CN106764167B - 双端面密封超低温旋转接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开双端面密封超低温旋转接头，在旋转接头内设置两个骨架密封圈，通过专门设计的弹性压板把骨架密封圈压紧在轴套和连接头内腔里，所述轴套与右连接头之间设有弹性压板，所述弹性压板设有V型槽；右连接头内部设有内腔，内腔内设有第一密封圈，所述弹性压板的右侧面紧压第一密封圈在右连接头的内腔里，所述第一密封圈的厚度大于右连接头内部空腔深度；空心转轴的右侧面压紧第一密封圈的左侧面；所述空心转轴与轴套之间设有第二密封圈，第二密封圈的厚度大于轴套内部空腔深度，弹性压板的左侧面紧压第二密封圈在轴套的内腔里；实现采用双端面密封技术，对输送流体实现动、静双重密封，使旋转接头在超低温下的密封性能得到很大提高。

Description

双端面密封超低温旋转接头

技术领域

本发明属于超低温(低于-160℃)流体输送旋转接头技术领域，尤其涉及一种双端面密封超低温旋转接头。

背景技术

本发明创造涉及的超低温旋转接头，用于连接刚性管道，使位于旋转接头两边的管道可以相对转动。管道中的流体介质，可以从一边的管道通过旋转接头流入另一边的管道中。广泛用于石化行业的流体输送设备。

超低温旋转接头是LNG(液化天然气的缩写)装卸鹤管、输油臂中的关键部件。该类型旋转接头，非作业状态下处于常温（管道内有余液或气体），作业状态下处于超低温。两种状态下，旋转接头都必须具备高密封性。由于LNG温度低于零下160℃，输送中这种超低温一方面影响旋转接头组成零件的机械性能（主要是使密封零件弹性大幅下降）；另一方面造成组成零件产生收缩（尤其是密封零件产生较大收缩），使密封效果变差，易于出现泄漏。

对于LNG这种易爆流体的传送设备，所使用的旋转接头，特别需要提高它的密封性能。重点在于消除由于超低温产生的密封零件弹性变差、密封零件收缩导致的密封性能下降问题。并且也要保证密封零件之间的常温密封性。

LNG装卸旋转接头，在超低温下密封零件弹性变差，足量补偿密封零件在超低温下产生的较大收缩（为钢制零件的十倍以上）存在很大困难，易于泄漏。采用性能要求很高（超低温下高弹性、高耐磨性）的密封零件，可以足量补偿收缩，但是成本很高。

例如1：中国专利申请号201210464639.6，公开（公告）号: CN 102927388 A，公开了一种低温旋转接头，其采用的主密封和副密封，在超低温下产生较大收缩，密封零件弹性变差，没有专门的措施对密封零件的收缩进行补偿，很容易出现泄漏。

例如2：中国专利申请号201310041918.6，授权公告号: CN 103104767 B，公开了一种低温旋转接头，其密封结构与前例类似，采用的主密封装置和次密封装置，在超低温下产生较大收缩，密封零件弹性变差，没有专门的措施对密封零件的收缩进行补偿，很容易出现泄漏。

发明内容

为了克服现有技术中的旋转接头内空心转轴与轴套之间超低温密封性能不够高，对密封零件要求过高，容易导致输送流体泄漏的不足，提供了一种空心转轴与轴套之间超低温密封性更高的超低温旋转接头，并且降低了对密封零件的性能要求。

本发明采用的技术方案如下：

双端面密封超低温旋转接头，包括左连接头，右连接头，所述左连接头的右侧为空心转轴，右连接头的左侧为轴套，所述空心转轴装在轴套内部孔中，所述空心转轴能够相对于轴套沿圆周方向转动；其特征在于：

所述轴套与右连接头之间设有弹性压板，所述弹性压板设有V型槽；

右连接头内部设有内腔，内腔内设有第一密封圈，所述弹性压板的右侧面紧压第一密封圈在右连接头的内腔里，所述第一密封圈的厚度大于右连接头内部空腔深度；

空心转轴的右侧面压紧第一密封圈的左侧面；

所述空心转轴与轴套之间设有第二密封圈，第二密封圈的厚度大于轴套内部空腔深度，弹性压板的左侧面紧压第二密封圈在轴套的内腔里。

进一步的，第一密封圈和第二密封圈采用骨架密封圈，所述骨架密封圈由金属骨架、密封圈本体两部分构成。

进一步的，所述空心转轴的侧面、第二密封圈的侧面以及第一密封圈的侧面光滑。

进一步的，所述空心转轴内部设有空腔， 两条环形钢珠滚道之间设有氮气吹扫通道，空心转轴内部的空腔与钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，空心转轴上设有氮气进口，轴套上设有氮气出口，氮气进口和出口分别与空心转轴内部的空腔及钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，构成开放式氮气通道。

