[发明专利]一种盾构机主驱动高压密封系统和一种泥水平衡盾构机

说明书

本发明公开了一种盾构机主驱动高压密封系统和一种设置有该系统的泥水平衡盾构机。该盾构机主驱动高压密封系统中：压缩空气输入接口的进口用于连接气源；第一正作用气动调节阀中，进口连接压缩空气输入接口的出口，出口连接第一反作用气动调节阀的进口和油气密封腔；第一反作用气动调节阀的出口连接排气管路；第一正作用气动调节阀和第一反作用气动调节阀的正压力检测端，均连接气垫仓；第一正作用气动调节阀和第一反作用气动调节阀的负压力检测端，均连接油气密封腔。本发明实现了气动闭环反馈、随动响应控制，安全可靠、自动化程度高，从根本上提高唇形密封理论承压能力。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，特别涉及一种盾构机主驱动高压密封系统，和一种设置有该系统的泥水平衡盾构机。

背景技术

随着国家基础设施建设的深入发展，大断面、大埋深、高水压、长距离隧道的建设已逐步展开。为应对这些复杂恶劣工况，隧道施工多采用一种集隧道挖掘、施工排渣和管片衬砌为一体的复杂掘进设备——盾构机。其已成为衡量一个国家工程机械领域发展高度的标准。

而在过江过海等高水压工况时，需采用泥水平衡盾构机进行掘进，目前主流且安全可靠的是采用带气垫仓的间接式泥水平衡盾构机。

主驱动是泥水平衡盾构机的重要组成部分，其密封性能的好坏直接决定了盾构机水土承压能力的大小。目前，盾构机主驱动主要采用唇形橡胶密封，为了提高水土承压能力，一般会设置四道密封唇。第一道密封唇外加工迷宫腔，腔体内持续注入高纤维油脂抵抗外部泥渣侵入；第一道与第二道密封唇形成的油脂腔P1，其会持续注入油脂，一方面进一步提高主驱动密封能力，一方面对密封唇进行润滑减磨；第二道与第三道密封唇形成的环腔为油气密封腔P2，即当外部水压超过一定数值时，此腔会注入齿轮油和空气以给密封唇提供支撑力；第三道密封唇与第四道密封唇一般反装，形成泄漏检测腔P3；第四道密封唇主要是密封变速箱P4，以免其内部齿轮油泄漏。

单道唇形橡胶密封承压能力一般在3bar左右，在水土压力小于3bar时，依靠油脂腔P1油脂压力便可抵抗外部水土压力，保证主驱动密封可靠；

当水土压力大于3bar且小于6bar时，通过油气密封腔P2和油脂腔P1提供的压力之和亦可抵抗外部水土压力；

当盾构机大埋深高水压作业时，水土压力超过6bar，传统的多道组合密封很难抵抗外部水压，外部泥渣会穿透密封侵入主驱动，造成盾构机停机、工程延期。

此外，现有技术中的主驱动密封系统，在加压时，多采用人工操作，对使用人员操作经验要求较高，结果误差较大，严重时会造成泥水压力不稳，开挖面塌陷、冒顶等工程灾害。而且，现有技术中的主驱动密封系统不能实现自动降压，当密封腔不需要加压时，需人工开启排气球阀，存在一定安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构机主驱动高压密封系统和一种设置有该系统的泥水平衡盾构机，实现气动闭环反馈、随动响应控制，安全可靠、减少人为干预、自动化程度高，从根本上提高唇形密封理论承压能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盾构机主驱动高压密封系统，包括气垫仓、油气密封腔、压缩空气输入接口、第一正作用气动调节阀、第一反作用气动调节阀，其中：

所述压缩空气输入接口的进口用于连接气源，所述压缩空气输入接口的出口连接所述第一正作用气动调节阀的进口，所述第一正作用气动调节阀的出口连接所述第一反作用气动调节阀的进口和所述油气密封腔，所述第一反作用气动调节阀的出口连接排气管路；

所述第一正作用气动调节阀的正压力检测端和所述第一反作用气动调节阀的正压力检测端，均连接所述气垫仓；

所述第一正作用气动调节阀的负压力检测端和所述第一反作用气动调节阀的负压力检测端，均连接所述油气密封腔；