CN111201397A - 多通道旋转接头 - Google Patents

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CN111201397A CN201880065590.2A CN201880065590A CN111201397A CN 111201397 A CN111201397 A CN 111201397A CN 201880065590 A CN201880065590 A CN 201880065590A CN 111201397 A CN111201397 A CN 111201397A
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Abstract

本发明提供一种旋转接头,其包括一外壳,该外壳具有一轴件,该轴件可旋转地安装在一钻孔中。多个环形板成间隔开关是安装在该轴件上,且多个线轴以交替方式安置在该轴件上的该多个环形板之间。每一线轴包括与邻近环形板形成机械面密封之两个密封环。该轴件、该多个环形板及该多个线轴被配置成以一堆迭式配置装配,该堆迭式配置可整体地插入至该外壳之该圆柱形钻孔中。

Description

多通道旋转接头
相关申请案之交叉参考
本发明要求临时美国专利申请案第62/569,913号的权利,该临时美国专利申请案在2017年10月9日申请且以全文引用的方式比并入本文中。
技术领域
本发明是关于旋转接头,且更具体言之,是关于具有多个通道之旋转接头。
背景技术
本发明是关于旋转接头,且更具体言之,是关于具有多个通道之旋转接头。已知具有多个通道之旋转接头,其用于在旋转与不旋转机器组件之间形成密封或可密封流体通道。由于通道之复杂度,多个通道旋转接头常常趋于因磨损或在一些情况下,装置之不完全不正确装配所致的泄漏。此外,与服务此等接头相关联的复杂装配或拆卸程序提供费时且成本高的任务。
发明内容
本发明是关于一种旋转接头,其具有与之相关联的多个流体通道。在根据本发明之多通道旋转接头中,一外壳形成一大体上直线形的钻孔,该钻孔准许该接头之模组式装配,此是相对于已知旋转接头组态之改良。另外,根据本发明之旋转接头提供优于先前提议之设计的经改良密封及界面点。
在一个态样中,本发明描述一种旋转接头。该旋转接头包括一外壳,该外壳具有延伸穿过该外壳之一主体之一圆柱形钻孔,该圆柱形钻孔是实质上直线形的。该旋转接头进一步包括一轴件,该轴件可旋转地安装在该圆柱形钻孔中,该轴件具有沿着该钻孔之一中心线延伸的一纵向轴线。多个环形板安装在该轴件上,该多个环形板沿着该纵向轴线以规则间隔彼此间隔开,该多个环形板中之每一者在该钻孔内自该轴件延伸一径向距离且具有穿过其之一径向通道,该多个环形板可旋转且密封地啮合以随着该轴件旋转。多个线轴以交替方式安置在该多个环形板之间。该多个线轴密封地啮合该圆柱形钻孔,且在径向上受该外壳约束以免随着该轴件旋转。该多个线轴中之每一者安置于来自该多个环形板的两个邻近环形板之间,且包括一径向延伸之壁,该径向延伸之壁具有穿过其径向地延伸之一流体通道。两个密封环沿着该纵向轴线可滑动地安置且在相反方向上偏置,使得当该轴件在旋转时,该两个密封环抵靠该两个邻近环形板之侧面滑动。该轴件、该多个环形板及该多个线轴被配置成以一堆迭式配置装配,该堆迭式配置可整体地插入至该外壳之该圆柱形钻孔中。
在另一态样中,本发明描述一种多通道旋转接头。该多通道旋转接头包括一外壳,该外壳包括一整体主体,该整体主体具有穿过其在两个钻孔开口之间延伸的一钻孔。该外壳包括沿着该钻孔之一中心线安置在不同轴向位置处且自该钻孔延伸穿过该外壳的多个流体出口开口,及一轴承,该轴承安置于该两个钻孔开口中之每一者中。一轴件延伸穿过该钻孔,且经由该等轴承可旋转地安装在该钻孔中。该轴件形成穿过其之多个流体通道,该多个流体通道中之每一者自该钻孔之一端面上的一轴向开口延伸至沿着该轴件之一纵向轴线以一轴向距离安置的一径向开口。该多个通道中之每一者的该轴向开口及该径向开口是经由一介质通路流体地连接,该介质通路相对于该轴件之一中心线以一偏移径向距离在该轴件内且平行于该纵向轴线而延伸,当该轴件安置于该钻孔中时,该轴件之该中心线与该钻孔之该中心线重合。该多个流体通道至少包括:一第一通道,其具有藉由一第一介质通路连接至一第一径向开口之一第一轴向开口;一第二通道,其具有藉由一第二介质通路连接至一第二径向开口之一第二轴向开口;及一第三通道,其具有藉由一第三介质通路连接至一第三径向开口之一第三轴向开口,其中该第三径向开口相对于沿着该轴件之该中心线的一轴向位置安置于该第一径向开口与该第二径向开口之间。