进一步的，所述轴套、右连接头以及弹性压板之间通过螺钉B连接。

进一步的，所述空心转轴与轴套的间隙设有氮气密封圈。

进一步的，左连接头与空心转轴通过螺钉A连接，并设有密封圈。

进一步的，钢珠滚道内设有钢珠，钢珠上设有螺塞。

进一步的，所述空心转轴上设有凸缘，凸缘的侧面压紧第二密封圈的左侧面。

本发明具有以下有益效果：

1. 在旋转接头内设置两个骨架密封圈，通过专门设计的弹性压板把骨架密封圈压紧在轴套和连接头内腔里，实现采用双端面密封技术，对输送流体实现动、静双重密封，使旋转接头的密封性能得到很大提高。

2. 改进了旋转接头的空心转轴结构，在空心转轴外部设置专门的凸缘，用于压紧第二密封圈，并与第二密封圈形成动密封。

3. 通过尺寸设计，使弹性压板在超低温下，通过两个侧面的弹回，仍然能压紧骨架密封圈，对骨架密封圈的性能要求相对下降，结构简单，降低了生产成本。

4. 弹性压板、连接头及轴套与骨架密封圈形成两道静密封，空心转轴与骨架密封圈形成两道动密封，对于危险、有害流体的超低温传送，提高了安全性，降低了环境污染。

附图说明

图1为双端面密封超低温旋转接头的结构示意图。

图2为空心转轴与轴套密封连接放大图。

图3为弹性压板侧面结构示意图。

图4为弹性压板主视面结构示意图。

图5为轴套结构示意图主视结构示意图。

图6为轴套结构示意图侧面结构示意图。

图7为右连接头示意图。

图8为骨架密封圈结构示意图。

附图标记：1．左连接头2.螺钉A 3.密封圈4.空心转轴5.氮气密封圈6.螺塞 7.钢球8.轴套9.弹性压板10.第二密封圈11.螺钉B 12.第一密封圈13.右连接头14.V型槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1至8所示，双端面密封超低温旋转接头，包括左连接头1，右连接头13，所述左连接头1的右侧为空心转轴4，右连接头13的左侧为轴套8，所述空心转轴4装在轴套8内部孔中，所述空心转轴4能够相对于轴套8沿圆周方向转动；其特征在于：

所述轴套8与右连接头13之间设有弹性压板9，所述弹性压板9设有V型槽14；

右连接头13内部设有内腔，内腔内设有第一密封圈12，所述弹性压板9的右侧面紧压第一密封圈12在右连接头13的内腔里，所述第一密封圈12的厚度大于右连接头12内部空腔深度；

空心转轴4的右侧面压紧第一密封圈12的左侧面；

所述空心转轴4与轴套8之间设有第二密封圈10，第二密封圈10的厚度大于轴套8内部空腔深度，弹性压板9的左侧面紧压第二密封圈10在轴套的内腔里。

第一密封圈12和第二密封圈10采用骨架密封圈，所述骨架密封圈由金属骨架、密封圈本体两部分构成。

所述空心转轴4的侧面、第二密封圈10的侧面以及第一密封圈12的侧面光滑。

所述空心转轴内部设有空腔， 两条环形钢珠滚道之间设有氮气吹扫通道，空心转轴4内部的空腔与钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，空心转轴4上设有氮气进口，轴套8上设有氮气出口，氮气进口和出口分别与空心转轴4内部的空腔及钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，构成开放式氮气通道。

所述轴套8、右连接头13以及弹性压板9之间通过螺钉B11连接。

所述空心转轴4与轴套8的间隙设有氮气密封圈5。

左连接头1与空心转轴4通过螺钉A2连接，并设有密封圈3。

钢珠滚道内设有钢珠7，钢珠上设有螺塞6。

所述空心转轴4上设有凸缘，凸缘的侧面压紧第二密封圈10的左侧面。

实施例：

如图1所示的双端面密封超低温旋转接头，右连接头13内部设有空腔，内装一个骨架密封圈（第一密封圈12），这种骨架密封圈具备图8所示结构，由金属骨架、密封圈本体两部分构成。第一密封圈12的厚度L大于右连接头13内部空腔深度L’(见图7)，弹性压板9的右侧面把第一密封圈12紧压在连接头的内腔里，压紧时弹性压板9的侧面和第一密封圈12各自产生一定的受压变形，使第一密封圈12、弹性压板9及右连接头13结合成一个整体。空心转轴4的右侧面（见图2）压紧第一密封圈12的左侧面，空心转轴4的右侧面和第一密封圈12的左侧面光滑，空心转轴4与第一密封圈12可以相对转动，选用的第一密封圈12具有很好的耐磨性。转动很多次后，第一密封圈12有少量磨损，由于第一密封圈12还具备一定的弹性，能够自行回弹补偿磨损量，使两个侧面之间具备很好的动密封。

