CN101539024B - 整体式盾构刀盘驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式盾构刀盘驱动装置，包括至少一马达、小齿轮、大轴承、受力环、外密封座、外密封圈、平面密封等，其中还包括若干平行的通道，每一通道内穿设有一管道，通道与管道之间设有管道密封圈，所述通道穿透整个大轴承的轴承外圈，并部分、全部或不穿透外密封座，或者仅部分穿进大轴承的轴承外圈，选择性地供输送外密封圈、轴承内圈、轴承外圈的前端及后端的润滑油脂或者冷却水进出。本发明的整体式盾构刀盘驱动装置将各个零部件以及油脂和/或冷却水管道事先组装成一个整体式的刀盘驱动装置，然后再根据需求安装到盾构机壳体中，可节省材料资源和时间资源，并且空间利用率也较高。

Description

整体式盾构刀盘驱动装置 

技术领域

本发明涉及一种安装于盾构机壳体中的刀盘驱动装置，尤其是指一种整体式盾构刀盘驱动装置。 

背景技术

目前国内外的盾构技术已发展到比较高的水平，用盾构施工具有快速、优质、经济、安全等明显优点。以地铁盾构为例，每个工程的隧道直径都有差别，如：上海地铁隧道管片外径为6.2m，北京地铁隧道管片外径为6m，国外地铁隧道管片外径有5.8m、6.3m、6.7m、7m等不同规格，所需要的盾构机壳体的直径各不相同。刀盘驱动装置是盾构机壳体中最重要、最关键的部件之一，且刀盘驱动装置的加工、安装精度要求高、难度大。 

现有技术的刀盘驱动装置中所有零部件全部是一件一件地安装到盾构机壳体上的。如专利申请CN200510024498.6的刀盘驱动装置90(如图1和2所示)包括油压马达91、由马达91驱动的减速装置92、减速装置92带动的若干牛腿93、固定于牛腿93上的刀盘94以及固定于刀盘94上的挖掘刀95，其中减速装置92内设置有包含轴承外圈9211和轴承内圈9212的大轴承921、小齿轮922、受力环923等。所有这些零部件都是根据施工的隧道而一件一件地安装到需要相应直径的盾构机壳体中的，马达91和减速装置92安装于盾构机壳体的内部，牛腿93以及其上的刀盘94和挖掘刀95装在盾构机壳体的外部。此外，用于润滑外密封圈、轴承内圈和大轴承的油脂进出管道、冷却平面密封及外密封圈的冷却水进出管道与刀盘驱动装置呈分体式，是外置于刀盘驱动装置的外部，但也是安装于盾构机壳体内部，如图3所示，外密封圈油脂进出管道96布置于刀盘驱动装置90的外部。 

并且在现有的盾构技术中，不同直径的盾构机壳体中的刀盘驱动装置的结构和尺寸基本是相同的。又因刀盘驱动装置价格昂贵，占盾构总成本的40％左右；并且刀盘驱动装置的设计寿命一般都在1万小时以上，施工隧道长度可达10～15km左右，可反复使用，完成多个区间断的施工。现有技术中的不同直径的盾构机壳体中分别安装有基本相同的刀盘驱动装置，势必造成刀盘驱动装置在数量资源上的浪费，以及现场逐个零件的组装造成工时的浪费。

发明内容

由于在现有技术中，油脂、冷却水进出管道与刀盘驱动装置呈分体式，势必造成刀盘驱动装置的各个零部件呈分布式，需于使用时逐个零件安装于盾构机壳体内，造成功效的降低。 

本发明的目的在于提供一种整体式盾构刀盘驱动装置，其刀盘驱动装置中所有零件都事先安装成一个整体，再把刀盘驱动装置整体安装到盾构机壳体上，并可整体拆卸，这样可以实现在不同直径的盾构机壳体使用同一刀盘驱动装置，从而降低成本。 

