斜井掘進機盾體內部抽水裝置及排水系統的制作方法

本實用新型涉及掘進機抽水裝置技術領域，特別涉及一種斜井掘進機盾體內部抽水裝置及排水系統。

背景技術：

在斜井掘進機的施工過程中，隧道內安裝管片后，還需要在管片的背部注入豆粒石和水泥漿，在重力的作用下，水泥漿會順著隧道底部流到盾體底部，這樣，掘進機盾體的底部會有大量混有水泥漿和石粉的污水，污水如果不排出，會淹沒主驅動電機、電器盒等電器設備，造成設備損壞，甚至產生漏電等危險。

現有的斜井掘進機一般采用電動潛水泵把盾體內的污水排到掘進機后部配套的污水箱內，使用電動潛水泵會存在以下問題：電動潛水泵采用機械密封隔開電動潛水泵的電機繞組和葉輪腔室，機械密封的工作原理是動環相對于靜環旋轉，在動環和靜環之間形成密封，盾體底部水泥漿、石粉等顆粒物易滲入機械密封的動環和靜環之間的接觸面，電動潛水泵長時間工作后，機械密封會因為受到磨損而失去密封能力，污水會滲入到電動潛水泵的電機繞組，從而導致電動潛水泵電機繞組短路失效。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種斜井掘進機盾體內部抽水裝置，該抽水裝置在其動力裝置和葉輪腔室之間的套筒中間隔設置至少兩道密封圈，并在這兩道密封圈中注入油脂，這種密封方式提高了抽水裝置的工況適應能力，避免盾體內的污水中的水泥漿和石粉滲入到動力裝置中；本實用新型進一步解決的技術問題是提供一種斜井掘進機盾體內部排水系統，該排水系統采用前述的抽水裝置抽取污水，并采用相對于掘進機的液壓系統獨立設置的液壓油泵和油箱，避免了該抽水裝置的循環液壓油將污水帶到掘進機的液壓系統中。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種斜井掘進機盾體內部抽水裝置，該抽水裝置包括設置在葉輪腔室中的葉輪和帶動該葉輪轉動的動力裝置，該葉輪腔室的腔壁上設有軸孔，該動力裝置的輸出軸穿過該軸孔，且該葉輪安裝在該動力裝置的輸出軸的前端，該抽水裝置還包括用于密封該輸出軸與該軸孔之間的間隙的密封裝置，該密封裝置包括套筒，該動力裝置的輸出軸穿過該套筒的通孔，該套筒的上端固定在該動力裝置上，該套筒的通孔覆蓋該軸孔且該套筒的下端面貼合固定在該葉輪腔室的上表面，該套筒的通孔內間隔設置至少兩道套設在該輸出軸上的用于密封該套筒的通孔的密封圈，且在該密封圈之間的環形間隙中注滿油脂。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的另一個實施例中，該密封圈包括一個唇型密封圈和一個V型密封圈，該套筒的內壁的下部設有一圈沿徑向向內延伸的凸起，該唇型密封圈設置在該凸起處，該V型密封圈設在該唇型密封圈的下方，且該V型密封圈的下端面與該葉輪腔室的腔壁的上表面貼合，該唇型密封圈與該凸起之間以及該V型密封圈與該葉輪腔室的腔壁的上表面之間均為線接觸。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的另一個實施例中，該動力裝置是液壓馬達。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的另一個實施例中，該液壓馬達的輸出軸上設有軸肩，該輸出軸位于該軸肩以上的部位套設第一軸承，位于該軸肩以下的部位套設第二軸承，且該套筒位于該凸起的上方的內壁處設有用于承載該第二軸承的支撐臺階。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的另一個實施例中，在該套筒位于該第一軸承和該第二軸承之間的筒壁上設有觀察孔，且該觀察孔設置一個相對應的堵頭。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的另一個技術方案是：提供一種斜井掘進機盾體內部排水系統，該排水系統包括前述的抽水裝置，該排水系統還包括與該抽水裝置的出水口相連接的排水管，以及包括相對于該掘進機的液壓系統獨立設置的液壓油泵和油箱，該液壓油泵抽取該油箱內的液壓油通過輸入油管輸送液壓油驅動該液壓馬達，并通過輸出油管將該液壓馬達的液壓油輸回到該油箱。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部排水系統的另一個實施例中，該排水系統還包括設置在該盾體內部的容納該抽水裝置所抽取的污水的污水箱。