在一个实施例中,一第一环形板围绕包括该第一径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合。该第一环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第一径向开口及该外壳之一对应第一流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道。一第二环形板围绕包括该第二径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合。该第二环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第二径向开口及该外壳之一对应第二流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道。一线轴围绕在该第一环形板与该第二环形板之间的该轴件之一轴向位置密封地啮合。该线轴包括穿过其延伸的与该轴件之该第三径向开口及该外壳之一对应第三流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道。该线轴进一步包括一第一密封环,该第一密封环在一轴向方向上可滑动地且密封地安置于该线轴上。该第一密封环密封地啮合该第一环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。该线轴进一步包括一第二密封环,该第二密封环在该轴向方向上可滑动地且密封地安置于该线轴上。该第二密封环密封地啮合该第二环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。
在又一态样中,本发明描述一种用于装配一多通道旋转接头之方法。该方法包括提供具有一自由端及一凸缘式末端之一轴件、多个环形板及多个线轴。该多个环形板中之一者及该多个线轴中之一者是以交替方式自该自由端插入至该轴件上以形成一堆迭。利用一扣件将该堆迭紧固至该轴件上,且将该堆迭插入至一外壳之一钻孔中。
附图说明
图1是自根据本发明之多通道旋转接头之正面立体图观看的轮廓视图。
图2是自根据本发明之多通道旋转接头之背面立体图观看的轮廓视图。
图3是图1及图2中所示之多通道旋转接头的截面。
图4及图5中之每一者是图3之截面的放大详图。
具体实施方式
在图1及图2中分别地展示了自旋转接头100之正面及背面立体图观看的轮廓视图。所说明之实施例中的旋转接头100包括八个流体通道,但应了解,流体通道之模组化构造适合于具有少于或多于八个通道之旋转接头。如所示,旋转接头100包括围绕转子轴104之外壳102,该转子轴在图3之截面中可见。转子轴104连接至凸缘106,该凸缘为延伸穿过旋转接头100之各种流体通道提供流体界面。如在下文中将以额外细节描述,此等流体通道延伸穿过该接头,且藉由使用沿着附接在可旋转转子轴104与外壳102之间的组件之滑动界面所形成的滑动式机械面密封而彼此及与环境流体隔离。
