用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置及密封方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置及密封方法，该密封装置采用磁密封和唇型密封的组合，可以实现掘进机主驱动密封性能的主动控制，使掘进机主驱动密封能够适应各种工况，能够有效改善主驱动密封性能，避免因密封损坏或磨损间隙过大而造成主轴承齿轮油泄露或者泥沙颗粒进入齿轮箱，确保掘进机的正常运转；该方法通过改变主驱动密封间隙中填充的磁流变液的物态来实现密封的可调和可控，可根据磨损情况自动进行密封间隙的调整，有效改善密封性能，能够实现密封压力的可调控。

Controllable composite sealing device and sealing method for main driving seal of tunneling machine

The invention discloses a main drive controllable composite sealing sealing device and sealing method for tunnel boring machine, the sealing device adopts the combination of magnetic seal and lip seal, can achieve the main drive of the sealing performance of the roadheader, the tunneling machine main drive seal can adapt to various working conditions, can effectively improve the main drive the sealing performance, avoid bearing gear oil leak or sediment particles into the gear box due to the seal damage or wear gap is too large, to ensure the normal operation of the tunneling machine; the main driving method of magnetorheological fluid filled seal gap by changing the state to seal adjustable and controllable, according to automatic seal wear clearance adjustment, effectively improve the sealing performance, can realize adjustable sealing pressure.

【技术实现步骤摘要】
用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置及密封方法
本专利技术应用于掘进机主驱动密封的密封
，具体为一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置及密封方法。
技术介绍
主驱动密封指为保证掘进机主轴承室清洁和封闭所做的密封。随着城市化进程、交通运输、水利工程等行业的快速发展，掘进机越来越广泛的被应用到隧道建设中，主驱动密封作为掘进机的三大密封之一至关重要。密封损坏或磨损间隙过大的问题会造成主轴承齿轮油泄漏或泥砂颗粒进入齿轮箱，引起主轴承或者齿轮损坏，导致掘进机瘫痪，给盾构工程带来严重的影响。尤其在一些特殊地层，外部环境压力较高，对密封的要求更高，此时研制一种压力可调控的掘进机主驱动密封的密封装置及方法就十分有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，有效改善主驱动密封性能，避免因密封损坏或磨损间隙过大而造成主轴承齿轮油泄露或者泥沙颗粒进入齿轮箱，确保掘进机的正常运转。本专利技术所要解决的技术问题是还提供一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封方法，通过改变主驱动密封间隙中填充的磁流变液的物态来实现密封的可调和可控，可根据磨损情况自动进行密封间隙的调整，有效改善密封性能。