專利名稱：壓力平衡裝置、方法及地下施工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封領(lǐng)域，更具體地，涉及一種壓力平衡裝置、方法及地下施工設(shè)備。
背景技術(shù)：
某些地下施工設(shè)備的工作裝置需要在泥漿中工作，其內(nèi)的傳動裝置包括齒輪或軸承類零件，因此需保證傳動裝置內(nèi)的清潔度，以保證潤滑油的可靠密封。然而，一定深度的泥漿所產(chǎn)生的壓力對傳動裝置的密封(例如旋轉(zhuǎn)密封)的要求，超出了現(xiàn)有技術(shù)中的密封件的承載能力。為實(shí)現(xiàn)傳動裝置的可靠密封，在需要對傳動裝置內(nèi)、外的壓差進(jìn)行平衡，以使壓差控制在現(xiàn)有技術(shù)中的密封件的承載范圍內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用壓力平衡裝置對傳動裝置的內(nèi)外壓差進(jìn)行平衡。例如，現(xiàn)有 技術(shù)中的壓力平衡裝置通常可采用皮囊、活塞等壓力傳遞元件，將泥漿產(chǎn)生的壓力傳遞到傳動裝置內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)平衡壓差的目的。圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中的壓力平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中的壓力平衡裝置包括壓力采集元件30 (例如皮囊、活塞等)和殼體80。傳動裝置70包括傳動裝置固定件72、密封件73、軸承或傳動齒輪等運(yùn)動件74以及旋轉(zhuǎn)體75。密封件73的右偵儀即外側(cè))受到來自泥漿的壓力，密封件73的左側(cè)(即內(nèi)側(cè))形成內(nèi)部密封腔71。內(nèi)部密封腔71與壓力采集元件30的輸出口連接。當(dāng)工作裝置需要在泥漿中工作時(shí)，工作裝置與壓力平衡裝置同時(shí)進(jìn)入泥漿中。在傳動裝置的密封件73的內(nèi)外兩側(cè)分別是潤滑油液的壓力和泥漿的壓力P。隨著深度的增力口，泥漿所產(chǎn)生的壓力P也逐漸增大。泥漿所產(chǎn)生的壓力P直接作用在密封件73的外側(cè)，同時(shí)也作用在壓力采集元件30的外側(cè)，并通過壓力采集元件30將泥漿的壓力P傳遞給殼體80內(nèi)的潤滑油液。于是，殼體80內(nèi)的潤滑油液經(jīng)管線及相應(yīng)的通道，將壓力P傳遞到密封件73的內(nèi)側(cè)。這樣，密封件73內(nèi)外兩側(cè)的壓力接近平衡，密封件73將始終在接近平衡的內(nèi)外壓力下工作，從而改善了密封環(huán)境，保證了傳動裝置內(nèi)的清潔度，保證了潤滑油的可靠密封。然而，由于壓力平衡裝置采用皮囊、活塞等壓力采集元件將泥漿所產(chǎn)生的壓力P傳遞到傳動裝置內(nèi)，其壓力采集元件30的容腔31與傳動裝置的內(nèi)部密封腔71 (如潤滑油腔)直接連通。由于地下施工設(shè)備的傳動裝置的功率、體積、旋轉(zhuǎn)密封尺寸較大，傳動裝置在高負(fù)荷工作時(shí)的發(fā)熱量大，油液的體積膨脹較大，導(dǎo)致壓力采集元件的容腔31也較大。另外，由于傳動裝置泄漏的問題，也需要定期向壓力采集元件的容腔31內(nèi)補(bǔ)充一定的潤滑油，因而設(shè)備的維護(hù)要求較高。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的傳動裝置內(nèi)油液的體積會因熱脹冷縮、泄漏等原因發(fā)生變化，此時(shí)需要借助于壓力采集元件30的容腔31進(jìn)行吸收或補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種壓力平衡裝置、方法及地下施工設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于傳動裝置內(nèi)油液的體積會因熱脹冷縮、泄漏等原因發(fā)生變化，需要借助于壓力采集元件進(jìn)行吸收或補(bǔ)償?shù)膯栴}。