《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》是中國鐵建重工集團有限公司於2016年8月30日申請的專利，該專利的公布號為CN106195272A，授權公布日為2016年12月7日，發明人是劉飛香、程永亮、鄭大橋、何其平、彭正陽、羅建利、徐震。
《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》公開了一種掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法。掘進機的主驅動密封結構具有密封流道和冷卻流道，主驅動密封壓力控制系統包括密封油壓力控制子系統和冷卻循環子系統，密封油壓力控制子系統用於控制密封流道內油壓，冷卻循環子系統用於冷卻冷卻流道。密封油壓力控制子系統包括：第一動力裝置、第一控制裝置、第一儲存裝置、第一檢測顯示裝置和第二檢測顯示裝置，第一動力裝置用於驅動密封油脂在密封流道和第一儲存裝置之間流動，第一控制裝置用於控制流向密封流道的壓力和流量，第一、第二檢測顯示裝置分別用於檢測流入或流出密封流道的密封油脂壓力、溫度和流量。根據該發明的系統，可提高主驅動密封結構的有效性及安全性。
2020年7月14日，《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法
- 申請人：中國鐵建重工集團有限公司
- 申請日：2016年8月30日
- 申請號：2016107719791
- 公布號：CN106195272A
- 公布日：2016年12月7日
- 發明人：劉飛香、程永亮、鄭大橋、何其平、彭正陽、羅建利、徐震
- 地址：湖南省長沙市經濟技術開發區東七路88號
- Int. Cl.：F16J15/16(2006.01)I、F16J15/40(2006.01)I、E21D9/06(2006.01)I
- 代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
- 代理人：黃德海
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隧道掘進機施工是城市捷運隧道、過江河公路隧道、過江輸水或輸氣管道施工的主要作業方法，作為隧道掘進機核心部件之一的主驅動，在為刀盤的旋轉提供扭矩的同時，還承受著推進系統的全部推力。良好的密封系統是保障主軸承性能和安全使用壽命的前提，如果在施工過程中，主軸承的密封出現問題，將造成主軸承潤滑油泄漏或泥水及渣土等進入主軸承或齒輪箱，給盾構施工帶來不可估量的損失。
隧道施工的盾構掘進機是通過刀盤的迴轉運動，依靠其上的刀具對土體進行切削來開挖隧道。刀盤和驅動單元之間具有相對運動，驅動單元是固定不動的，二者之間設定了多道密封。隧道通常位於地面以下十幾米、甚至幾十米深處，開挖面存在非常大的土壓。如果主驅動密封系統壓力不穩定，導致在帶有壓力潤滑油情況下，密封圈與開挖面處之間的壓差波動過大，在隧道掘進機工作過程中，開挖土倉內帶有一定壓力的泥水和砂石易粘附到密封圈上，導緻密封圈加劇磨損、溫度升高過快，甚至泥土會通過主驅動密封深入到主驅動箱內直接造成主軸承或齒輪的破壞。此時，即使在隧道內及時更換或維修，也會延長施工工期、增加施工成本和工程風險，嚴重影響隧道施工。
因此，可靠穩定的密封壓力控制對隧道掘進機施工來講，扮演著極其重要的角色。
2016年8月之前的主驅動密封結構一般為三道密封環，密封環之間充滿油脂，且三道密封環的磨損基本相同。但實際上起到主密封作用的是與外部連通的第一道密封環，一旦該密封環損壞，第二道和第三道密封環也會很快損壞，導緻密封失效，只能拆機更換密封環。
2016年8月之前的密封環之間，油脂的壓力是通過多處注油孔不斷注入一定壓力油來維持的。根據實際使用情況來看，每道密封環前後的壓力會逐漸增大且不可控，即第三道高於第二道、第二道高於第一道，第一道則高於外部壓力（P3＞P2＞P1）。由於密封環只能承受一定的背壓，隨著外部壓力增加，需要增加密封環數量達到第n道，且油液溫度在得到有效控制後，才能達到密封效果。然而，這種方法將導致第n道密封環承受的壓力超出密封環自身的背壓極限，造成密封環密封失效。而一旦失效，對主驅動內部的主軸承和齒輪將會造成更大的破壞。
發明內容
專利目的
