СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ОСНОВНОГО ПРИВОДА ПРОХОДЧЕСКОЙ МАШИНЫ И СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЕЮ
MAIN MACHINE DRIVE SEAL PRESSURE CONTROL SYSTEM AND METHODS FOR CONTROL THEREOF

Область техники
Настоящее изобретение относится к области технологий проходческих машин и, в частности, относится к системе регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины и способам управления ею.
Уровень техники
Строительство посредством тоннелепроходческих машин представляет собой основной метод осуществления строительства тоннелей городского метрополитена, автодорожных тоннелей, проходящих под рекой, и водо- или газопроводов, проходящих под рекой, при этом основной привод, являющийся одним из основных элементов тоннелепроходческой машины, не только обеспечивает крутящий момент для вращения режущего диска, но и воспринимает все осевые усилия от системы обеспечения движения. Хорошая система уплотнения является условием обеспечения эффективности и продолжительного срока безопасной эксплуатации основного подшипника, и если в процессе строительства с уплотнением основного подшипника возникнут проблемы, приводящие к утечке смазочного вещества для основного подшипника или к попаданию в основной подшипник или редуктор грязной воды, разработанного грунта и т.п., то во время строительства с применением щитовой проходки возникнут неисчислимые убытки.
Для проходки тоннеля машины для щитовой проходки, применяемые для строительства тоннелей, осуществляют резание грунта за счет вращательного движения режущего диска и посредством установленного на нем режущего инструмента. Между режущим диском и узлом привода имеет место относительное движение, при этом узел привода остается неподвижным, и между ними предусмотрено составное уплотнение. Тоннели обычно проходят под землей на глубине от десяти метров до нескольких десятков метров, поэтому давление грунта в забое очень большое. Если давление в системе уплотнения основного привода не стабильно, то при подаче под давлением смазочного вещества колебание давления в месте между уплотнительным кольцом и забоем чересчур большое, и в процессе работы тоннелепроходческой машины грязная вода и песчаник под определенным давлением в забойной камере легко прилипают к уплотнительным кольцам, что вызывает ускоренный износ уплотнительных колец, слишком быстрое повышение температуры, и дело доходит до того, что грязь может проникнуть через уплотнение основного привода в коробку основного привода и непосредственно вызвать разрушение основного подшипника или зубчатых колес. При этом даже своевременные перестройка или профилактический ремонт в тоннеле также продлят сроки строительства, увеличат расходы на строительство и повысят опасность при выполнении инженерных работ, что сильно отразится на строительстве тоннелей.
Поэтому возможность надежного и стабильного регулирования уплотняющего давления играет чрезвычайно важную роль в конструирований тоннелепроходческих машин.
Существующие конструкции уплотнения основного привода обычно представляют собой уплотнения с тремя кольцами, при этом между кольцами уплотнения имеется смазка, и износ у трех колец уплотнения в основном одинаковый. Однако в действительности основную уплотнительную функцию выполняет первое кольцо уплотнения, сообщающееся с внешней средой, и если это кольцо уплотнения повреждено, то второе и третье кольцо уплотнения также могут быстро повредиться, что приводит к нарушению герметичности, и кольца уплотнения остается только демонтировать и заменить.
Давление смазки между имеющимися кольцами уплотнения поддерживается путем непрерывной подачи масла под определенным давлением в несколько отверстий для подачи масла. В случае фактического применения оказывается, что начальное и последующее давление в каждом кольце уплотнения может постепенно, но неконтролируемо увеличиваться, то есть давление в третьем выше, чем во втором, во втором выше, чем в первом, а в первом выше, чем внешнее давление - (P3>Р2>Р1). Поскольку кольцо уплотнения может воспринимать только определенное противодавление, то по мере увеличения внешнего давления необходимо увеличить количество колец уплотнения до n колец, и уплотнительный эффект можно получить только после осуществления эффективного регулирования температуры масла. Тем не менее, такой способ приведет к тому, что давление, воспринимаемое n-м кольцом уплотнения, превысит предел противодавления самих колец уплотнения, что приведет к нарушению герметичности колец уплотнения. Наряду с потерей эффективности имеют место значительные повреждения основного подшипника и зубчатых колес внутри основного привода.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в решении по меньшей мере одной из технических задач, существующих в предшествующем уровне техники. Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в предоставлении системы регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, чтобы, в частности, осуществлять в отношении конструкций уплотнения основного привода проходческой машины проверку, охлаждение и управление.
Цель настоящего изобретения заключается также в предоставлении способов управления системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины.
Согласно настоящему изобретению представлена система регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, при этом конструкция уплотнения основного привода проходческой машины снабжена проточным каналом уплотнения, заполняемым уплотнительной смазкой, и при этом указанная конструкция уплотнения основного привода дополнительно снабжена проточным каналом охлаждения, заполняемым охлаждающим веществом и предназначенным для охлаждения указанного проточного канала уплотнения; система регулирования давления уплотнения основного привода содержит подсистему регулирования давления уплотнительного масла и подсистему цикла охлаждения, при этом указанная подсистема регулирования давления уплотнительного масла подходит для соединения с указанным проточным каналом уплотнения с целью регулирования давления уплотнительной смазки в указанном проточном канале уплотнения, а указанная подсистема цикла охлаждения подходит для соединения с указанным проточным каналом охлаждения с целью подачи в указанный проточный канал охлаждения охлаждающего вещества для снижения температуры уплотнительной смазки; при этом указанная подсистема регулирования давления уплотнительного масла содержит первое устройство для обеспечения циркуляции, первое регулирующее устройство, первое накопительное устройство, первое устройство мониторинга и отображения и второе устройство мониторинга и отображения; при этом указанное первое устройство для обеспечения циркуляции предназначено для обеспечения протекания уплотнительной смазки между указанным проточным каналом уплотнения и указанным первым накопительным устройством; указанное первое регулирующее устройство предназначено для регулирования давления и расхода уплотнительной смазки, проходящей из указанного первого накопительного устройства в указанный проточный канал уплотнения; указанное первое устройство мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, поступающей в указанный проточный канал уплотнения; и указанное второе устройство мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, вытекающей из указанного проточного канала уплотнения.