在本實用新型斜井掘進機盾體內部排水系統的另一個實施例中，該掘進機內部設置有支撐橋，該液壓油泵和油箱固定設置在該掘進機的支撐橋上。

通過上述方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的斜井掘進機盾體內部抽水裝置包括設置在葉輪腔室中的葉輪和帶動所述葉輪轉動的動力裝置，葉輪腔室的腔壁上設有軸孔，該動力裝置的輸出軸穿過軸孔，且葉輪安裝在動力裝置的輸出軸的前端，抽水裝置還包括用于密封輸出軸與軸孔之間的間隙的密封裝置，該密封裝置包括套筒，動力裝置的輸出軸穿過套筒的通孔，套筒的上端固定在該動力裝置上，套筒的通孔覆蓋軸孔且套筒的下端面貼合固定在葉輪腔室的上表面，套筒的通孔內間隔設置至少兩道套設在輸出軸上的用于密封套筒的通孔的密封圈，且在密封圈之間的環形間隙中注滿油脂。通過在動力裝置和葉輪腔室之間的套筒中設置兩道密封圈，并在該兩道密封圈之間的環形間隙中注入油脂，有效提高該抽水裝置的密封性能，從而提高該抽水裝置的工況適應能力，避免水泥漿和石粉滲入到動力裝置的內部。本實用新型提供的斜井掘進機盾體內部排水系統采用前述的抽水裝置抽取污水，采用液壓馬達代替電機作為動力裝置，并采用相對于掘進機的液壓系統獨立設置的液壓油泵和油箱為液壓馬達供油，避免了該抽水裝置的循環液壓油將污水帶到掘進機的液壓系統中而污染掘進機的液壓系統。

附圖說明

圖1是現有的斜井掘進機盾體內部排水系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的結構示意圖；

圖3是圖2中的A部放大圖；

圖4是本實用新型斜井掘進機盾體內部排水系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行更詳細的說明。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例，但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用于限制本實用新型。

下面結合附圖，對本實用新型的各實施例進行詳細說明。

請參閱圖1，圖1是現有的斜井掘進機盾體內部排水系統的結構示意圖。如圖1所示，在斜井掘進機向前掘進時，需要安裝與隧洞相匹配的管片6，并在管片6與隧洞壁5之間的縫隙中填充豆粒石和水泥漿，在重力的作用下，豆粒石和水泥漿會向下流，加上從隧洞壁5中滲透出來的地下水，盾體3中會逐漸聚集污水，如果不及時排除污水，會造成掘進機內電器元件的損壞，甚至會發生漏電現象。現有的斜井掘進機盾體內部排水系統包括淹沒在盾體3內前部的污水1中的電動潛水泵2，通過使用電動潛水泵2將污水1抽到污水箱4中的方式排除污水。電動潛水泵采用機械密封對電動潛水泵電機的輸出軸和葉輪腔室之間的間隙進行密封，而機械密封容易受到污水中的沙子的磨損，長時間工作后，機械密封容易損壞，造成污水滲透到電動潛水泵電機中，從而導致電動潛水泵電機繞組短路失效。

請一并參閱圖2和圖3，圖2是本實用新型斜井掘進機盾體內部抽水裝置的結構示意圖，圖3是圖2中的A部放大圖。

如圖2所示，本實用新型提供的斜井掘進機盾體內部抽水裝置包括設置在葉輪腔室7中的葉輪8和帶動葉輪8轉動的動力裝置，該動力裝置優選是液壓馬達9，葉輪腔室7由腔壁701圍繞而成，葉輪腔室7的腔壁701上設有軸孔10，液壓馬達9的輸出軸11穿過軸孔10，葉輪8安裝在液壓馬達9的輸出軸11的前端。液壓馬達9驅動葉輪8旋轉，葉輪8在葉輪腔室7中的轉動造成離心作用，將污水輸送到設置在盾體內的污水箱內。

該抽水裝置還包括用于密封輸出軸11與軸孔10之間的間隙的密封裝置，密封裝置包括套筒12，液壓馬達9的輸出軸11穿過套筒12的通孔13，套筒12的上端固定在液壓馬達9上，套筒12的通孔13覆蓋軸孔10且套筒12的下端面貼合固定在葉輪腔室7的上表面，套筒12的通孔13內間隔設置至少兩道套設在輸出軸11上的用于密封套筒12的通孔13的密封圈，且在密封圈之間的環形間隙14中注滿油脂。

利用套筒12將液壓馬達9和葉輪腔室7連接在一起，通過在套筒12中設置密封圈將輸出軸11與軸孔10之間的間隙密封，相對于機械密封，這種密封方式由于設置至少兩道密封圈，而密封圈耐磨損，所以不會存在因為磨損而輕易損壞的問題。在密封圈之間的環形間隙中填充油脂，這樣，在排水過程中，油脂會隨著葉輪的轉動而產生微振壓，使密封圈緊貼與該密封圈相接觸的表面，從而使密封圈的密封效果更好。

葉輪腔室7的下方固定安裝有濾網702，濾網702用于濾除污水中的容易堵塞該抽水裝置的雜質。

該抽水裝置的動力裝置優選是液壓馬達9，采用液壓馬達9驅動葉輪的方式替代傳統的水泵使用電機驅動葉輪的方式，使得該抽水裝置不需要接電，從而避免電機因為故障而漏電的風險。