在所示之具图实例中,凸缘106包括一或多个旋转流体端口108(展示了八个),该等旋转流体端口围绕旋转轴线110配置在凸缘106之背面112上。该配置可以对称或不对称。凸缘106之形状展示为具有圆形形状之平板,其经组态用于连接至一旋转机器组件(图中未示)。凸缘106提供包括安置在促进接头100至多种机器之连接之位置处的各种其他通道及流体端口的灵活性或机会。举例而言,如图3中所示,旋转流体端口108中之每一者亦可连接至径向延伸之通道114及相对于旋转流体端口108径向朝外地安置的额外轴向延伸之端口116,或经由连接通道118而连接至沿着凸缘106之一外部周边安置的径向面对之流体端口120,该连接通道亦相对于轴线110径向地延伸。此等及其他配置准许该旋转机器组件之流体通道至接头100的灵活且便利之连接。容纳例如径向密封件(图中未示)或任何其他类型之密封件或垫圈的密封槽122亦可并入于凸缘106之背面中的平坦表面112中,以及用于将凸缘且因此接头100安装至该旋转机器组件(图中未示)之安装孔124中。
现在转而参看图3之截面及图4及图5之放大详图,每一旋转流体端口108流体地连接至多个介质通路126中之一者或对该一者开放。介质通路126在内部沿着转子轴104之主体延伸。在图3之图解中,展示了两条介质通路126,但应了解,多个介质通路126延伸穿过转子轴104,在此情况下八个,但仅两个通路在图3处所截取的截面中可见。每一介质通路126是大体上直线形的,且藉由应用于转子轴104之喷枪钻孔操作或其他形成操作来形成。视给定介质通路126所连接至的特定出口端口而定,通路之长度,或换言之通路在转子轴104中相对于凸缘106之端面112的深度会改变。此外,每一介质通路126平行于轴线110延伸,但与该轴线相隔一偏移径向距离,以使得众多介质通路可围绕转子轴104之任何圆形截面形成且平行于邻近介质通路126延伸。在一个实施例中,多个介质通路126是围绕轴线110配置。
每一介质通路126连接至连络通道128,该连络通道相对于轴线110径向地朝外延伸且在沿着转子轴104之长度的特定轴向位置L处流体地连接各别介质通路126与转子轴104之外表面130。针对多个介质通路126中之每一者会不同的长度L被配置成与沿着外壳102之对应轴向位置对准,对应分配通路132在外壳中形成。在所说明之实施例中,存在一个分配通路132,其对应于每一介质通路126及其在各别长度L处的各别连络通道128。
每一分配通路132是沿着外壳102之内孔表面134形成。外壳102具有大体圆柱形形状,其包括外部周边表面136及沿着外壳102居中地延伸的阶梯形钻孔138。每一分配通路132与多个连络通道128中之对应者轴向地对准,且被配置成自各别连络通道128接收流体或提供流体至各别连络通道128而不管转子轴104相对于外壳102之角定向如何。
为说明起见,关于图3中所指示之特定分配通路132,外壳102形成连接通道140,该连接通道在阶梯形钻孔138之一分段的内孔表面134与外部周边表面136之间径向地延伸穿过外壳102。插塞142流体地封闭连接通道140之径向外部端,且形成于外壳102中且平行于轴线110延伸的轴向通道144连接每一连接通道140与形成于外壳102的外部面148中之末端端口146。如所示,末端端口146包括插塞150。不旋转流体端口152形成于径向通道153之自由端处,该径向通道形成于外壳102中,在各别轴向通道144与不旋转流体端口152之间径向地延伸,且流体地连接不旋转流体端口152与对应分配通路132。在所说明之实施例中一组八个此等结构及通道形成于外壳中,每一者连接八个分配通路132中之一者与对应的一个不旋转流体端口152。在此配置中,接头100之不旋转流体连接可全部在外壳102之周边周围的成角度地间隔开之位置处围绕外壳之末端的位置处形成。
为了附着外壳102及转子轴104,藉由用螺纹啮合形成于外壳102中之开口158的扣件156,接合环154经连接至外壳102的内部末端。扣件156可经由形成于凸缘106中之开口160接入。接合环154旋转地啮合外壳102且包括凸耳162,该凸耳邻接安置于转子轴104与外壳102之间的轴承配置164之沟槽。对准销165亦可经安置以旋转地定向接合环154且在装配及操作期间啮合接合环154与外壳102。在外壳102的外部端处,第二轴承配置166可旋转地连接转子轴104之自由端与外壳102之自由端或外部端。
