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.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106907486A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201710136653.6F16J15/43(2006.01)(22)申请日2017.03.09E21D9/10(2006.01)(71)申请人石家庄铁道大学地址050043河北省石家庄市北二环东路17号申请人中国铁建重工集团有限公司中铁工程装备集团有限公司(72)发明人郭京波杨绍普程永亮王杜娟杨亮李杰牛江川(74)专利代理机构石家庄轻拓知识产权代理事务所(普通合伙)13128代理人黄辉本(51)Int.Cl.F16J15/3232(2016.01)F16J15/3284(2016.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称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(57)摘要本发明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。CN106907486ACN106907486A权利要求书1/2页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：所述唇型密封(12)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。5.一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：-7-7-2其中u0为真空磁导率，其值为u0＝4π×10H/m＝4π×10N·A,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。6.根据权利要求5所述的用于掘进机主驱动密封的可控复合式密封方法，其特征在于：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