Система регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения посредством предусмотренной подсистемы регулирования давления уплотнительного масла способствует уменьшению износа колец уплотнения конструкции уплотнения основного привода, увеличению срока эксплуатации колец уплотнения, снижению расходов на строительство, а также обеспечению возможности воспринимать большее внешнее Давление, повышению способности уплотнения основного привода выдерживать давление и улучшению защиты уплотнения от повреждения. Посредством предусмотренной подсистемы цикла охлаждения в проточный канал охлаждения в конструкции уплотнения основного привода подается охлаждающее вещество, и, таким образом, эффективно регулируется температура масла в качестве уплотнительной смазки в проточном канале уплотнения, чтобы достигался лучший уплотнительный эффект уплотнительной смазки. Эти две подсистемы выполнены независимыми друг от друга, и их влияние друг на друга незначительно, при этом также можно упростить конструкцию, что выгодно в отношении регулирования и контроля.
В некоторых вариантах осуществления, указанная подсистема регулирования давления уплотнительного масла дополнительно содержит первое охладительное устройство, при этом указанное первое охладительное устройство предназначено для охлаждения уплотнительной смазки, вытекающей из указанного проточного канала уплотнения.
При необходимости указанное первое устройство для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель, а указанное первое регулирующее устройство содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода.
При необходимости указанное первое устройство мониторинга и отображения и указанное второе устройство мониторинга и отображения содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр.
При необходимости указанное первое охладительное устройство содержит маслоохладитель.
В некоторых вариантах осуществления указанная конструкция уплотнения основного привода содержит 1-е кольцо уплотнения, …, n-е кольцо уплотнения; в указанном проточном канале уплотнения выполнено (n+1) полостей для уплотнительного масла, при этом на внешней относительно указанного 1-го кольца уплотнения стороне указанной конструкции уплотнения основного привода выполнена 1-я полость для уплотнительного масла, между указанным 1-м кольцом уплотнения и 2-м кольцом уплотнения выполнена 2-я полость для уплотнительного масла и т.д.; между (n-1) кольцом уплотнения и n-м кольцом уплотнения выполнена n-я полость для уплотнительного масла; и на внутренней относительно указанного n-го кольца уплотнения стороне указанной конструкции уплотнения основного привода выполнена (n+1) полость для уплотнительного масла, при этом полости с указанной 2-й полости для уплотнительного масла по указанную n-ю полость для уплотнительного масла представляют собой промежуточные полости для уплотнительного масла; и в соответствующей указанной подсистеме регулирования давления уплотнительного масла указанное первое регулирующее устройство предназначено для по меньшей мере регулирования давления и расхода уплотнительной смазки, соответственно проходящей в каждую их указанных промежуточных полостей для уплотнительного масла; указанное первое устройство мониторинга и отображения предназначено для по меньшей мере определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, поступающей в каждую из указанных промежуточных полостей для уплотнительного масла; и указанное второе устройство мониторинга и отображения предназначено для по меньшей мере определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, вытекающей из каждой из указанных промежуточных полостей для уплотнительного масла.
В некоторых вариантах осуществления указанная подсистема цикла охлаждения содержит второе устройство для обеспечения циркуляции, второе охладительное устройство, второе накопительное устройство, второе регулирующее устройство, третье устройство мониторинга и отображения и четвертое устройство мониторинга и отображения, при этом указанное второе устройство для обеспечения циркуляции предназначено для обеспечения протекания охлаждающего вещества между указанным проточным каналом охлаждения и указанным вторым накопительным устройством; указанное второе охладительное устройство предназначено для охлаждения охлаждающего вещества, вытекающего из указанного проточного канала охлаждения; указанное третье устройство мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода охлаждающего вещества, поступающего в указанный проточный канал охлаждения; указанное четвертое устройство мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода охлаждающего вещества, вытекающего из указанного проточного канала охлаждения; и указанное второе регулирующее устройство предназначено для регулирования давления и расхода охлаждающего вещества, проходящего из указанного второго накопительного устройства в указанный проточный канал охлаждения.
При необходимости указанное второе охладительное устройство содержит водоохладитель.
При необходимости указанное второе устройство для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель; указанное второе регулирующее устройство содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода; и указанное третье устройство мониторинга и отображения и указанное четвертое устройство мониторинга и отображения содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ управления, применяемый для управления представленной выше системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, включающий следующие этапы, на которых: приводят в действие указанное первое регулирующее устройство для снижения давления масла в указанном проточном канале уплотнения при определении указанным первым устройством мониторинга и отображения или указанным вторым устройством мониторинга и отображения того, что разница между достигнутым давлением масла и первым заданным давлением больше, чем первая предварительно установленная разница давлений; при этом указанное первое регулирующее устройство не приводят в действие при определении того, что разница между достигнутым давлением масла и первым заданным давлением меньше или равна первой предварительно установленной разнице давлений; приводят в действие указанное второе регулирующее устройство для охлаждения указанного проточного канала охлаждения при обнаружении указанным третьим устройством мониторинга и отображения или указанным четвертым устройством мониторинга и отображения того, что разница между достигнутой температурой и заданной температурой больше, чем предварительно установленная разница температур; при этом указанное второе регулирующее устройство не приводят в действие при обнаружений того, что разница между достигнутой температурой и заданной температурой меньше или равна предварительно установленной разнице температур.
