Уплотнительный узел роторного проходческого щита

 

Изобретение относится к подземному строительству и может использоваться при строительстве тоннелей. Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности и повышение унификации элементов уплотнительного узла. Уплотнительный узел роторного проходческого щита включает центральное уплотнение, расположенное между ротором и неподвижным валом, закрепленным в центральной части перегородки корпуса щита, и периферийное уплотнение. Центральное уплотнение выполнено в виде группы профилированных колец V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами, размещенных в пазах неподвижного вала или ротора с возможностью упругого взаимодействия выступов с неподвижным валом и ротором. Периферийное уплотнение расположено между ротором и перегородкой корпуса щита и выполнено из рядов профилированных колец, состоящих, по крайней мере, из двух элементов. Один из них выполнен с зацепом, расположенным в пазу ротора или перегородки корпуса щита, и с наклонным клиновидным выступом, взаимодействующим с уплотняемой поверхностью. Другой, фиксирующий, выполнен в виде V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами с возможностью упругого взаимодействия выступов со стенками первых элементов и фиксации составного профильного кольца в пазу. 6 ил.

Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к проходческим щитам, снабженным роторным рабочим органом, и может быть использовано при строительстве тоннелей.

Известна конструкция роторного проходческого щита, в котором для защиты подшипников и приводных частей ротора используется уплотнительный узел, выполненный в виде профилированных колец из эластичного материала (патент РФ 2002056, по кл. Е 21 D 9/06, от 22.10.90 г.).

Недостатком данного уплотнительного узла является сложность конструкции из-за необходимости наличия крепежных элементов на каждый уплотняемый диаметр профилированных колец - для фиксации не используются собственные упругие свойства эластичного материала профильных колец.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является уплотнительный узел роторного проходческого щита, выполненный в виде профилированных колец из эластичного материала, взаимодействующих с уплотняемой поверхностью и расположенные в пазах между неподвижными и подвижными частями (Европейский патент 0122540, по кл. Е 21 D 9/06, от 14.04.83 г.).

Недостатком уплотнительного узла данной конструкции является относительно низкая эффективность защиты при использовании его на уплотнительных поверхностях больших диаметров, где имеется значительный зазор между подвижными и неподвижными частями проходческого щита, и, кроме того, он не обладает необходимой степенью унификации при использовании в центральных и периферийных уплотнениях роторного проходческого щита.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эксплуатационной надежности уплотнений, а также в повышении степени унификации элементов уплотнительного узла.

Для решения поставленной задачи в уплотнительном узле роторного проходческого щита, включающем центральное уплотнение, расположенное между ротором и неподвижным валом, закрепленным в центральной части перегородки корпуса щита, и периферийное уплотнение, центральное уплотнение выполнено в виде группы профилированных колец V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами, размещенных в пазах неподвижного вала или ротора с возможностью упругого взаимодействия выступов с неподвижным валом и ротором, а периферийное уплотнение расположено между ротором и перегородкой корпуса щита и выполнено из рядов профилированных колец, состоящих, по крайней мере, из двух элементов, один из которых выполнен с зацепом, расположенным в пазу ротора или перегородки корпуса щита, и с наклонным клиновидным выступом, взаимодействующим с уплотняемой поверхностью, а другой, фиксирующий, - в виде V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами с возможностью упругого взаимодействия выступов со стенками первых элементов и фиксации составного профильного кольца в пазу.

На фиг. 1 представлен общий вид роторного проходческого щита с уплотнительным узлом; на фиг.2 - выноска А на фиг.1; на фиг.3 - V-образный профиль фиксирующе-уплотняющего элемента; на фиг.4-6 - варианты выполнения составных профилированных колец.

Уплотнительный узел размещен в роторном проходческом щите, включающем корпус 1, щитовые гидроцилиндры 2, ротор 3 с режущим инструментом 4. Корпус 1 снабжен перегородкой 5, расположенной внутри корпуса, на которой размещен поворотный механизм 6 с приводом вращения 7 ротора 3. В центральной части перегородки 5 закреплен неподвижный вал 8 с трубопроводами подачи воды 9 и откачки пульпы 10. Между перегородкой 5 корпуса щита и ротором 3 расположено периферийное уплотнение 11, а между неподвижным валом 8 и ротором 3 - центральное уплотнение 12. Периферийное уплотнение 11 выполнено из рядов профилированных колец, состоящих, по крайней мере, из двух элементов, один выполнен в виде профиля 13 с расположенным в пазу 14 зацепом 15 и наклонным клиновидным выступом 16, взаимодействующим с уплотняемой поверхностью, при этом величина клинообразных выступов 16 больше величины зазора между перегородкой 5 и ротором 3, другой элемент, фиксирующий, - в виде V-образного профиля 17 с расходящимися в стороны наружными выступами 18. Центральное уплотнение 12 представляет собой ряд расположенных в пазах 19 профилированных колец в виде того же V-образного профиля 17 с расходящимися в стороны наружными выступами 18, взаимодействующих с уплотняемой поверхностью.

Уплотнительный узел защищает поворотный механизм 6 с приводами вращения 7 ротора 3 от проникновения грязи, воды и т.п. при разработке грунта режущим инструментом 4, подаче воды по трубопроводу 9, откачке пульпы по трубопроводу 10 и перемещении щита гидроцилиндрами 2. Профилированные кольца периферийного и центрального уплотнений могут размещаться в пазах как на неподвижных, так и на подвижных поверхностях, уплотняя зазоры в радиальном и/или торцевых направлениях.

Сборка уплотнительного узла осуществляется следующим образом.

Элементы периферийного уплотнения 11 устанавливают в пазу 14 и фиксируют V-образным профилем 17 по вариантам, показанным на фиг.4-6, при этом за счет зацепа 15 и упругости выступов 18 обеспечивается фиксация составного профильного кольца в пазу 14. Элементы центрального уплотнения в виде V-образного профиля размещают в пазах 19 и за счет упругости выступов 18 обеспечивают уплотнение зазоров между ротором 3 и неподвижным валом 8.

Такая конструкция уплотнительного узла позволяет повысить эксплуатационную надежность, упростить изготовление, монтаж и улучшить ремонтопригодность роторных проходческих щитов за счет обеспечения защиты зазоров между неподвижными и подвижными частями в широком диапазоне уплотняемых диаметров унифицированными элементами из эластичного материала, например полиуретана, путем подбора необходимой жесткости уплотнений по различным вариантам.

Формула изобретения

Уплотнительный узел роторного проходческого щита, включающий центральное уплотнение, расположенное между ротором и неподвижным валом, закрепленным в центральной части перегородки корпуса щита, и периферийное уплотнение, отличающийся тем, что центральное уплотнение выполнено в виде группы профилированных колец V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами, размещенных в пазах неподвижного вала или ротора с возможностью упругого взаимодействия выступов с неподвижным валом и ротором, а периферийное уплотнение расположено между ротором и перегородкой корпуса щита и выполнено из рядов профилированных колец, состоящих, по крайней мере, из двух элементов, один из которых выполнен с зацепом, расположенным в пазу ротора или перегородки корпуса щита, и с наклонным клиновидным выступом, взаимодействующим с уплотняемой поверхностью, а другой, фиксирующий, - в виде V-образного профиля с расходящимися в стороны наружными выступами с возможностью упругого взаимодействия выступов со стенками первых элементов и фиксации составного профильного кольца в пазу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6