一种用于盾构机的土砂密封结构以及盾构机

1.本实用新型涉及盾构机技术领域，尤其涉及一种用于盾构机的土砂密封结构以及盾构机。


背景技术：

2.盾构隧道掘进机，简称盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行
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量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
3.盾构机主轴承是盾构机的核心部件，起着支撑刀盘并使之回转破岩的作用，如果主轴承土砂密封系统不能正常工作，会造成土仓泥沙进入主轴承，并导致主驱动齿轮油箱污染，主轴承和主驱动齿轮受损，最终导致盾构机故障停机，因此盾构机的土砂密封系统正常工作具有重要的工作意义。
4.目前，国内盾构机使用的主驱动密封结构主要为径向密封，即采用径向唇形密封，并在两道唇形密封中间的空腔注入密封油脂，由于密封的结构只允许油脂向外流动，从而达到密封目的。但是此类密封只能安装在主驱动的内部，一旦施工过程中由于某些因素(例如油脂注入量不够)导致渣土进入了密封腔，就会造成唇形密封损坏，密封失效。一旦发生密封失效，则必须对密封进行更换，如若不然渣土等异物就会进入到主驱动的主轴承和传动齿轮部位，造成关键部件的损害，损失更大。常规的更换密封的做法是：
①
对前方土体进行加工；
②
在设备内部将主驱动拆除并解体，更换密封后再安装回去。此种方法工期长，设备内部空间有限，拆卸安装难度大，成本投入高。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于盾构机的土砂密封结构以及盾构机，能够对盾构机原有的土砂密封系统进行防护，并且安装和拆卸简单。
6.为实现上述目的，本实用新型的用于盾构机的土砂密封结构所采用的技术方案是：
7.一种用于盾构机的土砂密封结构，包括：
8.环形支撑板，环形支撑板的内侧用于与刀盘法兰的外侧固定连接，环形支撑板的径向两侧设有外凸的定位凸起；
9.环形密封固定板，包括环形板体和一体成型在环形板体的朝向主驱动壳体的一侧的密封卡接部，密封卡接部与环形板体之间形成用于卡接环状唇形密封的卡槽，环形板体的内环面上一体成型有外凸的挡止凸起，挡止凸起的外侧面与环形板体的外侧面平齐，挡止凸起与所述定位凸起在环形密封固定板的轴向上挡止接触；
10.环形密封压板，设置在所述环形板体的内侧面并与所述密封卡接部对应，环形密封压板上设有环形定位槽，环形定位槽沿环形密封压板的轴向延伸至环形密封压板的外侧面，环形定位槽的槽底用于与环状唇形密封的内环面抵触，环形定位槽的槽侧壁用于与环形密封的内侧面压触，环形密封压板通过锁紧螺钉可拆连接在所述环形板体上；
11.环状唇形密封，设置在环形板体与环形密封压板之间，用于将盾构机的主驱动壳体与盾构机的刀盘法兰之间所形成的间隙密封；
12.环形连接板，设置在环形支撑板和环形密封固定板的外侧，并同时与环形密封固定板和环形板体通过紧固螺钉可拆连接；
13.环形密封耐磨板，与所述主驱动壳体一体成型，并与所述环状唇形密封的密封唇压触。
14.进一步的，所述环形密封固定板还包括与所述环形板体和密封卡接部一体成型的防护板体，防护板体沿环形板体的轴向且背向环形连接板的一侧延伸，防护板体在环形板体径向上的投影将所述环状唇形密封覆盖。
15.进一步的，所述环形板体与所述定位凸起之间密封连接。
16.进一步的，所述定位凸起上设有环形密封槽，环形密封槽内填充有环形密封圈，环形密封圈与环形板体压触。
17.本实用新型的盾构机所采用的技术方案是：
18.一种盾构机，包括主驱动壳体和用于固定刀盘的刀盘法兰，主驱动壳体内设有驱动刀盘旋转的主驱动机构，刀盘法兰的内侧面与主驱动壳体的外侧面之间形成密封脂出口，密封脂出口的外侧设有土砂密封结构，土砂密封结构包括：
19.环形支撑板，环形支撑板的内侧与刀盘法兰的外侧固定连接，环形支撑板的径向两侧设有外凸的定位凸起；
