一种盾构机砂浆罐搅拌轴被动端轴端主动密封新型结构的制作方法

1.本实用新型属于盾构机维修技术领域，具体属于一种盾构机砂浆罐搅拌轴被动端轴端主动密封新型结构。


背景技术：

2.盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。在采用盾构机进行隧道掘进施工时，因盾构机的刀盘开挖直径大于管片外径，故当拼装完成的管片环脱出盾尾后，地层与管片之间会形成一定的建筑空隙，为避免此建筑空隙造成地表沉降，影响周围建筑物，在盾构机上配置有同步注浆系统，在施工过程中同步将浆液注入到建筑空隙中，当浆液凝固后对地层形成支撑，且对隧道形成一道有力防线。砂浆罐作为运输和储存同步注浆浆液的设置，在同步注浆系统中具有重要地位。
3.现有盾构机砂浆罐多为卧式搅拌形式，主动端、被动端结构均为悬臂式，电机减速机组安装在主动端一侧，电机驱动搅拌轴运行，在重力及自振作用下会在竖直方向发生弯曲，导致被动端发生过大挠度变形，进而影响砂浆罐轴端密封效果，造成砂浆沿被动轴旋转面渗出砂浆，对施工进度造成一定影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术中因密封性能不足造成漏浆的问题，本实用新型提供一种盾构机砂浆罐搅拌轴被动端轴端主动密封新型结构，其目的在于：解决被动端的变形大超过常规唇形密封无法弥补而造成的漏浆，以及常规密封硬度低，长期磨损而造成的密封失效而发生的漏浆等问题。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种盾构机砂浆罐搅拌轴被动端轴端主动密封新型结构，包括主动轴，所述主动轴套装有机械迷宫密封结构，所述机械迷宫密封结构包括隔套，所述主动轴远离隔套的一端套装有搅拌轴连接法兰，所述机械迷宫密封结构远离搅拌轴连接法兰的一侧设置有唇形密封，所述唇形密封远离机械迷宫密封结构的一侧设置有空腔，所述空腔的顶部设置有浮动密封，所述浮动密封的顶部设有连接法兰，所述连接法兰内部装有黄油润滑系统。
7.采用上述方案，机械迷宫密封结构、唇形密封和浮动密封为搅拌轴被动端轴端主要的密封件，通过黄油系统的配合，该砂浆罐搅拌轴被动端轴端具有主动排浆的效果，在主动轴发生挠性变形时还能达到密封效果，有效避免了在盾构机施工过程中出现砂浆罐频繁漏浆的现象，提高了施工效率。
8.优选的，所述空腔的两侧分别设有支撑座和调心滚子轴承，所述支撑座靠近唇形
密封，所述调心滚子轴承远离唇形密封，所述调心滚子轴承远离空腔的一侧设有骨架密封。
9.采用上述方案，浮动密封所在的空腔存储从调心滚子轴承处流出多余的黄油为浮动密封润滑，实现黄油的多次利用，骨架密封主要作用是阻挡调心滚子轴承处黄油的泄露，减少黄油的浪费，降低了施工成本。
10.优选的，所述机械迷宫密封结构由隔套和压板组成，所述隔套和压板通过若干个楔形口相互契合，所述机械迷宫密封结构与唇形密封、浮动密封组成三道密封结构，所述压板与唇形密封之间设有密封隔圈，所述密封隔圈中有油脂孔，所述黄油润滑系统通过管道与密封隔圈、浮动密封和调心滚子轴承连接。
11.采用上述方案，利用楔形口结构使隔套与压板构成机械迷宫密封结构，使砂浆在迷宫中流动时产生摩擦阻力，减缓砂浆的流动速度，楔形口越多，砂浆的阻挡效果越好；机械迷宫密封结构作为第一道密封结构能阻挡大部分的砂浆侵入，但还未达到理想的效果，此时还需要唇形密封、浮动密封以及黄油润滑系统的后续配合才能有效防止砂浆侵入。黄油润滑系统的管道连接密封隔圈中的通道、浮动密封和调心滚子轴承，为唇形密封、浮动密封和调心滚子轴承供油润滑，减少砂浆对唇形密封和浮动密封的磨损，延长其使用寿命，黄油充满唇形密封所在空腔后由于内部压力大，迫使黄油涌入机械迷宫密封结构，将机械迷宫密封结构中的砂浆排挤出，达到主动密封效果；黄油润滑系统向唇形密封背部供油，起到对唇形密封提供向隔环贴合的压力，加强了密封性能；黄油润滑系统在给调心滚子轴承供油时，多余的黄油进入到浮动密封所在的空腔内，由锥形间隙进入亮带中进行润滑；间断性的供油也避免润滑油的不必要浪费，节约成本。
12.优选的，所述浮动密封包括两个o型密封圈和两个浮封环，所述浮封环与支撑座、连接法兰的凹槽配合固定o型密封圈。
13.采用上述方案，两个o型密封圈、两个浮封环与支撑座和连接法兰的凹槽组成浮动密封结构，浮动密封具有弹性补偿范围大，可以忽略一定的装配误差，在设备发生振动、窜动、摆动时，能保持金属环密封面的有效贴合，有效防止砂浆侵入，减小泄露。
14.优选的，所述两个浮封环的接触面设有亮带，所述亮带的下部设有锥形间隙。
15.采用上述方案，黄油通过毛细作用、旋转时的离心作用以及空腔内温度升高后内压增大的作用从锥形间隙进入亮带，形成一层很薄的油膜，从而实现密封、润滑及冷却，同时还可避免亮带过度磨损发热所引起的o型密封圈老化变形、失去弹性。
