密封结构以及密封状态监测方法与流程

1.本发明涉及密封技术领域，特别地，有关于一种密封结构以及密封状态监测方法。


背景技术：

2.盾构机在使用过程中由于工况复杂，造成砂土、碎石、泥浆、水进入密封腔，致使跑道产生较大磨损，后期跑道的维修成本较高、工期较长，为减小跑道的磨损，目前采取的措施是在支撑环上安装耐磨钢带，但由于耐磨钢带焊接处圆度不够，无法与支撑环紧密贴合，导致主驱动的密封性较差发生漏油，同时由于耐磨钢带存在明显热胀冷缩现象，盾构机在掘进过程中密封结构与耐磨钢带摩擦生热，导致耐磨钢带的体积膨胀，造成耐磨钢带与支撑环之间存在缝隙，造成油脂泄露，致使主驱动的密封系统难以建压，油脂无法正常挤出，难以起到阻挡外界异物进入泥水仓作用。
3.目前为解决盾构机的耐磨钢带与支撑环之间的间隙的油脂泄露问题，只能通过涂覆密封胶来填充该间隙阻止油脂泄露，但密封不及时且密封效果不明显，漏油问题彻底无法解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种密封结构以及密封状态监测方法，以解决目前盾构机的主驱动的耐磨钢带与支撑环之间容易产生间隙而导致油脂泄露的技术问题。
5.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
6.本发明提供一种密封结构，包括：至少一第一沟槽，设于支撑环与耐磨带之间，所述第一沟槽内填充有密封层；至少一第二沟槽，设于所述支撑环与所述耐磨带之间，所述第二沟槽内设有密封启动层，所述密封启动层包括油溶性外膜，所述油溶性外膜内装有预设液体；其中，所述油溶性外膜能被泄露的油脂溶解而造成其内部的所述预设液体流动至所述第一沟槽内而使所述密封层膨胀实现密封。
7.本发明的实施方式中，所述密封结构还包括密封状态监测结构，所述密封状态监测结构用于监测所述支撑环和所述耐磨带之间的作用力并根据所述作用力的变化监测所述密封结构的密封状态。
8.本发明的实施方式中，所述密封状态监测结构包括受力检测模块，所述受力检测模块设于所述支撑环与所述耐磨带之间，并靠近所述第一沟槽设置。
9.本发明的实施方式中，所述密封状态监测结构还包括预警模块，所述预警模块与所述受力检测模块信号连接，所述预警模块用于在所述作用力大于预设值时判断所述密封结构为失效状态并进行预警。
10.本发明的实施方式中，所述受力检测模块包括多个应变片，所述支撑环与所述耐磨带之间铺设有密封胶层，多个所述应变片通过所述密封胶层粘接固定于所述第一沟槽的两侧。
11.本发明的实施方式中，所述第二沟槽的数量为多个，所述第一沟槽的两侧均设有
至少一所述第二沟槽。
12.本发明的实施方式中，所述密封层的材料包括聚氨酯预聚体，所述预设液体包括水，所述聚氨酯预聚体遇水膨胀形成聚氨酯泡沫。
13.本发明的实施方式中，所述密封结构的数量为多个，多个所述密封结构沿所述支撑环的轴向间隔排布。
14.本发明还包括一种密封状态监测方法，用于监测上述密封结构的密封状态，包括以下步骤：监测支撑环与耐磨带之间的作用力；当所述作用力低于预设值，判断所述密封结构为失效状态。
15.本发明的实施方式中，还包括：当所述作用力为第一稳定值，判断所述密封结构为未启动状态；当所述作用力由所述第一稳定值降低至第二稳定值，且所述第二稳定值大于所述预设值，判断所述密封结构为密封状态。
16.本发明的特点及优点是：
17.本发明的密封结构，当支撑环与耐磨带之间产生间隙而油脂泄露时，泄露的油脂能够将第二沟槽内的密封启动层的油溶性外膜溶解，而使其内部的预设液体流至第一沟槽内，使得第一沟槽内的密封层膨胀实现密封，从而将支撑环与耐磨带之间油脂泄露通道进行堵塞，油脂无法漏出，从而避免油脂泄露，造成主驱动的密封系统难以建压而无法正常运行的问题。