該申請旨在至少解決2016年8月之前技術中存在的技術問題之一。為此，《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》旨在提供一種掘進機主驅動密封壓力控制系統，以針對掘進機的主驅動密封結構進行檢測、冷卻和控制。該發明旨在還提供一種掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法。
技術方案
根據《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》的掘進機主驅動密封壓力控制系統，掘進機的主驅動密封結構具有可填充密封油脂的密封流道，所述主驅動密封結構還具有可填充冷卻液且用於對所述密封流道進行冷卻的冷卻流道，主驅動密封壓力控制系統包括密封油壓力控制子系統和冷卻循環子系統，所述密封油壓力控制子系統適於與所述密封流道相連以控制所述密封流道內密封油脂的壓力，所述冷卻循環子系統適於與所述冷卻流道相連以向所述冷卻流道提供冷卻液以降低密封油脂的溫度，其中，所述密封油壓力控制子系統包括：第一動力裝置、第一控制裝置、第一儲存裝置、第一檢測顯示裝置和第二檢測顯示裝置，所述第一動力裝置用於驅動密封油脂在所述密封流道和所述第一儲存裝置之間流動，所述第一控制裝置用於控制從所述第一儲存裝置流向所述密封流道的密封油脂的壓力和流量，所述第一檢測顯示裝置用於檢測流入所述密封流道的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，所述第二檢測顯示裝置用於檢測從所述密封流道流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
根據該發明實施例的掘進機主驅動密封壓力控制系統，通過設定密封油壓力控制子系統，有利於減少主驅動密封結構的密封環的磨損，延長密封環的使用壽命，降低施工成本，同時還可以承受較大的外部壓力，增強主驅動密封的承壓性能，提高密封的安全性。通過設定冷卻循環子系統以向主驅動密封結構的冷卻流道提供冷卻液，從而有效控制密封流道內的密封油脂的油溫，使密封油脂達到較好的密封效果。兩個子系統相互獨立設定，相互間干擾少，同時也能簡化結構，利於調控。
在一些實施例中，所述密封油壓力控制子系統還包括：第一冷卻裝置，所述第一冷卻裝置用於對從所述密封流道流出的密封油脂進行冷卻。
可選地，所述第一動力裝置包括泵和電機，所述第一控制裝置包括壓力控制閥和流量控制閥。
可選地，所述第一檢測顯示裝置和所述第二檢測顯示裝置分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
可選地，所述第一冷卻裝置包括油冷機。
在一些實施例中，所述主驅動密封結構包括第1道密封環至第n道密封環，所述密封流道包括（n+1）道密封油腔，所述第1道密封環的朝向所述主驅動密封結構的外部的一側限定出第1道密封油腔，所述第1道密封環與第2道密封環之間限定出第2道密封油腔，依次類推，第（n-1）道密封環與第n道密封環之間限定出第n道密封油腔，所述第n道密封環的朝向所述主驅動密封結構內側的一側限定出第（n+1）道密封油腔，從所述第2道密封油腔至所述第n道密封油腔均為中間密封油腔，對應的所述密封油壓力控制子系統中，所述第一控制裝置用於至少控制分別流向每道所述中間密封油腔的密封油脂的壓力和流量，所述第一檢測顯示裝置用於至少檢測流入每道所述中間密封油腔的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，所述第二檢測顯示裝置用於至少檢測從每道所述中間密封油腔流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
在一些實施例中，所述冷卻循環子系統包括：第二動力裝置、第二冷卻裝置、第二儲存裝置、第二控制裝置、第三檢測顯示裝置和第四檢測顯示裝置，所述第二動力裝置用於驅動冷卻液在所述冷卻流道和所述第二儲存裝置之間流動，所述第二冷卻裝置用於對從所述冷卻流道流出的冷卻液進行冷卻，所述第三檢測顯示裝置用於檢測流入所述冷卻流道的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化，所述第四檢測顯示裝置用於檢測從所述冷卻流道流出的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化，所述第二控制裝置用於控制從所述第二儲存裝置流向所述冷卻流道的冷卻液的壓力和流量。
可選地，所述第二冷卻裝置包括水冷機。
可選地，所述第二動力裝置包括泵和電機，所述第二控制裝置包括壓力控制閥和流量控制閥，所述第三檢測顯示裝置和所述第四檢測顯示裝置分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