本发明的整体式盾构刀盘驱动装置，包括至少一马达、由所述马达驱动的小齿轮、与所述小齿轮形成内捏合的大轴承、与所述大轴承的轴承内圈固定连接的受力环、与所述大轴承的轴承外圈固定连接并位于所述受力环外侧的外密封座、所述受力环与所述外密封座之间设有外密封圈，所述外密封座的前端设有平面密封，其中，还包括若干平行的通道，每一通道内穿设有一管道，所述通道的内壁与所述管道的外壁之间设有管道密封圈； 

其中， 

所述通道中的至少一第一通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第一通道内的第一管道供输送润滑所述外密封圈的油脂进入，所述第一通道内的第一管道密封圈介于所述第一管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处； 

所述通道中的至少一第二通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并穿透整个所述外密封座，所述第二通道内的第二管道供输送冷却所述平面密封的水进出，所述第二通道内的第二管道密封圈介于所述第二管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处； 

所述通道中的至少一第三通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第三通道内的第三管道供输送冷却所述外密封圈的水进出，所述第三通道内的第三管道密封圈介于所述第三管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处； 

所述通道中的至少一第四通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，所述 第四通道内的第四管道供输送润滑所述轴承外圈的前环的前端的润滑油进入，所述第四通道内的第四管道密封圈介于所述第四管道的前端与所述轴承外圈的前环的后端之间或位于所述轴承外圈的前环的后端处； 

所述通道中的至少一第五通道部分穿透所述大轴承的轴承外圈，所述第五通道内的第五管道供输送润滑所述轴承外圈的前环的后端的润滑油进入； 

所述通道中的至少一第六通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第六通道内的第六管道供输送润滑所述大轴承的润滑油出去，所述第六通道内的第六管道密封圈介于所述第六管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处。 

其中，所述第一通道包含：第一长通道，穿透整个所述外密封座，其内的第一长管道供输送润滑所述外密封圈的前段的油脂进出； 

第一中通道，短于第一长通道而部分穿进所述外密封座，其内的第一中管道供输送润滑所述外密封圈的中段的油脂进出；以及 

第一短通道，短于第一中通道而部分穿进所述外密封座，其内的第一短管道供输送润滑所述外密封圈的后段的油脂进出。 

所述的若干平行通道布置于以所述整体式盾构刀盘驱动装置后端面的几何中心为圆心的同一圆周上。 

本发明的整体式盾构刀盘驱动装置还包括轴承基座，所述大轴承的轴承外圈用螺栓连接于所述轴承基座上，所述螺栓与所述若干通道平行，并布置于所述圆周上。 

所述大轴承的轴承外圈及所述外密封座用所述螺栓连接于所述轴承基座上。 

所述小齿轮与所述大轴承的轴承内圈形成内捏合。 

本发明的整体式盾构刀盘驱动装置将各个零部件以及油脂和/或冷却水管道事先组装成一个整体式的刀盘驱动装置，再用高强度螺栓或焊接把刀盘驱动装置与盾构机壳体连成一体，这样就可以实现不同直径的盾构(如Φ6.14m、Φ6.34m、Φ6.5m、Φ6.7m、Φ7.1m、Φ5.8m盾构等)上使用同一刀盘驱动装置，可节省材料资源和时间资源，从而降低了企业的施工成本，提高企业在盾构隧道施工上的竞争力。 