進一步優選的，在套筒12中設置的兩道密封圈包括一個唇型密封圈15和一個V型密封圈16，套筒12的內壁的下部設有一圈沿徑向向內延伸的凸起17，唇型密封圈15設置在凸起17處，V型密封圈16設在唇型密封圈15的下方，且V型密封圈16的下端面與葉輪腔室7的腔壁701的上表面貼合，唇型密封圈15與凸起17之間以及V型密封圈16與葉輪腔室7的腔壁701的上表面之間均為線接觸。在唇型密封圈15和V型密封圈16之間的環形間隙14中填充油脂，這樣，在抽水裝置工作過程中，油脂會隨著葉輪的轉動而產生微振壓，使V型密封圈16緊貼葉輪腔室7的上表面，從而軸孔10與輸出軸11之間的間隙就被V型密封圈16緊密密封。

如圖2所示，液壓馬達9的輸出軸11上設有軸肩18，輸出軸11位于軸肩18以上的部位套設第一軸承19，位于軸肩18以下的部位套設第二軸承20，且套筒12位于凸起17的上方的內壁處設有用于承載第二軸承20的支撐臺階21。由于輸出軸11較長，為了保證輸出軸11在轉動過程的穩定性，在套筒12中設置這兩個軸承后，輸出軸11在轉動時就不會出現偏心現象。

唇型密封圈15的外圓周與凸起17的內表面之間是線接觸，V型密封圈16與葉輪腔室7的上表面之間也是線接觸，這樣，當唇型密封圈15和V型密封圈16隨著輸出軸11旋轉時，摩擦面非常小，以避免唇型密封圈15和V型密封圈16的磨損。

在套筒12位于第一軸承19和第二軸承20之間的筒壁上設有觀察孔22，且觀察孔22設置相對應的堵頭23。

為了便于日常維護，特設置觀察孔22，當該抽水裝置抽水時，觀察孔22堵上堵頭23，當需要維護時，打開堵頭23就可以觀察套筒12中是否存在污水，從而驗證密封圈是否還具備密封能力。

請參閱圖4，圖4是本實用新型斜井掘進機盾體內部排水系統的結構示意圖。如圖4所示，該斜井掘進機盾體內部排水系統包括上述抽水裝置，利用液壓馬達9帶動該抽水裝置的葉輪轉動，該排水系統還包括與抽水裝置的出水口相連接的排水管29，以及包括相對于掘進機的液壓系統獨立設置的液壓油泵24和油箱30，液壓油泵24抽取油箱30內的液壓油通過輸入油管25輸送液壓油驅動液壓馬達9，并通過輸出油管26將液壓馬達9的液壓油輸回到油箱30。

該抽水裝置的液壓馬達和葉輪之間的密封性更好，使污水不會滲透進入液壓馬達，同時，使用液壓油泵驅動葉輪的方式代替電機驅動葉輪的方式排污水，避免使用電機時存在電機漏電的風險。

該排水系統的液壓系統相對于掘進機的液壓系統獨立設置，所以如果污水滲入到該排水系統的液壓系統中，也不會污染掘進機的液壓系統，如果被污水污染，只需要清理該排水系統的液壓系統即可。

優選的，該排水系統還包括設置在盾體3內部的容納抽水裝置所抽取的污水的污水箱4，將污水裝入污水箱4中，再將污水箱4運出隧道，這種方式不需要將排水管29鋪設到隧道之外。當然，在其他實施例中，也可以將排水管29鋪設到隧道之外，直接將污水排到隧道外。

在掘進機的盾體3內部設置有支撐橋27，將液壓油泵24和油箱30固定設置在掘進機的支撐橋27上，使該排水系統的液壓系統和掘進機一體設置，減輕排污水時的搬運工作。

基于以上實施例，本實用新型提供的斜井掘進機盾體內部抽水裝置包括設置在葉輪腔室中的葉輪和帶動所述葉輪轉動的動力裝置，葉輪腔室的腔壁上設有軸孔，該動力裝置的輸出軸穿過軸孔，且葉輪安裝在動力裝置的輸出軸的前端，抽水裝置還包括用于密封輸出軸與軸孔之間的間隙的密封裝置，該密封裝置包括套筒，動力裝置的輸出軸穿過套筒的通孔，套筒的上端固定在該動力裝置上，套筒的通孔覆蓋軸孔且套筒的下端面貼合固定在葉輪腔室的上表面，套筒的通孔內間隔設置至少兩道套設在輸出軸上的用于密封套筒的通孔的密封圈，且在密封圈之間的環形間隙中注滿油脂。通過在動力裝置和葉輪腔室之間的套筒中設置兩道密封圈，并在該兩道密封圈之間的環形間隙中注入油脂，有效提高該抽水裝置的密封性能，從而提高該抽水裝置的工況適應能力，避免水泥漿和石粉滲入到動力裝置的內部。本實用新型提供的斜井掘進機盾體內部排水系統采用前述的抽水裝置抽取污水，采用液壓馬達代替電機作為該抽水裝置的動力裝置，并采用相對于掘進機的液壓系統獨立設置的液壓油泵和油箱，避免了該抽水裝置的循環液壓油將污水帶到掘進機的液壓系統中而污染掘進機的液壓系統。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均包括在本實用新型的專利保護范圍內。