根據該發明的一種用於控制上述的掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法，包括如下步驟：當所述第一檢測顯示裝置或所述第二檢測顯示裝置檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值大於第一預設壓力差時，所述第一控制裝置動作以降低所述密封流道的油壓；當檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值小於等於第一預設壓力差時，所述第一控制裝置不動作；當所述第三檢測顯示裝置或所述第四檢測顯示裝置檢測到的溫度與設定溫度值的差值大於預設溫度差時，所述第二控制裝置動作以對所述冷卻流道進行冷卻；當檢測到的溫度與設定溫度值的差值小於等於預設溫度差時，所述第二控制裝置不動作。
根據該發明的另一種用於控制上述的掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法，包括如下步驟：從所述第1道密封油腔的油壓P1到所述第（n+1）道密封油腔的油壓Pn+1，所述第一控制裝置控制（n+1）道密封油腔的油壓依次遞減，以滿足關係式：P1＞P2＞P3…＞Pn＞Pn+1，且滿足P1—P2＝P2—P3＝…﹦Pn—Pn+1；設定P1—P2＝△P，當檢測出△P大於或者小於第二預設壓力差時，所述第一控制裝置動作以使△P逐漸趨於所述第二預設壓力差；當檢測出△P等於所述第二預設壓力差時，所述第一控制裝置不動作。
改善效果
《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》可控制每道密封環的前後壓力差在一個合理的範圍內，避免密封環承受的壓力超出密封環自身的背壓極限而造成的密封環密封失效問題。
附圖說明
圖1是根據該發明實施例的掘進機主驅動密封壓力控制系統的結構示意圖；
圖2是根據該發明實施例的具有多道密封環的掘進機的主驅動密封結構示意圖；
圖3是根據該發明實施例的掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法的一種流程示意圖。
附圖示記：1-密封油壓力控制子系統，101-第二檢測顯示裝置，102-第一儲存裝置，103-第一動力裝置，104-第一冷卻裝置，105-第一控制裝置，106-第一檢測顯示裝置，2-冷卻循環子系統，201-第四檢測顯示裝置，202-第二冷卻裝置，203-第二儲存裝置，204-第二動力裝置，205-第二控制裝置，206-第三檢測顯示裝置，3-主驅動密封結構，301-第1道密封環，302-第2道密封環，303-第3道密封環，304-第4道密封環，30n-第n道密封環。
技術領域
《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》涉及掘進機技術領域，尤其是涉及一種掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法。
權利要求
1.一種掘進機主驅動密封壓力控制系統，掘進機的主驅動密封結構具有可填充密封油脂的密封流道，所述主驅動密封結構還具有可填充冷卻液且用於對所述密封流道進行冷卻的冷卻流道，其特徵在於，主驅動密封壓力控制系統包括密封油壓力控制子系統和冷卻循環子系統，所述密封油壓力控制子系統適於與所述密封流道相連以控制所述密封流道內密封油脂的壓力，所述冷卻循環子系統適於與所述冷卻流道相連以向所述冷卻流道提供冷卻液以降低密封油脂的溫度，其中，所述密封油壓力控制子系統包括：第一動力裝置、第一控制裝置、第一儲存裝置、第一檢測顯示裝置和第二檢測顯示裝置，所述第一動力裝置用於驅動密封油脂在所述密封流道和所述第一儲存裝置之間流動，所述第一控制裝置用於控制從所述第一儲存裝置流向所述密封流道的密封油脂的壓力和流量，所述第一檢測顯示裝置用於檢測流入所述密封流道的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，所述第二檢測顯示裝置用於檢測從所述密封流道流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
2.根據權利要求1所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述密封油壓力控制子系統還包括：第一冷卻裝置，所述第一冷卻裝置用於對從所述密封流道流出的密封油脂進行冷卻。
