CN102439345B - 低温用旋转接头 - Google Patents

Abstract

提供了一种小型重量轻的低温用旋转接头，包括：壳体(2)；非旋转的冷却剂管(3)，设置在该壳体(2)的内部，一端连接于外部的冷却剂源且另一端与旋转机内的冷却对象部相连通；自由旋转的旋转部件(4)，设置在该壳体(2)的内部，宽松地插入有该冷却剂管(3)且一端固定在该旋转机的旋转部上；以及圆筒状的相对旋转部件(5)，与该冷却剂管(3)以及该旋转部件(4)同轴，固定侧部件(5a)固定在该壳体(2)的内面，旋转侧部件(5b)配设为在该固定侧部件(5a)的内侧自由旋转。该固定侧部件(5a)经由冷却剂管延设部(3a)连接于该冷却剂管(3)，该旋转侧部件(5b)经由旋转部件延设部(4a)连接于该旋转部件(4)，该冷却剂管(3)与该旋转部件(4)之间的空间(7)和该冷却剂管延设部(3a)与该旋转部件延设部(4a)之间的空间(8)，形成冷却剂区域，在该固定侧部件(5a)与该旋转侧部件(5b)之间设有密封部件(10)，该壳体(2)的内部通过该冷却剂管(3)的周壁、该冷却剂管延设部(3a)、该相对旋转部件(5)的该固定侧部件(5a)界定出真空室与压力室。

Description

低温用旋转接头

技术领域

本发明涉及一种低温用旋转接头，特别涉及一种可以通过将旋转接头的旋转部与固定部的密封部分作为圆筒状的相对旋转部件、在旋转接头的内侧通过冷却剂管的贯通构造使其极其小型化的低温用旋转接头，还涉及一种通过将旋转接头的旋转部与固定部的密封部分配置在热学上距离旋转机内的冷却对象部较远的位置上，从而可以防止密封部件的冻结，防止由于密封部分的摩擦热量造成的冷却剂损失以及防止来自配管系统外部的热侵入的低温用旋转接头。

背景技术

一般来说，旋转接头是指可以使机器的固定部分与旋转部分相结合，并在两者之间无流体漏出地循环的机构。

为了使机器的固定部分与旋转部分相结合，并在两者之间无流体漏出地循环，固定部分与旋转部分之间的摺接部分存有间隙，为了使流体不漏出需要密封间隙。

现有的旋转接头被构成为在外周部具有固定部分，旋转部分被设置在固定部分的内部作为旋转轴，在旋转轴的内部设有流体的流路，在旋转轴的周面上设有流体流路的出入口，与流体流路的出入口的旋转轨迹对应的旋转部分的内侧设有圆环状槽，可以传输流体。在流体流路周围的固定部分与旋转部分之间设有密封部件，防止流体漏出(日本特开2006-95616号公报)。

为了使用冷却剂作为流体，低温用旋转接头优选通过真空对冷却剂进行隔热，存在由于真空部分的引入致使装置在直径方向上大型化的倾向。并且，密封部件与冷却剂接触，但由于冻结使功能削减，并且发生流体漏出，并且即使不发生冻结接头部分也将更长更大。并且，还存在密封部件的摩擦热量被传递至冷却剂，冷却剂的温度上升，从而必须供给更多冷却剂的问题。

图10示出了现有的低温用旋转接头。

图10的低温用旋转接头101被配置为固定在旋转机102的输出轴103的反侧的端壁上，可向旋转机102的冷却对象部104供给冷却剂。

图10中，旋转部分用阴影表示。低温用旋转接头101的旋转部分构成为旋转轴105，在固定部分的壳体106的内部被自由旋转地支撑。

在旋转轴105的内部，冷却剂供给管107与冷却剂抽取管108被设置为可与旋转轴105一起旋转。

为了对冷却剂供给管107与冷却剂抽取管108进行真空隔热，旋转轴105中除了冷却剂供给管107与冷却剂抽取管108以外的部分，形成真空室。

旋转轴105的周面上设有圆盘状旋转侧部件109、110，该圆盘状旋转侧部件109、110内部贯通有冷却剂供给管107与冷却剂抽取管108并作为相对旋转部件的旋转侧。

旋转轴105的端壁设有用于在旋转轴105内部引入真空的真空引孔111。

壳体106内侧设有容纳冷却剂供给管107与冷却剂抽取管108的出口的冷却剂室112、113。在冷却剂室112与冷却剂室113之间设有将冷却剂室112与冷却剂室113隔开、挤入于圆盘状旋转侧部件109、110之间的圆盘状隔壁114。

