
48.进一步地，所述内部密封圈5与相邻的第一密封圈2之间设置有密封隔环4，当第二密封圈设置有两个以上时，相邻的第二密封圈之间通过密封隔环定位。即最外侧的第二密封圈通过第二密封压环定位，最内侧的内部密封圈5通过密封支撑环8上设置的定位槽定位。
49.进一步地，第二密封圈的浮动端与主驱动箱6的外周面浮动配合。所述主驱动箱6的内周面设置有第二内部耐磨跑道，第二密封圈及内部密封圈5的浮动端均与第二内部耐磨跑道浮动配合。其作用主要是保护主驱动箱6，减小密封圈对主驱动箱6的磨损。
50.更进一步地，所述内部密封圈5和第二密封圈为唇形密封圈，所述内部密封圈5、第二密封圈的密封唇均位于外环侧，即内部密封圈5和第二密封圈的密封唇均与第二内部耐磨跑道浮动配合。
51.更进一步地，所述第二密封压环包括若干个环块，构成第二密封压环的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与密封支撑环8相连，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环1进行拆卸和拼装。
52.本实施例的其他结构与实施例1或2相同。
53.实施例4，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，与实施例1-3的不同之处在于：所述密封支撑环8的外端面可拆卸连接有第二密封压环，所述主驱动箱6的外端面可拆卸连接与第二密封压环径向对应的第二密封支撑环，第二密封压环的外周面与第二密封支撑环的内周面之间设置有至少一道第二密封圈。
54.所述主驱动箱6的内周面设置有第二内部耐磨跑道，所述第二密封支撑环的内周面设置有第二外部密封跑道，第二密封圈的浮动端与第二外部密封跑道浮动配合，内部密封圈5的浮动端均与第二内部耐磨跑道浮动配合。
55.进一步地，第二密封圈的浮动端与第二密封支撑环的内周面浮动配合。所述主驱动箱6的内周面设置有第二内部耐磨跑道，所述第二密封支撑环的内周面设置有第二外部密封跑道，第二密封圈的浮动端与第二外部密封跑道浮动配合，内部密封圈5的浮动端均与第二内部耐磨跑道浮动配合。其作用主要是保护主驱动箱6和第二密封支撑环，减小密封圈对主驱动箱6和第二密封支撑环的磨损。
56.更进一步地，所述内部密封圈5和第二密封圈为唇形密封圈，所述内部密封圈5、第
二密封圈的密封唇均位于外环侧，即内部密封圈5与第二内部耐磨跑道浮动配合，第二密封圈的密封唇均与第二外部密封跑道浮动配合。
57.虽然同样是在主驱动箱6的前侧设置前侧密封结构，但是第二密封压环的外周面、第二密封支撑环的内周面与相邻的第二密封圈之间或者与第二密封圈和最外侧的内部密封圈5之间形成前侧密封腔。当前侧的第二密封圈损坏时，可以直接拆卸第二密封压环，即可将第二密封压环的外周面、第二密封支撑环的内周面之间的第二密封圈取出，进行更换，而不需要拆卸其他密封结构，减小了密封拆卸的难度和工作量，实现密封快速的更换。
58.进一步地，所述第二密封压环或/和第二密封支撑环包括若干个环块，构成第二密封支撑环的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与主驱动箱6相连，构成第二密封压环的各个环块通过紧定螺钉3或紧定螺栓与密封支撑环8相连，从而便于在狭小的隧洞内对第一密封压环1进行拆卸和拼装。
59.实施例5，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，当第一密封圈2设置有一道时，所述内部密封圈5与第一密封圈2之间的密封腔中设置有压力传感器9；当第一密封圈2设置有两道以上时，相邻的两个第一密封圈2之间及内部密封圈5与第一密封圈2之间至少一个密封腔中设置有压力传感器9，压力传感器9与控制单元相连。通过压力传感器9可以实时监测前侧密封腔内的压力，当密封腔中的压力异常时，控制单元通过上位机报警，提醒对密封进行更换。
60.对于前侧密封腔的监测也可以通过人工检测等其他检测形式进行判定。
61.本实施例的其他结构与实施例1或2相同。
62.实施例6，一种能够快速拆卸的隧道掘进机主驱动密封装置，当第二密封圈设置有一道时，所述内部密封圈5与第二密封圈之间的密封腔中设置有压力传感器9；当第二密封圈设置有两道以上时，相邻的两个第二密封圈之间及内部密封圈5与第二密封圈之间的至少一个密封腔中设置有压力传感器9，压力传感器9与控制单元相连。通过压力传感器9可以实时监测前侧密封腔内的压力，当密封腔中的压力异常时，控制单元通过上位机报警，提醒对密封进行更换。
63.对于前侧密封腔的监测也可以通过人工检测等其他检测形式进行判定。
64.本实施例的其他结构与实施例3或4相同。
65.本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。