1
n+1
1
2
3
n
n+1
1
2
2
3
n
n+1
1
2
Согласно настоящему изобретению представлен другой способ управления, применяемый для управления представленной выше системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, включающий следующие этапы, на которых: посредством указанного первого регулирующего устройства регулируют давление масла в (n+1) полостях для уплотнительного масла, начиная с давления масла P в указанной 1-й полости для уплотнительного масла и заканчивая давлением масла P в указанной (n+1) полости для уплотнительного масла, с его последовательным пропорциональным уменьшением для удовлетворения условия: Р>Р>Р…>P>P и Р-Р=Р-Р=…=P-P; определяют P-Р=ΔР, и если определенное ΔР больше или меньше, чем вторая предварительно установленная разница давлений, то приводят в действие указанное первое регулирующее устройство для постепенного приближения ΔР к указанной второй предварительно установленной разнице давлений; при этом указанное первое регулирующее устройство не приводят в действие, если определенное ΔР равно указанной второй предварительно установленной разнице давлений.
Посредством способов управления системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины согласно настоящему изобретению можно в разумном диапазоне регулировать разницу между начальным и последующим давлением в каждом кольце уплотнения и предотвращать проблемы, связанные с превышением давлением, воспринимаемым кольцами уплотнения, предела противодавления самих колец уплотнения и возникающим нарушением герметичности колец уплотнения.
Дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения рассмотрены в представленной ниже части описания, становятся понятны из нижеприведенного описания или выясняются путем осуществления настоящего изобретения.
Описание прилагаемых графических материалов
Вышеуказанные и/или дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными, и их легко понять, из описания вариантов осуществления в сочетании с представленными ниже прилагаемыми графическими материалами, на которых:
фиг. 1 - схематическое изображение конструкции системы регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - схематическое изображение конструкции уплотнения основного привода проходческой машины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, содержащей множество колец уплотнения;
фиг. 3 - блок-схема способов управления системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Ссылочные позиции в прилагаемых графических материалах:
1 - подсистема регулирования давления уплотнительного масла; 101 - второе устройство мониторинга и отображения; 102 - первое накопительное устройство; 103 - первое устройство для обеспечения циркуляции; 104 - первое охладительное устройство; 105 - первое регулирующее устройство; 106 - первое устройство мониторинга и отображения;
2 - подсистема цикла охлаждения; 201 - четвертое устройство мониторинга и отображения; 202 - второе охладительное устройство; 203 - второе накопительное устройство; 204 - второе устройство для обеспечения циркуляции; 205 - второе регулирующее устройство; 206 - третье устройство мониторинга и отображения;
3 - конструкция уплотнения основного привода; 301 - 1-е кольцо уплотнения; 302 - 2-е кольцо уплотнения; 303 - 3-е кольцо уплотнения; 304 - 4-е кольцо уплотнения; 30n - n-е кольцо уплотнения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Ниже подробно описаны варианты осуществления изобретения, при этом варианты осуществления изображены в прилагаемых графических материалах, при этом по всему описанию одинаковыми или подобными номерами ссылочных позиций обозначены одинаковые или подобные элементы или элементы, имеющие одинаковые или подобные функции. Нижеприведенные варианты осуществления, описанные со ссылками на прилагаемые графические материалы, являются примерами, предназначенными для объяснения настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение.
Необходимо понимать, что по всему тексту этого описания термины «первый» и «второй» применяются только в целях описания, и их не следует рассматривать как указывающие или намекающие на относительную значимость или предполагаемое количество технических признаков, которое следует указать. Таким образом, признаки, ограниченные наличием слов «первый» и «второй», могут прямо или косвенно означать один или более указанных признаков. По всему описанию, если не указано иное, термин «несколько» означает два или более двух.
В описании настоящего изобретения, если только точно не определено или установлено иное, термины «установить», «сопрягать», «соединять», «закреплять» и т.п. необходимо понимать в широком смысле: например, может быть жесткое соединение, а также может быть соединение с возможностью отсоединения или соединение как одно целое; может быть механическое соединение, а также может быть электрическое соединение; может быть непосредственное соединение, а также может быть опосредованное, непрямое соединение; и может быть сообщение внутри двух элементов или может быть отношение взаимодействия между двумя элементами. Конкретный смысл вышеуказанных терминов в настоящем изобретении будет понятен специалистам в данной области техники в конкретных случаях.
Ниже со ссылкой на фиг. 1 описана система регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, при этом система регулирования давления уплотнения основного привода представляет собой систему, посредством которой регулируют уплотняющее давление конструкции 3 уплотнения основного привода проходческой машины. Конструкция 3 уплотнения основного привода проходческой машины снабжена проточным каналом уплотнения, который можно заполнять уплотнительной смазкой, при этом конструкция 3 уплотнения основного привода дополнительно снабжена проточным каналом охлаждения, который можно заполнять охлаждающим веществом и который предназначен для охлаждения проточного канала уплотнения.