分别与冷却剂室112以及冷却剂室113连通的冷却剂供给通路115与冷却剂抽取通路116设置在壳体106上。并且，壳体106设有与真空引孔111连通的真空引入通路117。

冷却剂供给管107与冷却剂供给通路115形成用于供给冷却剂的流路。并且，冷却剂抽取管108与冷却剂抽取通路116形成用于抽取冷却剂的流路。真空引孔111与真空引入通路117形成用于引入真空的流路。

圆盘状旋转侧部件109的两面与冷却剂室112的内壁以及圆盘状隔壁114之间设有波纹管118与密封部件119。

波纹管118弹性地将密封部件119按压在圆盘状旋转侧部件109的面上。

由此，防止在用于供给冷却剂的流路中，从固定侧的壳体的冷却剂供给通路115被传输到旋转侧的冷却剂供给管107的冷却剂从传输位置的冷却剂室112中漏出。

附图标记120表示与外部冷却剂管进行密封的密封部件。

同样，在圆盘状旋转侧部件110的两面与冷却剂室113的内壁以及圆盘状隔壁114之间设有波纹管118与密封部件119。

波纹管118与密封部件119防止在用于抽取冷却剂的流路中，从旋转侧的冷却剂抽取管108被传输到固定侧的壳体的冷却剂抽取通路116的冷却剂从传输位置的冷却剂室113中漏出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-95616号公报

发明内容

发明要解决的课题

现有的低温用旋转接头如上所述，在圆盘状旋转侧部件109、110的两面与冷却剂室112、113的内壁及圆盘状隔壁114之间设有波纹管118与密封部件119。

圆盘状旋转侧部件109、110与圆盘状隔壁114为了确保密封部件119的摺接面，必须处于相互充分挤入的状态。

因此，所述现有的低温用旋转接头本质上在半径方向上具有大的外径。

并且，现有的低温用旋转接头必须在长度方向(旋转轴方向)上串联地设置冷却剂供给通路115与冷却剂抽取通路116。

因此，所述现有的低温用旋转接头在长度方向上具有较大的尺寸，成为导致旋转接头的大型化的主要原因。

并且，在旋转轴105的内部形成充分容积的真空室也成为导致旋转接头的大型化的主要原因。

因此，现有的低温用旋转接头存在与旋转机102相比具有较大尺寸的问题。

因此，本发明要解决的课题之一在于提供一种小型且重量轻的低温用旋转接头。

现有的低温用旋转接头存在由于密封部件的摩擦热热量致使冷却剂的温度上升的问题。

现有的低温用旋转接头如上所述，将密封部件119按压在圆盘状旋转侧部件109、110上，从而实现密封。

但是，由于圆盘状旋转侧部件109、110与旋转轴105一起旋转，因此密封部件119因圆盘状旋转侧部件109、110而被摩擦，并产生热量。密封部件119与冷却剂的流路相连，因此密封部件119的摩擦热量直接转移给冷却剂，冷却剂的温度随之上升。

由于为了防止冷却剂的温度上升，需要大量供给冷却剂，并且必须在外部对冷却剂进行冷却，因此导致能量损失，效率降低。

现有的低温用旋转接头还有一个热量进入路径。

如图10所示，现有的低温用旋转接头的冷却剂流路，一部分由壳体106形成(冷却剂供给通路115、冷却剂抽取通路116)。

由此，壳体106的热量经由密封部件120等进入冷却剂内，导致冷却剂温度上升。

由于壳体106整体隔热不容易，因此很难防止冷却剂温度上升。

因此，本发明要解决的另一课题在于提供一种进入冷却剂内热量少且能量效率高的低温用旋转接头。

解决课题的手段

本发明提供一种低温用旋转接头，其特征在于，包括：

壳体；

非旋转的冷却剂管，设置在所述壳体的内部，该冷却剂管的一端连接于外部的冷却剂源且另一端与旋转机内的冷却对象部相连通，在内部使冷却剂流通；

旋转部件，设置在所述壳体的内部，宽松地插入有所述冷却剂管，该旋转部件的一端固定在所述旋转机的旋转部上与所述旋转部一起自由旋转；以及

圆筒状的相对旋转部件，与所述冷却剂管以及所述旋转部件同轴，该相对旋转部件的固定侧部件固定在所述壳体的内面，该相对旋转部件的旋转侧部件配设为在所述固定侧部件的内侧自由旋转；

并且，所述相对旋转部件的固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于所述冷却剂管；

所述相对旋转部件的旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于所述旋转部件；

所述冷却剂管与所述旋转部件之间的空间和所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的空间与所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙相连通，形成冷却剂区域；