附图说明

图1为现有的刀盘驱动装置的立体示意图； 

图2为图1的部分剖面示意图； 

图3为现有刀盘驱动装置的油脂管道布置示意图； 

图4为本发明的刀盘驱动装置的后端面示意图； 

图5为图4中刀盘驱动装置中之一马达部分的剖面示意图； 

图6A～6C为本发明的刀盘驱动装置的外密封圈油脂通道的布置示意图； 

图7为本发明的刀盘驱动装置的平面密封冷却水通道的布置示意图； 

图8为本发明的刀盘驱动装置的外密封圈冷却水通道的布置示意图； 

图9为本发明的刀盘驱动装置的轴承外圈前环的前端润滑油通道的布置示意图； 

图10为本发明的刀盘驱动装置的轴承外圈前环的后端润滑油通道的布置示意图；以及 

图11为本发明的刀盘驱动装置的大轴承出润滑油通道的布置示意图。 

具体实施方式

如图4～5所示，为本发明的整体式盾构刀盘驱动装置，包括若干马达10、轴承基座11、由马达10驱动的小齿轮12、大轴承20、大轴承20包含轴承内圈22和轴承外圈24，与大轴承20的轴承内圈22固定连接的受力环30、位于受力环30外侧的外密封座31，小齿轮12与大轴承20的轴承内圈22内侧的齿形成内啮合，大轴承20的轴承外圈24及外密封座31用螺栓21连接于轴承基座11上，受力环30与外密封座31之间设有外密封圈32，外密封座31的前端设有平面密封33；以及受力环30带动的牛腿35、固定于牛腿35上的刀盘以及固定于刀盘上的挖掘刀(图中未示)。 

如图6～11所示，本发明的整体式盾构刀盘驱动装置还包括若干平行的至少一第一长通道41′、至少一第一中通道41″、至少一第一短通道41′″、至少一第二通道42、至少一第三通道43、至少一第四通道44、至少一第五通道45及至少一第六通道46，其内分别穿设有一第一长管道51′、第一中管道51″、第一短管道51′″、第二管道52、第三管道53、第四管道54、第五管道55、第六管道56，第一长通道41′、第一中通道41″、第一短通道41′″、第二通道42、第三通道43、第四通道44、第五通道45及第六通道46的内壁与第一长管道51′、第一中管道51″、第一短管道51′″、第二管道52、第三管道53、第四管道54、第五管道55、第六管道56的 外壁之间设有第一长管道密封圈61′、第一中管道密封圈61″、第一短管道密封圈61′″、第二管道密封圈62、第三管道密封圈63、第四管道密封圈64、第五管道密封圈65、第六管道密封圈66；平行的第一长管道51′、第一中管道51″、第一短管道51′″、第二管道52、第三管道53、第四管道54、第五管道55、第六管道56以及螺栓21布置于以整体式盾构刀盘驱动装置后端面的几何中心为圆心的同一圆周上(如图4所示)。 

如图6A所示，第一长通道41′，穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24，并穿透整个外密封座31，所述第一长通道41′内的第一长管道51′供输送润滑外密封圈32的前段321的油脂进入，第一长通道内的第一长管道密封圈61′介于第一长管道51′的前端511′与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处；第一中通道41″，如图6B所示，短于第一长通道41′而穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24并部分穿进外密封座31，第一中通道41″内的第一中管道51″供输送润滑外密封圈32的中段322的油脂进入，第一中通道41″内的第一中管道密封圈61″介于第一中管道51″的前端511″与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处；以及，第一短通道41′″，如图6C所示，短于第一中通道41″，穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24并部分穿进外密封座31，第一短通道41′″内的第一短管道51′″供输送润滑外密封圈32的后段323的油脂进入，第一短通道41′″内的第一短管道密封圈61′″介于第一短管道5′″的前端511′″与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处。 

如图7所示，第二通道42穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外国24，并穿透整个外密封座31，第二通道42内的第二管道52供输送冷却平面密封33的水进出，第二通道42内的第二管道密封圈62介于第二管道52的前端521与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处。 

如图8所示，第三通道43穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24，并至少部分穿进外密封座31，第三通道43内的第三管道53供输送冷却外密封圈32的水进出，第三通道43内的第三管道密封圈63介于第三管道53的前端531与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处。 

如图9所示，第四通道44穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24，第四通道44内的第四管道54供输送润滑轴承外圈24前环244 的前端245的润滑油进入，第四通道44内的第四管道密封圈64介于第四管道54的前端541与轴承外圈24前环244的后端246之间或位于轴承外圈24的后端246处。 

如图10所示，第五通道45穿透整个轴承基座11、部分穿进大轴承20的轴承外圈24，第五通道45内的第五管道55供输送润滑轴承外圈24前环244的后端246的润滑油进入。 

如图11所示，第六通道46穿透整个轴承基座11、大轴承20的轴承外圈24，并至少部分穿进外密封座31，第六通道46内的第六管道56供输送润滑大轴承24的润滑油出去，第六通道46内的第六管道密封圈66介于第六管道56的前端561与轴承外圈24的前端241之间或位于轴承外圈24的前端241处。 

