CN103527876A - 单通道旋转接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械密封装置领域，公开了一种单通道旋转接头。本发明中，包括壳体、进油口、出油口和旋转轴芯，其中，旋转轴芯具有轴肩；在旋转轴芯一端套设推力轴承、调压弹簧和调压螺栓，推力轴承内圈顶住轴肩，轴承外圈与调压弹簧接触；调压弹簧的另一端顶住调压螺栓；调压螺栓的外部与壳体螺纹连接；在旋转轴芯另一端套设密封旋转球和球密封座，密封旋转球与旋转轴芯固定，球密封座与壳体固定；球密封座的表面与密封旋转球的表面相匹配。本发明具有密封效果好、传动扭矩小、工作压力大、工作温度高、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点。

Description

单通道旋转接头
技术领域
本发明涉及机械密封装置领域，特别涉及一种单通道旋转接头。
背景技术
机械设备的密封装置是保证其正常工作的重要组成部份，同时也是环保与安全保障的必需组成部份。在石油化工、制药、核工业设备、真空、半导体材料制作、机械、汽车、船舶、水下工程、航空、航天等领域都存在很广阔的应用空间。密封通常可分为静密封和动密封，动密封中的旋转动密封由于结构复杂、环境影响因素大等原因，成为了密封领域的老大难问题。
目前工业设备上的旋轴动密封技术和装置，大都是从密封方法及密封材料着手，忽视了造成动密封泄漏问题主要原因的动力传动结构的改进，因此造成传动与密封成了一对不可调和的矛盾，密封效果好的装置往往旋转扭矩过大，出现“抱死”现象，又或者，旋转扭矩较小的装置往往密封效果差，出现泄漏问题。以通常使用的O型橡胶圈为例，若要防止旋转轴的泄漏，O型圈与旋转轴之间的间隙越小越好，但是太小的间隙会导致旋转轴对O型橡胶圈磨擦的加剧，造成传动扭矩变大，若持续长工作时间，橡胶圈与旋转轴产生磨损，之间的间隙加大，反而加剧了泄漏情况。由于旋转动密封涉及的工业设备涵盖各行各业，面对的工作环境及材料千变万化，若无法根除工业设备的旋转轴泄漏问题，将可能造成停工停产、污染自然环境、危及人员安全等诸多不利后果。
因此，本领域迫切需要研发一种密封效果好、传动扭矩小的新型旋转接头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封效果好、传动扭矩小、工作压力大、工作温度高、防腐蚀性能佳、使用寿命长的旋转接头。
为解决上述技术问题，本发明的提供了一种单通道旋转接头，包括壳体、进油口、出油口和旋转轴芯，其中，旋转轴芯具有轴肩；在旋转轴芯一端套设推力轴承、调压弹簧和调压螺栓，推力轴承内圈顶住轴肩，轴承外圈与调压弹簧接触；调压弹簧的另一端顶住调压螺栓；调压螺栓的外部与壳体螺纹连接；在旋转轴芯另一端套设密封旋转球和球密封座，密封旋转球与旋转轴芯固定，球密封座与壳体固定；球密封座的表面与密封旋转球的表面相匹配。
可选的，与壳体接触的旋转轴芯的轴肩上设有密封圈。
可选的，密封圈为至少2个。
可选的，密封圈为全氟O型圈、石墨密封圈、四氟聚乙烯密封圈或橡胶密封圈。
可选的，密封旋转球和球密封座的表面经过精研加工。
可选的，密封旋转球和球密封座为陶瓷、金属镀陶瓷或不锈钢制成。
可选的，陶瓷密封旋转球和陶瓷球密封座与旋转轴芯及壳体连接处采用玻璃烧结工艺，形成陶瓷金属烧结层。
可选的，调压螺栓内固定深沟球轴承，套设在旋转轴芯上。
可选的，推力轴承为推力滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力球面滚子轴承或推力滚针轴承。
可选的，旋转轴芯、调压螺栓、壳体采用302B不锈钢，调压弹簧采用高强度合金弹簧。
本发明与现有技术相比，主要区别及其效果在于：通过调压弹簧调节轴向压力，从而让密封旋转球和球密封座的表面接触达到密封效果，由于密封旋转球和球密封座的表面摩擦力很小，所以该种结构的旋转接头的旋转扭矩很小。而且，密封旋转球和球密封座的表面光滑，必要时可以精研加工，能够确保旋转时绝对密封。此外，通过采用推力轴承，保证了在受到轴向载荷和高温的工况下，仍能灵活的旋转。采用O型密封圈作为安全装置，能够在密封旋转球和球密封座的密封效果失效时，对旋转接头再次密封避免泄漏。调压弹簧采用高强度合金弹簧，能够承受较高的工作压力，保证密封面随时紧密贴合。壳体和调压螺栓采用302B不锈钢，能够耐高温耐腐蚀，在恶劣的工况下仍能保持良好的机械性能。该旋转接头具有密封效果好、传动扭矩小、工作压力大、工作温度高、防腐蚀性能佳、使用寿命长等优点。
附图说明
图1是本发明单通道旋转接头的较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
参见图1，示出了本发明的单通道旋转接头的较佳实施例。图1是该旋转接头的结构示意图。该旋转接头包括壳体11和12、进油口1、出油口14和旋转轴芯2，其中，旋转轴芯2具有轴肩13；在旋转轴芯2一端套设推力轴承6、调压弹簧5和调压螺栓4，推力轴承6内圈顶住轴肩13，轴承外圈与调压弹簧5接触；调压弹簧5的另一端顶住调压螺栓3；调压螺栓3的外部与壳体12螺纹连接；在旋转轴芯2另一端套设密封旋转球8和球密封座9，密封旋转球9与旋转轴芯2固定，球密封座9与壳体11固定；球密封座9的表面与密封旋转球8的表面相匹配。
该旋转接头通过调压弹簧5调节轴向压力，从而让密封旋转球8和球密封座9的表面接触达到密封效果，由于密封旋转球8和球密封座9的表面摩擦力很小，所以该种结构的旋转接头的旋转扭矩很小。而且，密封旋转球8和球密封座9的表面光滑，必要时可以精研加工，能够确保旋转时绝对密封。采用调压螺栓3，能够灵活的调节调压弹簧5所受的压力，从而调节了旋转接头的工作压力。此外，通过采用推力轴承13，保证了在受到轴向载荷和高温的工况下，仍能灵活的旋转。