在所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间设有密封部件；

所述壳体的内部通过所述冷却剂管的周壁、所述冷却剂管延设部和所述相对旋转部件的固定侧部件界定出真空室与压力室，所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的冷却剂区域通过所述真空室进行隔热。

所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的密封部件可以由磁性流体密封部件组成。

可以在冷却剂区域中比所述密封部件更接近所述冷却剂管的部分上设置耐低温密封部件。

所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙可以从不具有冷却剂的一侧通过所述压力室的压力加压。

所述旋转接头具有压力室部件，该压力室部件与所述相对旋转部件的固定侧部件相连接、经由密封部件与所述相对旋转部件的旋转侧部件相啮合、并形成压力室，该压力室与所述相对旋转部件的固定侧部件及旋转侧部件之间的间隙的不具有冷却剂的一侧相连通；

可以从不具有冷却剂的一侧通过所述压力室的压力对所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙加压，并从至少一侧对所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的冷却剂区域进行隔热。

所述壳体具有在与所述冷却剂管的轴方向正交的方向上可分解的连接面；

所述相对旋转部件的固定侧部件与冷却剂管延设部的连接部配置为可分离；

所述冷却剂管及其冷却剂管延设部可以配置为可通过分解所述壳体的连接面来拔出。

所述冷却剂管可以是具有用于供给冷却剂的内管的双重管。

本发明提供另一种低温用旋转接头，其特征在于，包括：

旋转机壳体；

非旋转的冷却剂管，设置在所述旋转机壳体的内部，一端连接于外部的冷却剂源，另一端与旋转机的冷却对象部相连通，在内部使冷却剂流通；

旋转部件，设置在所述旋转机壳体的内部，宽松地插入有所述冷却剂管，一端固定在所述旋转机的旋转部，与所述旋转部一起自由旋转；以及

圆筒状的相对旋转部件，与所述冷却剂管以及所述旋转部件同轴，该相对旋转部件的固定侧部件固定在所述旋转机壳体上，该相对旋转部件的旋转侧部件配设为在所述固定侧部件的内侧自由旋转；

并且，所述相对旋转部件的固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于所述冷却剂管；

所述相对旋转部件的旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于所述旋转部件；

所述冷却剂管与所述旋转部件之间的空间和所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的空间与所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙相连通，形成冷却剂区域；

在所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间设有密封部件；

所述壳体内部通过所述冷却剂管的周壁、冷却剂管延设部和所述相对旋转部件的固定侧界定出真空室与压力室，所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的冷却剂区域通过所述真空室进行隔热。

发明效果

本发明的低温用旋转接头具有圆筒状的相对旋转部件，该相对旋转部件与冷却剂管及旋转部件同轴，该相对旋转部件的固定侧部件固定在壳体上，该相对旋转部件的旋转侧部件配设为在固定侧部件的内侧自由旋转。

由于该圆筒状的相对旋转部件的固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于冷却剂管，并且相对旋转部件的旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于旋转部件，因此圆筒状的相对旋转部件成为旋转接头的旋转部分与固定部分发生相对移动的部分，即密封部分。

这样，由于本发明的相对旋转部件被设置为圆筒状并与冷却剂管及旋转部件同轴，因此可以实现比现有低温用旋转接头的外径小的低温用旋转接头，其中现有低温用旋转接头的圆盘状的相对旋转部件的半径方向一部分被密封。

并且，现有的低温用旋转接头由于必须在长度方向(旋转轴方向)上串联设置冷却剂供给通路与冷却剂抽取通路(冷却剂管的出入口)，因此在长度方向上具有大尺寸，与此相对，本发明低温用旋转接头在中心部上设有一端连接于外部的冷却剂源、另一端与旋转机的冷却对象部的冷却剂管相连通，因此可以在长度方向上大幅度小型化。

并且，本发明的低温用旋转接头中，圆筒状的相对旋转部件的固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于冷却剂管，并且相对旋转部件的旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于旋转部件，冷却剂管与旋转部件之间的空间以及冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间，与相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙相连通，形成冷却剂区域。

根据本发明，相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件形成旋转接头的旋转部分与固定部分之间的密封部分，由于该密封部分被设置在与冷却剂管的本体不发生热接触而且距离较远的位置上，因此密封部件的热量不转移到冷却剂管内，可以得到效率极高的低温用旋转接头。

反之可见，本发明的低温用旋转接头虽然小型，但由于旋转部分与固定部分之间的密封部分与冷却剂管的本体不发生热接触而加长了实效距离，从而无需冻结冷却剂而可以削减冷却剂的漏出，使用磁性流体密封部件，可以进一步取得可以防止热量损失，从而得到高效率的低温用旋转接头。

