专利名称：一种传动箱静压平衡装置的制作方法
技术领域：
一种传动箱静压平衡装置。
背景技术：
随着技术进步的推动，基础施工及地下工程建设的机械化程度愈 益提高。机械化不仅带来了施工效率的成倍提高，而且使作业环境和 作业安全得到极大改善。
在涉及基础和地下工程的许多机械型开挖施工中，为了使开挖后
的槽壁(或孔壁)安定，防止出现危害作业安全及成槽(孔)精度的
塌孔埋钻问题，普遍采用了泥浆护壁的工法措施即在作业槽孔中加 入高比重的泥浆悬浊液，利用其在槽孔中建立的水头压力产生对孔壁 的反塌落支持。反循环钻机等则进一步利用了泥浆的混悬裹携作用， 通过泵吸将混合于泥浆中的钻掘岩土送出槽孔。由于上述原因，许多 施工机械需要在泥浆环境中工作。其中对于机械传动而言更为恶劣的
情况是有些机械需要将传动箱置于泥浆中实现对工作装置的驱动。此 时，传动箱与泥浆接触的输出或输入轴密封不仅要胜任泥浆灰质及电
解质的磨削侵蚀，而且要解决密封因内外侧压差巨大引起的变形及配 合特性异常等问题。此外传动箱内外高压差还会造成大直径输出轴的 轴向力异常，影响轴承寿命。如连续墙双轮铣槽机，其工作装置在施 工时需要浸没于深达几十米甚至上百米的高比重泥浆介质中其铣削轮 驱传动箱的内外腔压差可以高达2MPa，此时可计算的输出轴密封不 平衡力约有4000kgf，而输出轴上增加的轴向负载高达60p屯。如不采 取相应的技术措施，将会对传动箱造成严重破坏，从而极大影响施工 进程。
这种需要解决传动箱工作环境压差对传动箱密封及系统承载等影 响的应用领域并非仅限基础施工。其它如水利，海洋钻纟罙，矿物洗选， 技术测试等领域均有 一 定的应用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种传动箱静压平衡装置，该装 置能够在液态压力介质具有较高压力且持续变化的情况下，使得传动 箱的内外侧压力保持大体平衡。
为解决上述技术问题，本发明提供一种传动箱静压平衡装置，用
于改善传动箱在液态压力介质中工作时的内外腔压力失衡；包括与所 述传动箱的内腔连通的气压平衡管，及与所述气压平衡管连通的输气 装置；所述气压平衡管设有开口向下且较为通畅的排气口；控制所述 输气装置向气压平衡管中输送的气体的流量及压力，从而使得当排气 口浸没于液态介质中时多余气体自排气口溢出而外部液态介质无法经 排气口浸入气压平衡管。
优选地，所述气压平衡管大体竖直设置，且在上部用接管与所述 传动箱的内腔连通；所述排气口设在气压平衡管底部；所述气压平衡 管的下部设有输气口，所述输气装置设在浸没液面以上，且与所述输 气口用接管连通。
优选地，所述排气口与所述传动箱的接触外部介质的动密封的高 度大致相同。
优选地，在所述气压平衡管上临近所述排气口的位置进一步设有 液位监测装置，所述监测装置用于监测气压平衡管内非正常的液体浸 入。
优选地，所述气压平衡管和所述传动箱之间进一步串联气体干燥 装置。
优选地，所述输气装置为空压机。
本发明所提供的静压平衡装置，用于改善传动箱在液态压力介质 中工作时的内外腔压力失衡；包括与所述传动箱的内腔连通的气压平 衡管，及与所述气压平衡管连通的输气装置；所述气压平衡管设有开 口向下且较为通畅的排气口 ；控制所述输气装置向气压平衡管中输送
的气体的流量及压力，从而使得当排气口浸没于液态介质中时多余气 体自排气口溢出而外部液态介质无法经排气口浸入气压平衡管。下面将以连续墙双轮铣槽机为例，液态压力介质以泥浆为例，说
明上述静压平衡装置所具有的技术效果；当然，上述静压平衡装置并
不仅仅适用于连续墙双轮铣槽机，显然还可以适用于其他类型的其传
动箱浸没于液态压力介质中的工程机械；此外，上述静压平衡装置所 处的液态压力介质并不局限于泥浆，还可以为其他类型的液态压力介质。
当连续墙双轮铣槽机工作时，其传动箱浸没于深达几十米甚至上 百米的泥浆中，因而传动箱的外部的压力极大，外部压力高达10 20 bar,如不采取相应的技术措施，浮动密封即使不纟皮马上破坏，也会无 法发挥密封效能，因而会严重影响传动箱工作的稳定性和可靠性。