18.本发明的密封状态监测方法，由于密封层在膨胀前后会造成支撑环与耐磨带之间作用力的变化，通过对支撑环与耐磨带之间的作用力进行监测，从而能够在支撑环与耐磨带之间的作用力低于预设值时判断密封结构为失效状态，从而能够及时地进行处理。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。
20.图1为本发明的密封结构的结构示意图。
21.图2为本发明的多个密封结构的布置图。
22.图中：
23.1、支撑环；2、耐磨带；3、密封结构；31、第一沟槽；32、密封层；33、第二沟槽；34、密封启动层；35、油溶性外膜；36、预设液体；37、受力检测模块；38、应变片；39、密封胶层。
具体实施方式
24.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做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。
25.实施方式一
26.如图1所示，本发明提供一种密封结构，包括：至少一第一沟槽31，设于支撑环1与
耐磨带2之间，第一沟槽31内填充有密封层32；至少一第二沟槽33，设于支撑环1与耐磨带2之间，第二沟槽33内设有密封启动层34，密封启动层34包括油溶性外膜35，油溶性外膜35内装有预设液体36；其中，油溶性外膜35能被泄露的油脂溶解而造成其内部的预设液体36流动至第一沟槽31内而使密封层32膨胀实现密封。
27.本发明的密封结构，当支撑环1与耐磨带2之间产生间隙而油脂泄露时，泄露的油脂能够将第二沟槽33内的密封启动层34的油溶性外膜35溶解，而使其内部的预设液体36流至第一沟槽31内，使得第一沟槽31内的密封层32膨胀实现密封，从而将支撑环1与耐磨带2之间油脂泄露通道进行堵塞，油脂无法漏出，从而避免油脂泄露，造成主驱动的密封系统难以建压而无法正常运行的问题。
28.具体的，如图1所示，支撑环1的内周面与耐磨带2的外周面密封配合，第一沟槽31和第二沟槽33可以为开设于支撑环1的内周面上的环形凹槽，也可以为开设于耐磨带2的外周面上的环形凹槽，还可以耐磨带2的外壁面上的环形凹槽和支撑环1上的环形凹槽相对配合形成。当支撑环1与耐磨带2之间产生缝隙，该缝隙会形成油脂泄露通道，而导致泄露的油脂沿着油脂泄露通道流至第二沟槽33，导致密封启动层34的油溶性外膜35被溶解，内部的预设液体36流出，进而也沿着油脂泄露通道流至第一沟槽31，使得第一沟槽31内的密封层32与该预设液体36反应并膨胀，从而将油脂泄露通道堵塞。本实施例中，密封层32的材料为聚氨酯预聚体，预设液体36为水，聚氨酯预聚体遇水膨胀形成聚氨酯泡沫。当然密封层32的材料也可以为现有技术中其他能够膨胀的密封材料，例如遇水膨胀橡胶。预设液体36也可以选择其他不能溶解油溶性外膜35而能使密封层32发生膨胀的液体。油溶性外膜35可以采用现有技术中能够溶于油脂而不溶于水的树脂制成的薄膜。此外，可以通过将预设液体36注入第二沟槽33内再覆盖油溶性外膜35进行封装，从而形成密封启动层34，也可以通过油溶性外膜35包覆预设液体36制成凝珠，再将多个凝珠填充于第二沟槽33中。