本发明低温用旋转接头在旋转机的旋转机壳体的内部内置有相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件，因而不仅可以进一步缩短长度方向还可以与旋转机共用低温用旋转接头的壳体部件，并且还可以与旋转机共用低温用旋转接头的真空机构，得到了更加小型高效率的低温用旋转接头。

另外，本发明低温用旋转接头中，圆筒状的相对旋转部件的固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于冷却剂管，并且相对旋转部件的旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于旋转部件，冷却剂管与旋转部件之间的空间以及冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间，与相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙相连通，形成冷却剂区域，并在相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间设有密封部件的结构的基础上，还可以在冷却剂区域的比所述密封部件更接近冷却剂管的部分上设置耐低温密封部件。

根据该结构，不仅具有双重密封效果，而且对接近冷却剂管的部分的密封部件使用耐低温性密封部件，并使相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的密封部件不与冷却剂的压力或低温直接相关，从而可以对相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的密封部件使用例如磁性流体密封部件那样的具有高密封性的密封部件，可以实现高可靠性且高密闭性。

并且，本发明低温用旋转接头可以通过冷却剂管的周壁、冷却剂管延伸部件和相对旋转部件的固定侧部件在壳体内部界定出真空室与压力室。

在通过冷却剂管的周壁、冷却剂管延伸部件和相对旋转部件的固定侧部件界定出真空室的情况下，由冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间形成的冷却剂区域至少一侧通过真空室进行隔热，并且，相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙通过压力室的压力从不具有冷却剂的一侧加压，可以防止冷却剂的漏出。

并且，本发明低温用旋转接头可以具有压力室部件，该压力室部件与相对旋转部件的固定侧部件连接、经由密封部件与所述相对旋转部件的旋转侧部件相啮合、并形成压力室，该压力室与所述相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙的不具有冷却剂的一侧相连通。

根据具有该结构的本发明低温用旋转接头，可以通过压力室的压力从不具有冷却剂的一侧对相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙进行加压，完全防止冷却剂的漏出，并且，通过真空室对由冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间形成的冷却剂区域的两侧进行隔热。

并且，本发明低温用旋转接头可设置为在与冷却剂管的轴方向正交的方向上可分解的连接面处可分解壳体，并且相对旋转部件的固定侧部件与冷却剂管延设部之间的连接部配置为可分离。

根据这种结构，冷却剂管与其冷却剂管延设部配置为可以通过分解壳体的连接面来拔出，特别是对于需要维持的密封部件可以实现易接近性。

最后，本发明低温用旋转接头可以将冷却剂管是具有用于供给冷却剂的内管的双重管。

根据这种结构，可将冷却剂通过用于供给冷却剂的内管传送给旋转机的冷却对象部，将从旋转机的冷却对象部抽取的冷却剂通过双重管之间的空间抽取，从而高效率地使冷却剂循环。

附图说明

图1为根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；

图2为表示根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的安装状态的纵断面图；

图3为放大示出根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的冷却剂区域以及相对旋转部件的说明图；

图4为表示根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的分解方法的说明图；

图5为设有追加的耐低温密封部件的根据本发明的其他实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；

图6为设有追加的耐低温密封部件的根据本发明的另一实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；

图7为冷却剂管为双重管的根据本发明的其他实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；

图8为在旋转机本体的内部内置低温用旋转接头的根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；

图9为设有与相对旋转部件的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙的不具有冷却剂的一侧连通的压力室的根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的纵断面图；以及

图10为现有的低温用旋转接头的纵断面图。

具体实施方式

以下针对本发明的实施方式进行说明。

图1示出了根据本发明的实施方式的低温用旋转接头的纵断面图。

如图1所示，本实施方式的低温用旋转接头1具有壳体2、非旋转的冷却剂管3、自由旋转的旋转部件4与圆筒状的相对旋转部件5。

低温用旋转接头1安装在图中未示出的旋转机的端壁6上。在图1中，在旋转的部分上添加阴影，不旋转的部分添加表示断面的斜线。

冷却剂管3设置在壳体2的内部，冷却剂管3的一端连接于图中未示出的外部的冷却剂源且另一端与旋转机内的冷却对象部(图中未示出)相连通，在内部使冷却剂流通。

冷却剂管3优选地设为与旋转机的旋转轴同轴。

在此，冷却剂管3“连接”于外部的冷却剂源，或者，冷却剂管3“连通”于旋转机内的冷却对象部，此时，是直接连接或者直接连通的情况，当然还包括除了如图1所示使用法兰盘等外，经由其他部件或管间接地连接于外部的冷却剂源，或者连通于旋转机内的冷却对象部的情况。

