一种新型盾构机主驱动的密封环及其制备方法与流程

本发明涉及密封环技术领域，具体涉及一种用于新型盾构机主驱动的密封环及其制备方法。

背景技术：

为进一步满足市民的出行需求，全国越来越多的城市建设轨道交通设施，地铁建设成为城市轨道交通行业迅猛发展的一面旗帜。因此地铁隧道盾构机的需求量越来越大，目前盾构机新机制造数量在逐年增加。在吸取国外各种盾构技术的同时，如何适应国内盾构发展的需要，提高是生产效率，技术改进是一项值得大家研究的课题。

随着我国地下空间开发利用的加快，盾构法作为隧道、地铁、城市管线、越江和跨海等基础建设的一种主要施工方法，在城市地下空间开发利用中得到越来越广泛的应用。

盾构法在地下施工过程中具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，适合在软土地基段施工，在城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道的施工中具有明显优势。因此地铁隧道盾构机的需求量越来越大，目前盾构机新机制造数量在逐年增加。在吸取国外各种盾构技术的同时，如何适应国内盾构发展的需要，提高是生产效率，技术改进是一项值得大家研究的课题。

盾构机的主驱动系统被称为盾构机的“心脏”，那么，主驱动的密封则为“心脏的隔膜”，以用于阻止泥渣进入主驱动的润滑系统中，对整个主驱动密封系统造成严重的磨损，甚至对盾构机主轴承滚子、滚道及保持架造成损坏。在实际应用中，主驱动密封失效往往由于密封装置在密封环上长期滑动摩擦导致密封滑道面磨损，从而使密封压缩量不断减少导致主驱动密封性能不断下降直至失效。

目前，盾构机主驱动密封环主要以调质后的42crmo锻件为原料加工制造而成，密封滑道面经过表面淬火处理，成品表面硬度：55-62hrc，表面淬火深度：1.5mm；制造周期长、成本高，耐磨性能、使用寿命有限，无法满足盾构机的不断发展对密封要求耐更高温、耐更高压、更耐磨、更长寿命的需求。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种以普通碳钢或低合金钢为原料、在密封环的密封滑道面与密封接触的位置堆焊有耐磨材料的一种一种新型盾构机主驱动的密封环及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型盾构机主驱动的密封环，包括密封环主体，所述密封环主体上设有密封滑道面和槽口；

所述密封滑道面为密封环主体的外表面，用于使密封环与盾构机主驱动的其他部件相连；

所述槽口固定设于密封滑道面上，用于与盾构机主驱动的密封件的密封位置相配合连接。

作为本发明的进一步方案：为有效的增加密封环的耐磨度，所述槽口内堆焊有由耐磨材料组成的耐磨层；

优选的，所述槽口及相对应设置的耐磨层分别设有若干个，且均分布于密封滑道面上；

优选的，所述槽口和耐磨层的数量、位置与盾构机主驱动上密封件的密封道数、位置相对应。

作为本发明的进一步方案：所述密封环主体采用普通碳钢或低合金钢加工而成。

作为本发明的进一步方案：所述耐磨材料包括但不限于硬度为hrc28-32的fe基自熔性合金粉末、硬度为hrc30-hrc50的fe基自熔性合金粉末+ni基自熔性合金粉末复合、硬度为hrc50-hrc60的ni基自熔性合金粉末复合、硬度为hrc60以上的陶瓷合金耐磨材料的一种或一种以上的组合。

作为本发明的进一步方案：一种新型盾构机主驱动的密封环，其制备方法如下：

步骤一：利用普通碳钢或低合金钢加工出密封环主体的结构；

步骤二：在密封环主体的槽口内焊接耐磨层；

步骤三：去除应力，检测耐磨层的硬度；

步骤四：将焊接有耐磨层的密封环主体进行再次加工，以达到密封环的加工要求。

优选的，所述步骤二中的焊接方法为激光熔覆的方法使耐磨材料熔覆于槽口内。

优选的，所述步骤二中的焊接过程中，先将固定密封环的内、外圆弧表面进行限位固定以有效控制密封环的变形。

优选的，所述步骤三中的去除应力的方法为：采用振动时效仪对密封环进行去除应力。

优选的，所述步骤三中检测耐磨层的硬度的方法为：采用硬度计检测耐磨层的硬度是否达到图纸要求、着色探伤工件表面是否存在裂纹。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的密封环，通过在外表面开设槽口以焊接耐磨材料形成耐磨层，以有效增加密封环的耐磨性能，结构简单可靠。

(2)本发明通过在密封滑道面根据装配需求设计若干个设有耐磨层的槽口，以实现密封滑道面的耐磨性能根据设计需求匹配。

(3)本发明中槽口、耐磨层的数量、位置的设置根据盾构机主驱动上密封件的密封道数、位置相对应设置，以有效保证密封环安装于盾构机主驱动上时的密封性能与耐磨性能。

(4)本发明中密封环采用普通碳钢或低合金钢加工而成，焊接性能优异，易于维修再制造。

(5)本发明中耐磨层的材料可根据不同耐磨需求进行设置，以更好的满足密封环应用于不同的使用工况时的性能需求。

(6)本发明针对密封环的制造融合传统加工制造方法(减材制造)和激光熔覆技术(增材制造)，有效缩短制造周期，同时提高耐磨材料利用率，降低成本。

(7)本发明中采用激光熔覆的方法将耐磨材料熔覆于槽口内，以实现在耐磨材料有效附着于槽口内的同时，有效控制密封环的变形。

(8)本发明中可根据耐磨材料和堆焊工艺的不断发展，以更换不同的材料与制作方法即可制作出耐磨性能更好的密封环，以满足盾构机不断发展对主驱动密封更高要求的需要。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明密封环结构剖面示意图；

图2是本发明密封环主体结构剖面示意图。

其中：

1：密封环、1-1：密封环主体、1-2：密封滑道面、1-3：槽口、1-4：耐磨层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2所示，一种新型盾构机主驱动的密封环1，包括密封环主体1-1，所述密封环主体1-1上设有密封滑道面1-2和槽口1-3；

所述密封滑道面1-2为密封环主体1-1的外表面，用于使密封环与盾构机主驱动的其他部件相连；

所述槽口1-3固定设于密封滑道面1-2上，用于与盾构机主驱动的密封件4的密封位置相配合连接。

作为本发明的进一步实施例：为有效的增加密封环的耐磨度，所述槽口1-3内均设有耐磨层1-4；

优选的，所述槽口1-3及相对应设置的耐磨层1-4分别设有若干个，且均分布于密封滑道面1-2上；

优选的，所述槽口1-3和耐磨层1-4的数量、位置与盾构机主驱动上密封件的密封道数、位置相对应。

应用本实施例的密封环，其具体制作过程如下：

步骤一：利用普通碳钢或低合金钢加工出密封环主体的结构；

步骤二：在密封环主体的槽口内焊接耐磨层；

步骤三：去除应力，检测耐磨层的硬度；

步骤四：将焊接有耐磨层的密封环主体进行再次加工，以达到密封环的加工要求。

优选的，所述步骤二中的焊接方法为激光熔覆的方法使耐磨材料熔覆于槽口内。

优选的，所述步骤二中的焊接过程是，通过可调节式夹紧工装固定密封环的内、外圆弧表面，以有效控制密封环的变形。

优选的，所述步骤三中的去除应力的方法为：采用振动时效仪对密封环进行去除应力，以及采用硬度计检测耐磨层的硬度是否达到图纸要求、着色探伤工件表面是否存在裂纹。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。