20.环形密封固定板，包括环形板体和一体成型在环形板体的朝向主驱动壳体的一侧的密封卡接部，密封卡接部与环形板体之间形成用于卡接环状唇形密封的卡槽，环形板体的内环面上一体成型有外凸的挡止凸起，挡止凸起的外侧面与环形板体的外侧面平齐，挡止凸起与所述定位凸起在环形密封固定板的轴向上挡止接触；
21.环形密封压板，设置在所述环形板体的内侧面并与所述密封卡接部对应，环形密封压板上设有环形定位槽，环形定位槽沿环形密封压板的轴向延伸至环形密封压板的外侧面，环形定位槽的槽底用于与环状唇形密封的内环面抵触，环形定位槽的槽侧壁用于与环形密封的内侧面压触，环形密封压板通过锁紧螺钉可拆连接在所述环形板体上；
22.环状唇形密封，设置在环形板体与环形密封压板之间，用于将所述密封脂出口密封；
23.环形连接板，设置在环形支撑板和环形密封固定板的外侧，并同时与环形密封固定板和环形板体通过紧固螺钉可拆连接；
24.环形密封耐磨板，与所述主驱动壳体一体成型，并与所述环状唇形密封的密封唇压触。
25.进一步的，所述环形密封固定板还包括与所述环形板体和密封卡接部一体成型的防护板体，防护板体沿环形板体的轴向且背向环形连接板的一侧延伸，防护板体在环形板体径向上的投影将所述环状唇形密封覆盖。
26.进一步的，所述环形板体与所述定位凸起之间密封连接。
27.进一步的，所述定位凸起上设有环形密封槽，环形密封槽内填充有环形密封圈，环形密封圈与环形板体压触。
28.本实用新型的有益效果是：
29.1、本实用新型的土砂密封结构设置在刀盘法兰与主驱动壳体之间，相当于对盾构机原有主驱动密封加装一道外防护密封，起到对盾构机原主驱动密封结构的保护作用，避免土砂进入到密封腔内，降低了盾构机原有主驱动密封失效的可能，延长了盾构机原有主驱动密封的使用寿命。
30.2、本实用新型的土砂密封结构的各个构件之间均可拆连接，且位于盾构机主驱动结构外侧，在环状唇形密封失效时，可进行快速的拆装和更换，节省成本。
31.3、相比于现有技术，环形密封固定板为一体式结构，自身既能够固定环状唇形密封，又能够防止外界异物进入到环状唇形密封内，减少了环形密封压板的使用数量，安装更方便；环形密封耐磨板与主驱动壳体一体成型，减少了安装时的焊接作业。
附图说明
32.图1是本实用新型的用于盾构机的土砂密封装置的结构示意图；
33.图2是图1中环形密封固定板的半截面结构示意图。
34.附图标记说明：1-环形支撑板，2-定位凸起，3-主驱动壳体，4-刀盘法兰，5-环形密封固定板，6-挡止凸起，7-环状唇形密封，8-环形密封压板，9-锁紧螺钉，10-紧固螺钉，11-防护板体，12-环形板体，13-密封卡接部，14-环形连接板,15-环形密封耐磨板，16-卡槽，17-环形密封圈，18-密封脂出口。
具体实施方式
35.下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
36.本实用新型的用于盾构机的土砂密封结构的具体实施例：
37.如图1所示，用于盾构机的土砂密封结构包括环形支撑板1、环形密封固定板5、环形密封压板8、环状唇形密封7、环形连接板14和环形密封耐磨板15。
38.其中，环形支撑板1的内侧用于与刀盘法兰4的外侧焊接连接，环形支撑板1的径向两侧设有外凸的定位凸起2。如图2所示，环形密封固定板5为整体结构，包括环形板体12和一体成型在环形板体12的朝向主驱动壳体3的一侧的密封卡接部13，密封卡接部13与环形板体12之间形成用于卡接环状唇形密封7的卡槽16。环形板体12的内环面上一体成型有外凸的挡止凸起6，挡止凸起6的外侧面与环形板体12的外侧面平齐，挡止凸起6与定位凸起2在环形密封固定板5的轴向上挡止接触，以限定环形密封固定板5与环形支撑板1的位置关系。为保证两者连接的牢靠，在环形支撑板1和环形密封固定板5的外侧设置环形连接板14，环形支撑板1和环形密封固定板5内均设有连接孔，环形连接板14与环形密封固定板5和环形板体12通过安装在对应连接孔内的紧固螺钉10可拆连接在一起。