旋转部件4宽松地插入有冷却剂管3，旋转部件4的一端固定在旋转机的旋转部上，构成为与所述旋转部一起自由旋转。

在旋转部件4“固定”在旋转机的旋转部上时，是直接固定的情况，当然还包括除了如图1所示使用法兰盘等外，经由其他部件固定在旋转机的旋转部上的情况。

相对旋转部件5是在密封的同时旋转接头的旋转部分与固定部分发生相对移动的部分。相对旋转部件5整体上具有圆筒状形状，设为与冷却剂管3以及旋转部件4同轴。

相对旋转部件5的固定侧部件5a固定在壳体2的内面上，相对旋转部件5的旋转侧部件5b配设为在固定侧部件5a的内侧自由旋转。另外，所谓“固定侧部件5a固定在壳体2的内面上”是直接固定在壳体2的内面的情况，当然还包括如图1所示经由旋转机的端壁6或其他的部件2b间接地固定在壳体2的内面的情况。

相对旋转部件5的固定侧部件5a经由冷却剂管延设部3a连接于冷却剂管3。

相对旋转部件5的旋转侧部件5b经由旋转部件延设部4a连接于旋转部件4。

“连接”包括可分解地连接的情况。

固定侧部件5a在旋转侧部件5b的外侧，旋转部件4在冷却剂管3的外侧，并且，固定侧部件5a经由冷却剂管延设部3a连接于冷却剂管3，旋转侧部件5b经由旋转部件延设部4a连接于旋转部件4，必然冷却剂管延设部3a与旋转部件延设部4a成为如图1所示那样的折回弯曲的形状。

并且，不只是所述弯曲的形状，冷却剂管延设部3a与旋转部件延设部4a为了减少热量传导，还优选具有一定长度。

因此，在本实施方式中，旋转部件延设部4a与冷却剂管延设部3a从旋转机附近的位置延伸，在冷却剂管3的外端附近的位置反转并分别与旋转侧部件5b和固定侧部件5a相连接。

冷却剂管3与旋转部件4之间的空间7以及冷却剂管延设部3a与旋转部件延设部4a之间的空间8，与相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9中的经由冷却剂的一侧9a相连通，形成冷却剂区域。

相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9成为在密封的同时使旋转部分与固定部分发生相对移动的旋转接头的密封部分，在该密封部分上设有密封部件10。

在本实施方式中，所述密封部件10优选使用磁性流体密封部件，但密封部件并不仅限于磁性流体密封部件。另外，在使用磁性流体密封部件的情况下，为了便于限制磁性流体密封部件的移动，可以通过如图1所示在相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的一部分上设置相互挤入的凸凹，通过在固定侧部件5a或旋转侧部件5b的内部设置磁铁将磁性流体密封部件维持在规定位置。

相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9为了维持一定的间隙，如图1所示，设置滚珠轴承11等可转动的支撑部件。

图2示出了低温用旋转接头1的安装状态的纵断面图。

如图2所示，低温用旋转接头1安装在旋转机12的端壁6上。

旋转机12具有旋转部，在图2的例子中，表示轴型超导同步机，转子13为旋转部。转子13的顶端设有超导体14，在转子13内部形成围绕超导体14周围的冷却剂的冷却流路15。此时，转子13为旋转机12的冷却对象部。附图标记16表示用于励磁的磁铁或电枢线圈。

在与转子13的低温用旋转接头1相反侧的一面上安装有输出轴17。输出轴17的另一端突出在旋转机12的外部，可以从外部获得转子13的旋转。

另外，在低温用旋转接头1的壳体2的端壁2a上设有与冷却剂管3同轴的大直径真空引管18，可以从与冷却剂管3之间的间隙向壳体2内引入真空。

图3示出了本实施方式低温用旋转接头1的旋转轴的上半部分，并放大示出了冷却剂区域以及相对旋转部件5。以下使用图3对本发明的作用进行说明。

使用时，从真空引管18向壳体2内引入真空。通过冷却剂管3的周壁、冷却剂管延设部3a和相对旋转部件的固定侧部件5a，在壳体2内界定出真空室19与压力室20。通过从真空引管18向壳体2内引入真空，从而使得真空室19处于真空状态。另一方面，压力室20由于与真空室19隔离，因此保持常压状态。

并且，在冷却剂管3的内部使冷却剂流通，并冷却旋转机12内的冷却对象部。在处于充分冷却的状态后，使转子旋转。在如图2的例子中，在超导体14处于超导状态后，通过用于励磁的磁铁或电枢线圈16进行驱动，或由外部旋转驱动。