Как показано на фиг. 1, система регулирования давления уплотнения основного привода согласно вариантам осуществления настоящего изобретения содержит подсистему 1 регулирования давления уплотнительного масла и подсистему 2 цикла охлаждения, при этом подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла подходит для соединения с проточным каналом уплотнения для регулирования давления уплотнительной смазки в проточном канале уплотнения, а подсистема 2 цикла охлаждения подходит для соединения с проточным каналом охлаждения для подачи в проточный канал охлаждения охлаждающего вещества.
Разумеется, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла может регулировать давление масла в конструкции 3 уплотнения основного привода в подходящем диапазоне давления и таким образом обеспечивать, чтобы давление, воспринимаемое кольцами уплотнения конструкции 3 уплотнения основного привода, не превышало предел противодавления самих колец уплотнения, а также может обеспечивать эффективность уплотнения конструкцией 3 уплотнения основного привода. В то же время это способствует тому, что уменьшается износ колец уплотнения, увеличивается срок эксплуатации колец уплотнения, снижаются расходы на строительство, а также обеспечивается возможность воспринимать большее внешнее давление, повышается способность конструкции 3 уплотнения основного привода выдерживать давление и повышается защита уплотнений от повреждения.
Предусмотренная подсистема 2 цикла охлаждения подает в проточный канал охлаждения конструкции 3 уплотнения основного привода охлаждающее вещество, и можно эффективно регулировать температуру масла в качестве уплотнительной смазки в проточном канале уплотнения. Разумеется, если температура уплотнительной смазки слишком высокая, то способность уплотнительной смазки выдерживать нагрузку может сразу снизиться. Поэтому только после эффективного регулирования температуры может быть достигнут лучший уплотнительный эффект уплотнительной смазки.
Подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла и подсистема 2 цикла охлаждения выполнены как отдельные, независимые друг от друга подсистемы, поэтому их влияние друг на друга незначительно; в то же время также может упрощаться конструкция, что выгодно в отношении регулирования и контроля.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла может содержать первое накопительное устройство 102, при этом первое накопительное устройство 102 предназначено для накопления уплотнительной смазки, чтобы между подсистемой 1 регулирования давления уплотнительного масла и проточным каналом уплотнения конструкции 3 уплотнения основного привода происходила циркуляция масла и в отношении циркуляции масла имелось буферное действие. Первое накопительное устройство 102 может содержать бак для хранения масла; при необходимости в первом накопительном устройстве 102 может быть предусмотрен фильтр, чтобы осуществлять фильтрацию циркулирующего масла.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла может содержать первое устройство 103 для обеспечения циркуляции, при этом первое устройство 103 для обеспечения циркуляции предназначено для обеспечения протекания уплотнительной смазки между проточным каналом уплотнения и первым накопительным устройством 102, При необходимости первое устройство 103 для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель, при этом первое устройство 103 для обеспечения циркуляции предназначено для обеспечения давления масла в качестве уплотнительной смазки и создания усилия для его циркуляции.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла может содержать первое регулирующее устройство 105, при этом первое регулирующее устройство 105 предназначено для регулирования давления и расхода уплотнительной смазки, проходящей из первого накопительного устройства 102 в проточный канал уплотнения. При необходимости первое регулирующее устройство 105 содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода, и, таким образом, конструкция первого регулирующего устройства 105 простая, а его установка - легкая.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла дополнительно содержит первое охладительное устройство 104, при этом первое охладительное устройство 104 предназначено для охлаждения уплотнительной смазки, вытекающей из проточного канала уплотнения, и может предотвращать большее воздействие слишком высокой температуры уплотнительной смазки на уплотнительный эффект. При необходимости первое охладительное устройство 104 содержит маслоохладитель.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла дополнительно содержит первое устройство 106 мониторинга и отображения, при этом первое устройство 106 мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, поступающей в проточный канал уплотнения, и таким образом может определять в реальном времени, достигла ли уплотнительная смазка, выпускаемая в первое регулирующее устройство 105, предопределенных давления, температуры и расхода. После того, как первое устройство 106 мониторинга и отображения отображает результат мониторинга, на основании результата мониторинга можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством первого регулирующего устройства 105; и также на основании результата мониторинга можно регулировать степень охлаждения посредством первого охладительного устройства 104.
Как видно на фиг. 1, подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла дополнительно содержит второе устройство 101 мониторинга и отображения, при этом второе устройство 101 мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, вытекающей из проточного канала уплотнения. Таким образом, можно в реальном времени определить давление, температуру и расход уплотнительной смазки, выпускаемой в проточный канал уплотнения, и после того, как второе устройство 101 мониторинга и отображения отображает результат мониторинга, на основании результата мониторинга можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством первого регулирующего устройства 105; и также на основании результата мониторинга можно регулировать степень охлаждения посредством первого охладительного устройства 104.
При необходимости первое устройство 106 мониторинга и отображения и второе устройство 101 мониторинга и отображения содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения содержит второе накопительное устройство 203, при этом второе накопительное устройство 203 предназначено для накопления охлаждающего вещества, чтобы между подсистемой 2 цикла охлаждения и проточным каналом охлаждения конструкции 3 уплотнения основного привода происходила циркуляция охлаждающего вещества и в отношении циркуляции охлаждающего вещества имелось буферное действие. Охлаждающее вещество может представлять собой воду, при этом второе накопительное устройство 203 может содержать бак для хранения воды; при необходимости во втором накопительном устройстве 203 может быть предусмотрен фильтр, чтобы осуществлять фильтрацию циркулирующей воды.
