[发明专利]压力平衡装置、方法及地下施工设备

说明书

技术领域

本发明涉及密封领域，更具体地，涉及一种压力平衡装置、方法及地下施工设备。

背景技术

某些地下施工设备的工作装置需要在泥浆中工作，其内的传动装置包括齿轮或轴承类零件，因此需保证传动装置内的清洁度，以保证润滑油的可靠密封。然而，一定深度的泥浆所产生的压力对传动装置的密封（例如旋转密封）的要求，超出了现有技术中的密封件的承载能力。为实现传动装置的可靠密封，在需要对传动装置内、外的压差进行平衡，以使压差控制在现有技术中的密封件的承载范围内。

现有技术中通常采用压力平衡装置对传动装置的内外压差进行平衡。例如，现有技术中的压力平衡装置通常可采用皮囊、活塞等压力传递元件，将泥浆产生的压力传递到传动装置内，从而实现平衡压差的目的。

图1示出了现有技术中的压力平衡装置的结构示意图。如图1所示，现有技术中的压力平衡装置包括压力采集元件30（例如皮囊、活塞等）和壳体80。传动装置70包括传动装置固定件72、密封件73、轴承或传动齿轮等运动件74以及旋转体75。密封件73的右侧（即外侧）受到来自泥浆的压力，密封件73的左侧（即内侧）形成内部密封腔71。内部密封腔71与压力采集元件30的输出口连接。

当工作装置需要在泥浆中工作时，工作装置与压力平衡装置同时进入泥浆中。在传动装置的密封件73的内外两侧分别是润滑油液的压力和泥浆的压力P。随着深度的增加，泥浆所产生的压力P也逐渐增大。泥浆所产生的压力P直接作用在密封件73的外侧，同时也作用在压力采集元件30的外侧，并通过压力采集元件30将泥浆的压力P传递给壳体80内的润滑油液。于是，壳体80内的润滑油液经管线及相应的通道，将压力P传递到密封件73的内侧。这样，密封件73内外两侧的压力接近平衡，密封件73将始终在接近平衡的内外压力下工作，从而改善了密封环境，保证了传动装置内的清洁度，保证了润滑油的可靠密封。

然而，由于压力平衡装置采用皮囊、活塞等压力采集元件将泥浆所产生的压力P传递到传动装置内，其压力采集元件30的容腔31与传动装置的内部密封腔71（如润滑油腔）直接连通。由于地下施工设备的传动装置的功率、体积、旋转密封尺寸较大，传动装置在高负荷工作时的发热量大，油液的体积膨胀较大，导致压力采集元件的容腔31也较大。另外，由于传动装置泄漏的问题，也需要定期向压力采集元件的容腔31内补充一定的润滑油，因而设备的维护要求较高。也就是说，现有技术中的传动装置内油液的体积会因热胀冷缩、泄漏等原因发生变化，此时需要借助于压力采集元件30的容腔31进行吸收或补偿。

发明内容

本发明旨在提供一种压力平衡装置、方法及地下施工设备，以解决现有技术中由于传动装置内油液的体积会因热胀冷缩、泄漏等原因发生变化，需要借助于压力采集元件进行吸收或补偿的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种压力平衡装置，包括压力输出口，压力平衡装置还包括：压力源；压力采集元件；压力设定单元，压力设定单元的输入口与压力源的输出口连接，压力设定单元的输出口与压力输出口连接，压力设定单元的控制口与压力采集元件的输出口连接。

进一步地，压力设定单元是压力设定阀，压力设定阀包括输入口、输出口和控制口，压力设定阀的输入口、输出口及控制口即分别为压力设定单元的输入口、输出口和控制口，压力设定阀的输出口的压力与压力设定阀的控制口的压力为等差关系。

进一步地，压力设定单元包括减压阀和溢流阀；减压阀的输入口作为压力设定单元的输入口与压力源的输出口连接，减压阀的输出口作为压力设定单元的输出口与压力输出口连接，减压阀的控制口作为压力设定单元的控制口与压力采集元件的输出口连接；溢流阀的输入口与压力输出口连接，溢流阀的输出口与油箱连接，溢流阀的控制口与减压阀的控制口连接。

进一步地，压力平衡装置还包括连接于压力源输出口与油箱之间的旁通保护阀。

进一步地，压力采集元件是皮囊或活塞。

进一步地，压力源是油泵。

根据本发明的第二个方面，提供了一种地下施工设备，包括传动装置和压力平衡装置，传动装置包括内部密封腔，该压力平衡装置是上述的压力平衡装置，内部密封腔与压力平衡装置的压力输出口连接。

进一步地，传动装置和压力平衡装置的压力采集元件位于泥浆中，压力平衡装置的压力源安装在地面上。