CN113653802A - 一种能够在线监测密封磨损量的密封圈和盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能够在线监测密封磨损量的密封圈和盾构机，所述能够在线监测密封磨损量的密封圈包括唇口(901)，唇口(901)内设有多条环形导电丝，所述多条环形导电丝的中心线均与密封圈的中心线(902)重合，每条所述环形导电丝对应的环形的直径均不相同。该能够在线监测密封磨损量的密封圈和盾构机可以在线监测盾构机主驱动密封圈的磨损量，预判密封***的失效情况，能够及时掌握密封圈磨损量、及时发现密封圈失效、及时对密封圈进行处理，提高了盾构机主轴承密封***的安全性，保证盾构机安全高效地掘进。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工设备领域，具体的是一种能够在线监测密封磨损量的密封圈，还是一种盾构机。
背景技术
盾构机主驱动密封被誉为盾构机的“免疫***”，是盾构机庞大复杂***中最重要的部分之一。主要作用是防止开挖仓中的物质如砂土、碎石、泥浆、水进入到主轴承，避免主轴承损毁而导致盾构机无法掘进。盾构机在复杂多工况条件下运行环境十分恶劣，因此对密封性能要求很高。
目前盾构机主驱动密封主要采用迷宫+多道唇形橡胶密封和迷宫+聚氨酯指形密封+VD密封结构形式，两者结构相似。以迷宫+多道唇形橡胶密封结构为例，工作时，在迷宫和唇形橡胶形成的密封腔中不断注入HBW油脂，多道唇形密封为润滑油EP2提供背压，油脂通过迷宫形成环状以较高压力不断向开挖仓中挤出，阻止开挖仓中高压渣土等物质进入密封腔。跑道与密封圈通过径向力在油脂的浸润下紧密贴合，跑道与密封圈长期相对旋转，在摩擦力作用下不可避免地会出现磨损，跑道上出现一整圈划痕和凹槽，使得密封圈与跑道不能紧密配合导致唇口压缩量减小，随着密封圈磨损量的不断增大，密封性急剧降低，泥沙轻易从土仓内进入轴承内部，最终引起密封失效。
由于密封***在复杂的盾构机***中起到至关重要的作用，而密封圈磨损对盾构机密封***的正常运行有较大影响，实时监控密封圈磨损情况成为预判密封失效的重要指标，虽然盾构机已经发展了几十年，但是仍无法在线监测盾构机主驱动密封圈的磨损量。
发明内容
为了实时在线监测盾构机主驱动密封圈的磨损量，本发明提供了一种能够在线监测密封磨损量的密封圈和盾构机，可以在线监测盾构机主驱动密封圈的磨损量，预判密封***的失效情况，能够及时掌握密封圈磨损量、及时发现密封圈失效、及时对密封圈进行处理，提高了盾构机主轴承密封***的安全性，保证盾构机安全高效地掘进。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种能够在线监测密封磨损量的密封圈，包括唇口，唇口内设有多条环形导电丝，所述多条环形导电丝的中心线均与密封圈的中心线重合，每条所述环形导电丝对应的环形的直径均不相同。
沿密封圈的中心线的方向，所述多条环形导电丝对应的多个环形的直径依次增大或减小。
沿密封圈的中心线的方向，所述多条环形导电丝依次排列。
唇口内设有三条环形导电丝，沿密封圈的中心线的方向，所述三条环形导电丝依次为第一环形导电丝、第二环形导电丝和第三环形导电丝。
唇***有内周面，第一环形导电丝、第二环形导电丝和第三环形导电丝到内周面的距离依次增大。
所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括外支撑座和多条导线，所述环形导电丝与导线一一对应连接，多条导线之间并联。
每条导线均穿过外支撑座的外周面。
在一条所述环形导电丝中，所述环形导电丝含有导电丝环和导电内凸尖，导电内凸尖沿导电丝环轴向均匀排列，导电内凸尖指向导电丝环的圆心延伸，导电内凸尖的长度为导电丝环对应的环形的直径的1％-5％。
所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括依次连接的电源、报警器和开关组，所述开关组含有并联设置的多个控制开关，所述环形导电丝通过导线与控制开关一一对应连接。
一种盾构机，所述盾构机包括内外套设的跑道和密封圈，所述密封圈为上述的能够在线监测密封磨损量的密封圈。
本发明的有益效果是：可以在线监测盾构机主驱动密封圈的磨损量，预判密封***的失效情况，能够及时掌握密封圈磨损量、及时发现密封圈失效、及时对密封圈进行处理，提高了盾构机主轴承密封***的安全性，保证盾构机安全高效地掘进。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是在实施例1中本发明所述能够在线监测密封磨损量的密封圈的工作状态示意图。
图2是图1中唇口部位的放大示意图。
图3是在实施例1中环形导电丝的结构示意图。
图4是环形导电丝、导线和控制开关的连接示意图。
图5是在实施例2中本发明所述能够在线监测密封磨损量的密封圈的工作状态示意图。
