CN103672244A

CN103672244A - 多向球面密封旋转接头

Info

Publication number: CN103672244A
Application number: CN201210313970.8A
Authority: CN
Inventors: 万荣南
Original assignee: YIKEBO ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Current assignee: YIKEBO ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及机械密封装置领域，公开了一种多向球面密封旋转接头。本发明中，包括：左壳体、中间壳体、右壳体、旋转轴芯、管道接口、密封旋转球和球密封座；旋转轴芯的端部固定一个空心球状的密封旋转球；中间壳体和右壳体内侧固定球密封座，球密封座的表面与密封旋转球匹配并密封；左壳体、中间壳体、右壳体之间通过调压螺栓紧固。本发明具有密封效果好、传动扭矩小、多角度旋转、工作温度高、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点。

Description

多向球面密封旋转接头

技术领域

本发明涉及机械密封装置领域，特别涉及一种多向球面密封旋转接头。

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。并且，现有的旋转接头一般为单向旋转结构，而具有多向旋转功能的旋转接头往往存在易泄漏、旋转困难等缺点。

因此，本领域迫切需要研发一种密封效果好、传动扭矩小的新型多向球面密封旋转接头。

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、多角度旋转、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多向球面密封旋转接头，一种多向球面密封旋转接头，其特征在于，包括：左壳体、中间壳体、右壳体、旋转轴芯、管道接口、密封旋转球和球密封座；旋转轴芯的端部固定一个空心球状的密封旋转球；中间壳体和右壳体上固定球密封座，球密封座的表面与密封旋转球匹配并密封；左壳体、右壳体和中间壳体之间通过调压螺栓紧固。

可选的，在左壳体和球密封座之间固定一个安全弹簧，用于预紧和防止螺栓松动。

可选的，在密封旋转球和球密封座之间，靠近旋转轴芯处，设有密封圈。

可选的，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。

可选的，所述密封旋转球和所述球密封座的表面经过精研加工。

可选的，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。

可选的，所述陶瓷密封旋转球和陶瓷密封座与旋转轴芯、中间壳体、右壳体的连接处采用玻璃烧结工艺，形成陶瓷金属烧结层。

可选的，所述旋转轴芯绕其中心轴的旋转角度为0～360°，沿密封旋转球球心的旋转角度为0～40°。

可选的，在旋转轴芯外侧套设一根波纹管，波纹管的一端与左壳体固定。

可选的，所述波纹管与左壳体通过焊接固定。

可选的，旋转轴芯、调压螺栓、左壳体、中间壳体和右壳体采用302B不锈钢，安全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：通过调压螺栓调节轴向压力，从而让密封旋转球和球密封座的球面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。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。安全弹簧采用高强度合金弹簧，能够承受较高的工作压力，起到预紧和防止螺栓松动而造成导热介质泄漏的问题。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是本发明多向球面密封旋转接头的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明多向球面密封旋转接头的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明多向球面密封旋转接头的第三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，示出了本发明的多向球面密封旋转接头的第一实施例。图1是该多向球面密封旋转接头的结构示意图。该多向球面密封旋转接头包括：左壳体10、中间壳体11、右壳体12、旋转轴芯13、管道接口14、密封旋转球15和球密封座16；旋转轴芯13的端部固定一个空心球状的密封旋转球15；中间壳体11和右壳体12上固定球密封座16，球密封座16的表面与密封旋转球15匹配并密封；左壳体10、中间壳体11和右壳体12之间通过调压螺栓17紧固。

该多向球面密封旋转接头通过调压螺栓17调节轴向压力，从而让密封旋转球15和球密封座16的球面表面接触达到密封效果，由于密封旋转球15和球密封座16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15和球密封座16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。该旋转接头具有密封效果好、传动扭矩小、工作温度高、防腐蚀性能佳、使用寿命长等优点。