3.根據權利要求1所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述第一動力裝置包括泵和電機，所述第一控制裝置包括壓力控制閥和流量控制閥。
4.根據權利要求1所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述第一檢測顯示裝置和所述第二檢測顯示裝置分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
5.根據權利要求2所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述第一冷卻裝置包括油冷機。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述主驅動密封結構包括第1道密封環至第n道密封環，所述密封流道包括（n+1）道密封油腔，所述第1道密封環的朝向所述主驅動密封結構的外部的一側限定出第1道密封油腔，所述第1道密封環與第2道密封環之間限定出第2道密封油腔，依次類推，第（n-1）道密封環與第n道密封環之間限定出第n道密封油腔，所述第n道密封環的朝向所述主驅動密封結構內側的一側限定出第（n+1）道密封油腔，從所述第2道密封油腔至所述第n道密封油腔均為中間密封油腔，對應的所述密封油壓力控制子系統中，所述第一控制裝置用於至少控制分別流向每道所述中間密封油腔的密封油脂的壓力和流量，所述第一檢測顯示裝置用於至少檢測流入每道所述中間密封油腔的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，所述第二檢測顯示裝置用於至少檢測從每道所述中間密封油腔流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述冷卻循環子系統包括：第二動力裝置、第二冷卻裝置、第二儲存裝置、第二控制裝置、第三檢測顯示裝置和第四檢測顯示裝置，所述第二動力裝置用於驅動冷卻液在所述冷卻流道和所述第二儲存裝置之間流動，所述第二冷卻裝置用於對從所述冷卻流道流出的冷卻液進行冷卻，所述第三檢測顯示裝置用於檢測流入所述冷卻流道的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化，所述第四檢測顯示裝置用於檢測從所述冷卻流道流出的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化，所述第二控制裝置用於控制從所述第二儲存裝置流向所述冷卻流道的冷卻液的壓力和流量。
8.根據權利要求7所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述第二冷卻裝置包括水冷機。
9.根據權利要求7所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統，其特徵在於，所述第二動力裝置包括泵和電機，所述第二控制裝置包括壓力控制閥和流量控制閥，所述第三檢測顯示裝置和所述第四檢測顯示裝置分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
10.一種用於控制根據權利要求7-9中任一項所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟：當所述第一檢測顯示裝置或所述第二檢測顯示裝置檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值大於第一預設壓力差時，所述第一控制裝置動作以降低所述密封流道的油壓；當檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值小於等於第一預設壓力差時，所述第一控制裝置不動作；當所述第三檢測顯示裝置或所述第四檢測顯示裝置檢測到的溫度與設定溫度值的差值大於預設溫度差時，所述第二控制裝置動作以對所述冷卻流道進行冷卻；當檢測到的溫度與設定溫度值的差值小於等於預設溫度差時，所述第二控制裝置不動作。