16.优选的，所述浮封环为耐磨金属件，所述o型密封圈的材料为丁腈橡胶。
17.采用上述方案，浮封环在运行时会产生摩擦，为了保证浮动密封的密封性能，采用的材料是耐磨的金属；丁腈橡胶具有良好的弹性、低的摩擦系数、能耐介质的腐蚀、溶解和溶胀、耐老化、在压缩之后及长期工作中有较小的永久变形、在高温作用下使用具有不粘着性、低温下不硬脆而失去弹性、具有一定的强度和抗压性。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
19.1.机械迷宫密封结构、唇形密封和浮动密封为搅拌轴被动端轴端主要的密封件，通过黄油系统的配合，该砂浆罐搅拌轴被动端轴端具有主动排浆的效果，在主动轴发生挠性变形时还能达到密封效果，有效避免了在盾构机施工过程中出现砂浆罐频繁漏浆的现象，提高了施工效率。
20.2.浮动密封所在的空腔存储从调心滚子轴承处流出多余的黄油为浮动密封润滑，
实现黄油的多次利用，骨架密封主要作用是阻挡调心滚子轴承处黄油的泄露，减少黄油的浪费，降低了施工成本。
21.3.利用楔形口结构使隔套与压板构成机械迷宫密封结构，使砂浆在迷宫中流动时产生摩擦阻力，减缓砂浆的流动速度，楔形口越多，砂浆的阻挡效果越好；机械迷宫密封结构作为第一道密封结构能阻挡大部分的砂浆侵入，但还未达到理想的效果，此时还需要唇形密封、浮动密封以及黄油润滑系统的后续配合才能有效防止砂浆侵入。黄油润滑系统的管道连接密封隔圈中的通道、浮动密封和调心滚子轴承，为唇形密封、浮动密封和调心滚子轴承供油润滑，减少砂浆对唇形密封和浮动密封的磨损，延长其使用寿命，黄油充满唇形密封所在空腔后由于内部压力大，迫使黄油涌入机械迷宫密封结构，将机械迷宫密封结构中的砂浆排挤出，达到主动密封效果；黄油润滑系统向唇形密封背部供油，起到对唇形密封提供向隔环贴合的压力，加强了密封性能；黄油润滑系统在给调心滚子轴承供油时，多余的黄油进入到浮动密封所在的空腔内，由锥形间隙进入亮带中进行润滑；间断性的供油也避免润滑油的不必要浪费，节约成本。
22.4.两个o型密封圈、两个浮封环与支撑座和连接法兰的凹槽组成浮动密封结构，浮动密封具有弹性补偿范围大，可以忽略一定的装配误差，在设备发生振动、窜动、摆动时，能保持金属环密封面的有效贴合，有效防止砂浆侵入，减小泄露。
23.5.黄油通过毛细作用、旋转时的离心作用以及空腔内温度升高后内压增大的作用从锥形间隙进入亮带，形成一层很薄的油膜，从而实现密封、润滑及冷却，同时还可避免亮带过度磨损发热所引起的o型密封圈老化变形、失去弹性。
24.6.浮封环在运行时会产生摩擦，为了保证浮动密封的密封性能，采用的材料是耐磨的金属；丁腈橡胶具有良好的弹性、低的摩擦系数、能耐介质的腐蚀、溶解和溶胀、耐老化、在压缩之后及长期工作中有较小的永久变形、在高温作用下使用具有不粘着性、低温下不硬脆而失去弹性、具有一定的强度和抗压性。
附图说明
25.本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
26.图1是本实用新型的一种实施方式的剖面图。
27.图2是本实用新型的浮动密封结构图。
28.附图标记：1
‑
连接法兰；2
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黄油润滑系统；3
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轴承挡圈；4
‑
骨架密封；5
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锁紧螺母；6
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限位隔环；7
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隔套；8
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调心滚子轴承；9
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浮动密封；10
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密封隔环；11
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支撑隔环；12
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密封隔圈；13
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压板；14