本发明所提供的静压平衡装置在工作时，其输气装置持续向气压 平衡管中输送压力为P2、流量为Q的气体，保证进入气压平衡管中 的压缩气体量任何时候均不小于气压平衡管内气体因外部泥浆压力递 增所产生的压缩量，因而气压平衡管中的气压总能阻隔外部泥浆通过 排气口进入气压平衡管中，排气口处的泥浆压力Pl二气压平衡管中的 空气压力P、在实际工作过程中，压力为P2的输送气体膨胀为P'所 形成的多余气量或者流量Q本身即具有的裕量均形成气泡由气压平衡 管的排气口排出，因而气压平衡管中的气压P'也不可能超过P1。由 于气压平衡管与传动箱的内腔连通，所以传动箱内腔的压力等于外部 泥浆的压力Pl,从而实现了静压平衡状态。
本发明尤其适应于传动箱所受外部介质压力变化的环境，该类环 境中解决传动箱内外压平衡必需根据外部压力的变化使传动箱的内腔 压力同步变化以达到平衡需求，通过控制输气装置向气压平衡管中输 送的气体的流量和压力，从而使得传动箱内侧的压力时刻保持与外侧 压力大体平衡。
在上段中，输送气体的压力P2可根据传动箱工作深度所可能承 受的最大环境压力调定，流量Q则以不低于工作头最大下放速度时的 气压平衡管及其以上总气容的受压缩率设定，受压缩率可以根据气体
方程计算。
图1为本发明一种实施例中静压平衡装置的结构示意图2本发明 一种实施例中的静压平衡装置安装于连续墙双轮铣槽
机上的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的核心是提供一种传动箱静压平衡装置，该装置能够在液 态压力介质具有较高压力且持续变化的情况下，使得传动箱的内外侧 压力保持大体平衡。
合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细i兌明。
本文将以连续墙双轮铣槽机为例，液态压力介质以泥浆为例，说 明本发明所提供的静压平衡装置所具有的技术效果；当然，所述静压 平衡装置并不仅仅适用于连续墙双轮铣槽机，显然还可以适用于其他 类型的其传动箱浸没于液态压力介质中的工程机械；此外，所述静压 平衡装置所处的液态压力介质并不局限于泥浆，还可以为其他类型的 液态压力介质。
请参考图i,图i为本发明一种实施例中静压平衡装置的结构示 意图。
在第一种实施例中，本发明所提供的静压平衡装置，用于平衡工 作于液态压力介质中的传动箱13的内外侧压力；包括与传动箱13的 内腔131连通的气压平衡管11，及与气压平衡管11连通的输气装置 12;气压平衡管11大体竖直设置，且其下端部设有开口向下且较为通 畅的排气口 111;输气装置12输送适当气压和流量的气体进入气压平 衡管11;控制输气装置12向气压平衡管11中输送的气体的流量及压 力，从而使得当排气口 111浸没于液态介质中时多余气体自排气口 111 溢出而外部液态介质无法经排气口 lll浸入气压平衡管11。
如图1所示，传动箱13和气压平衡管11均在泥浆的液面线2以 下。本发明所提供的静压平衡装置在工作时，其输气装置12持续向气 压平衡管11中输送压力为P2、流量为Q的气体，保证进入气压平衡管11中的压缩气体量任何时候均不小于气压平衡管11内气体因外部 泥浆压力递增所产生的压缩量，因而气压平衡管11中的压力总能阻隔 外部泥浆通过排气口 111进入气压平衡管11中，排气口 lll处的泥浆 压力Ph气压平衡管11中的空气压力P'。
在实际工作过程中，压力为P2的输送气体膨胀为P'所形成的多
余气量或者流量Q本身即具有的裕量会形成气泡由气压平衡管11的
排气口 111排出，因而气压平衡管11中的气压P'也不可能超过P1。
由于气压平衡管11与传动箱13的内腔131连通，所以传动箱13的内 腔131的压力等于外部泥浆的压力Pl,从而实现了静压平衡状态。
本发明尤其适应于传动箱13所受外部介质压力变化的环境，该 类环境中解决传动箱13内外压平衡必需根据外部压力的变化使传动 箱13的内腔131压力同步变化以达到平衡需求，通过控制输气装置 12向气压平衡管11中输送的气体的流量和压力，从而使得传动箱13 内侧的压力时刻保持与外侧压力大体平衡。
