[发明专利]土压平衡盾构机主驱动密封结构及其设计方法

说明书

本发明涉及一种土压平衡盾构机主驱动密封结构的设计方法，主驱动密封结构包括一个开放腔、密封油脂流道、多个密封件、三个润滑腔、密封件压紧保持架、调节装置，开放腔与土仓相通，密封油脂流道为迷宫形式，密封件压紧保持架对密封件进行径向托起和轴向压紧，密封件分隔开放腔和润滑腔，根据开放腔G OD注入的油脂的流速、粘度和最小排入土仓的油脂量，计算油脂进入土仓的密封油脂流道尺寸；并计算密封件的截面尺寸、压缩量，选择材料、设计其结构以控制密封件与接触面磨擦产生的热量对密封件产生的影响，满足密封要求，本发明的主驱动密封结构设计简单、易于调试，能够缩短加工制作周期，且密封件使用寿命有大幅度调高，能够提高盾构效率。

技术领域

本发明涉及一种土压盾构设备，尤其涉及一种土压平衡盾构机密封结构及其设计方法。

背景技术

现有的盾构机主驱动密封与一般减速器密封功能没有区别，均是由密封件、支撑件、润滑油冷却系统、密封结构件散热装置、密封压盖组成，以阻止异物进入传动装置。

盾构机结构本身比较复杂，其中主驱动是盾构机掘进的核心部件，因此对其MTBF（Mean time between failures平均无故障间隔时间)和MTTR（Mean Time To Repair平均维修时间）要求高。

现有盾构机主驱动密封结构的主要缺点在于：

1、在靠近刀盘侧开放密封腔处设计一个简单流道，其形成油脂密封环的难度大、要求高；主驱动结构没有油脂密封环的保护，密封件快速损坏，导致主驱动密封件失效，严重影响盾构机正常掘进，经济损失大；

2、为保证主驱动内的密封件在一定温度内恒定，采用水冷却方式对其进行降温，在密封件外侧进行水循环冷却，导致主驱动在结构设计上复杂，体积增大，如图1所示；

3、被动地选择密封件的结构，不能根据实际需要设计密封件的结构，被动地选择密封件的截面尺寸，不能根据散热的需要选择密封件的尺寸；不能根据密封件的磨损情况动态地调整压紧力。

发明内容

为了克服现有技术中盾构机主驱动密封结构的上述缺点，根据需要合理地设

计主驱动的密封结构，使刀盘侧开放密封腔快速形成油脂密封环，取消水冷却装置以减小整个结构的体积，本发明提供了一种土压平衡盾构机主驱动密封结构的设计方法，主驱动密封结构包括一个开放腔、密封油脂流道、多个密封件、三个润滑腔、密封件压紧保持架、调节装置，开放腔与土仓相通，密封油脂流道为迷宫形式，密封件压紧保持架对密封件进行径向托起和轴向压紧，密封件分隔开放腔和润滑腔，所述设计方法包括以下步骤：

（1）将密封油脂流道设计成迷宫形式，根据开放腔GOD注入的油脂的流速、粘度和最小排入土仓的油脂量，计算油脂进入土仓的密封油脂流道尺寸；

（2）计算密封件的截面尺寸，选择材料、设计其结构以控制密封件与接触面磨擦产生的热量对密封件产生的影响；

（3）计算密封件的压缩量，使密封件在密封结构处产生的压力满足密封要求；

（4）油脂运动过程中迷宫形式的密封油脂流道对其产生阻力，使GOD腔快速充满油脂，形成密封油脂环；

（5）油脂形成密封油脂环后形成密闭腔阻止外部异物进入主驱动，对密封件进行保护；

（6）当G口压力达到一定值时，CV1-CV3口陆续建立压力，以给G口一个作用力，保证油脂向外流出而不会向润滑腔内倒流；

（7）3道润滑腔形成3道密封腔，各润滑腔相互独立，通过循环油将密封腔润滑油热量带走；

（8）设计密封件压紧保持架的结构，使其对密封件进行径向托起和轴向压紧，防止密封件翻唇，达到盾构机主驱动密封的要求；