1、第一环形导电丝；2、第二环形导电丝；3、第三环形导电丝；4、第一控制开关；5、第二控制开关；6、第三控制开关；7、报警器；8、电源；9、能够在线监测密封磨损量的密封圈；10、跑道；11、导线；
901、唇口；902、密封圈的中心线；903、内周面；904、外周面；905、外支撑座；
1201、导电丝环；1202、导电内凸尖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种能够在线监测密封磨损量的密封圈，包括唇口901，唇口901内设有多条环形导电丝，所述多条环形导电丝与密封圈之间为同心圆的关系，所述多条环形导电丝之间并联，所述多条环形导电丝的中心线(直线)均与密封圈的中心线902(直线)重合，每条所述环形导电丝对应的环形的直径均不相同，所述多条环形导电丝之间均互不接触，如图1所示。
在本实施例中，沿密封圈的中心线902的前后方向，即图1中从左向右的方向，所述多条环形导电丝对应的多个环形的直径依次增大或减小。沿密封圈的中心线902的方向，所述多条环形导电丝依次排列，如图1和图2所示。
在本实施例中，唇口901内设有三条环形导电丝，沿密封圈的中心线902的前后方向，所述三条环形导电丝依次为第一环形导电丝1、第二环形导电丝2和第三环形导电丝3。
在本实施例中，唇口901含有内周面903，第一环形导电丝1、第二环形导电丝2和第三环形导电丝3到内周面903的距离依次增大。例如，第一环形导电丝1、第二环形导电丝2和第三环形导电丝3到内周面903的距离依次分别为L1、L2和L3(0.5mm<L1≤1.5mm，2.0mm<L2≤2.5mm，2.5mm<L3≤3.0mm)。
在本实施例中，所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括外支撑座905和多条导线11，所述环形导电丝与导线11一一对应连接，多条导线11之间并联。外支撑座905和唇口901为一体式连接结构，每条导线11均穿过外支撑座的外周面904。可以理解为所述能够在线监测密封磨损量的密封圈的发明点为在现有的密封圈上增加了多条所述环形导电丝和导线11。
在一条所述环形导电丝中，所述环形导电丝含有导电丝环1201和导电内凸尖1202，导电丝环1201和导电内凸尖1202连接为一体，多个导电内凸尖1202沿导电丝环1201轴向均匀排列，导电内凸尖1202沿导电丝环1201对应的环形的直径方向延伸，导电内凸尖1202指向导电丝环1201的圆心延伸，导电内凸尖1202的长度为导电丝环1201对应的环形的直径的1％-5％，如图3所示。
所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括依次连接的电源8、报警器7和开关组，所述开关组含有并联设置的多个控制开关，所述环形导电丝通过导线11与控制开关一一对应连接。
下面介绍一种盾构机，所述盾构机包括内外套设的跑道10和密封圈，所述密封圈为上述的能够在线监测密封磨损量的密封圈9，电源8与跑道10通过导电线电连接，如图1和图4所示。
所述多个环形导电丝之间并联，多个导线11之间并联，所述多个控制开关之间并联。所述环形导电丝的材质为固体金属，所述环形导电丝具有较小的电阻，当唇口901处的所述环形导电丝与跑道10接触并形成闭合回路时，该环形导电丝能迅速传输电流引起报警器7报警，为预防环形导电丝与跑道10相互摩擦导致跑道10磨损，采用的环形导电丝的耐磨性一般，在低转速下该环形导电丝与跑道10摩擦几分钟内就断裂。
设置导电内凸尖1202其功能为与跑道10之间会产生微弱的电流，引发报警器7产生微弱的电信号，随着两者距离的缩小产生的电流逐渐加大引起电信号逐渐加强，当唇口901处的环形导电丝与跑道10接触时形成闭合回路，传输大电流引发报警器7报警。
例如，能够在线监测密封磨损量的密封圈9内设有三条环形导电丝，所述开关组含有三个控制开关，第一环形导电丝1通过第一根导线与第一控制开关4的一端连接，第二环形导电丝2通过第二根导线与第二控制开关5的一端连接，第三环形导电丝3通过第三根导线与第三控制开关6的一端连接，第一控制开关4的另一端、第二控制开关5的另一端和第三控制开关6的另一端均与报警器7的接口连接。
所述开关组具有控制与保护功能于一体，与塑壳断路器构成的保护***相比，具有保护整定电流均可调整的特性，电流均可在面板上进行调整，具有寿命长、操作方便的特性。
报警器7能捕捉环形导电丝产生的微弱电流形成电信号，随着电流增大引起电信号逐渐加强，一旦唇口处的环形导电丝与跑道接触形成闭合回路，迅速且灵敏地发出警报声，为保证引起相关工作人员的察觉，在环形导电丝断裂之后仍然保持报警，直至报警器被关闭报警预警声音才停止。
能够在线监测密封磨损量的密封圈9的材质为背压性能较好的橡胶材料，三条环形导电丝均匀镶嵌分布于唇口901部位，能够在线监测密封磨损量的密封圈9与跑道10接触有较大过盈量配合，可实现较好的密封。但所述环形导电丝的条数不局限3条，而是根据实际密封圈检测需求增加或减小环形导电丝的条数。
下面介绍所述能够在线监测密封磨损量的密封圈、盾构机的主驱动和盾构机的工作过程。