11.一種用於控制根據權利要求6所述的掘進機主驅動密封壓力控制系統的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟：從所述第1道密封油腔的油壓P1到所述第（n+1）道密封油腔的油壓Pn+1，所述第一控制裝置控制（n+1）道密封油腔的油壓依次遞減，以滿足關係式：P1＞P2＞P3…＞Pn＞Pn+1，且滿足P1—P2＝P2—P3＝…﹦Pn—Pn+1；設定P1—P2＝△P，當檢測出△P大於或者小於第二預設壓力差時，所述第一控制裝置動作以使△P逐漸趨於所述第二預設壓力差；當檢測出△P等於所述第二預設壓力差時，所述第一控制裝置不動作。
實施方式
參考圖1描述根據《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》實施例的掘進機主驅動密封壓力控制系統，這裡，主驅動密封壓力控制系統是對掘進機的主驅動密封結構3的密封壓力進行控制的系統。掘進機的主驅動密封結構3具有可填充密封油脂的密封流道，主驅動密封結構3還具有可填充冷卻液且用於對密封流道進行冷卻的冷卻流道。
如圖1所示，根據該發明實施例的主驅動密封壓力控制系統，包括：密封油壓力控制子系統1和冷卻循環子系統2，密封油壓力控制子系統1適於與密封流道相連以控制密封流道內密封油脂的壓力，冷卻循環子系統2適於與冷卻流道相連以向冷卻流道提供冷卻液。
可以理解的是，密封油壓力控制子系統1可以將主驅動密封結構3的油壓控制在適宜的壓力範圍內，從而保證主驅動密封結構3的密封環承受的壓力不超過密封環自身的背壓極限，進而保證主驅動密封結構3的密封有效性。同時，也有利於減少密封環的磨損，延長密封環的使用壽命，降低施工成本，還可以承受較大的外部壓力，增強主驅動密封結構3的承壓性能，提高密封的安全性。
設定冷卻循環子系統2向主驅動密封結構3的冷卻流道提供冷卻液，能夠將密封流道內的密封油脂的油液溫度有效控制。顯然，如果密封油脂的溫度過高，密封油脂承受負荷的能力就會下降。因此有效控溫後，密封油脂才能達到較好的密封效果。
將密封油壓力控制子系統1和冷卻循環子系統2分開形成相互獨立的子系統，相互間干擾少，同時也能簡化結構，利於調控。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1可以包括：第一儲存裝置102，第一儲存裝置102用於儲存密封油脂，使密封油壓力控制子系統1與主驅動密封結構3的密封流道之間形成油循環，且對油循環具有緩衝作用。第一儲存裝置102可以包括儲油槽，可選地，第一儲存裝置102內可設有過濾器，以對循環流動的油進行過濾。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1可以包括：第一動力裝置103，第一動力裝置103用於驅動密封油脂在密封流道和第一儲存裝置102之間流動。可選地，第一動力裝置103包括泵和電機，第一動力裝置103用於為密封油脂提供油壓和循環的動力。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1可以包括：第一控制裝置105，第一控制裝置105用於控制從第一儲存裝置102流向密封流道的密封油脂的壓力和流量。可選地，第一控制裝置105包括壓力控制閥和流量控制閥，從而第一控制裝置105結構簡單，安裝容易。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1還包括：第一冷卻裝置104，第一冷卻裝置104用於對從密封流道流出的密封油脂進行冷卻，可避免密封油脂的溫度過高對密封效果產生較大的影響。可選地，第一冷卻裝置104包括油冷機。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1還包括：第一檢測顯示裝置106，第一檢測顯示裝置106用於檢測流入密封流道的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，從而能夠實時檢測到第一控制裝置105排出的密封油脂是否達到預定的壓力、溫度和流量。在第一檢測顯示裝置106顯示檢測結果後，可以根據檢測結果調整第一控制裝置105的控制量等，也可以根據檢測結果調整第一冷卻裝置104的冷卻程度。
參照圖1，密封油壓力控制子系統1還包括：第二檢測顯示裝置101，第二檢測顯示裝置101用於檢測從密封流道流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。這樣，能夠實時檢測到密封流道排出的密封油脂的壓力、溫度和流量，在第二檢測顯示裝置101顯示檢測結果後，可以根據檢測結果調整第一控制裝置105的控制量等，也可以根據檢測結果調整第一冷卻裝置104的冷卻程度。