在上段中，输送气体的压力P2可根据传动箱13工作深度所可能
承受的最大环境压力调定，流量Q则以不低于工作头最大下放速度时
的气压平衡管11及其以上总气容的受压缩率设定，受压缩率可以根据 气体方程计算。
显然，当气压平衡管11并不是竖直设置，而是与竖直方向具有适 当的夹角时，由上述所述的技术效果可知，此时也能实现发明目的。
具体地，气压平衡管11大体竖直设置，且在上部用接管与所述传 动箱13的内腔131连通；所述排气口 111设在气压平衡管11底部； 所述气压平衡管11的下部设有输气口 112,所述输气装置12设在浸 没液面以上，且与所述输气口 112用接管连通。
如图1所示，在上述第一种实施例的基础上可以作进一步的改进。
具体地，，排气口 (ill)与传动箱(13)的接触外部介质的动密
封的高度大致相同。
此时，排气口 111处泥浆的压力Pl大体等于传动箱13外侧所受 到的压力，因而当在排气口处建立静压平衡时，传动箱13内外侧的压力大体相等，因而传动箱13的内外侧压差大体为零，从而保证传动箱 13正常工作。
当排气口 lll略高于传动箱(13)的接触外部介质的动密封的高 度时，当在排气口 lll处建立静压平衡时，排气口 111处泥浆的压力 Pl略小于传动箱13外侧所受到的压力，因而传动箱13内侧的压力略 小于外侧的压力(亦即浮动密封内侧的压力略小于外侧的压力)。
当排气口 lll略低于传动箱(13)的接触外部介质的动密封的高 度时，当在排气口 lll处建立静压平衡时，排气口 lll处泥浆的压力 Pl略大于传动箱13外侧所受到的压力，因而传动箱13内侧的压力略 大于外侧的压力(亦即浮动密封内侧的压力略大于外侧的压力)。
总之，对于排气口 111与传动箱(13)的接触外部介质的动密封 的高度的位置关系，可以根据浮动密封工作压差的调控的需要予以设 置。
注意，以上三段所述的技术效果均是以在排气口 lll处(即泥浆 刚刚进入排气口 111 )建立静压平衡状态为前提，当然，当在气压平 衡管内任意位置建立静压平衡状态时，也能实现发明目的，解决技术 问题。
还可以对传动箱13与气压平衡管11的连接位置作进一步的改进。 具体地，气压平衡管11远离排气口 111的一端与传动箱13的内腔131 连通。显然，相对传动箱13在靠近排气口 111的位置与气压平衡管
可以使得所述静压平衡装置具有更大的緩冲空间，从而使得泥浆更难 以进入传动箱13的内腔131中，或者使得传动箱13的内腔131中的 润滑油更难以流出传动箱13的内腔131,进而保证了传动箱13工作 的稳定性和可靠性。
请参考图1，在本发明第一种实施例的基础上，还可以作进一步 的改进。
具体地，气压平衡管ll设有输气口 112，输气装置12通过输气 口 112与气压平衡管11连通；输气口 112与排气口 111之间进一步设
8有监测装置14,监测装置14用于监测液态压力介质的液位。
监测装置14可以具体为液位探头，当液位探头遇到泥浆时，将 会报警，提示工作人员静压平衡装置工作异常，从而更为迅速地采取 相应的处理措施。当然，监测装置14并不局限于液位探头，还可以采 用其他类型的报警装置。
此外，如图1所示，在上述任一种实施例的基础上，可以在传动 箱13与气压平衡管11之间进一步串联干燥装置15,干燥装置15具 体可以为干燥管，从而防止泥浆中的水汽通过导管进入传动箱13的内 腔131中。当然，干燥装置15并不局限于干燥管，还可以为其他类型 的干燥装置。
再者，在上述任一种实施例的基础上，还可以作进一步的改进。 具体地，在气压平衡管11的下半部设有清洗装置。
清洗装置具体可以为水洗快速自封接头，用于清洗在排气口 111 处聚集的泥浆残余，清洗装置并不局限于水洗快速自封接头，显然其 他类型的清洗装置也在本发明的保护范围之内。
在上述任一项所述的实施例中，输气装置12具体可以为空压机， 从而方便地向气压平衡管11中输送具有适当气压和流量的气体，当 然，其他类型的输气装置，只要能够实现本发明的目的，显然都在本 发明的保护范围之内。