与壳体12接触的旋转轴芯2的轴肩13上设有密封圈7。此处的密封圈为2个，此外也可以是3个、4个或5个等。该密封圈7能够实现壳体12和旋转轴芯2之间的再次密封，避免密封旋转球8和球密封座9丧失密封效果后产生泄漏。密封圈7可以采用全氟O型圈，全氟O型圈具有高耐热性和高耐腐蚀性，适应在高温高压的工况下工作。还可以采用石墨或橡胶材料的密封圈。此外，在本发明的某些其他实施方式中，可以不具备该密封圈7。
密封旋转球8和球密封座9的表面经过精研加工。确保了旋转轴芯2旋转时的绝对密封，此外，在本发明的某些其他实施方式中，也可以采用磨削或一般加工的等其他加工方式。
密封旋转球8和球密封座9为陶瓷制成。陶瓷具有耐高温、耐腐蚀性、表面精度高等特性，能够确保旋转接头的密封性，并且陶瓷接触表面的摩擦力较小，从而解决了现有技术中传动扭矩过大的问题，而且陶瓷的成本较低，具有非常广泛的应用价值。陶瓷密封球与陶瓷球密封座采用两种不同陶瓷材质在近二千度高温下烧结而成，经久耐磨。陶瓷密封旋转球8与旋转轴芯2及陶瓷球密封座9和壳体11的固定连接处采用玻璃烧结工艺，形成陶瓷金属烧结层10，确保了高低温环境下工作时粘结牢固，保证密封效果。此外，在本发明的某些其他实施方式中，密封旋转球8和球密封座9也可以采用不锈钢、铜合金、金属镀陶瓷等材料制成。
调压螺栓3内固定深沟球轴承4，套设在旋转轴芯2上。深沟球轴承4与旋转轴芯2配合，用于更精准的轴向定位旋转轴芯2。该深沟球轴承4也可以采用一般球轴承，位置可以位于该调压螺栓3的外侧。此外，在本发明的某些其他实施方式中，可以不具备该深沟球轴承4。
推力轴承6可以选用推力滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力球面滚子轴承或推力滚针轴承等能够承受轴向力的轴承。
旋转轴芯2、调压螺栓3、壳体11、12采用302B不锈钢，调压弹簧5采用高强度合金弹簧。302B不锈钢具有耐高温耐腐蚀性，在恶劣的工作环境下仍能保持良好的机械性能，此外，也可以采用304、309不锈钢或铜合金等金属作为旋转轴芯2、调压螺栓3、壳体11、12的材料。高强度合金弹簧能够保证密封面随时紧密贴合，此外，在工作压力较小的场合也可以采用一般弹簧。
工作时，首先，将调压螺栓3按顺时针方向旋转，使调压弹簧5压缩，从而让陶瓷密封球8的表面和陶瓷球密封座9的表面达到密封效果，然后，工作介质热油的进油管带动旋转轴芯2旋转，热油通过进油口1进入旋转轴芯2的内孔到达出油口14，完成旋转接头的密封输送工作。
本发明通过球形密封和O型密封圈双重密封，保证了整个旋转接头的密封效果，该旋转接头能够在≤400℃工作温度和≤25kg工作压力下工作，具备密封效果好、传动扭矩小、工作压力大、工作温度高、防腐蚀性能佳、使用寿命长等优点。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种单通道旋转接头，包括壳体、进油口、出油口和旋转轴芯，其特征在于，
所述旋转轴芯具有轴肩；
在所述旋转轴芯一端套设推力轴承、调压弹簧和调压螺栓，所述推力轴承内圈顶住轴肩，轴承外圈与调压弹簧接触；所述调压弹簧的另一端顶住调压螺栓；所述调压螺栓的外部与所述壳体螺纹连接；
在所述旋转轴芯另一端套设密封旋转球和球密封座，所述密封旋转球与所述旋转轴芯固定，所述球密封座与所述壳体固定；所述球密封座的表面与所述密封旋转球的表面相匹配。
2.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，与壳体接触的旋转轴芯的轴肩上设有密封圈。
3.根据权利要求2所述的旋转接头，其特征在于，所述密封圈为至少2个。
4.根据权利要求2所述的旋转接头，其特征在于，所述密封圈为全氟O型圈、石墨密封圈、四氟聚乙烯密封圈或橡胶密封圈。
5.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述密封旋转球和所述球密封座的表面经过精研加工。
6.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述密封旋转球和所述球密封座为陶瓷、金属镀陶瓷或不锈钢制成。
7.根据权利要求6所述的旋转接头，其特征在于，所述陶瓷密封旋转球和陶瓷密封座与旋转轴芯及壳体连接处采用玻璃烧结工艺，形成陶瓷金属烧结层。
8.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述调压螺栓内固定深沟球轴承，套设在所述旋转轴芯上。
9.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述推力轴承为推力滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力球面滚子轴承或推力滚针轴承。
10.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述旋转轴芯、调压螺栓、壳体采用302B不锈钢，所述调压弹簧采用高强度合金弹簧。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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