可選地，第一檢測顯示裝置106和第二檢測顯示裝置101分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
在一些實施例中，如圖1所示，冷卻循環子系統2包括：第二儲存裝置203，第二儲存裝置203用於儲存冷卻液，使冷卻循環子系統2與主驅動密封結構3的冷卻流道之間形成冷卻液循環，且對冷卻液循環具有緩衝作用。冷卻液可為水，第二儲存裝置203可以包括儲水槽，可選地，第二儲存裝置203內可設有過濾器，以對循環流動的水進行過濾。
參照圖1，冷卻循環子系統2可以包括：第二動力裝置204，第二動力裝置204用於驅動冷卻液在冷卻流道和第二儲存裝置203之間流動。可選地，第二動力裝置204包括泵和電機，第二動力裝置204用於為冷卻液提供壓力和循環的動力。
參照圖1，冷卻循環子系統2可以包括：第二冷卻裝置202，第二冷卻裝置202用於對從冷卻流道流出的冷卻液進行冷卻，可避免冷卻液溫度過高對冷卻系統產生較大的影響。可選地，第二冷卻裝置202包括水冷機。
參照圖1，冷卻循環子系統2可以包括：第二控制裝置205，第二控制裝置205用於控制從第二儲存裝置203流向冷卻流道的冷卻液的壓力和流量。可選地，第二控制裝置205包括壓力控制閥和流量控制閥，從而第二控制裝置205結構簡單，安裝容易。
參照圖1，冷卻循環子系統2可以包括：第三檢測顯示裝置206，第三檢測顯示裝置206用於檢測流入冷卻流道的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化，從而能夠實時檢測到第二控制裝置205排出的冷卻液是否達到預定的壓力、溫度和流量。在第三檢測顯示裝置206顯示檢測結果後，可以根據檢測結果調整第二控制裝置205的控制量等，也可以根據檢測結果調整第二冷卻裝置202的冷卻程度。
參照圖1，冷卻循環子系統2可以包括：第四檢測顯示裝置201，第四檢測顯示裝置201用於檢測從冷卻流道流出的冷卻液的壓力、溫度和流量的變化。這樣，能夠實時檢測到冷卻流道排出的冷卻液的壓力、溫度和流量，在第四檢測顯示裝置201顯示檢測結果後，可以根據檢測結果調整第二控制裝置205的控制量等，也可以根據檢測結果調整第二冷卻裝置202的冷卻程度。
可選地，第三檢測顯示裝置206和第四檢測顯示裝置201分別包括：壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表。
另外，主驅動密封壓力控制系統還可以包括報警裝置，當主驅動密封壓力控制系統出現故障時，報警裝置可以報警以提醒操作人員及時地排查故障，以便於掘進機的掘進工作順利進行。
下面根據圖1所示的一個具體實施例，描述該實施例中主驅動密封壓力控制系統的具體結構。
該實施例中主驅動密封壓力控制系統包括：密封油壓力控制子系統1和冷卻循環子系統2，密封油壓力控制子系統1包括：第一動力裝置103、第一控制裝置105、第一檢測顯示裝置106、第二檢測顯示裝置101、第一冷卻裝置104和第一儲存裝置102，冷卻循環子系統2包括：第二動力裝置204、第二控制裝置205、第三檢測顯示裝置206、第四檢測顯示裝置201、第二冷卻裝置202和第二儲存裝置203。
如圖1所示，該實施例的主驅動密封壓力控制系統中，根據油路循環方向，密封油壓力控制子系統1依次連線順序為：第二檢測顯示裝置101→第一儲存裝置102→第一動力裝置103→第一冷卻裝置104→第一控制裝置105→第一檢測顯示裝置106。第一檢測顯示裝置106和第二檢測顯示裝置101主要有壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表，第一檢測顯示裝置106靠近密封流道的進口安裝，第二檢測顯示裝置101靠近密封流道的出口附近安裝。第一儲存裝置102包括儲油槽，第一動力裝置103包括泵和電機，第一控制裝置105包括壓力控制閥和流量控制閥，第一冷卻裝置104包括油冷機。
如圖1所示，該實施例的主驅動密封壓力控制系統中，根據水循環方向，冷卻循環子系統2依次連線順序為第四檢測顯示裝置201→第二冷卻裝置202→第二儲存裝置203→第二動力裝置204→第二控制裝置205→第三檢測顯示裝置206。第三檢測顯示裝置206和第四檢測顯示裝置201主要有壓力感測器、溫度感測器、流量計和壓力表，第三檢測顯示裝置206靠近冷卻流道的進口安裝，第四檢測顯示裝置201靠近冷卻流道的出口附近安裝。第二儲存裝置203包括儲水槽，第二動力裝置204包括泵和電機，第二控制裝置205包括壓力控制閥和流量控制閥，第二冷卻裝置202包括水冷機。