请参考图2,图2本发明一种实施例中的静压平衡装置安装于连 续墙双轮铣槽机上的结构示意图。
如图2所示，气压平衡管11安装于连续墙双轮铣槽机的铣削架上， 其排气口 lll位于铣削轮支撑板上，输气装置12通过输气口 112与气 压平衡管11连通，气压平衡管11在连接位置A与传动箱13的内腔 131连通，在B位置连接清洗装置。
如图2所示，上述静压平衡装置可以采用下放及铣削时空压机送 气，上提时不送气；或者仅在监测到气压平衡管11中泥浆液位异常时 送气。
本发明所提供的传动装置包括上述任一个具体实施例所描述的静压平衡装置；其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
本发明所提供的工程机械包括上述传动装置，具体地，所述工程 机械为连续墙双轮铣槽机。
具体地，如图2所示，在连续墙双轮铣槽机的铣削装置上设置 上述任一项所述的静压平衡装置。
以上对本发明所提供的一种静压平衡装置及包括该装置的工程
方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法 及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明;k利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种传动箱静压平衡装置，用于改善传动箱(13)在液态压力介质中工作时的内外腔压力失衡；其特征在于，包括与所述传动箱(13)的内腔(131)连通的气压平衡管(11)，及与所述气压平衡管(11)连通的输气装置(12)；所述气压平衡管(11)设有开口向下且较为通畅的排气口(111)；经过控制所述输气装置(12)送入气压平衡管(11)中的气体流量及压力，从而使得当排气口(111)浸没于液态介质中时多余气体自排气口(111)溢出而外部液态介质无法经排气口(111)浸入气压平衡管(11)。
2. 如权利要求1所述的传动箱静压平衡装置，其特征在于，所述 气压平衡管(11)大体竖直设置，且在上部用接管与所述传动箱(13) 的内腔(131 )连通；所述排气口 ( 111 )设在气压平衡管(11 )底部； 所述气压平衡管(11 )的下部设有输气口 ( 112),所述输气装置(12) 设在浸没液面以上，且与所述输气口 (112)用接管连通。
3. 如权利要求1所述的传动箱静压平衡装置，其特征在于，所述 排气口 ( in )与所述传动箱(13)的接触外部介质的动密封的高度大 致相同。
4. 如权利要求1所述的传动箱静压平衡装置，其特征在于，在所 述气压平衡管(11 )上临近所述排气口 ( 111 )的位置进一步设有液位 监测装置(14),所述监测装置(14)用于监测气压平衡管(11)内非 正常的液体浸入。
5. 如权利要求1至4任一项所述的传动箱静压平衡装置，其特征 在于，所述气压平衡管(11 )和所述传动箱(13)之间进一步串联气 体干燥装置(15)。
6. 如权利要求1至4任一项所述的传动箱静压平衡装置，其特征 在于，所述输气装置(12)为空压机。
全文摘要
本发明公开了一种传动箱静压平衡装置，用于改善传动箱(13)在液态压力介质中工作时的内外压失衡，包括与传动箱(13)的内腔(131)连通的气压平衡管(11)，及与气压平衡管(11)连通的输气装置(12)；气压平衡管(11)底端设有向下的排气口(111)；通过控制输气装置(12)送入气压平衡管(11)中的气体流量及压力，在维持只有多余气体自排气口(111)溢出而外部液体无法浸入气压平衡管(11)时，气压平衡管(11)内的气压与排气口(111)处的流体压力平衡；在排气口(111)与传动箱(13)安装高度相等时，传动箱(13)的内外腔压力也基本相等。
文档编号F16H57/02GK101639119SQ20091009168
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者朱道升, 黎中银 申请人:北京市三一重机有限公司