旋转轴芯13绕其中心轴的旋转角度为0～360°，沿密封旋转球15球心的旋转角度可以为0～50°，更佳的角度为0～45°。该角度保证了多向球面密封旋转接头能够沿多个方向灵活旋转，并且能够保障密封旋转接头保持稳的定输出流量。

在左壳体10和球密封座15之间固定一个安全弹簧18，用于预紧和防止螺栓17松动。安全弹簧18采用高强度合金弹簧，能够承受较高的工作压力，起到预紧作用，防止螺栓17松动造成的导热介质泄漏的问题。此外，在工作压力较小的场合也可以采用一般弹簧或不设置弹簧。

密封旋转球15和所述球密封座16的表面经过精研加工。确保了旋转轴芯13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15和球密封座16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15与陶瓷球密封座16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15与旋转轴芯13及陶瓷球密封座16和中间壳体11、右壳体12的固定连接处采用玻璃烧结工艺，形成陶瓷金属烧结层19，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15和球密封座16也可以采用不锈钢、铜合金、金属镀陶瓷等材料制成。

旋转轴芯13、调压螺栓17、左壳体10、中间壳体11、右壳体12采用302B不锈钢制成。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13、调压螺栓17、左壳体10、中间壳体11、右壳体12的材料。

参见图2，示出了本发明的第二实施例，该实施例与第一实施例的区别在于，在密封旋转球15和球密封座16之间，靠近旋转轴芯13处，设有密封圈20。采用密封圈20作为安全装置，能够在密封旋转球15和球密封座16的密封效果失效时，对旋转接头再次密封避免泄漏。密封圈20可以选用全氟O型圈、石墨密封圈、四氟聚乙烯密封圈或橡胶密封圈。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。该接头通过球形密封和O型密封圈双重密封结构，保证了整个旋转接头的密封效果。

参见图3，示出了本发明的第三实施例，该实施例与第一实施例的区别在于，该种多向球面密封旋转接头在旋转轴芯13的外侧套设了一根波纹管21，波纹管21的一端与左壳体10通过焊接、胶合等方式固定。波纹管21具有辅助密封，防止泄露的功能，能够防止工作环境中的异物进入旋转接头，损坏密封部位引起泄漏，起到了保护旋转轴芯13的作用。

工作时，首先，调节调压螺栓17至所需的工作压力，从而让陶瓷密封球15的表面和陶瓷球密封座16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13多向旋转，热油通过进油口22进入旋转轴芯13进而到达管道接口14，完成旋转接头的密封输送工作。

本发明该多向球面密封旋转接头能够在≤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、多角度旋转、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

1.一种多向球面密封旋转接头，其特征在于，包括：左壳体、中间壳体、右壳体、旋转轴芯、管道接口、密封旋转球和球密封座；所述旋转轴芯的端部固定一个空心球状的密封旋转球；中间壳体和右壳体上固定球密封座，球密封座的表面与密封旋转球匹配并密封；左壳体、中间壳体和右壳体之间通过调压螺栓紧固。

2.根据权利要求1所述的多向球面密封旋转接头，其特征在于，在左壳体和球密封座之间固定一个安全弹簧，用于预紧和防止螺栓松动。

3.根据权利要求1所述的多向球面密封旋转接头，其特征在于，在密封旋转球和球密封座之间，靠近旋转轴芯处，设有密封圈。

4.根据权利要求3所述的多向球面密封旋转接头，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所述的多向球面密封旋转接头，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所述的多向球面密封旋转接头，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所述的多向球面密封旋转接头，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、中间壳体、右壳体的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所述的多向球面密封旋转接头，其特征在于，所述旋转轴芯绕其中心轴的旋转角度为0～360°，沿密封旋转球球心的旋转角度为0～40°。

9.根据权利要求1所述的多向球面密封旋转接头，其特征在于，在旋转轴芯外侧套设一根波纹管，波纹管的一端与左壳体固定。

10.根据权利要求9所述的多向球面密封旋转接头，其特征在于，所述波纹管与左壳体通过焊接固定。