Как видно на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения может содержать второе устройство 204 для обеспечения циркуляции, при этом второе устройство 204 для обеспечения циркуляции предназначено для обеспечения протекания охлаждающего вещества между проточным каналом охлаждения и вторым накопительным устройством 203. При необходимости второе устройство 204 для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель, при этом второе устройство 204 для обеспечения циркуляции Предназначено для обеспечения давления охлаждающего вещества и создания усилия для его циркуляции.
Как видно на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения может содержать второе охладительное устройство 202, при этом второе охладительное устройство 202 предназначено для охлаждения охлаждающего вещества, вытекающего из проточного канала охлаждения, и может предотвращать большее воздействие слишком высокой температуры охлаждающего вещества на систему охлаждения. При необходимости второе охладительное устройство 202 содержит водоохладитель.
Как видно на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения может содержать второе регулирующее устройство 205, при этом второе регулирующее устройство 205 предназначено для регулирования давления и расхода охлаждающего вещества, проходящего из второго накопительного устройства 203 в проточный канал охлаждения. При необходимости второе регулирующее устройство 205 содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода, и, таким образом, конструкция второго регулирующего устройства 205 простая, а его установка - легкая.
Как видно на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения может содержать третье устройство 206 мониторинга и отображения, при этом третье устройство 206 мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода охлаждающего вещества, поступающего в проточный канал охлаждения, и таким образом может определять в реальном времени, достигло ли охлаждающее вещество, выпускаемое во второе регулирующее устройство 205, предопределенных давления, температуры и расхода. После того, как третье устройство 206 мониторинга и отображения отображает результат мониторинга, на основании результата мониторинга можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством второго регулирующего устройства 205; и также на основании результата мониторинга можно регулировать степень охлаждения посредством второго охладительного устройства 202.
Как видно на фиг. 1, подсистема 2 цикла охлаждения может содержать четвертое устройство 201 мониторинга и отображения, при этом четвертое устройство 201 мониторинга и отображения предназначено для определения изменения давления, температуры и расхода охлаждающего вещества, вытекающего из проточного канала охлаждения. Таким образом, можно в реальном времени определить давление, температуру и расход охлаждающего вещества, выпускаемого в проточный канал охлаждения, и после того, как четвертое устройство 201 мониторинга и отображения отображает результат мониторинга, на основании результата мониторинга можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством второго регулирующего устройства 205; и также на оснований результата мониторинга можно регулировать степень охлаждения посредством второго охладительного устройства 202.
При необходимости третье устройство 206 мониторинга и отображения и четвертое устройство 201 мониторинга и отображения содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр.
Кроме того, система регулирования давления уплотнения основного привода также может содержать устройство оповещения, и при возникновении неисправности системы регулирования давления уплотнения основного привода устройство оповещения может подать сигнал тревоги, чтобы обратить на это внимание операторов для своевременного устранения неисправности, и таким образом обеспечивается бесперебойная работа проходческой машины.
Ниже со ссылкой на фиг. 1 представлен один конкретный вариант осуществления, при этом описана конкретная конструкция системы регулирования давления уплотнения основного привода согласно этому варианту осуществления.
Система регулирования давления уплотнения основного привода согласно этому варианту осуществления содержит подсистему 1 регулирования давления уплотнительного масла и подсистему 2 цикла охлаждения, при этом подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла содержит первое устройство 103 для обеспечения циркуляции, первое регулирующее устройство 105, первое устройство 106 мониторинга и отображения, второе устройство 101 мониторинга и отображения, первое охладительное устройство 104 и первое накопительное устройство 102; подсистема 2 цикла охлаждения содержит второе устройство 204 для обеспечения циркуляции, второе регулирующее устройство 205, третье устройство 206 мониторинга и отображения, четвертое устройство 201 мониторинга и отображения, второе охладительное устройство 202 и второе накопительное устройство 203.
Как показано на фиг. 1, в системе регулирования давления уплотнения основного привода согласно этому варианту осуществления, на основании направления циркуляции смазки порядок последовательного соединения в подсистеме 1 регулирования давления уплотнительного масла следующий: второе устройство 101 мониторинга и отображения → первое накопительное устройство 102 → первое устройство 103 для обеспечения циркуляции → первое охладительное устройство 104 → первое регулирующее устройство 105 → первое устройство 106 мониторинга и отображения. Первое устройство 106 мониторинга и отображения и второе устройство 101 мониторинга и отображения в основном содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр, при этом первое устройство 106 мониторинга и отображения установлено возле входного отверстия проточного канала уплотнения, а второе устройство 101 мониторинга и отображения установлено возле выходного отверстия проточного канала уплотнения. Первое накопительное устройство 102 содержит бак для хранения масла, первое устройство 103 для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель, первое регулирующее устройство 105 содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода, и первое охладительное устройство 104 содержит маслоохладитель.
Как показано на фиг. 1, в системе регулирования давления уплотнения основного привода согласно этому варианту осуществления, на основании направления циркуляции воды порядок последовательного соединения в подсистеме 2 цикла охлаждения следующий: четвертое устройство 201 мониторинга и отображения → второе охладительное устройство 202 → второе накопительное устройство 203 → второе устройство 204 для обеспечения циркуляции → второе регулирующее устройство 205 → третье устройство 206 мониторинга и отображения. Третье устройство 206 мониторинга и отображения и четвертое устройство 201 мониторинга и отображения в основном содержат датчик давления, датчик температуры, расходомер и манометр, при этом третье устройство 206 мониторинга и отображения установлено возле входного отверстия проточного канала охлаждения, а четвертое устройство 201 мониторинга и отображения установлено возле выходного отверстия проточного канала охлаждения. Второе накопительное устройство 203 содержит бак для хранения воды, второе устройство 204 для обеспечения циркуляции содержит насос и электродвигатель, второе регулирующее устройство 205 содержит клапан регулирования давления и клапан регулирования расхода, и второе охладительное устройство 202 содержит водоохладитель.