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唇形密封；15
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密封挡圈；16
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支撑座；17
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o型密封圈；18
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浮封环；19
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亮带；20
‑
搅拌轴连接法兰。
具体实施方式
29.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
30.下面结合图1和图2对本实用新型作详细说明。
31.实施例一：
32.一种盾构机砂浆罐搅拌轴被动端轴端主动密封新型结构，包括主动轴，所述主动
轴套装有机械迷宫密封结构，所述机械迷宫密封结构包括隔套7，所述主动轴远离隔套7的一端套装有搅拌轴连接法兰20，所述机械迷宫密封结构远离搅拌轴连接法兰20的一侧设置有唇形密封14，所述唇形密封14远离机械迷宫密封结构的一侧设置有空腔，所述空腔的顶部设置有浮动密封9，所述浮动密封9的顶部设有连接法兰1，所述连接法兰1内部装有黄油润滑系统2。
33.所述空腔的两侧分别设有支撑座16和调心滚子轴承8，所述支撑座16靠近唇形密封14，所述调心滚子轴承8远离唇形密封14，所述调心滚子轴承8远离空腔的一侧设有骨架密封4。
34.所述机械迷宫密封结构由隔套7和压板13组成，所述隔套7和压板13通过若干个楔形口相互契合，所述机械迷宫密封结构与唇形密封14、浮动密封9组成三道密封结构，所述压板13与唇形密封14之间设有密封隔圈12，所述密封隔圈12中有油脂孔，所述黄油润滑系统2通过管道与密封隔圈12、浮动密封9和调心滚子轴承8连接。
35.所述浮动密封9包括两个o型密封圈17和两个浮封环18，所述浮封环18与支撑座16、连接法兰1的凹槽配合固定o型密封圈17。
36.所述两个浮封环18的接触面设有亮带19，所述亮带19的下部设有锥形间隙。
37.所述浮封环18为耐磨金属件，所述o型密封圈17的材料为丁腈橡胶。
38.在上述实施例一中，压板13与隔套7通过楔形口相互咬合组成机械迷宫密封结构，砂浆罐工作时，砂浆侵入到机械迷宫密封结构中，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢泄漏量减少。黄油润滑系统2通过密封隔圈12中的油脂孔间断性向唇形密封14所在的空腔内供油，黄油充满空腔后由于内部压力大，迫使黄油涌入机械迷宫密封结构，将机械迷宫密封结构中的砂浆排挤出，达到主动密封效果。部分砂浆通过机械迷宫密封结构后进入到空腔内，唇形密封14进一步对砂浆进行拦阻，加上黄油润滑系统2向唇形密封14背部供油，起到对唇形密封14提供向隔环11贴合的压力，润滑唇形密封14的唇口，减少唇口磨损，延长使用寿命。砂浆进入到浮动密封9时，由于在装配预紧力作用下o型密封圈17在支撑座16和连接法兰1的凹槽与浮封环18之间受轴向压缩发生变形产生轴向推力，o型密封圈17与支撑座16、连接法兰1的凹槽和浮封环18形成密封阻挡砂浆的侵入；亮带19下部的锥形间隙有利于黄油进入到亮带19中；黄油通过毛细作用、旋转时的离心作用以及空腔内温度升高后内压增大的作用进入亮带19，形成一层很薄的油膜，从而实现密封、润滑及冷却，同时还可避免亮带19过度磨损发热所引起的o型密封圈17老化变形、失去弹性；o型密封圈17的材料为丁腈橡胶具有良好的弹性、低的摩擦系数、能耐介质的腐蚀、溶解和溶胀、耐老化、在压缩之后及长期工作中有较小的永久变形、在高温作用下使用具有不粘着性、低温下不硬脆而失去弹性、具有一定的强度和抗压性，当亮带19磨损时，o型密封圈17的弹性可起到一定的自动补偿作用。黄油润滑系统2在给调心滚子轴承8供油时，多余的黄油进入到浮动密封9所在的空腔内，由锥形间隙进入亮带19中进行润滑；骨架密封4主要作用是阻挡调心滚子轴承8处黄油的泄露，减少黄油的浪费。主动轴发生挠性变形后，支撑座16位置上移时，支撑座16的凹槽远离浮封环18，浮动密封9的o型密封圈17由于弹性作用继续保持和支撑座16的凹槽贴合，自动弥补间隙保持密封性能；支撑座16位置下移时，支撑座16的凹槽靠近浮封环18，支撑座16的凹槽加大压力挤压o型密封圈17，密封性能加强。
39.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。