在操作期间,经由穿过接头100界定之一流体通道,诸如液体或气体之流体可以密封方式提供在一个旋转流体端口108(或如先前描述的与该端口相关联的旋转端口中之一者)与对应的一个不旋转流体端口152之每一对应对之间。此流体通道与穿过接头100界定且连接旋转流体端口108与不旋转流体端口152的其余对中之任一者之其他类似流体通道流体地分离。每一流体通道包括形成于接头100之各种结构中的流体管道,且亦包括隔离流体通道与邻近流体通道及环境的滑动式机械面密封。
在所说明之实施例中,多个流体通道可经由接头100限定。在图3之截面中可见多个此等流体通道中之一者。无特别次序地界定该等流体通道,以包括旋转流体端口108、介质通路126、连络通道128、分配通路132、连接通道140、轴向通道144、径向通道153以及不旋转流体端口152。穿过此流体通道且亦穿过贯穿接头100界定的其他类似流体通道的流体流可在任一方向上,亦自旋转流体端口108朝向不旋转端口152,或反之亦然。
为了提供沿着每一通道之滑动密封,接头100利用具有介于0与1之间的平衡比之滑动环密封件。如本文中所使用,平衡比是用以介接且形成机械面密封的密封环之净封闭与打开液压表面积之间的比率。如图3中所示,接头100包括沿着转子轴104配置的四个密封环总成168。在图4之放大细节视图中展示了环总成168的详细视图。参看此图,每一环总成168包括安装且支撑两个密封环支撑件172的支撑线轴170,每一密封环支撑件172具有「L」截面,如所示。密封环支撑件172以偏置方式可滑动地且密封地支撑在支撑线轴170上。如所示,弹簧174安置于每一密封环支撑件172与线轴170之间,且经定向以使得弹簧174趋向于在远离线轴170之轴向方向上推动密封环支撑件172。因此,当两个密封环支撑件172连接在线轴170之任一轴向侧上时,两个环推动被迫分开。
每一密封环支撑件172包括安装至其的不旋转密封环176。每一不旋转密封环176可滑动地且密封地接触旋转密封环178,以沿着两个环之间的接触界面形成与此环的机械面密封。旋转密封环178是安装在环形板180上,该环形板围绕转子轴104安置且与此可旋转地啮合,以使得环形板180且因此安置于其上的旋转密封环178一起旋转。如自图4及亦自图3可见,对于所说明之实施例,存在以规则间隔连接至转子轴104的五个环形板180,该等环形板与沿着外壳102之内孔表面134形成之分配通路132轴向地重合。视情况除了沿着转子轴安置于远端位置处的板以外,每一环形板180包括安置于环形板180之任一轴向末端上的两个旋转密封环178。可为形成于板中之孔、开口或通路的径向通道182流体地连接该板的径向内部及外部部分,且与特定连络通道128沿着转子轴104轴向地对准,如针对最外部介质通路126在图3之右侧可见。
现在返回图4,亦可看到,例如图式中所表示之连络通道的特定连络通道128沿着转子轴104与形成于线轴170之径向延伸壁186内的径向通道184轴向地对准。类似于环形板180,内部套管171(图4)与环形板180以交替方式沿着转子轴104堆迭,且包括一开口,该开口与连络通道128、对应线轴170之径向延伸壁186及形成于该壁中的径向通道184以及沿着外壳102之内孔表面134形成的分配通路132轴向地对准。当一起观察时,如图3中所示,可看出,沿着环形板180之转子轴104及线轴170的径向延伸之壁186的轴向位置是针对邻近分配通路132以交替方式配置,以使得除接头100之末端之外,每一环形板180安置于两个邻近的径向延伸之壁186之间。类似地,每一径向延伸之壁186是安置于两个邻近环形板180之间,其中交替的环形板180及径向延伸之壁186中之每一者与多个分配通路132中之一者对准。