В этом варианте осуществления подсистема 1 регулирования давления уплотнительного масла представляет собой систему, осуществляющую мониторинг и регулирование давления уплотнительной смазки в конструкции 3 уплотнения основного привода, а подсистема 2 цикла охлаждения в основном путем регулирования расхода охлаждающего вещества осуществляет охлаждение и регулирование температуры уплотнительной смазки в конструкции 3 уплотнения основного привода.
Ниже со ссылкой на фиг. 1 описан способ управления системой регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, при этом этот способ управления может быть предназначен для управления подсистемой 1 регулирования давления уплотнительного масла системы регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины, а также его можно применять для управления подсистемой 2 цикла охлаждения.
При работе проходческой машины выполняются несколько циклов работы, при этом в каждом цикле работы способ управления включает следующие этапы, на которых:
приводят в действие первое регулирующее устройство 105 для снижения давления масла в проточном канале уплотнения при определении первым устройством 106 мониторинга и отображения или вторым устройством 101 мониторинга и отображения того, что разница между достигнутым давлением масла и первым заданным давлением больше, чем первая предварительно установленная разница давлений;
первое регулирующее устройство не приводят в действие и обеспечивают стабилизацию давления масла при определении первым устройством 106 мониторинга и отображения или вторым устройством 101 мониторинга и отображения того, что разница между достигнутым давлением масла и первым заданным давлением меньше или равна первой предварительно установленной разнице давлений.
При обнаружении третьим устройством 206 мониторинга и отображения или четвертым устройством 201 мониторинга и отображения того, что разница между достигнутой температурой и заданной температурой больше, чем предварительно установленная разница температур, приводят в действие второе регулирующее устройство 205 для охлаждения проточного канала охлаждения;
при обнаружении третьим устройством 206 мониторинга и отображения или четвертым устройством 201 мониторинга и отображения того, что разница между достигнутой температурой и заданной температурой меньше или равна предварительно установленной разнице температур, второе регулирующее устройство 205 не приводят в действие, чтобы поддерживать температуру уплотнительной смазки постоянной.
Таким образом, давление масла в проточном канале уплотнения не превысит суммарное значение первого заданного давления и первой предварительно установленной разницы давлений, и температура масла в проточном канале уплотнения не превысит суммарное значение заданной температуры и предварительно установленной разницы температур.
В проходческой машине, имеющей отношение к настоящему изобретению, конструкция 3 уплотнения основного привода, установленная в проходческой машине, может быть снабжена конструкцией составного уплотнения, как показано на фиг. 2. Разумеется, в проходческой машине режущий диск вращается, а узел привода остается неподвижным, и между режущим диском и узлом привода имеет место относительное движение. Между режущим диском и узлом привода установлена конструкция составного уплотнения, образованная из множества колец уплотнения, которая может улучшить уплотнительный эффект. Соответственно, конструкцию системы регулирования давления уплотнения основного привода необходимо адаптировать под такую конструкцию составного уплотнения.
Как показано на фиг. 2, конструкция 3 уплотнения основного привода содержит 1-е кольцо 301 уплотнения, …, n-е кольцо 30n уплотнения; в проточном канале уплотнения выполнено (n+1) полостей для уплотнительного масла, при этом на внешней относительно 1-го кольца 301 уплотнения стороне конструкции 3 уплотнения основного привода выполнена 1-я полость  для уплотнительного масла, между 1-м кольцом 301 уплотнения и 2-м кольцом 302 уплотнения выполнена 2-я полость  для уплотнительного масла и т.д.; между (n-1) кольцом уплотнения и n-м кольцом 30n уплотнения выполнена n-я полость  для уплотнительного масла, и на внутренней относительно n-го кольца 30n уплотнения стороне конструкции 3 уплотнения основного привода выполнена (n+1) полость  для уплотнительного масла, при этом полости со 2-й полости  для уплотнительного масла по n-ю полость  для уплотнительного масла представляют собой промежуточные полости для уплотнительного масла.
В соответствующей подсистеме 1 регулирования давления уплотнительного масла первое регулирующее устройство 105 предназначено для регулирования давления и расхода уплотнительной смазки, соответственно проходящей в каждую промежуточную полость для уплотнительного масла; первое устройство 106 мониторинга и отображения предназначено для по меньшей мере определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, поступающей в каждую промежуточную полость для уплотнительного масла; и второе устройство 101 мониторинга и отображения предназначено для по меньшей мере определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, вытекающей из каждой промежуточной полости для уплотнительного масла.
При необходимости первое регулирующее устройство 105 также может быть предназначено для регулирования объема уплотнительной смазки, проходящей в 1-ю полость  для уплотнительного масла и в (n+1) полость  для уплотнительного масла. При необходимости первое устройство 106 мониторинга и отображения и второе устройство 101 мониторинга и отображения также могут быть предназначены для определения изменения давления, температуры и расхода уплотнительной смазки, поступающей в 1-ю полость  для уплотнительного масла и в (n+1) полость  для уплотнительного масла и вытекающей из них.