為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種壓力平衡裝置，包括壓力輸出口，壓力平衡裝置還包括壓力源；壓力采集元件；壓力設(shè)定單元，壓力設(shè)定單元的輸入口與壓力源的輸出口連接，壓力設(shè)定單元的輸出口與壓力輸出口連接，壓力設(shè)定單元的控制口與壓力采集元件的輸出口連接。進(jìn)一步地，壓力設(shè)定單元是壓力設(shè)定閥，壓力設(shè)定閥包括輸入口、輸出口和控制口，壓力設(shè)定閥的輸入口、輸出口及控制口即分別為壓力設(shè)定單元的輸入口、輸出口和控制口，壓力設(shè)定閥的輸出口的壓力與壓力設(shè)定閥的控制口的壓力為等差關(guān)系。進(jìn)一步地，壓力設(shè)定單元包括減壓閥和溢流閥；減壓閥的輸入口作為壓力設(shè)定單元的輸入口與壓力源的輸出口連接，減壓閥的輸出口作為壓力設(shè)定單元的輸出口與壓力輸出口連接，減壓閥的控制口作為壓力設(shè)定單元的控制口與壓力采集元件的輸出口連接；溢流閥的輸入口與壓力輸出口連接，溢流閥的輸出口與油箱連接，溢流閥的控制口與減壓閥的控制口連接。 進(jìn)一步地，壓力平衡裝置還包括連接于壓力源輸出口與油箱之間的旁通保護(hù)閥。進(jìn)一步地,壓力采集元件是皮囊或活塞。進(jìn)一步地，壓力源是油泵。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種地下施工設(shè)備，包括傳動裝置和壓力平衡裝置，傳動裝置包括內(nèi)部密封腔，該壓力平衡裝置是上述的壓力平衡裝置，內(nèi)部密封腔與壓力平衡裝置的壓力輸出口連接。進(jìn)一步地，傳動裝置和壓力平衡裝置的壓力采集元件位于泥漿中，壓力平衡裝置的壓力源安裝在地面上。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種壓力平衡方法，包括提供壓力采集元件，用于采集密封容器的外部壓力、并輸出與外部壓力對應(yīng)的控制壓力；提供壓力源及與壓力源連接的壓力設(shè)定單元；壓力設(shè)定單元用于接收壓力采集元件輸出的控制壓力，并輸出與外部壓力相對應(yīng)的平衡壓力至密封容器內(nèi)部的密封腔。進(jìn)一步地，壓力設(shè)定單元還可用于將密封容器內(nèi)部的密封腔內(nèi)的液壓油釋放泄壓。壓力平衡裝置采用壓力采集元件內(nèi)的油液控制壓力設(shè)定單元的輸出壓力，從而間接地控制了注入傳動裝置的油液壓力。這樣，壓力采集元件的容腔與傳動裝置的內(nèi)部密封腔并未直接連通，因此，傳動裝置的油液的熱脹冷縮、泄漏等均不需要借助壓力采集元件的容腔吸收或補(bǔ)償。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中的壓力平衡裝置與傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示意性示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的壓力平衡裝置與傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示意性示出了圖2中的壓力設(shè)定閥與油箱的連接關(guān)系圖；以及
圖4示意性示出了本發(fā)明第二實(shí)施例中的壓力平衡裝置與傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記10、壓力輸出口 ；20、壓力源；30、壓力采集元件；31、容腔；40、壓力設(shè)定單元；41、壓力設(shè)定閥；41a、輸入口 ；41b、輸出口 ；41c、控制口 ；41d、回油口 ；42、減壓閥；43、溢流閥；50、油箱；60、旁通保護(hù)閥；70、傳動裝置；71、內(nèi)部密封腔；72、傳動裝置固定件；73、密封件；74、運(yùn)動件；75、旋轉(zhuǎn)體；80、殼體；P、壓力。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。作為本發(fā)明的第一方面，提供了一種壓力平衡裝置。如圖2至4所示，壓力平衡裝置包括壓力輸出口 10，壓力平衡裝置還包括壓力源20 ;壓力采集元件30 ;壓力設(shè)定單元 40，壓力設(shè)定單元40的輸入口與壓力源20的輸出口連接，壓力設(shè)定單元40的輸出口與壓力輸出口 10連接，壓力設(shè)定單元40的控制口與壓力采集元件30的輸出口連接。