工作时，根据隧道的需求，选择合适直径的盾构机，然后将整体式的刀盘驱动装置安装于盾构机的壳体中，启动马达10，依次通过小齿轮12、轴承内圈24、受力环30带动刀盘，通过刀盘上的挖掘刀对盾构机前方的土壤进行挖掘。并于工作时，通过第一至第六通道41′、41″、41′″、42、43、44、45、46内的第一至第六管道51′、51″、51′″、52、53、54、55、56输送润滑油脂或冷却水，对刀盘驱动装置内的相应零件进行润滑或冷却。因此，本发明的整体式刀盘驱动装置可节省材料资源和时间资源，从而降低了企业的施工成本。 

Claims (6)

1.一种整体式盾构刀盘驱动装置，包括至少一马达、由所述马达驱动的小齿轮、与所述小齿轮形成内捏合的大轴承、与所述大轴承的轴承内圈固定连接的受力环、与所述大轴承的轴承外圈固定连接并位于所述受力环外侧的外密封座、所述受力环与所述外密封座之间设有外密封圈，所述外密封座的前端设有平面密封，其特征在于：还包括若干平行的通道，每一通道内穿设有一管道，所述通道的内壁与所述管道的外壁之间设有管道密封圈；

其中，

所述通道中的至少一第一通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第一通道内的第一管道供输送润滑所述外密封圈的油脂进入，所述第一通道内的第一管道密封圈介于所述第一管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处；

所述通道中的至少一第二通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并穿透整个所述外密封座，所述第二通道内的第二管道供输送冷却所述平面密封的水进出，所述第二通道内的第二管道密封圈介于所述第二管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处；

所述通道中的至少一第三通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第三通道内的第三管道供输送冷却所述外密封圈的水进出，所述第三通道内的第三管道密封圈介于所述第三管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处；

所述通道中的至少一第四通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，所述第四通道内的第四管道供输送润滑所述轴承外圈的前环的前端的润滑油进入，所述第四通道内的第四管道密封圈介于所述第四管道的前端与所述轴承外圈的前环的后端之间或位于所述轴承外圈的前环的后端处；

所述通道中的至少一第五通道部分穿透所述大轴承的轴承外圈，所述第五通道内的第五管道供输送润滑所述轴承外圈的前环的后端的润滑油进入；

所述通道中的至少一第六通道穿透整个所述大轴承的轴承外圈，并至少部分穿进所述外密封座，所述第六通道内的第六管道供输送润滑所述大轴承的润滑油出去，所述第六通道内的第六管道密封圈介于所述第六管道的前端与所述轴承外圈的前端之间或位于所述轴承外圈的前端处。

2.如权利要求1所述的整体式盾构刀盘驱动装置，其特征在于：所述第一通道包含：第一长通道，穿透整个所述外密封座，其内的第一长管道供输送润滑所述外密封圈的前段的油脂进入；

第一中通道，短于第一长通道而部分穿进所述外密封座，其内的第一中管道供输送润滑所述外密封圈的中段的油脂进入；以及

第一短通道，短于第一中通道而部分穿进所述外密封座，其内的第一短管道供输送润滑所述外密封圈的后段的油脂进入。

3.如权利要求1或2所述的整体式盾构刀盘驱动装置，其特征在于：所述的若干平行通道布置于以所述整体式盾构刀盘驱动装置后端面的几何中心为圆心的同一圆周上。

4.如权利要求3所述的整体式盾构刀盘驱动装置，其特征在于：还包括轴承基座，所述大轴承的轴承外圈用螺栓连接于所述轴承基座上，所述螺栓与所述若干通道平行，并布置于所述圆周上。

5.如权利要求4所述的整体式盾构刀盘驱动装置，其特征在于：所述大轴承的轴承外圈及所述外密封座用所述螺栓连接于所述轴承基座上。

6.如权利要求1或2所述的整体式盾构刀盘驱动装置，其特征在于：所述小齿轮与所述大轴承的轴承内圈形成内捏合。

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