在該實施例中，密封油壓力控制子系統1是對主驅動密封結構3的密封油脂的壓力進行檢測和控制的系統，冷卻循環子系統2主要是通過控制冷卻液的流量對主驅動密封結構3的密封油脂的溫度進行冷卻和調節。
下面參照圖1描述掘進機主驅動密封壓力控制系統的一種控制方法，該控制方法可用於控制掘進機主驅動密封壓力控制系統的密封油壓力控制子系統1，也可控制冷卻循環子系統2。
掘進機的運行時間分成多個運行周期，在每個運行周期內該控制方法包括如下步驟：
當第一檢測顯示裝置106或第二檢測顯示裝置101檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值大於第一預設壓力差時，第一控制裝置105動作以降低密封流道的油壓；當第一檢測顯示裝置106或第二檢測顯示裝置101檢測到的油壓與第一設定壓力值的差值小於等於第一預設壓力差時，第一控制裝置不動作，保證油壓穩定。
當第三檢測顯示裝置206或第四檢測顯示裝置201檢測到的溫度與設定溫度值的差值大於預設溫度差時，第二控制裝置205動作以對冷卻流道進行冷卻；當第三檢測顯示裝置206或第四檢測顯示裝置201檢測到的溫度與設定溫度值的差值小於等於預設溫度差時，第二控制裝置205不動作，以保持密封油脂溫度正常。
這樣一來，密封流道內油壓可不會超過第一設定壓力值和第一預設壓力差的和值，密封流道內油溫不會超過設定溫度值和預設溫度差的和值。
在《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》提及的掘進機中，有的掘進機的主驅動密封結構3會採用如圖2所示的多道密封結構。可以理解，掘進機中刀盤是轉動的，驅動單元是固定不動的，刀盤與驅動單元之間具有相對運動。刀盤和驅動單元之間設定由多道密封環組成的多道密封結構，可加強密封效果。相應的，主驅動密封壓力控制系統的結構對應這種多道密封結構要有適應性變化。
如圖2所示，主驅動密封結構3包括第1道密封環301至第n道密封環30n，密封流道包括（n+1）道密封油腔，第1道密封環301的朝向主驅動密封結構3的外部的一側限定出第1道密封油腔①，第1道密封環301與第2道密封環302之間限定出第2道密封油腔②，依次類推，第（n-1）道密封環與第n道密封環30n之間限定出第n道密封油腔第n道密封環30n的朝向主驅動密封結構3的內部的一側限定出第（n+1）道密封油腔從第2道密封油腔②至第n道密封油腔均為中間密封油腔。
對應的密封油壓力控制子系統1中，第一控制裝置105用於控制分別流向每道中間密封油腔的密封油脂的壓力和流量，第一檢測顯示裝置106用於至少檢測流入每道中間密封油腔的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化，第二檢測顯示裝置101用於至少檢測從每道中間密封油腔流出的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
可選地，第一控制裝置105也可以用於控制流向第1道密封油腔①和第（n+1）道密封油腔的密封油脂的油量。可選地，第一檢測顯示裝置106和第二檢測顯示裝置101也可以用於檢測流入流出第1道密封油腔①和第（n+1）道密封油腔的密封油脂的壓力、溫度和流量的變化。
其中，第一控制裝置105可以控制流向每一道中間密封油腔的密封油脂的油壓和流量。當第一檢測顯示裝置106顯示某一個密封油腔的壓力、溫度和流量後，可以根據檢測結果調整第一控制裝置105的控制量等，使得該密封油腔的油壓和油量得到調整。當第二檢測顯示裝置101顯示某一個密封油腔的壓力、溫度和流量後，也可以根據該檢測結果調整第一控制裝置105的控制量等，使得該密封油腔的油壓、油量得到調整。
可選地，在這樣多道密封的主驅動密封結構3中，冷卻循環子系統2可以對每道密封油腔進行冷卻控溫。例如，冷卻流道可包括多道冷卻腔，多道冷卻腔與多道密封油腔一一對應設定。這樣，當控制某一冷卻腔的流量時，就能控制對應該冷卻腔的密封油腔的油溫。
針對主驅動密封結構3具有多道密封油腔的主驅動密封壓力控制系統，該系統的控制方法中，可具有用於控制密封油壓力控制子系統1的部分，也可具有用於控制冷卻循環子系統2的部分。這種控制系統至少具有兩種控制方法。
第一種控制方法如圖3所示，掘進機的運行時間分成多個運行周期，在每個運行周期內，包括如下步驟：
當第一檢測顯示裝置106或第二檢測顯示裝置101檢測到第i個密封油腔的壓力Pi與設定壓力P的差值（Pi-P）大於預設值△Ps時，第一控制裝置105控制流向第i個密封油腔的油液壓力，對主驅動密封結構3的第i個密封油腔的進口注油，其中，第i個密封油腔至少可為中間密封油腔中的任一個；