如上所述,每一线轴170包括安置于线轴170之对置轴向末端上的两个密封环支撑件172,其允许每一密封环支撑件172及由此承载之不旋转密封环176藉由每一环形板180与轴向地对置之对中所承载的旋转密封环178可滑动地且密封地连接。线轴170与板180之交替定位在每一板180(安置于接头之任一轴向端处的该等板除外)之任一轴向侧上且亦在每一线轴170之任一轴向端上形成一对滑动式机械面密封188。参看图3,可看出接头100包括以交替方式配置在五个环形板180之间的四个线轴170。在此配置中,接头100包括八个滑动机械面密封界面188,该等界面流体地分开沿着转子轴104的九个轴向地延伸之密封分段。在最左边密封分段在图3中所示之接头100的定向中对环境开放的条件下,八个密封分段保持且被配置成一一对应于延伸穿过该接头之每一密封流体通道。应注意,在图3之右侧的远端密封分段亦由盖189来密封,该盖密封外壳102之钻孔138。在所展示之实施例中,最左边密封分段是以机械方式围封以收集在其中流动的任何流体或润滑剂,且将任何此等流体投送至延伸穿过外壳102之排水管(图中未示)。
除了沿着旋转与不旋转密封环178及176之间的滑动界面形成的机械密封件188之外,接头100亦进一步包括静态密封件,该等静态密封件流体地密封外壳102之内孔表面134及转子轴104的外表面130,以将界定于转子轴104与钻孔138之间的密封轴向腔室分开,如上所述。在所说明之实施例中,此等静态密封件中之每一者是由一径向密封件或O形环形成,该径向密封件或O形环安置于一通路中且在任一侧面上具有垫环以防止密封元件在接头100之操作期间例如在高流体压力存在的情况下滚动或挤压。此等静态密封件安置于每一分配通路132之任一轴向侧上,且密封地啮合一侧上的内孔表面134,且亦密封地啮合每一连络通道128之任一轴向侧上的转子轴104的外表面130。
该等静态密封件配置在形成于每一线轴170及内部套管171之内部及外部径向末端中的通路中。更特定言之,且如图4中所示,每一线轴170包括两个外部通路,各自包括在两个轴向侧上由垫环192包围的外部密封件190。在所示之实施例中,垫环192具有大体上矩形之截面。每一内部套管171进一步包括两个内部通路,各自含有由两个垫环196包围之内部密封件194。垫环196具有大体上三角形之截面,该截面以配合方式啮合各别密封通路之任一侧上的三角形特征且填充各别通路中之空间,以避免当高流体压力存在时的内部密封件194之挤压。应注意,此密封设计是有利的且避免围绕每一内部密封件194的三个分别加压区域之间的泄漏。另外,每一线轴170包括两个中间通路,该两个中间通路中之每一者包括具有在任一轴向侧上之垫环200的次要密封件198。次要密封件198经安置以密封地且可滑动地提供线轴170与密封环支撑件172之间的密封功能,允许该线轴及该等密封环支撑件在操作期间移动。
接头100有利地适合于模组式装配及建构,该接头避免了关于先前提议的多通道接头设计的已知挑战及问题。举例而言,已知接头与多个通道之装配需要在反向定向上安装许多组件,以使得密封环、弹簧等可在插入于接头中期间离位。在接头100中,线轴170及内部套管171(如上所述,于其上已经装配所有相关组件)可与该等环形板以交替序列插入至外壳之钻孔中或围绕转子轴以形成一堆迭,此为第一装配步骤。如可了解,轴件的不包括除径向流体开口之外的脊、通路或其他特征之平滑外表面利于组件沿着轴件滑动以形成所要堆迭。在第二装配步骤中,可将上面装配了堆迭之转子轴推动至外壳之钻孔中以完全该安装。此配置亦有助于接头之拆卸以进行服务或零件更换。
为了确保内部组件在装配好接头中之恰当定位,线轴170及内部套管171被配置成具有一轴向长度,当所要数目个线轴已堆迭在一起时,该轴向长度产生所有内部组件相对于转子轴之所要轴向位置。为了将堆迭式组件保持在适当位置,且为了预拉伸或预应变堆迭式线轴总成及转子轴104,螺帽202啮合形成于转子轴104之自由端处的螺纹204,如图5之放大详图中所示。螺帽202之预定或所要收紧可将所描述的各种堆迭式圆柱形总成安放至转子轴104上,且亦藉由施加一轴向力来预应力或预应变转子轴104及内部套管171,以使得转子轴104在连接至其的周围组件被压缩时承受拉力,使得由流体压力环状地施加至密封组件上引起的至转子轴上之动态负载不影响组件对准且减少关于总体装配之疲劳。
