[發明專利]適用于冷凍工法的盾構機滾刀的密封結構和滾刀

在審

• 申請號: 201911157533.X
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110822096A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 唐莉梅;易覺;廖鴻雁;馮勝利;竺維彬;袁守謙
• 申請（專利權）人: 武漢江鉆恒立工程鉆具股份有限公司;廣東華隧建設集團股份有限公司;廣州地鐵集團有限公司
• 主分類號: F16J15/3284
• 分類號: F16J15/3284;E21D9/08
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 陳文凈

本發明公開了一種適用于冷凍工法的盾構機滾刀的密封結構和滾刀，用于密封端蓋的第一安裝槽和刀轂的第二安裝槽，該密封結構包括第一彈性金屬密封圈和第二彈性金屬密封圈，第一彈性金屬密封圈包括第一貼合面和第一密封面；第二彈性金屬密封圈包括第二貼合面和第二密封面；密封結構具有使用狀態，當處于使用狀態時，第一貼合面貼設于第一安裝槽內，第二貼合面貼設于第二安裝槽內，第一密封面和第二密封面相互貼合，且第一彈性金屬密封圈可繞自身軸線在第二密封面上旋轉。本發明的密封結構在冷凍工況仍能起到有效的密封效果，保證滾刀的正常運轉。

技術領域

本發明涉及盾構機技術領域，具體涉及一種適用于冷凍工法的盾構機滾刀的密封結構和滾刀。

背景技術

盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。盾構的施工法是掘進機在掘進的同時構建隧道之“盾”(指支撐性管片)，它區別于敞開式施工法。

刀盤是盾構機的核心部件，刀盤上通常包括刀盤體、刀具和泡沫管路等，刀盤體由鋼結構焊接而成，刀具有滾刀、切刀和刮刀等。現有的滾刀如圖1所示，包括刀軸1、刀轂2、刀圈3，刀轂2與刀軸1同軸設置，刀轂2的內壁面的兩端通過圓錐滾子軸承5與刀軸1相連，并可繞刀軸1旋轉，刀圈3設于刀轂2的外壁面上；該滾刀還包括兩個端蓋4，兩個端蓋4分別連接于刀軸1的兩端，且端蓋4與刀轂2相連，相互連接的端蓋4與刀轂2的端面為相互配合的企口結構；且刀轂2、端蓋4和圓錐滾子軸承5之間形成一密封腔6，在密封腔6內安裝浮動密封結構8，浮動密封結構8的作用是為了防止圓錐滾子軸承5內的潤滑劑從端蓋4與刀轂2的連接處泄漏且防止外來物進入。

現有的浮動密封結構8的具體結構為：端蓋4內側沿該端蓋4的圓周方向開設有第一安裝槽40，刀轂2內側沿該刀轂2的徑向開設有第二安裝槽20，浮動密封結構8由兩個嚙合的金屬密封環80和兩個富有彈性的復合橡膠圈81組成，金屬密封環80是一個軸向呈馬鞍形，由鐵合金材料制成的浮動式的端面密封環，橡膠圈81是一軸向截面為圓形而截面直徑較粗的橡膠環。金屬密封環80需成對使用，安裝在端蓋4上的金屬密封環80為定環，安裝在刀轂2上的金屬密封環80隨刀轂一起旋轉為動環，馬鞍結構的動環和定環的馬鞍座上設有一個橡膠圈81，兩個橡膠圈81分別安裝在第二安裝槽20和第一安裝槽40內。

以安裝在第一安裝槽40內的浮動密封結構8的密封原理為例進行說明：參見圖2所示，在裝配預緊力作用下橡膠圈81在端蓋4的第一安裝槽40內受軸向壓縮產生變形，產生垂直于第一安裝槽40的內壁的彈力Fb和垂直于金屬密封環80與橡膠圈81之間的連接面的彈力Fc，彈力Fc分解為軸向分力Fca和徑向分力Fcr。彈力Fb使橡膠圈81與第一安裝槽40緊密接觸實現橡膠圈81與端蓋4之間的密封，彈力Fc使橡膠圈81與金屬密封環80緊密接觸實現橡膠圈81與金屬密封環80之間的密封，軸向分力Fca使兩金屬密封環80的密封面緊密接觸，實現兩個金屬密封環80的密封，最終實現整個密封系統的密封要求。

在冷凍施工工藝中，刀具的使用環境為-40℃，在極低的環境溫度中，現有技術中采用的浮動密封結構8的橡膠圈81的橡膠會變硬，彈性變差，脆性加大，導致密封效果變差，無法有效的保證滾刀的正常運轉。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種適用于冷凍工法的盾構機滾刀的密封結構和滾刀，密封結構在冷凍工況仍能起到有效的密封效果，保證滾刀的正常運轉。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種適用于冷凍工法的盾構機滾刀的密封結構，用于密封端蓋的第一安裝槽和刀轂的第二安裝槽，該密封結構包括：

第一彈性金屬密封圈，其包括第一貼合面和第一密封面；

第二彈性金屬密封圈，其包括第二貼合面和第二密封面；