通过旋转机的旋转部旋转，使固定在旋转机的旋转部上的旋转部件4与旋转机的旋转部一同旋转，使相对旋转部件5的固定侧部件5a与旋转侧部件5b隔着密封部件10(磁性流体密封部件)相对移动。

一部分冷却剂进入冷却剂管与旋转部件之间的空间7、冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8、以及相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的具有冷却剂的一侧9a，并到达密封部件10。

冷却剂管与旋转部件之间的空间7、冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8、以及到达密封部件10为止的相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的具有冷却剂的一侧9a，形成冷却剂区域。

该冷却剂区域由于一侧与真空室19连接，因此通过真空进行隔热，热量的流入极小。另一方面，虽然热量的流入极小，但冷却剂在冷却剂区域内流动的期间内有一些热量的流入，冷却剂区域中的冷却剂在到达密封部件10(磁性流体密封部件)之前温度会一些上升，温度一直上升到磁性流体密封部件不冻结为止。

由此，对于密封部件10可以使用磁性流体密封部件。

磁性流体密封部件具有密封性能高且摩擦产生的热量极小的优点，同时，具有低温下冻结不可使用的缺点。

根据本发明，由于在冷却剂在细长的冷却剂区域内流动的过程中温度上升，在到达密封部件10(磁性流体密封部件)之前温度上升到磁性流体密封部件不冻结的程度，因此可以使用磁性流体密封部件作为密封部件10，从而可以实现高密封性。

另一方面，从热量进入冷却剂的面来看，磁性流体密封部件由于摩擦产生的热量极小，最初对冷却剂的热影响小。但是，旋转接头的旋转部与固定部之间的密封部分由于从成为冷却剂容器的本体的冷却剂管3隔着长长的冷却剂区域远远地分离，因此进入冷却剂的热量极小，可以防止冷却剂的温度上升，得到效率极高的低温用旋转接头。

压力室20具有防止磁性流体密封部件的流失的功能。

冷却剂区域中的冷却剂具有一定的压力。并且，当冷却剂因某些原因温度上升时，冷却剂的压力随之上升。磁性流体密封部件可以如本发明那样通过在相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9中设置凹凸，在固定侧部件5a或旋转侧部件5b上埋设磁铁从而对应一定的压力停留在原来的位置上。

但是，在冷却剂的压力超出预料地上升时，考虑到磁性流体密封部件从相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9中流出。

对此，在本发明中具有压力室20，可以通过压力室20的压力防止磁性流体密封部件的流失。

另外，压力室20也可以是常压，但还可以在压力室20中设置与外部的压力源连通的加压流路，测定压力室20的压力与冷却剂的压力，并通过计算机来均衡压力室20的压力与冷却剂的压力方式从而控制压力室20的压力。

接着，针对适合密封部件的维持的实施方式进行说明。

图4示出了适合密封部件的维持的实施方式的分解方法。在与图1至3相同的部分添加相同的附图标记，省略重复说明。

如图4所示，适合密封部件的维持的实施方式，在壳体2上具有与冷却剂管3的轴方向正交的方向上可分解的连接面2c，同时，相对旋转部件的固定侧部件5a与冷却剂管延设部3a之间的连接部21配置为可分离。

在进行密封部件维持时，将壳体的连接面2c与相对旋转部件的固定侧部件与冷却剂管延设部之间的连接部分21分解，并拔出冷却剂管3与冷却剂管延设部3a。

通过拔出冷却剂管3与冷却剂管延设部3a，从而可以接入设置在相对旋转部件5周围的密封部件，可以对由于磨耗等而成为易耗品的密封部件容易地进行检查和交换等。

接着，针对在到达旋转接头的旋转部与固定部之间的密封部分的密封部件10之前的冷却剂区域中设置追加的密封部件的实施方式进行说明。

图5、图6示出了在到达旋转接头的旋转部与固定部之间的密封部分的密封部件之前的冷却剂区域中设置追加的耐低温性密封部件的实施方式。在与图1至4相同的部分添加相同的附图标记，省略重复说明。

图5示出了在由冷却剂管与旋转部件之间的空间7、冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8、相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的具有冷却剂的一侧9a形成的冷却剂区域中接近冷却剂管3的部分上设置作为耐低温密封部件的挡板(Baffle)密封部件22的实施方式。

图6示出了同样在冷却剂区域的比密封部件10更接近冷却剂管3的部分上设置作为耐低温密封部件的特氟隆密封部件23的实施方式。

挡板密封部件22以及特氟隆密封部件23具有耐低温性，但密封性比磁性流体密封部件稍微差些。但是，在本发明中利用该性质，在耐低温性密封部件22、23中，在不力求严密的密封性换而言之用较弱的力降低摩擦热量的同时，防止大量冷却剂流到密封部件10内。