允许包括线轴170及连接至其之组件的其余堆迭式组件「浮动」,使得该等堆迭式组件可在接头100之装配完全之后稳定在其各别位置。固定螺钉206是以与螺帽202螺纹啮合之方式插入,且邻接通路208以在操作期间将螺帽202可旋转地固定至转子轴104且阻挡线轴170或内部套管171之堆迭松开。在一替代性实施例中,固定螺钉206可由任何其他适当的反向旋转装置替换,该反向旋转装置包括销、键或其类似者。当将转子轴104插入至外壳102中时,轴承210及212促进转子轴104在外壳102之钻孔138内旋转。为了防止线轴170相对于外壳102旋转,在图3中所示的处于最外部线轴170与外壳102之间的位置中,在外壳102之任一侧面上插入间隔物155及167。
间隔物155及167可具有可以配合方式啮合外壳及线轴170的键合配置。如所示,在轴承212的外沟槽与阶梯形钻孔138之末端处的阶梯之间施加至线轴170之轴向负载及如此产生之摩擦在不需要处于线轴170与外壳之间的键合配置的情况下防止线轴170相对于外壳102旋转。线轴170中之每一者亦具有以配合方式啮合间隔物155及167之一键合配置,且亦可具有邻近线轴,以使得堆迭式线轴170及间隔物155及167之总体配置可旋转地与外壳102啮合。应注意,在某些应用中,当轴件104及与此可旋转地啮合的组件可旋转时,外壳102及与此可旋转地连接之组件可静止。在特定其他应用中,例如索引表或其他,当外壳102及相关组件相对于且围绕轴件104及相关组件旋转或至少枢转时,轴件104及相关组件可保持静止。
当接头100已装配时,可了解,包括副密封件之各种内部组件的位置或最终安装位置不容易以肉眼进行验证。在一个实施例中,在移除外壳的情况下,可在外部密封该等内部结构以执行一快速泄漏测试,该测试确定恰当地定位且恰当地配合的各种内部密封组件是否存在。在接头完全装配的情况下,且为了确认接头100之各种内部组件的恰当定位及功能,可进行一压力测试,其确认接头内之邻近密封腔室之间的例如空气之所要流体泄漏。此压力测试可藉由施加一气压及/或一真空及藉由检查接头100之旋转端口及/或不旋转端口之间的密封程度来自动地进行。
本文中所引用之所有参考文献(包括公开案、专利申请案及专利)均以引用的方式并入本文中,该引用程度如同各参考文献个别地且特定地指示以引用的方式并入且全文阐述于本文中。
除非本文中另外指示或明显与上下文矛盾,否则在描述本发明的上下文中(尤其在以下申请专利范围的上下文中),应将术语「一(a/an)」以及「该(the)」以及「至少一个(atleast one)」及类似指示物的使用理解为涵盖单数个与多个两者。除非本文中另外指示或与上下文明显矛盾,否则应将后接一或多个项目之清单(例如「A及B中之至少一者」)之术语「至少一个」的使用理解为意谓选自所列项目之一个项目(A或B)或所列项目中之两者或两者以上之任何组合(A及B)。除非另外指出,否则术语「包含」、「具有」、「包括」以及「含有」应被理解为开放式术语(即,意谓「包括但不限于」)。除非本文另外指示,否则本文中数值范围之列举仅意欲充当个别提及属于该范围内之各独立值之简写方法,且各独立值并入本说明书中,如同在本文中个别叙述一般。除非本文另外指示或与上下文明显矛盾,否则本文中描述之所有方法可以任何适合顺序进行。除非另外要求,否则使用本文所提供之任何及所有实例或例示性语言(例如,「诸如」)仅意欲较好地阐明本发明而不对本发明之范围造成限制。本说明书中之语言不应理解为暗指任何未要求之要素对于实践本发明而言必不可少。
本发明之较佳实施例描述于本文中,包括本发明人已知用于实施本发明之最佳模式。在阅读前文之描述后,彼等较佳实施例之变化对于一般熟习此项技术者可变得显而易见。本发明人期望熟习此项技术者在适当时采用该等变化,且本发明人意欲以不同于本文中特定描述之其他方式来实施本发明。因此,若适用法律允许,则本发明包括在随附于本文之申请专利范围中所叙述的标的物之所有修改及等效物。此外,除非本文中另外指示或另外上下文明显矛盾,否则本发明涵盖上述要素以其所有可能变化形式之任何组合。

Claims (20)

1.一种旋转接头,其包含:
一外壳,其具有延伸穿过该外壳之一主体之一圆柱形钻孔,该圆柱形钻孔是实质上直线形的;
一轴件,其可旋转地安装在该圆柱形钻孔中,该轴件具有沿着该钻孔之一中心线延伸的一纵向轴线;