29.由于密封层32与预设液体36反应而膨胀实现密封，能够使支撑环1和耐磨带2之间的作用力发生明显的变化，利用该特点，如图1所示，本发明的实施方式中，密封结构还包括密封状态监测结构，密封状态监测结构用于监测支撑环1和耐磨带2之间的作用力并根据作用力的变化监测密封结构的密封状态。当支撑环1和耐磨带2之间的作用力趋于稳定而为第一稳定值，说明密封层32未发生膨胀，从而能判断油脂未发生泄露，密封结构为未启动状态；当支撑环1和耐磨带2之间的作用力由第一稳定值降低为第二稳定值，且该第二稳定值大于预设值，说明密封层32发生膨胀，从而能判断油脂发生了泄露，但密封结构为密封状态，油脂泄露通道被密封层32堵住；此外，由于密封层32膨胀密封的程度有限，若耐磨带2的温度逐渐升高而进一步变形，造成支撑环1和耐磨带2之间的间隙进一步增大，使得支撑环1和耐磨带2之间的作用力由第二稳定值降低并低于预设值，说明支撑环1和耐磨带2之间的间隙较大，油脂已经通过密封层32，从而判断密封结构为失效状态。本实施例中，支撑环1与耐磨带2之间铺设有密封胶层39，受力检测模块37包括多个应变片38，多个应变片38通过密封胶层39粘接固定于第一沟槽31的两侧。通过设置密封胶层39能够提高支撑环1和耐磨带2之间的密封性，同时能够固定应变片38。
30.如图1所示，密封状态监测结构包括受力检测模块37，受力检测模块37设于支撑环1与耐磨带2之间，并靠近第一沟槽31设置。通过将受力检测模块37靠近第一沟槽31设置，从而能够更准确且更及时地检测到密封层32膨胀前后支撑环1和耐磨带2之间的作用力发生
的变化。具体的，第一沟槽31与第二沟槽33之间的间距优选但不局限于7mm。受力检测模块37与第一沟槽31之间的间距优选但不局限于3mm。
31.如图1所示，密封状态监测结构37还包括预警模块，预警模块与受力检测模块37信号连接，预警模块用于在作用力小于预设值时判断密封结构为失效状态并进行预警。当密封结构失效，预警模块能够及时进行预警，从而能够及时地进行处理。
32.如图1所述，本发明的实施方式中，第二沟槽33的数量为多个，第一沟槽31的两侧均设有至少一第二沟槽33。不论是第一沟槽31的哪一侧发生油脂泄露，都能先通过流至第二沟槽33内而使密封启动层34内部的预设液体36漏出，进而流至第二沟槽33内而启动密封层32进行膨胀密封。
33.此外，为了形成多道密封，以进一步地提高密封地可靠性，如图2所示，本发明的实施方式中，密封结构3的数量为多个，多个密封结构3沿支撑环1的轴向间隔排布。具体的，每个密封结构3包括一个第一沟槽31、位于该第一沟槽31两侧的第二沟槽33以及位于第一沟槽31和第二沟槽33之间并靠近第一沟槽31设置的应变片38。根据每个密封结构3中应变片38所检测到的支撑环1和耐磨带2之间作用力的变化，能够对各个密封结构3的状态进行检测，并且能够分析出油脂泄露的位置以及密封失效的位置，当所有密封结构3的预警模块均进行预警时，则说明所有的密封结构3均为失效状态。
34.实施方式二
35.如图1所示，本发明还提供一种密封状态监测方法，用于监测密封结构3的密封状态，包括以下步骤：监测支撑环1与耐磨带2之间的作用力；当作用力低于预设值，判断密封结构3为失效状态。本实施方式的密封结构3与实施方式一中密封结构3的具体结构、工作原理以及有益效果均相同，在此不在赘述。
36.本发明的实施方式中，还包括：当作用力为第一稳定值，判断密封结构3为未启动状态；当作用力由第一稳定值降低至第二稳定值，且第二稳定值大于预设值，判断密封结构3为密封状态。其中，第一稳定值和第二稳定值不限定于某个特定值而是波动较小而趋于稳定的值。
37.本发明的密封状态监测方法，由于密封层32在膨胀前后会造成支撑环1与耐磨带2之间作用力的变化，通过对支撑环1与耐磨带2之间的作用力进行监测，从而能够在支撑环1与耐磨带2之间的作用力低于预设值时判断密封结构3为失效状态，从而能够及时地进行处理。
38.以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。