[发明专利]掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及掘进机技术领域，尤其是涉及一种掘进机主驱动密封压力控制系统及其控制方法。

背景技术

隧道掘进机施工是城市地铁隧道、过江河公路隧道、过江输水或输气管道施工的主要作业方法，作为隧道掘进机核心部件之一的主驱动，在为刀盘的旋转提供扭矩的同时，还承受着推进系统的全部推力。良好的密封系统是保障主轴承性能和安全使用寿命的前提，如果在施工过程中，主轴承的密封出现问题，将造成主轴承润滑油泄漏或泥水及渣土等进入主轴承或齿轮箱，给盾构施工带来不可估量的损失。

隧道施工的盾构掘进机是通过刀盘的回转运动，依靠其上的刀具对土体进行切削来开挖隧道。刀盘和驱动单元之间具有相对运动，驱动单元是固定不动的，二者之间设置了多道密封。隧道通常位于地面以下十几米、甚至几十米深处，开挖面存在非常大的土压。如果主驱动密封系统压力不稳定，导致在带有压力润滑油情况下，密封圈与开挖面处之间的压差波动过大，在隧道掘进机工作过程中，开挖土仓内带有一定压力的泥水和砂石易粘附到密封圈上，导致密封圈加剧磨损、温度升高过快，甚至泥土会通过主驱动密封深入到主驱动箱内直接造成主轴承或齿轮的破坏。此时，即使在隧道内及时更换或维修，也会延长施工工期、增加施工成本和工程风险，严重影响隧道施工。

因此，可靠稳定的密封压力控制对隧道掘进机施工来讲，扮演着极其重要的角色。

现有的主驱动密封结构一般为三道密封环，密封环之间充满油脂，且三道密封环的磨损基本相同。但实际上起到主密封作用的是与外部连通的第一道密封环，一旦该密封环损坏，第二道和第三道密封环也会很快损坏，导致密封失效，只能拆机更换密封环。

现有的密封环之间，油脂的压力是通过多处注油孔不断注入一定压力油来维持的。根据实际使用情况来看，每道密封环前后的压力会逐渐增大且不可控，即第三道高于第二道、第二道高于第一道，第一道则高于外部压力(P3＞P2＞P1)。由于密封环只能承受一定的背压，随着外部压力增加，需要增加密封环数量达到第n道，且油液温度在得到有效控制后，才能达到密封效果。然而，这种方法将导致第n道密封环承受的压力超出密封环自身的背压极限，造成密封环密封失效。而一旦失效，对主驱动内部的主轴承和齿轮将会造成更大的破坏。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明旨在提供一种掘进机主驱动密封压力控制系统，以针对掘进机的主驱动密封结构进行检测、冷却和控制。

本发明旨在还提供一种掘进机主驱动密封压力控制系统的控制方法。

根据本发明的掘进机主驱动密封压力控制系统，掘进机的主驱动密封结构具有可填充密封油脂的密封流道，所述主驱动密封结构还具有可填充冷却液且用于对所述密封流道进行冷却的冷却流道，主驱动密封压力控制系统包括密封油压力控制子系统和冷却循环子系统，所述密封油压力控制子系统适于与所述密封流道相连以控制所述密封流道内密封油脂的压力，所述冷却循环子系统适于与所述冷却流道相连以向所述冷却流道提供冷却液以降低密封油脂的温度，其中，所述密封油压力控制子系统包括：第一动力装置、第一控制装置、第一储存装置、第一检测显示装置和第二检测显示装置，所述第一动力装置用于驱动密封油脂在所述密封流道和所述第一储存装置之间流动，所述第一控制装置用于控制从所述第一储存装置流向所述密封流道的密封油脂的压力和流量，所述第一检测显示装置用于检测流入所述密封流道的密封油脂的压力、温度和流量的变化，所述第二检测显示装置用于检测从所述密封流道流出的密封油脂的压力、温度和流量的变化。

根据本发明实施例的掘进机主驱动密封压力控制系统，通过设置密封油压力控制子系统，有利于减少主驱动密封结构的密封环的磨损，延长密封环的使用寿命，降低施工成本，同时还可以承受较大的外部压力，增强主驱动密封的承压性能，提高密封的安全性。通过设置冷却循环子系统以向主驱动密封结构的冷却流道提供冷却液，从而有效控制密封流道内的密封油脂的油温，使密封油脂达到较好的密封效果。两个子系统相互独立设置，相互间干扰少，同时也能简化结构，利于调控。

在一些实施例中，所述密封油压力控制子系统还包括：第一冷却装置，所述第一冷却装置用于对从所述密封流道流出的密封油脂进行冷却。

可选地，所述第一动力装置包括泵和电机，所述第一控制装置包括压力控制阀和流量控制阀。

可选地，所述第一检测显示装置和所述第二检测显示装置分别包括：压力传感器、温度传感器、流量计和压力表。

可选地，所述第一冷却装置包括油冷机。