CN104315279A - 新型自适应液膜密封旋转接头 - Google Patents

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    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/0849—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid being turned through an angle when passing from one joint element to another

Abstract

本发明涉及一种新型自适应液膜密封旋转接头，主要用于离心机等机械设备在旋转运行时的介质输送。本发明包括转动轴和壳体，所述转动轴为轴对称结构，内部设有介质通道，其主体部分位于壳体内部，前端由壳体前端盖伸出，在壳体内部，所述转动轴由前后至少两个轴承和之间的伺服环支承，其与轴承之间过盈配合，与伺服环之间间隙配合；所述壳体与伺服环连接处设有前后至少两个密封圈。本发明新型自适应液膜密封旋转接头避免了转动部件和静止部件的接触和摩擦，减小了部件磨损，极大地提高了旋转接头的使用寿命。

Description

新型自适应液膜密封旋转接头
技术领域
本发明涉及一种旋转接头，具体涉及一种新型自适应液膜密封旋转接头，主要用于离心机等机械设备在旋转运行时的介质输送。
背景技术
旋转接头是一种360°旋转输送介质的密闭旋转连通器，在各工业领域都有着广泛的应用，其作用是既要保证连续不断地向运转的设备、管道传递介质，又要防止流体介质互相串通、泄漏和外界杂物进入工作介质。市场上现有的旋转接头大都采用接触式密封设计，普遍存在摩擦阻力大、寿命短，以及容易产生密封件磨损颗粒进而污染设备运行环境的问题。
液膜密封是一种非接触式密封方式，利用流体静压或动压作用，在密封界面间充满一层流体膜迫使密封面彼此分离，不存在硬性固相接触。采用液膜密封技术在理论上能大大减少金属之间的黏着磨损，有效避免接触式密封的上述缺陷，可显著提高旋转接头的使用寿命。
发明内容
针对现有旋转接头存在的问题，本发明提供了一种新型自适应液膜密封旋转接头，避免了转动部件和静止部件的接触和摩擦，减小了部件磨损，极大地提高了旋转接头的使用寿命。
本发明通过以下技术方案实现：
一种新型自适应液膜密封旋转接头，包括转动轴和壳体，所述转动轴为轴对称结构，内部设有介质通道，其主体部分位于壳体内部，前端由壳体前端盖伸出，在壳体内部，所述转动轴由前后至少两个轴承和之间的伺服环支承，其与轴承之间过盈配合，与伺服环之间间隙配合；所述壳体与伺服环连接处设有前后至少两个密封圈，优选格莱圈。
根据上述的旋转接头，所述壳体由前端盖、后端盖和轴套组成，该前端盖、后端盖分别通过螺钉连接轴套的两端，并在连接处设置密封圈，优选O型圈。
根据上述的旋转接头，所述轴承、伺服环通过限位槽和/或挡圈进行轴向固定于所述转动轴和壳体之间，所述轴承、伺服环与壳体之间间隙配合。
根据上述的旋转接头，所述转动轴与壳体前端盖连接处设有一个密封圈，优选格莱圈。
根据上述的旋转接头，所述转动轴的内部设有大直径通道用于传输介质，以及小直径通道用于泄漏介质的回流；所述大直径通道连通转动轴前端和转动轴侧壁，其转动轴前端的开口构成介质出口；所述小直径通道连通转动轴后端，以及伺服环前后可能泄漏介质的空隙。
根据上述的旋转接头，所述壳体侧壁和伺服环上均设有开口，与转动轴侧壁大直径通道的位置相匹配，所述壳体侧壁上的开口构成介质入口；所述壳体后端盖上设有开口，与转动轴后端的小直径通道相连通，所述壳体后端盖上的开口构成泄漏介质回流口。
根据上述的旋转接头，所述轴承为角接触球轴承。
根据上述的旋转接头，在所述伺服环上，开口位置所对应的径向内、外侧均设有环状凹槽，该环状凹槽略宽于该开口。
根据上述的旋转接头，所述环状凹槽两侧还设有略浅的矩形、一字形或人字形凹槽。
根据上述的旋转接头，所述间隙配合均为微米级间隙，根据不同的结构尺寸，间隙从数微米到数十微米不等。
本发明旋转接头的工作原理：当介质进入通道内，立即充满伺服环与壳体之间的较大间隙，从而对伺服环形成由环周指向圆心的径向压力，同时介质被各种密封圈密封不往外泄露。在伺服环与转动轴之间设计能产生密封油膜的小间隙，介质在通过其间时以及旋转接头运转过程中会渗入间隙内，并产生承载液膜。伺服环在液膜支撑下受到由环周背离圆心的径向压力，从而使其受力平衡，并使得伺服环与转动轴保持同心，而介质则被液膜封住不外泄。当外载荷引起转动轴偏心时，伺服环会通过压缩格莱圈，自动与转动轴对心，伺服环与转动轴的间隙基本保持不变。
本发明的有益效果：采用液膜液膜密封避免了转动部件和静止部件的接触和摩擦，减小了部件磨损，极大地提高了旋转接头的使用寿命，同时微米级的密封间隙可保证旋转接头具有很小的泄漏量和介质压降。
附图说明
图1是本发明旋转接头的结构示意图。
图2是本发明中转动轴的结构示意图。