如图1所示的双端面密封超低温旋转接头，空心转轴4与轴套8之间设有另一个骨架密封圈（第二密封圈10）。第二密封圈10的厚度L大于轴套8内部空腔深度L’(见图6)，弹性压板9的左侧面把第二密封圈10紧压在轴套的内腔里，使第二密封圈10、弹性压板9及轴套8结合成一个整体。空心转轴4上设有凸缘，凸缘的侧面压紧第二密封圈10的左侧面，空心转轴4的侧面和第二密封圈10的侧面光滑，空心转轴4与第二密封圈10可以相对转动，选用的第二密封圈10具备与第一密封圈12相同的性能。转动很多次后，第二密封圈10有少量磨损，由于第二密封圈10具备一定的弹性，能够自行回弹补偿磨损量，使两个面之间具备很好的动密封。

如图1所示的双端面密封超低温旋转接头，在空心转轴4内部设有空腔， 两条环形钢珠滚道之间设有氮气吹扫通道，空心转轴4内部的空腔与钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，空心转轴4与轴套8上设有氮气进、出口，氮气进、出口分别与空心转轴4内部的空腔及钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，构成了开放式氮气通道。该结构用于对钢球滚道进行氮气吹扫，防止出现冷凝结冰。

如图1所示的双端面密封超低温旋转接头，安装完第二密封圈10、第一密封圈12、氮气密封圈5以及钢球7、螺塞6后，用多个螺钉11把轴套8、弹性压板9、右连接头13紧紧连接起来，并使弹性压板9的两个侧面紧压第二密封圈10、第一密封圈12的对应侧面。通过钢球传递，空心转轴4的两个侧面也紧压第二密封圈10、第一密封圈12的对应侧面。如附图所示，两个骨架密封圈的厚度尺寸L大于轴套8、右连接头13的空腔深度尺寸L’，而且弹性压板9的两个侧面、轴套8及右连接头13的空腔底面比空心转轴4的两个侧面粗糙，因此保证了空心转轴4既能压紧第二密封圈10、第一密封圈12，又可以相对第二密封圈10、第一密封圈12转动，使旋转接头具备很高的密封性能。

如图1、图2所示的双端面密封超低温旋转接头，轴套8、弹性压板9、右连接头13把两个骨架密封圈压紧在空腔内，使两个密封圈与轴套8、右连接头13相对不能转动，并且与两个密封圈的侧面外圆周部分构成静端面密封，能够阻挡经第一密封圈泄漏的输送流体外泄，轴套8与第二密封圈的侧面密封，还能够阻挡用于吹扫的氮气外泄。弹性压板9的侧面，在常温下，由于受压，产生一定量的变形；在超低温下，随两个第二密封圈10、第一密封圈12的收缩，弹性压板9的侧面弹回一部分，补偿第二密封圈10、第一密封圈12的收缩量，使两个第二密封圈10、第一密封圈12仍然能够被压紧，使两处静密封在超低温下可靠、有效，彻底解决超低温旋转接头由于密封不良而造成泄漏的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.双端面密封超低温旋转接头，包括左连接头（1），右连接头（13），所述左连接头（1）的右侧为空心转轴（4），右连接头（13）的左侧为轴套（8），所述空心转轴（4）装在轴套（8）内部孔中，所述空心转轴（4）能够相对于轴套（8）沿圆周方向转动；其特征在于：

所述轴套（8）与右连接头（13）之间设有弹性压板（9），所述弹性压板（9）设有V型槽（14）；

右连接头（13）内部设有内腔，内腔内设有第一密封圈（12），所述弹性压板（9）的右侧面紧压第一密封圈（12）在右连接头（13）的内腔里，所述第一密封圈（12）的厚度大于右连接头（12）内部空腔深度；

空心转轴（4）的右侧面压紧第一密封圈（12）的左侧面；

所述空心转轴（4）与轴套（8）之间设有第二密封圈（10），第二密封圈（10）的厚度大于轴套（8）内部空腔深度，弹性压板（9）的左侧面紧压第二密封圈（10）在轴套的内腔里。

2.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：第一密封圈（12）和第二密封圈（10）采用骨架密封圈，所述骨架密封圈由金属骨架、密封圈本体两部分构成。

3.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：所述空心转轴（4）的侧面、第二密封圈（10）的侧面以及第一密封圈（12）的侧面光滑。

4.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：所述空心转轴（4）内部设有空腔， 两条环形钢珠滚道之间设有氮气吹扫通道，空心转轴（4）内部的空腔与钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，空心转轴（4）上设有氮气进口，轴套（8）上设有氮气出口，氮气进口和出口分别与空心转轴（4）内部的空腔及钢珠滚道之间的氮气吹扫通道相通，构成开放式氮气通道。

5.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：所述轴套（8）、右连接头（13）以及弹性压板（9）之间通过螺钉B（11）连接。

6.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：所述空心转轴（4）与轴套（8）的间隙设有氮气密封圈（5）。

7.根据权利要求1所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：左连接头（1）与空心转轴（4）通过螺钉A（2）连接，并设有密封圈（3）。

8.根据权利要求5所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：钢珠滚道内设有钢珠（7），钢珠上设有螺塞（6）。

9.根据权利要求5所述的双端面密封超低温旋转接头，其特征在于：所述空心转轴（4）上设有凸缘，凸缘的侧面压紧第二密封圈（10）的左侧面。