39.环形密封压板8设置在环形板体12的内侧面并与密封卡接部13对应，环形密封压板8上设有环形定位槽，环形定位槽沿环形密封压板8的轴向延伸至环形密封压板8的外侧面。环形定位槽的槽底用于与环形密封的内环面抵触，环形定位槽的槽侧壁用于与环状唇
形密封7的内侧面压触，环形密封压板8通过锁紧螺钉9可拆连接在环形板体12上。环状唇形密封7设置在环形板体12与环形密封压板8之间，外端与卡槽16过盈配合，内端被环形密封压板8压紧在环形板体12上，使环状唇形密封7与环形密封固定板5之间无间隙，用于将盾构机的主驱动壳体3与盾构机的刀盘法兰4之间所形成的间隙密封。
40.如图1所示，在环形支撑板1与环形密封固定板5装配后，环形密封固定板5、环形支撑板1与刀盘法兰4和主驱动壳体3之间仍留有缝隙，为避免密封油脂露出，环形板体12与定位凸起6之间也密封连接，具体是在定位凸起6上设有环形密封槽，环形密封槽内填充有环形密封圈17，环形密封圈17与环形板体12压触。
41.本实施例中，如图2所示，环形密封固定板5还包括与环形板体12和密封卡接部13一体成型的防护板体11，防护板体11沿环形板体12的轴向且背向环形连接板14的一侧延伸，防护板体11在环形板体12径向上的投影将环状唇形密封7覆盖，可以起到简单的迷宫密封的作用，从而防止外界异物进入到环状唇形密封7内，避免施工过程中大块的渣土对环状唇形密封7的损坏。
42.如图1所示，环形密封耐磨板15与主驱动壳体3一体成型，并且凸出主驱动壳体3外，伸入到盾构机的主驱动壳体3与盾构机的刀盘法兰4之间的间隙，并与环状唇形密封7抵触，以此，环形唇形密封7能发挥密封作用。
43.本实用新型在安装时，先将环形支撑板1的内端面焊接在刀盘法兰4的外端面上，然后将环状唇形密封7的外端卡在环形密封固定板5上的卡槽16内，并通过环形密封压板8压紧在环形密封固定板5的内端面上，通过锁紧螺钉9将环形密封压板8、环状唇形密封7可拆卸地固定在环形密封固定板5上，形成一个整体；再然后，将环形密封固定板5上的挡止凸起6与环形支撑板1上的定位凸起2挡止配合对环形密封固定板5进行定位，为了使二者之间很好的密封，在二者之间放置环形密封圈17；最后，将环形连接板14的内端面分别靠紧在环形支撑板1和环形密封固定板5的外端面上，并在环形连接板14和环形支撑板1，以及环形连接板14和环形密封固定板5之间分别设置紧固螺钉10可拆卸的装配在一起，此时，环状唇形密封7刚好被定位在环形密封固定板5和环形密封耐磨板15之间并将它们之间的空隙填充密封，同时防护板体11能防止外界异物进入环状唇形密封7内。至此，完成土砂密封结构的安装。
44.在更换时，只需要将紧固螺钉10拆开，即可整体将环形密封固定板5连同环状唇形密封7整体拆掉，此时将锁紧螺钉9拆卸，即可将环状唇形密封7拆卸更换，非常方便。
45.本实用新型的土砂密封结构设置在刀盘法兰与主驱动壳体之间，相当于对盾构机原有主驱动密封加装一道外防护密封，起到对盾构机原主驱动密封结构的保护作用，避免土砂进入到密封腔内，降低了盾构机原有主驱动密封失效的可能，延长了盾构机原有主驱动密封的使用寿命。本实用新型的土砂密封结构的各个构件之间均可拆连接，且位于盾构机主驱动结构外侧，在环状唇形密封失效时，可进行快速的拆装和更换，节省成本。相比于现有技术，环形密封固定板为一体式结构，自身既能够固定环状唇形密封，又能够防止外界异物进入到环状唇形密封内，减少了环形密封压板的使用数量，安装更方便；环形密封耐磨板与主驱动壳体一体成型，减少了安装时的焊接作业，提高了安装效率。
46.本实用新型的盾构机的具体实施例：
47.如图1所示，盾构机包括主驱动壳体3和用于固定刀盘的刀盘法兰4，主驱动壳体3
内设有驱动刀盘旋转的主驱动机构，刀盘法兰4的内侧面与主驱动壳体3的外侧面之间形成密封脂出口18，密封脂出口18的外侧设有土砂密封结构。土砂密封结构与上述实施例中的用于盾构机的土砂密封结构相同，在此不再详细赘述。主驱动壳体内的主驱动机构与刀盘均为现有技术，在此不再详细赘述。
48.以上所述的本实用新型的实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包括在本实用新型的权利要求保护范围之内。