安装在该轴件上之多个环形板,该多个环形板沿着该纵向轴线以规则间隔彼此间隔开,该多个环形板中之每一者在该钻孔内自该轴件延伸一径向距离且具有穿过其之一径向通道,该多个环形板可旋转且密封地啮合以随着该轴件旋转;
以交替方式安置在该多个环形板之间的多个线轴,该多个线轴密封地啮合该圆柱形钻孔且与该外壳可旋转地啮合以免随着该轴件旋转,该多个线轴中之每一者安置于来自该多个环形板的两个邻近环形板之间,该多个线轴中之每一者包含:
一径向延伸之壁,其具有穿过该壁径向地延伸之一流体通道;及
两个密封环,该等密封环沿着该纵向轴线可滑动地安置且在相反方向上偏置,使得当该轴件在旋转时,该两个密封环抵靠该两个邻近环形板之侧面滑动;
其中,该轴件、该多个环形板及该多个线轴被配置成以一堆迭式配置装配,该堆迭式配置可整体地插入至该外壳之该圆柱形钻孔中。
2.根据权利要求1所述之旋转接头,其中,一第一流体通道自该轴件之一轴向端面上之一第一开口延伸,穿过平行于穿过该轴件之至少一部分之该纵向轴线延伸的一第一介质通路、穿过形成于该多个环形板中之一者中的一第一径向通道且穿过形成于该外壳中之一第一出口通道。
3.根据权利要求2所述之旋转接头,其中,一第二流体通道自该轴件之该轴向端面上之一第二开口延伸,穿过平行于该纵向轴线延伸之一第二介质通路、穿过形成于该多个线轴中之一者中的一第二径向通道且穿过形成于该外壳中之一第二出口通道,该第二介质通路与该第一介质通路流体隔离。
4.根据权利要求3所述之旋转接头,其中,该多个环形板由五个环形板构成。
5.根据权利要求4所述之旋转接头,其中,该多个线轴由四个线轴构成,该四个线轴以交替方式分散在该五个环形板之间,以使得该四个线轴中之每一者置放于两个邻近的环形板之间。
6.根据权利要求1所述之旋转接头,其中,该多个线轴中之每一者包括多个外笼之一外笼,邻近线轴之该等外笼彼此成楔形啮合以防止该多个线轴在该轴件在旋转时旋转。
7.根据权利要求1所述之旋转接头,其进一步包含一螺帽,该螺帽用螺纹啮合在该轴件之一自由端上,该螺帽对该堆迭式配置施加一轴向力。
8.一种多通道旋转接头,其包含:
一外壳,其包括一整体主体,该整体主体具有穿过其在两个钻孔开口之间延伸的一钻孔,该外壳包括沿着该钻孔之一中心线安置在不同轴向位置处且自该钻孔延伸穿过该外壳的多个流体出口开口;
一轴承,其安置于该两个钻孔开口中之每一者中;
一轴件,其延伸穿过该钻孔,该轴件经由该等轴承可旋转地安装在该钻孔中,其中,该轴件形成穿过其之多个流体通道,该多个流体通道中之每一者自该钻孔之一端面上的一轴向开口延伸至沿着该轴件之一纵向轴线以一轴向距离安置的一径向开口,该多个通道中之每一者的该轴向开口及该径向开口是经由一介质通路流体地连接,该介质通路相对于该轴件之一中心线以一偏移径向距离在该轴件内且平行于该纵向轴线而延伸,当该轴件安置于该钻孔中时,该轴件之该中心线与该钻孔之该中心线重合;
其中,该多个流体通道至少包括:
一第一通道,其具有藉由一第一介质通路连接至一第一径向开口之一第一轴向开口;
一第二通道,其具有藉由一第二介质通路连接至一第二径向开口之一第二轴向开口;及
一第三通道,其具有藉由一第三介质通路连接至一第三径向开口之一第三轴向开口,其中,该第三径向开口相对于沿着该轴件之该中心线的一轴向位置安置于该第一径向开口与该第二径向开口之间;
一第一环形板,其围绕包括该第一径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合,该第一环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第一径向开口及该外壳之一对应第一流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道;
一第二环形板,其围绕包括该第二径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合,该第二环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第二径向开口及该外壳之一对应第二流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道;及
