[发明专利]适用于冷冻工法的盾构机滚刀的密封结构和滚刀

说明书

本发明公开了一种适用于冷冻工法的盾构机滚刀的密封结构和滚刀，用于密封端盖的第一安装槽和刀毂的第二安装槽，该密封结构包括第一弹性金属密封圈和第二弹性金属密封圈，第一弹性金属密封圈包括第一贴合面和第一密封面；第二弹性金属密封圈包括第二贴合面和第二密封面；密封结构具有使用状态，当处于使用状态时，第一贴合面贴设于第一安装槽内，第二贴合面贴设于第二安装槽内，第一密封面和第二密封面相互贴合，且第一弹性金属密封圈可绕自身轴线在第二密封面上旋转。本发明的密封结构在冷冻工况仍能起到有效的密封效果，保证滚刀的正常运转。

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，具体涉及一种适用于冷冻工法的盾构机滚刀的密封结构和滚刀。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。

刀盘是盾构机的核心部件，刀盘上通常包括刀盘体、刀具和泡沫管路等，刀盘体由钢结构焊接而成，刀具有滚刀、切刀和刮刀等。现有的滚刀如图1所示，包括刀轴1、刀毂2、刀圈3，刀毂2与刀轴1同轴设置，刀毂2的内壁面的两端通过圆锥滚子轴承5与刀轴1相连，并可绕刀轴1旋转，刀圈3设于刀毂2的外壁面上；该滚刀还包括两个端盖4，两个端盖4分别连接于刀轴1的两端，且端盖4与刀毂2相连，相互连接的端盖4与刀毂2的端面为相互配合的企口结构；且刀毂2、端盖4和圆锥滚子轴承5之间形成一密封腔6，在密封腔6内安装浮动密封结构8，浮动密封结构8的作用是为了防止圆锥滚子轴承5内的润滑剂从端盖4与刀毂2的连接处泄漏且防止外来物进入。

现有的浮动密封结构8的具体结构为：端盖4内侧沿该端盖4的圆周方向开设有第一安装槽40，刀毂2内侧沿该刀毂2的径向开设有第二安装槽20，浮动密封结构8由两个啮合的金属密封环80和两个富有弹性的复合橡胶圈81组成，金属密封环80是一个轴向呈马鞍形，由铁合金材料制成的浮动式的端面密封环，橡胶圈81是一轴向截面为圆形而截面直径较粗的橡胶环。金属密封环80需成对使用，安装在端盖4上的金属密封环80为定环，安装在刀毂2上的金属密封环80随刀毂一起旋转为动环，马鞍结构的动环和定环的马鞍座上设有一个橡胶圈81，两个橡胶圈81分别安装在第二安装槽20和第一安装槽40内。

以安装在第一安装槽40内的浮动密封结构8的密封原理为例进行说明：参见图2所示，在装配预紧力作用下橡胶圈81在端盖4的第一安装槽40内受轴向压缩产生变形，产生垂直于第一安装槽40的内壁的弹力Fb和垂直于金属密封环80与橡胶圈81之间的连接面的弹力Fc，弹力Fc分解为轴向分力Fca和径向分力Fcr。弹力Fb使橡胶圈81与第一安装槽40紧密接触实现橡胶圈81与端盖4之间的密封，弹力Fc使橡胶圈81与金属密封环80紧密接触实现橡胶圈81与金属密封环80之间的密封，轴向分力Fca使两金属密封环80的密封面紧密接触，实现两个金属密封环80的密封，最终实现整个密封系统的密封要求。

在冷冻施工工艺中，刀具的使用环境为-40℃，在极低的环境温度中，现有技术中采用的浮动密封结构8的橡胶圈81的橡胶会变硬，弹性变差，脆性加大，导致密封效果变差，无法有效的保证滚刀的正常运转。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于冷冻工法的盾构机滚刀的密封结构和滚刀，密封结构在冷冻工况仍能起到有效的密封效果，保证滚刀的正常运转。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种适用于冷冻工法的盾构机滚刀的密封结构，用于密封端盖的第一安装槽和刀毂的第二安装槽，该密封结构包括：

第一弹性金属密封圈，其包括第一贴合面和第一密封面；

第二弹性金属密封圈，其包括第二贴合面和第二密封面；