即，根据本实施方式，挡板密封部件22以及特氟隆密封部件23可以限制冷却剂的流量与下流的压力，使密封部件10特别是磁性流体密封部件在稳固的状态下发挥作用。

接着，针对将冷却剂管3作为双重管的实施方式进行说明。

图7示出了冷却剂管为双重管的实施方式。在图7中，在与图1至6相同的部分添加相同的附图标记，省略重复说明。

即使在冷却剂管3由单重管形成时，在管内形成冷却剂的供给侧通路与抽取侧通路，可以进行冷却剂的供给与抽取。

但是，通过将冷却剂管作为双重管，可以进行大流量的冷却剂的供给与抽取。

如图7所示，在本实施方式中，冷却剂管3被构成为具有用于供给冷却剂的内管24的双重管。

根据本实施方式，如图7箭头所示，可以从用于供给冷却剂的内管24向旋转机的冷却对象部供给冷却剂，从冷却剂管3的外管与内管24之间的流路抽取冷却剂，通过大容量的冷却剂的供给可以有效地冷却旋转机的冷却对象部。

接着，针对内置在旋转机本体内的低温用旋转接头进行说明。

图8示出了内置在旋转机本体内的低温用旋转接头的实施方式。在图8中，在与图1至7相同的部分添加相同的附图标记省略重复说明。

在本实施方式中，旋转机12具有旋转机壳体25，冷却剂管3设置在旋转机壳体25的内部，旋转机12的一端连接于外部的冷却剂源(图中未示出)且另一端与旋转机的冷却对象部(转子13、超导体14)相连通。

旋转部件4设置在旋转机壳体25的内部，宽松地插入有冷却剂管3，旋转部件4的一端固定在旋转机12的旋转部(转子13)上。

相对旋转部件5与冷却剂管3以及旋转部件4同轴，相对旋转部件5的固定侧部件5a固定在旋转机壳体25上。

相对旋转部件5的旋转侧部件5b配设为在固定侧部件5a的内侧自由旋转。

即，在本实施方式中，相对旋转部件5内置在旋转机壳体25的内部。

真空引管18具有比固定侧部件5a直径更大的大直径部26，固定在旋转机壳体25的端壁上。

在真空引管的大直径部26内侧的旋转机壳体25的端壁上设有用于引入真空的开孔27。

通过从真空引管18引入真空，使旋转机12的内部、以及由冷却剂管与旋转部件之间的空间7和冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8形成的冷却剂区域的周围处于真空状态。

根据本实施方式，可以将设置为突出于旋转机12外部的低温用旋转接头收纳在旋转机12内，可以明显地缩短长度方向。

并且，旋转机12与低温用旋转接头的壳体部件可以共用，并且旋转机12与低温用旋转接头的真空机构可以共用。

并且，由于由冷却剂管与旋转部件之间的空间7和冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8形成的冷却剂区域从两侧进行真空隔热，因此可以进一步得到小型高效率的低温用旋转接头。

最后，针对设有极小压力室的实施方式进行说明。

图9示出了设有极小压力室的实施方式。在图9中，在与图1至8相同的部分添加相同的附图标记，省略重复说明。

如图9所示，在本实施方式中，在相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的不具有冷却剂的一侧9b上，设有形成连通的压力室28的压力室部件29。

压力室部件29从壳体2延伸，与相对旋转部件的固定侧部件5a连接，同时经由密封部件30与相对旋转部件的旋转侧部件5b相啮合。

压力室部件28整体上具有圆环状形状，在其一部分上设有用于引入真空的开孔31。

在本实施方式中，从真空引管18引入真空，使压力室28具有适当的压力。

通过从真空引管18引入真空，从而通过用于引入真空的开孔31使壳体2的整个内部处于真空状态。但是，在相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的不具有冷却剂的一侧9b上，由压力室28施加压力。

通过使壳体2的整个内部处于真空状态，从而使得由冷却剂管与旋转部件之间的空间7和冷却剂管延设部与旋转部件延设部之间的空间8形成的冷却剂区域可以从两侧进行真空隔热，进一步减少进入冷却剂的热量。

并且，通过将压力室28的压力施加给相对旋转部件5的固定侧部件与旋转侧部件之间的间隙9的不具有冷却剂的一侧9b，从而使得即使在冷却剂的压力因任一原因而上升时，都可以使作为密封部件来使用的磁性流体密封部件保留在原位置，防止磁性流体密封部件的流出。

附图标记说明

Claims (8)