優(yōu)選地，壓力采集元件30是皮囊或活塞，也可以是能將泥漿的壓力P轉(zhuǎn)化為電信號的壓力檢測元件(例如壓力傳感器等)。優(yōu)選地，壓力源20是油泵。優(yōu)選地，壓力平衡裝置還包括用于對壓力源20的輸出進(jìn)行保護(hù)的旁通保護(hù)閥60，從而防止壓力源20輸出的壓力過高。優(yōu)選地，旁通保護(hù)閥60是溢流閥。優(yōu)選地，壓力設(shè)定單元40的輸出壓力與其控制口的控制壓力可以為等差關(guān)系，其中，差值越小，其輸出壓力與泥漿的壓力P越接近，理想情況下，能做到完全相等。請參考圖2和圖4，壓力采集元件30可采集泥漿的壓力P,例如,在一個(gè)實(shí)施例中，可以直接根據(jù)其檢測到的泥漿壓力輸出一個(gè)控制壓力，該控制壓力通過液壓管路傳遞到壓力設(shè)定單元40的控制口，從而控制壓力設(shè)定單元40的輸出壓力，以將泥漿的壓力P通過壓力輸出口 10反映出來，供傳動裝置等待平衡的部件使用，從而使傳動裝置的密封件始終工作在接近平衡的壓力下，保證了傳動裝置內(nèi)的清潔度和潤滑油的可靠密封。在另一個(gè)未圖示的實(shí)施例中，可以采用壓力檢測元件輸出的泥漿壓力信號來控制壓力設(shè)定單元40的輸出壓力。在壓力平衡裝置的工作過程中，壓力平衡裝置采用壓力采集元件30內(nèi)的油液控制壓力設(shè)定單元40的輸出壓力，從而間接地控制了注入傳動裝置的油液壓力。壓力采集元件30的容腔31與傳動裝置的內(nèi)部密封腔71并未直接連通，因此，傳動裝置的油液的熱脹冷縮、泄漏等均不需要借助壓力采集元件30的容腔31吸收或補(bǔ)償，因此容腔31可以較小。另外，由于壓力源20輸出的壓力油經(jīng)過壓力設(shè)定單元40而流入傳動裝置70的內(nèi)部密封腔71中，從而對其進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)充，因此，可以將油箱50的容積設(shè)計(jì)得遠(yuǎn)大于傳動裝置的密封件處的泄漏量，以保證油液的充足供應(yīng)，從而大大延長了維護(hù)周期。在圖2所示的實(shí)施例中，優(yōu)選地，壓力設(shè)定單元40是壓力設(shè)定閥41，壓力設(shè)定閥41包括輸入口、輸出口和控制口，壓力設(shè)定閥41的輸入口、輸出口及控制口即分別為壓力設(shè)定單元40的輸入口、輸出口和控制口，壓力設(shè)定閥41的輸出口的壓力與壓力設(shè)定閥41的控制口的壓力為等差關(guān)系。請參考圖3，壓力設(shè)定單元40包括輸入口 41a、輸出口 41b、控制口 41c和回油口41d。特別地，壓力設(shè)定單元40為外控閥，其同時(shí)具備減壓和泄壓的功能。這樣，可將其回油口 41d與油箱50連接，當(dāng)傳動裝置內(nèi)的油液受熱膨脹時(shí)，可以通過回油口 41d得到釋放。進(jìn)一步地，該釋放的壓力也可通過控制口 41c的壓力進(jìn)行控制。在圖4所示的實(shí)施例中，優(yōu)選地，壓力設(shè)定單元40包括減壓閥42和溢流閥43。其中，減壓閥42的輸入口作為該壓力設(shè)定單元40的輸入口與壓力源20的輸出口連接，減壓閥42的輸出口作為壓力設(shè)定單元40的輸出口與壓力輸出口 10連接，減壓閥42的控制口作為該壓力設(shè)定單元40的控制口與壓力采集元件30的輸出口連接。溢流閥43的輸入口與壓力輸出口 10連接，溢流閥43的輸出口與油箱50連接，溢流閥43的控制口與減壓閥42的控制口連接。這樣，可以通過減壓閥42限定由壓力源20流入傳動裝置70的內(nèi)部密封腔71的壓力，并同時(shí)通過溢流閥43對傳動裝置的泄油壓力進(jìn)行控制。當(dāng)傳動裝置內(nèi)的油液受熱膨脹時(shí)，可以通過溢流閥43得到釋放。進(jìn)一步地，該釋放的壓力也可通過對溢流閥43的控制口的壓力進(jìn)行控制。作為本發(fā)明的第二方面，提供了一種地下施工設(shè)備，包括傳動裝置70和壓力平衡裝置，傳動裝置70包括內(nèi)部密封腔71，其中，該壓力平衡裝置是上述各實(shí)施例中的壓力平·衡裝置，內(nèi)部密封腔71與壓力平衡裝置的壓力輸出口 10連接。