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，包括掘进机主驱动系统轴承座、密封安装座、掘进机主驱动变频减速机，所述掘进机主驱动系统轴承座内壁一端设置有安装槽，所述安装槽内配合安装有隔磁环一，所述隔磁环一的内侧设置有极靴，所述极靴中间装有永磁体，所述永磁体内安装有隔磁环二，所述密封安装座的一端安装有隔磁环三，所述隔磁环三外侧设置有主驱动密封绕周线圈，所述主驱动密封绕周线圈、隔磁环三与极靴、隔磁环一、隔磁环二之间的主驱动密封间隙填充有磁流变液，所述主驱动系统轴承座与密封安装座端部有迷宫密封，所述密封安装座上通过螺栓连接有唇型密封，所述唇形密封外侧接触于掘进机主驱动系统轴承座的内壁，所述密封安装座焊接安装有刀盘法兰盘，所述刀盘法兰盘通过螺栓安装有扭矩传递法兰，所述扭矩传递法兰通过螺栓安装有带内齿圈的主轴承，所述掘进机主驱动变频减速机连接有与带内齿圈的主轴承啮合的小齿轮。所述隔磁环一、隔磁环二、隔磁环三是由无磁钢或奥氏体不锈钢制作的。所述永磁体位稀土永磁体。所述唇型密封所形成的密封腔一中压力为P1,密封腔二中压力为P2，密封腔三中压力为P3,密封腔四中压力为P4，密封腔一中充满密封油脂HBW，其余三腔充满密封油脂EP2，P1、P2、P3和P4之间的关系为：P4>P3>P2>P1。为解决上述技术问题，本专利技术还采用的技术方案是，一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封方法，具体如下：首先，确定密封环境下的掘进机主轴承室与掘进机土仓之间的压差ΔP；然后，根据密封耐压能力与磁流变液饱和磁化强度和磁场的关系确定需要的主驱动密封间隙和间隙中磁感应强度的大小：ΔP＝u0MSΔH，ΔP为密封环境下的掘进机主轴承室与掘进机土仓之间的密封压差，u0为真空磁导率，MS为磁流变液饱和磁化强度，ΔH为主驱动密封绕周线圈和隔磁环三与极靴、隔磁环一和隔磁环二之间的间隙内外的磁场强度差，间隙边缘磁场强度可近似为0；B＝B1+B2,B1为主驱动密封绕周线圈在一点处产生的磁感应强度，B2为永磁体在此处产生磁感应强度；最后，根据主驱动密封绕周线圈在需要密封的主驱动密封间隙处的磁感应强度求得通过电流的大小：其中u0为真空磁导率，其值为u0＝4π×10-7H/m＝4π×10-7N·A-2,R是源点Q到场点P之间的距离，R0是由源点Q指向场点P的单位矢量，式中的积分遍及整个闭合回路l，可求得主驱动密封绕周线圈在一点处产生的磁感应强度为B1时需要通过的电流I。通过改变掘进机主驱动密封绕周线圈通过的电流的大小和方向来改变掘进机主驱动密封间隙处的磁场强度，进而改变主驱动密封间隙中填充的磁流变液的物态来实现密封的可调和可控。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该密封装置采用磁密封和唇型密封的组合，可以实现掘进机主驱动密封性能的主动控制，使掘进机主驱动密封能够适应各种工况，能够有效改善主驱动密封性能，避免因密封损坏或磨损间隙过大而造成主轴承齿轮油泄露或者泥沙颗粒进入齿轮箱，确保掘进机的正常运转。采用上述技术方案还产生的有益效果在于：该方法通过改变主驱动密封间隙中填充的磁流变液的物态来实现密封的可调和可控，可根据磨损情况自动进行密封间隙的调整，有效改善密封性能，当磁流变液流到密封安装座与掘进机主驱动系统轴承座间隙处，在间隙内强磁场作用下，屈服强度瞬间增加，呈现类似固体的性质，将磁流体紧紧吸在密封间隙内，形成磁性液体“O”型密封环，把间隙锁住，进而形成非接触式密封，此密封与后部的唇型密封12共同作用，解决了在各种环境下掘进机主驱动密封不可靠的难题，实现密封压力的可调控。附图说明图1是密封装置的结构示意图；图2是图1的局部放大图；其中：1、主驱动系统轴承座；2、安装槽；3、隔磁环一；4、隔磁环三；5、永磁体；6、隔磁环二；7、极靴；8、磁流变液；9、主驱动密封绕周线圈；10、密封安装座；11、迷宫密封；12、唇型密封；13、刀盘法兰盘；14、扭矩传递法兰；15、带内齿圈的主轴承；16、小齿轮；17、掘进机主驱动变频减速机。