1.一种低温用旋转接头，包括：

壳体；

非旋转的冷却剂管，设置在该壳体的内部，该冷却剂管的一端连接于外部的冷却剂源且另一端与旋转机的冷却对象部相连通，在内部使冷却剂流通；

旋转部件，设置在该壳体的内部，宽松地插入有该冷却剂管，该旋转部件一端固定在该旋转机的旋转部上与该旋转部一起自由旋转；以及

圆筒状的相对旋转部件，与该冷却剂管以及该旋转部件同轴，该相对旋转部件的固定侧部件固定在该壳体的内面，该相对旋转部件的旋转侧部件配设为在该固定侧部件的内侧自由旋转，其特征在于，

该相对旋转部件的该固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于该冷却剂管；

该相对旋转部件的该旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于该旋转部件；

该冷却剂管与该旋转部件之间的空间以及该冷却剂管延设部与该旋转部件延设部之间的空间与该相对旋转部件的该固定侧部件与该旋转侧部件之间的间隙的具有冷却剂的一侧相连通而形成冷却剂区域；

在该相对旋转部件的该固定侧部件与该旋转侧部件之间设有密封部件；以及

该壳体内部通过该冷却剂管的周壁、该冷却剂管延设部和该相对旋转部件的该固定侧部件界定出真空室与压力室，该冷却剂管延设部与该旋转部件延设部之间的该冷却剂区域通过该真空室进行隔热。

2.根据权利要求1所述的低温用旋转接头，其特征在于，在所述相对旋转部件的所述固定侧部件与所述旋转侧部件之间的所述密封部件由磁性流体密封部件形成。

3.根据权利要求1所述的低温用旋转接头，其特征在于，在所述冷却剂区域的比所述密封部件更接近所述冷却剂管的部分上设有耐低温密封部件。

4.根据权利要求1所述的低温用旋转接头，其特征在于，所述相对旋转部件的所述固定侧部件与所述旋转侧部件之间的间隙从不具有冷却剂的一侧通过所述压力室的压力加压。

5.根据权利要求1所述的低温用旋转接头，其特征在于，该旋转接头具有压力室部件，该压力室部件与所述相对旋转部件的所述固定侧部件连接、经由所述密封部件与所述相对旋转部件的所述旋转侧部件相啮合、并形成压力室，该压力室与该相对旋转部件的该固定侧部件及该旋转侧部件之间的间隙的不具有冷却剂的一侧相连通；以及

对该相对旋转部件的该固定侧部件与该旋转侧部件之间的间隙从不具有冷却剂的一侧通过该压力室的压力加压，对所述冷却剂管延设部与所述旋转部件延设部之间的所述冷却剂区域从至少一侧进行真空隔热。

6.根据权利要求1所述的低温用旋转接头，其特征在于，所述壳体具有在与所述冷却剂管的轴方向正交的方向上可分解的连接面；

所述相对旋转部件的所述固定侧部件与所述冷却剂管延设部之间的连接部配置为可分离；以及

该冷却剂管与该冷却剂管延设部配置为可通过分解该壳体的该连接面来拔出。

7.根据权利要求项1所述的低温用旋转接头，其特征在于，所述冷却剂管是具有用于供给冷却剂的内管的双重管。

8.一种低温用旋转接头，包括：

旋转机壳体；

非旋转的冷却剂管，设置在该旋转机壳体的内部，该冷却剂管一端连接于外部的冷却剂源，另一端与旋转机的冷却对象部相连通，在内部使冷却剂流通；

旋转部件，设置在该旋转机壳体的内部，宽松地插入有该冷却剂管，该旋转部件一端固定在该旋转机的旋转部上，与该旋转部一起自由旋转；以及

圆筒状的相对旋转部件，与该冷却剂管以及该旋转部件同轴，该相对旋转部件的固定侧部件固定在该旋转机壳体上，该相对旋转部件的旋转侧部件配设为在该固定侧部件的内侧自由旋转，其特征在于，

该相对旋转部件的该固定侧部件经由冷却剂管延设部连接于该冷却剂管；

该相对旋转部件的该旋转侧部件经由旋转部件延设部连接于该旋转部件；

该冷却剂管与该旋转部件之间的空间以及该冷却剂管延设部与该旋转部件延设部之间的空间与该相对旋转部件的该固定侧部件与该旋转侧部件之间的间隙的具有冷却剂的一侧相连通而形成冷却剂区域；

在该相对旋转部件的该固定侧部件与该旋转侧部件之间设有密封部件；以及

该壳体内部通过该冷却剂管的周壁、该冷却剂管延设部和该相对旋转部件的该固定侧部件界定出真空室与压力室，该冷却剂管延设部与该旋转部件延设部之间的该冷却剂区域通过该真空室进行隔热。

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