優(yōu)選地，傳動裝置70和壓力平衡裝置的壓力采集元件30位于泥漿中。優(yōu)選地，壓力平衡裝置的壓力源20安裝在地面上。優(yōu)選地，傳動裝置70包括傳動裝置固定件72、密封件73、運(yùn)動件74 (例如，軸承或傳動齒輪等)以及旋轉(zhuǎn)體75。密封件73的右側(cè)受到來自泥漿的壓力，密封件73的左側(cè)形成內(nèi)部密封腔71。當(dāng)?shù)叵率┕ぴO(shè)備的工作裝置需要在泥漿中工作時(shí)，工作裝置(特別是其上的傳動裝置70)與壓力平衡裝置同時(shí)進(jìn)入泥漿中。在傳動裝置70的密封件73的內(nèi)外兩側(cè)分別是潤滑油液的壓力和泥漿的壓力P。隨著深度的增加，泥漿所產(chǎn)生的壓力P也逐漸增大。泥漿所產(chǎn)生的壓力P直接作用在密封件73的外側(cè)，同時(shí)也作用在壓力采集元件30的外側(cè)，并通過壓力采集元件30將泥漿的壓力P傳遞給殼體80內(nèi)的潤滑油液。于是，殼體80內(nèi)的潤滑油液經(jīng)管線及相應(yīng)的通道，將壓力P傳遞到壓力設(shè)定單元40的控制口，以控制由壓力源20經(jīng)過壓力設(shè)定單元40的輸出到密封件73的內(nèi)側(cè)的油壓。這樣，密封件73內(nèi)外兩側(cè)的壓力接近平衡，密封件73將始終在接近平衡的內(nèi)外壓力下工作，從而改善了密封環(huán)境，保證了傳動裝置內(nèi)的清潔度，保證了潤滑油的可靠密封。作為本發(fā)明的第三方面，提供了一種壓力平衡方法，包括提供壓力采集元件30，用于采集密封容器的外部壓力、并輸出與外部壓力對應(yīng)的控制壓力；提供壓力源20及與壓力源20連接的壓力設(shè)定單元40 ;壓力設(shè)定單元40用于接收壓力采集元件30輸出的控制壓力，并輸出與外部壓力相對應(yīng)的平衡壓力至密封容器內(nèi)部的密封腔。優(yōu)選地，壓力設(shè)定單元40還可用于將密封容器內(nèi)部的密封腔內(nèi)的液壓油釋放泄壓。請參考圖2和圖4，當(dāng)?shù)叵率┕ぴO(shè)備的工作裝置需要在泥漿中工作時(shí)，工作裝置(特別是其上的傳動裝置70)與壓力平衡裝置同時(shí)進(jìn)入泥漿中。在傳動裝置70的密封件73的內(nèi)外兩側(cè)分別是潤滑油液的壓力和泥漿的壓力P。隨著深度的增加，泥漿所產(chǎn)生的壓力P也逐漸增大。泥漿所產(chǎn)生的壓力P直接作用在密封件73的外側(cè)。
此時(shí)，可以直接利用泥漿的壓力P產(chǎn)生一個(gè)控制壓力，這樣，便可利用該控制壓力控制來自外部壓力源20的壓力，從而向傳動裝置的內(nèi)部密封腔71輸出平衡壓力。這樣，密封件73內(nèi)外兩側(cè)的壓力接近平衡，密封件73將始終在接近平衡的內(nèi)外壓力下工作，從而改善了密封環(huán)境，保證了傳動裝置內(nèi)的清潔度，保證了潤滑油的可靠密封。工作過程中，本發(fā)明中的壓力平衡方法采用壓力采集元件內(nèi)的油液間接地控制了注入傳動裝置的油液壓力，不需要將壓力采集元件30的容腔31與傳動裝置的內(nèi)部密封腔71直接連通，因此，傳動裝置的油液的 熱脹冷縮、泄漏等均不需要借助壓力采集元件30的容腔31吸收或補(bǔ)償，因此容腔31可以較小。優(yōu)選地，請參考圖2，壓力平衡方法還包括通過控制壓力設(shè)定閥41以控制平衡壓力的大小。優(yōu)選地，請參考圖3述壓力平衡方法還包括通過控制壓力控制減壓閥42以控制輸出的平衡壓力的大小，同時(shí)，通過控制壓力對溢流閥43的控制以便對平衡壓力的大小進(jìn)行限定。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓力平衡裝置，包括壓力輸出口(10)，其特征在于，所述壓力平衡裝置還包括 壓力源(20)； 壓力采集元件(30)； 