图3是图2沿A-A方向的剖面结构示意图。
图4是本发明中伺服环的结构示意图。
图5是图4沿A-A方向的剖面结构示意图。
图中：1为转动轴，2为前端盖，3为轴套，4为后端盖，5为螺丝钉，6为O型圈，7为伺服环，8为轴承，9为格莱圈A，10为格莱圈B，11为挡圈A，12为挡圈B，13为介质入口，14为介质出口，15为泄漏介质回流口，16为大直径通道，17为小直径通道，18为伺服环开口，19为环形凹槽，20为矩形凹槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明新型自适应液膜密封旋转接头，见图1，包括转动轴1和壳体，所述壳体由前端盖2、后端盖4和轴套3组成，该前端盖2、后端盖4分别通过螺钉5连接轴套3的两端，并在连接处设置O型圈6进行密封。所述转动轴1为阶梯轴，且为轴对称结构，内部设有介质通道，其主体部分位于壳体内部，前端由前端盖2伸出(转动轴1与前端盖2连接处设有格莱圈B10用于密封)，在壳体内部，所述转动轴1由前后至少两个轴承8和之间的伺服环7支承，其与轴承8之间过盈配合，与伺服环7之间间隙配合，介质进入后间隙内的液膜起到密封的作用，同时可提供一定的承载力；所述轴套3与伺服环7连接处设有前后至少两个格莱圈A9，既可对介质进行密封，又可通过一定的变形保持伺服环7与转动轴1同心。
见图1，所述轴承8优选角接触球轴承，通过阶梯槽和挡圈B12进行轴向固定于所述转动轴1和轴套3之间；所述伺服环7通过前后两个挡圈A11进行轴向固定于所述转动轴1和轴套3之间，所述轴承8、伺服环7与轴套3之间间隙配合。
见图2、3，所述转动轴1的内部设有大直径通道16用于传输介质，以及小直径通道17用于泄漏介质的回流；所述大直径通道16连通转动轴1前端和转动轴1侧壁，其转动轴1前端的开口构成介质出口14；所述小直径通道17连通转动轴1后端，以及伺服环7前后可能泄漏介质的空隙。
见图1、3，所述轴套3和伺服环7上均设有开口，与转动轴1侧壁大直径通道16的位置相匹配，所述轴套3上的开口构成介质入口13；所述后端盖4上设有开口，与转动轴1后端的小直径通道17相连通，所述后端盖4上的开口构成泄漏介质回流口15。
见图4，在所述伺服环7上，开口18位置所对应的径向内、外侧均设有环状凹槽19，该环状凹槽19略宽于该开口18，所述环状凹槽19两侧还设有略浅的矩形凹槽20。
本发明并不局限于上述单通道旋转接头，其结构原理同样适用于多通道旋转接头，并可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种新型自适应液膜密封旋转接头，包括转动轴和壳体，所述转动轴为轴对称结构，内部设有介质通道，其主体部分位于壳体内部，前端由壳体前端盖伸出，其特征在于：在壳体内部，所述转动轴由前后至少两个轴承和之间的伺服环支承，其与轴承之间过盈配合，与伺服环之间间隙配合；所述壳体与伺服环连接处设有前后至少两个密封圈。
2.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于：所述壳体由前端盖、后端盖和轴套组成，该前端盖、后端盖分别通过螺钉连接轴套的两端，并在连接处设置密封圈。
3.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于：所述轴承、伺服环通过限位槽和/或挡圈轴向固定于所述转动轴和壳体之间，所述轴承、伺服环与壳体之间间隙配合。
4.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于：所述转动轴与壳体前端盖连接处设有一个密封圈。
5.根据权利要求1、2或4所述的旋转接头，其特征在于：所述密封圈为格莱圈或O型圈。
6.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于：所述转动轴的内部设有大直径通道和小直径通道；所述大直径通道连通转动轴前端和转动轴侧壁，其转动轴前端的开口构成介质出口；所述小直径通道连通转动轴后端，以及伺服环前后可能泄漏介质的空隙。
7.根据权利要求6所述的旋转接头，其特征在于：所述壳体侧壁和伺服环上均设有开口，与转动轴侧壁大直径通道的位置相匹配，所述壳体侧壁上的开口构成介质入口；所述壳体后端盖上设有开口，与转动轴后端的小直径通道相连通，所述壳体后端盖上的开口构成泄漏介质回流口。
8.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于：所述轴承为角接触球轴承。
9.根据权利要求7所述的旋转接头，其特征在于：在所述伺服环上，在开口位置所对应的径向内、外侧均设有环状凹槽，该环状凹槽略宽于该开口。
10.根据权利要求9所述的旋转接头，其特征在于：所述环状凹槽两侧还设有略浅的矩形、一字形或人字形凹槽。
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