随着盾构机正常运转，跑道10以密封圈的中心线902为轴转动，能够在线监测密封磨损量的密封圈9与跑道10存在着摩擦导致唇口901磨损，当唇口901处磨损量达到第一环形导电丝1所在的位置时，第一环形导电丝1将会裸露并与跑道10接触形成闭合回路，从而引起报警器7的报警，停机检修密封***发现无异常，关闭报警器7，盾构机继续运行。
当唇口901处磨损量达到第二环形导电丝2所在的位置时，第二环形导电丝2将会裸露并与跑道10接触形成闭合回路，从而引起报警器7的报警，停机检修密封***发现无异常，关闭报警器7，盾构机继续运行。
当唇口901处磨损量达到第三环形导电丝3所在的位置时，第三环形导电丝3将会裸露并与跑道10接触形成闭合回路，从而引起报警器7的报警，停机检修密封***并更换所述能够在线监测密封磨损量的密封圈9。
这样可以及时掌握密封圈的磨损量，显著提高密封圈失效预判，合理进行密封圈的更换，从而实现盾构机主驱动密封圈磨损在线监测报警，避免开挖仓中的物质进入到主轴承，提高了盾构机主轴承***的安全性，保证盾构机安全高效地掘进。
实施例2
本实施例是对实施例1的一种改变，本实施例与实施例1的主要区别在于报警器7含有多个信号接入口，多个控制开关与多个信号接入口一一对应连接，每个信号接入口接收到输入信号时，报警器7将产生不同的报警动作，从而可以根据报警器7的不同反应来判断能够在线监测密封磨损量的密封圈9的磨损情况，如图5所示。
例如，第一控制开关4的另一端与报警器7的第一信号接入口连接，第二控制开关5的另一端与报警器7的第二信号接入口连接，第三控制开关6的另一端与报警器7的第三信号接入口连接。
当唇口901处磨损量达到第一环形导电丝1所在的位置时，报警器7亮兰灯，当唇口901处磨损量达到第二环形导电丝2所在的位置时，报警器7亮黄灯，当唇口901处磨损量达到第三环形导电丝3所在的位置时，报警器7亮红灯。
本实施例中的其它技术特征均与实施例1中的相同，为了节约篇幅，本实施例不再详细介绍。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，所述能够在线监测密封磨损量的密封圈包括唇口(901)，唇口(901)内设有多条环形导电丝，所述多条环形导电丝的中心线均与密封圈的中心线(902)重合，每条所述环形导电丝对应的环形的直径均不相同。
2.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，沿密封圈的中心线(902)的方向，所述多条环形导电丝对应的多个环形的直径依次增大或减小。
3.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，沿密封圈的中心线(902)的方向，所述多条环形导电丝依次排列。
4.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，唇口(901)内设有三条环形导电丝，沿密封圈的中心线(902)的方向，所述三条环形导电丝依次为第一环形导电丝(1)、第二环形导电丝(2)和第三环形导电丝(3)。
5.根据权利要求4所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，唇口(901)含有内周面(903)，第一环形导电丝(1)、第二环形导电丝(2)和第三环形导电丝(3)到内周面(903)的距离依次增大。
6.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括外支撑座(905)和多条导线(11)，所述环形导电丝与导线(11)一一对应连接，多条导线(11)之间并联。
7.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，每条导线(11)均穿过外支撑座的外周面(904)。
8.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，在一条所述环形导电丝中，所述环形导电丝含有导电丝环(1201)和导电内凸尖(1202)，导电内凸尖(1202)沿导电丝环(1201)轴向均匀排列，导电内凸尖(1202)指向导电丝环(1201)的圆心延伸，导电内凸尖(1202)的长度为导电丝环(1201)对应的环形的直径的1％-5％。
9.根据权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈，其特征在于，所述能够在线监测密封磨损量的密封圈还包括依次连接的电源(8)、报警器(7)和开关组，所述开关组含有并联设置的多个控制开关，所述环形导电丝通过导线(11)与控制开关一一对应连接。
10.一种盾构机，其特征在于，所述盾构机包括内外套设的跑道(10)和密封圈，所述密封圈为权利要求1所述的能够在线监测密封磨损量的密封圈(9)。
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