При этом первое регулирующее устройство 105 может регулировать давление и расход уплотнительной смазки, проходящей в каждую промежуточную полость для уплотнительного масла. После того как первое устройство 106 мониторинга и отображения отображает давление, температуру и расход в той или иной полости для уплотнительного масла, на основании результата мониторинга можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством первого регулирующего устройства 105, чтобы обеспечить регулирование давления и объема масла в этой полости для уплотнительного масла. После того как второе устройство 101 мониторинга и отображения отображает давление, температуру и расход в той или иной полости для уплотнительного масла, на основании этого результата мониторинга также можно регулировать контролируемую величину и т.п. посредством первого регулирующего устройства 105, чтобы обеспечить регулирование давления и объема масла в этой полости для уплотнительного масла.
При необходимости в конструкции 3 уплотнения основного привода с таким составным уплотнением Подсистема 2 цикла охлаждения может охлаждать каждую полость для уплотнительного масла с целью регулирования температуры. Например, проточный канал охлаждения может содержать множество полостей охлаждения, при этом множество полостей охлаждения выполнено с однозначным соответствием полостям для масла составного уплотнения. Таким образом, при регулировании расхода в той или иной полости охлаждения можно регулировать температуру масла в полости для уплотнительного масла, соответствующей этой полости охлаждения.
В связи с предусмотренной в конструкции 3 уплотнения основного привода системой регулирования давления уплотнения основного привода, снабженной множеством полостей для уплотнительного масла, в способе управления системой могут быть предусмотрены этапы, предназначенные для управления подсистемой 1 регулирования давления уплотнительного масла, а также могут быть предусмотрены этапы, предназначенные для управления подсистемой 2 цикла охлаждения. Такая система управления характеризуется по меньшей мере двумя способами управления.
В случае первого способа управления, как показано на фиг. 3, при работе проходческой машины выполняются несколько циклов работы, и в каждом цикле работы он включает следующие этапы, на которых:
i
i
при определении первым устройством 106 мониторинга и отображения или вторым устройством 101 мониторинга и отображения того, что разница (P-P) между давление P в i-й полости для уплотнительного масла и заданным давлением Р больше, чем предварительно установленное значение ΔPs, посредством первого регулирующего устройства 105 регулируют давление масла, проходящего в i-ю полость для уплотнительного масла, и подают масло во входное отверстие i-й полости для уплотнительного масла в конструкции 3 уплотнения основного привода, при этом i-я полость для уплотнительного масла может представлять собой по меньшей мере любую из промежуточных полостей для уплотнительного масла;
i
i
при определении первым устройством 106 мониторинга и отображения или вторым устройством 101 мониторинга и отображения того, что разница (P-P) между давлением P в i-й полости для уплотнительного масла и заданным давлением Р меньше или равна предварительно установленному значению ΔPs, первое регулирующее устройство 105 не приводят в действие и поддерживают давление масла стабильным.
i
i
при определении третьим устройством 206 мониторинга и отображения или четвертым устройством 201 мониторинга и отображения того, что разница (T-T) между температурой T в i-й полости для уплотнительного масла и заданной температурой Т больше, чем предварительно установленное значение ΔTs, посредством второго регулирующего устройства 205 регулируют расход охлаждающего вещества, проходящего в полость охлаждения, соответствующую i-й полости для уплотнительного масла, и охлаждают i-ю полость для уплотнительного масла в конструкции 3 уплотнения основного привода;
i
i
при определении третьим устройством 206 мониторинга и отображения или четвертым устройством 201 мониторинга и отображения того, что разница (T-T) между температурой T в i-й полости для уплотнительного масла и заданной температурой Т меньше или равна предварительно установленному значению ΔTs, второе регулирующее устройство 205 не приводят в действие и поддерживают температуру масла постоянной.
В связи с предусмотренной в конструкции 3 уплотнения основного привода системой регулирования давления уплотнения основного привода, снабженной множеством полостей для уплотнительного масла, другой способ управления этой системой включает следующие этапы, на которых:
1
n+1
1
2
3
n
n+1
1
2
2
3
n
n+1
посредством первого регулирующего устройства регулируют давление масла в (n+1) полостях для уплотнительного масла 105, начиная с давления масла P в 1-й полости  для уплотнительного масла и заканчивая давлением масла P в (n+1) полости  для уплотнительного масла, с его последовательным пропорциональным уменьшением для удовлетворения условия: P>P>P…>P>P и Р-Р=Р-Р-…=P-P;
1
2
определяют P-Р=Р, и если определенное ΔР больше или меньше, чем вторая предварительно установленная разница давлений, то приводят в действие первое регулирующее устройство для постепенного приближения ΔР ко второй предварительно установленной разнице давлений; если определенное ΔР равно второй предварительно установленной разнице давлений, то первое регулирующее устройство 105 не приводят в действие.
Разумеется, если в конструкции 3 уплотнения основного привода проходческой машины применяется конструкция составного уплотнения, то давление, воспринимаемое каждым кольцом уплотнения, ограниченно, то есть разница давлений в передней и задней полости колец уплотнения имеет максимальное значение ΔPmax. Если разница давлений в передней и задней полости колец уплотнения превышает ΔPmax, то уплотняющее свойство колец уплотнения становится неэффективным. В связи с этим для обеспечения стабильности и надежности каждого кольца уплотнения необходимо так регулировать разницу давлений ΔР в передней и задней полости колец уплотнения, чтобы она была меньше, чем значение предельного давления ΔPmax, воспринимаемого кольцами уплотнения, и изменение ΔР находилось в определенном диапазоне погрешности.