當第一檢測顯示裝置106或第二檢測顯示裝置101檢測到第i個密封油腔的壓力Pi與設定壓力P的差值（Pi-P）小於等於預設值△Ps時，第一控制裝置105不動作，保持油液壓力穩定。
當第三檢測顯示裝置206或第四檢測顯示裝置201檢測到第i個密封油腔的溫度Ti與設定溫度T的差值（Ti-T）大於預設值△Ts時，第二控制裝置205控制流向對應第i個密封油腔的冷卻腔的冷卻液流量，對主驅動密封結構3的第i個密封油腔進行冷卻；
當第三檢測顯示裝置206或第四檢測顯示裝置201檢測到第i個密封油腔的溫度Ti與設定溫度T的差值（Ti-T）小於等於預設值△Ts時，第二控制裝置205不動作，保持油液溫度正常。
針對主驅動密封結構3具有多道密封油腔的主驅動密封壓力控制系統，該系統的另一種控制方法包括如下步驟：
從第1道密封油腔①的油壓P1到第（n+1）道密封油腔的油壓Pn+1，第一控制裝置105控制（n+1）道密封油腔的油壓依次遞減，以滿足關係式：P1＞P2＞P3…＞Pn＞Pn+1，且滿足P1—P2＝P2—P3＝…﹦Pn—Pn+1；
設定P1—P2＝△P，當檢測出△P大於或者小於第二預設壓力差時，第一控制裝置動作以使△P逐漸趨於第二預設壓力差；當檢測出△P等於第二預設壓力差時，第一控制裝置105不動作。
可以理解的是，掘進機的主驅動密封結構3若採用多道密封結構，每道密封環承受的壓力有限，即在密封環的前、後腔的壓力差值有最大值△Pmax。如果密封環的前、後腔的壓力差超過△Pmax，密封環的密封性能失效。因此，為保證每道密封性能穩定可靠，必須控制密封環的前後腔壓力差值△P小於密封環承受的壓力極限值△Pmax，而且△P的變化在一定的誤差範圍內。
另外，由於由第1道密封環301、第2道密封環302、第3道密封環303、第4道密封環304、…第i道密封環…第n道密封環30n依次由外向內設定，第1道密封油腔①與外部連通，第1道密封油腔①具有與外部相同的壓力P1，第（n+1）道密封油腔與內部連通，第（n+1）道密封油腔具有與內部相同的壓力Pn+1。其餘第2道密封油腔②、第3道密封油腔③、第4道密封油腔④…第n道密封油腔均為中間密封油腔，中間密封油腔的壓力可以由第一控制裝置105分別控制。第一控制裝置105可以將從各中間密封油腔的壓力分別控制至P2、P3、P4…Pi…Pn，且P1＞P2＞P3＞P4…＞Pi…＞Pn。為保證每道密封環結構的壓力差穩定，可以控制中間密封油腔的壓力能夠滿足條件：P1—P2＝P2—P3＝P3—P4…﹦Pi—Pi+1…﹦Pn—Pn+1﹦△P，且△P﹤△Pmax。
通過第一檢測顯示裝置106和第二檢測顯示裝置101及第一控制裝置105對中間密封流道的壓力差△P與設定值△Ps進行比較，當△P＞△Ps時，第一控制裝置105分別控制中間密封油腔的壓力增大，並對主驅動密封結構3的密封流道注油，使△P減小並逐漸接近△Ps；當△P＜△Ps時，第一控制裝置105控制中間密封油腔的壓力減小，並對主驅動密封結構3的密封油腔注油，使△P增大並逐漸接近△Ps。通過此方法可控制每道密封環的前後壓力差在一個合理的範圍內，避免密封環承受的壓力超出密封環自身的背壓極限而造成的密封環密封失效問題。
採用多道密封油壓力控制方法，使主驅動密封可承受實際需要的較大外部壓力，從而有效避免2016年8月之前的主驅動密封結構3控制的缺陷。
可以理解的是，在上述實施例中主驅動密封壓力控制系統的結構及其控制方法可進行適應性的調整，具體如下：
（1）該技術方案的主驅動密封壓力控制系統的結構原理，不僅只包括上述文字介紹說明的裝置，且能在實際需要的情況下，還可增設擴展裝置及其輔助配套設施。
（2）不管主驅動密封結構3採用何種方式，只要是為了達到主驅動密封承受外部較大的壓力，採用與該技術方案的多道密封油壓力控制方法相同或相近的方法，還可擴展到第n道密封，直至最後一道密封可承受較小的背壓，均在該發明的保護範圍內。
（3）該技術方案的控制方法是對控制系統結構的有效控制，除此之外，只要與實現主驅動密封承受較大外部壓力之該發明目的相近的控制方法均在該發明的保護範圍內。
（4）密封壓力控制系統中，密封油壓力控制子系統1和冷卻循環子系統2的裝置連線順序不受該發明上述文字所述的連線順序的約束，只要能實現該發明之目的的裝置連線順序均在該發明保護範圍內。
榮譽表彰
2020年7月14日，《掘進機主驅動密封壓力控制系統及其控制方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