壓力設(shè)定單元(40)，所述壓力設(shè)定單元(40)的輸入口與所述壓力源(20)的輸出口連接，所述壓力設(shè)定單元(40)的輸出口與所述壓力輸出口(10)連接，所述壓力設(shè)定單元(40)的控制口與所述壓力采集元件(30)的輸出口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓力平衡裝置，其特征在于，所述壓力設(shè)定單元(40)是壓力設(shè)定閥(41)，所述壓力設(shè)定閥(41)包括輸入口、輸出口和控制口，所述壓力設(shè)定閥(41)的輸入口、輸出口及控制口即分別為所述壓力設(shè)定單元(40)的輸入口、輸出口和控制口，所述壓力設(shè)定閥(41)的輸出口的壓力與所述壓力設(shè)定閥(41)的控制口的壓力為等差關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓力平衡裝置，其特征在于，所述壓力設(shè)定單元(40)包括減壓閥(42)和溢流閥(43)； 所述減壓閥(42 )的輸入口作為所述壓力設(shè)定單元(40 )的輸入口與所述壓力源(20 )的輸出口連接，所述減壓閥(42)的輸出口作為所述壓力設(shè)定單元(40)的輸出口與所述壓力輸出口(10)連接，所述減壓閥(42)的控制口作為所述壓力設(shè)定單元(40)的控制口與所述壓力采集元件(30)的輸出口連接； 所述溢流閥(43)的輸入口與所述壓力輸出口(10)連接，所述溢流閥(43)的輸出口與油箱(50 )連接，所述溢流閥(43 )的控制口與所述減壓閥(42 )的控制口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的壓力平衡裝置，其特征在于，所述壓力平衡裝置還包括連接于所述壓力源(20)輸出口與油箱(50)之間的旁通保護(hù)閥(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的壓力平衡裝置，其特征在于，所述壓力采集元件(30)是皮囊或活塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的壓力平衡裝置，其特征在于，所述壓力源(20)是油泵。
7.—種地下施工設(shè)備，包括傳動裝置(70 )和壓力平衡裝置，所述傳動裝置(70 )包括內(nèi)部密封腔(71 )，其特征在于，所述壓力平衡裝置是權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的壓力平衡裝置，所述內(nèi)部密封腔(71)與所述壓力平衡裝置的壓力輸出口(10)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地下施工設(shè)備，其特征在于，所述傳動裝置(70)和所述壓力平衡裝置的壓力采集元件(30)位于泥漿中，所述壓力平衡裝置的壓力源(20)安裝在地面上。
9.一種壓力平衡方法,其特征在于,包括 提供壓力采集元件(30)，用于采集密封容器的外部壓力、并輸出與所述外部壓力對應(yīng)的控制壓力； 提供壓力源(20)及與所述壓力源(20)連接的壓力設(shè)定單元(40);所述壓力設(shè)定單元(40)用于接收所述壓力采集元件(30)輸出的所述控制壓力，并輸出與所述外部壓力相對應(yīng)的平衡壓力至所述密封容器內(nèi)部的密封腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓力平衡方法方法，其特征在于，所述壓力設(shè)定單元(40)還可用于將所述密封容器內(nèi)部的密封腔內(nèi)的液壓油釋放泄壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種壓力平衡裝置、方法及地下施工設(shè)備。壓力平衡裝置包括壓力輸出口，壓力平衡裝置還包括壓力源；壓力采集元件；壓力設(shè)定單元，壓力設(shè)定單元的輸入口與壓力源的輸出口連接，壓力設(shè)定單元的輸出口與壓力輸出口連接，壓力設(shè)定單元的控制口與壓力采集元件的輸出口連接。壓力平衡裝置采用壓力采集元件內(nèi)的油液控制壓力設(shè)定單元的輸出壓力，從而間接地控制了注入傳動裝置的油液壓力。這樣，壓力采集元件的容腔與傳動裝置的內(nèi)部密封腔并未直接連通，因此，傳動裝置的油液的熱脹冷縮、泄漏等均不需要借助壓力采集元件的容腔吸收或補(bǔ)償。
文檔編號F16H57/04GK102900833SQ201210398850
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者朱長林, 黃志明, 喬國華, 劉發(fā)民 申請人:上海中聯(lián)重科樁工機(jī)械有限公司, 中聯(lián)重科股份有限公司