1
n+1
2
3
4
i
n
1
2
3
4
1
n
1
2
2
3
3
4
i
i+1
n
n+1
Кроме того, поскольку 1-е кольцо 301 уплотнения, 2-е кольцо 302 уплотнения, 3-е кольцо 303 уплотнения, 4-е кольцо 304 уплотнения, …, i-e кольцо уплотнения, …, n-е кольцо 30n уплотнения последовательно расположены снаружи внутрь, то 1-я полость  для уплотнительного масла сообщается с внешней частью, и 1-я полость  для уплотнительного масла имеет давление Р, которое идентично давлению во внешней части, а (n+1) полость 0 для уплотнительного масла сообщается с внутренней частью, и (n+1) полость  для уплотнительного масла имеет давление P, которое идентично давлению во внутренней части. Оставшиеся 2-я полость  для уплотнительного масла, 3-я полость  для уплотнительного масла, 4-я полость CD для уплотнительного масла, …, n-я полость  для уплотнительного масла представляют собой промежуточные полости для уплотнительного масла, и давление в каждой из промежуточных полостей для уплотнительного масла можно регулировать посредством первого регулирующего устройства 105. Посредством первого регулирующего устройства 105 давление в каждой промежуточной полости для уплотнительного масла можно регулировать до Р, Р, Р, …, P,…,P и P>Р>P>P…>P…>P. Для того чтобы обеспечить стабилизацию разницы давлений в конструкций каждого кольца уплотнения, можно так регулировать давление в промежуточных полостях для уплотнительного масла, чтобы могло удовлетворяться условие: P-Р=Р-Р=Р-Р…=P-P…=P-P=ΔР и ΔР<ΔPmax.
Посредством первого устройства 106 мониторинга и отображения и второго устройства 101 мониторинга и отображения, а также первого регулирующего устройства 105 осуществляют сравнение разницы давлений ΔР в промежуточных проточных каналах уплотнения с заданным значением ΔPs, и если ΔР>ΔPs, то посредством первого регулирующего устройства 105 соответственно регулируют увеличение давления в промежуточных полостях для уплотнительного масла и в проточный канал уплотнения конструкции 3 уплотнения основного привода подают масло, чтобы ΔР уменьшалось и постепенно приближалось к ΔPs; если ΔP<ΔPs, то посредством Первого регулирующего устройства 105 регулируют уменьшение давления в промежуточных полостях для уплотнительного масла и в полость для уплотнительного масла конструкции 3 уплотнения основного привода подают масло, чтобы ΔР увеличивалось и постепенно приближалось к ΔPs. Посредством этих способов можно в разумном диапазоне регулировать разницу между начальным и последующим давлением в каждом кольце уплотнения и предотвращать проблемы, связанные с превышением давлением, воспринимаемым кольцами уплотнения, предела противодавления самих колец уплотнения и возникающим нарушением герметичности колец уплотнения.
Благодаря способам регулирования давления масла в составном уплотнении, уплотнение основного привода может воспринимать большее внешнее давление, которое требуется на практике, и, таким образом, эффективно преодолеваются недостатки, связанные с управлением существующими конструкциями 3 уплотнения основного привода.
Разумеется, конструкцию системы регулирования давления уплотнения основного привода и способы управления ею согласно вышеуказанным вариантам осуществления можно модифицировать с целью адаптации, в частности, на основании следующего:
(1) Конструкция системы регулирования давления уплотнения основного привода согласно такому техническому решению не только предусматривает наличие устройств, указанных в вышеприведенном описании, но и возможность также добавлять дополнительные устройства и вспомогательное оборудование в случае практической необходимости.
(2) Независимо от типа применяемой конструкции 3 уплотнения основного привода, применяемые способы, идентичные или подобные способам регулирования давления масла в составном уплотнении согласно такому техническому решению, в которых также можно дойти до n-го уплотнения, вплоть до того, что самое последнее уплотнение может воспринимать меньшее противодавление, попадают в объем защиты настоящего изобретения при условии обеспечения ими возможности выдерживания уплотнением основного привода большего внешнего давления.
(3) Способы управления согласно техническому решению эффективно управляют конструкцией системы регулирования, и аналогичные способы управления попадают в объем защиты настоящего изобретения при условии, что ими может быть достигнута основная цель настоящего изобретения, заключающаяся в том, чтобы уплотнение основного привода воспринимало большее внешнее давление.
(4) В системе регулирования давления уплотнения порядок соединения устройств подсистемы 1 регулирования давления уплотнительного масла и подсистемы 2 цикла охлаждения не ограничивается вышеуказанным порядком соединения, представленным в описании настоящего изобретения, при условии, что порядок соединения устройств, при котором может быть достигнута основная цель настоящего изобретения, попадет в объем защиты настоящего изобретения.
Описанное с применением терминов «варианты осуществления», «примеры» и т.п. по всему описанию означает, что конкретные признаки, конструкции, материалы или особенности, описанные посредством указанных вариантов или примеров осуществления, включены по меньшей мере в один вариант или пример осуществления настоящего изобретения. По всему описанию формулировка «схематические» в отношении вышеуказанных терминов необязательно подразумевает одинаковые варианты или примеры осуществления. Кроме того, описанные конкретные признаки, конструкции, материалы или особенности могут соответственно сочетаться в любом одном или нескольких вариантах или примерах осуществления.
Несмотря на то, что были показаны и описаны варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понято то, что без отклонения от идеи и сути настоящего изобретения в эти варианты осуществления можно внести разнообразные изменения, коррективы, замены и модификации, при этом объем настоящего изобретения ограничен формулой изобретения и ее эквивалентами.