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如图1-2所示，本专利技术公开了一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，包括掘进机主驱动系统轴承座1、密封安装座10、掘进机主驱动变频减速机17，所述掘进机主驱动系统轴承座1内壁一端设置有安装槽2，所述安装槽2内配合安装有隔磁环一3，所述隔磁环一3的内侧设置有极靴7，所述极靴7中间装有永磁体5，所述永磁体5内安装有隔磁环二6，所述密封安装座10的一端安装有隔磁环三4，所述隔磁环三4外侧设置有主驱动密封绕周线圈9，所述主驱动密封绕周线圈9、隔磁环三4与极靴7、隔磁环一3、隔磁环二6之间的间隙填充有磁流变液8，所述主驱动系统轴承座1与密封安装座10端部有迷宫密封11，所述密封安装座10上通过螺栓连接有唇型密封12，所述唇形密封12外侧接触于掘进机主驱动系统轴承座1的内壁，所述密封安装座10焊接安装有刀盘法兰盘13，所述刀盘法兰盘13通过螺栓安装有扭矩传递法兰14，所述扭矩传递法兰14通过螺栓安装有带内齿圈的主轴承15，所述掘进机主驱动变频减速机17连接有与带内齿圈的主轴承15啮合的小齿轮16所述隔磁环一、隔磁环二、隔磁环三是由无磁钢或奥氏体不锈钢制作的，所述永磁体位稀土永磁体；所述唇型密封所形成的密封腔一中压力为P1,密封腔二中压力为P2，密封腔三中压力为P3,密封腔四中压力为P4，密封腔一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，包括掘进机主驱动系统轴承座(1)、密封安装座(10)、掘进机主驱动变频减速机(17)，其特征在于：所述掘进机主驱动系统轴承座(1)内壁一端设置有安装槽(2)，所述安装槽(2)内配合安装有隔磁环一(3)，所述隔磁环一(3)的内侧设置有极靴(7)，所述极靴(7)中间装有永磁体(5)，所述永磁体(5)内安装有隔磁环二(6)，所述密封安装座(10)的一端安装有隔磁环三(4)，所述隔磁环三(4)外侧设置有主驱动密封绕周线圈(9)，所述主驱动密封绕周线圈(9)、隔磁环三(4)与极靴(7)、隔磁环一(3)、隔磁环二(6)之间的主驱动密封间隙填充有磁流变液(8)，所述主驱动系统轴承座(1)与密封安装座(10)端部有迷宫密封(11)，所述密封安装座(10)上通过螺栓连接有唇型密封(12)，所述唇形密封(12)外侧接触于掘进机主驱动系统轴承座(1)的内壁，所述密封安装座(10)焊接安装有刀盘法兰盘(13)，所述刀盘法兰盘(13)通过螺栓安装有扭矩传递法兰(14)，所述扭矩传递法兰(14)通过螺栓安装有带内齿圈的主轴承(15)，所述掘进机主驱动变频减速机(17)连接有与带内齿圈的主轴承(15)啮合的小齿轮(16)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，包括掘进机主驱动系统轴承座(1)、密封安装座(10)、掘进机主驱动变频减速机(17)，其特征在于：所述掘进机主驱动系统轴承座(1)内壁一端设置有安装槽(2)，所述安装槽(2)内配合安装有隔磁环一(3)，所述隔磁环一(3)的内侧设置有极靴(7)，所述极靴(7)中间装有永磁体(5)，所述永磁体(5)内安装有隔磁环二(6)，所述密封安装座(10)的一端安装有隔磁环三(4)，所述隔磁环三(4)外侧设置有主驱动密封绕周线圈(9)，所述主驱动密封绕周线圈(9)、隔磁环三(4)与极靴(7)、隔磁环一(3)、隔磁环二(6)之间的主驱动密封间隙填充有磁流变液(8)，所述主驱动系统轴承座(1)与密封安装座(10)端部有迷宫密封(11)，所述密封安装座(10)上通过螺栓连接有唇型密封(12)，所述唇形密封(12)外侧接触于掘进机主驱动系统轴承座(1)的内壁，所述密封安装座(10)焊接安装有刀盘法兰盘(13)，所述刀盘法兰盘(13)通过螺栓安装有扭矩传递法兰(14)，所述扭矩传递法兰(14)通过螺栓安装有带内齿圈的主轴承(15)，所述掘进机主驱动变频减速机(17)连接有与带内齿圈的主轴承(15)啮合的小齿轮(16)。2.根据权利要求1所述的用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，其特征在于：所述隔磁环一(3)、隔磁环二(6)、隔磁环三(4)是由无磁钢或奥氏体不锈钢制作的。3.根据权利要求1所述的用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，其特征在于：所述永磁体(5)为稀土永磁体。4.根据权利要求1所述的用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭京波，杨绍普，程永亮，王杜娟，杨亮，李杰，牛江川，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，中国铁建重工集团有限公司，中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13