一线轴,其围绕在该第一环形板与该第二环形板之间的该轴件之一轴向位置密封地啮合,该线轴包括穿过其延伸的与该轴件之该第三径向开口及该外壳之一对应第三流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道,该线轴进一步包含:
一第一密封环,其在一轴向方向上可滑动地且密封地安置于该线轴上,该第一密封环密封地啮合该第一环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封;及
一第二密封环,其在该轴向方向上可滑动地且密封地安置于该线轴上,该第二密封环密封地啮合该第二环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。
9.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其中,该第一及该第二环形板与该轴件可旋转地啮合,其中,该线轴在径向上受该外壳约束,且其中,在操作期间,该外壳或该轴件中之一者建构成旋转且该外壳或该轴件中之另一者建构成保持静止。
10.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其进一步包含一套管,该套管在该第一环形板与该第二环形板之间围绕该轴件密封地安置,该套管包括经安置以流体地连接该轴件之该第三径向开口及穿过该线轴延伸之该径向通道的一流体通道。
11.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其进一步包含弹簧,该等弹簧经安置以使该第一及该第二密封环分别地相对该第一及该第二环形板偏置。
12.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其进一步包含:
一第四通道,其具有藉由一第四介质通路连接至一第四径向开口之一第四轴向开口;
一第五通道,其具有藉由一第五介质通路连接至一第五径向开口之一第五轴向开口,其中,该第五径向开口相对于沿着该轴件之该中心线的一轴向位置安置于该第二径向开口与该第四径向开口之间;
一第三环形板,其围绕包括该第四径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合,该第三环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第四径向开口及该外壳之一对应第四流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道;及
一第二线轴,其围绕在该第二环形板与该第三环形板之间的该轴件之一轴向位置密封地啮合,该第二线轴包括穿过其延伸的与该轴件之该第五径向开口及该外壳之一对应第五流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道,该第二线轴进一步包含:
一第三密封环,其在一轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第二线轴上,该第三密封环密封地啮合与藉由该线轴之该第二密封环啮合的该第二环形板之该环形面相反的该第二环形板之一环形面,该第三密封环形成一滑动式机械面密封;及
一第四密封环,其在该轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第二线轴上,该第四密封环密封地啮合该第三环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。
13.根据权利要求12所述之多通道旋转接头,其进一步包含:
一第六通道,其具有藉由一第六介质通路连接至一第六径向开口之一第六轴向开口;
一第七通道,其具有藉由一第七介质通路连接至一第七径向开口之一第七轴向开口,其中,该第七径向开口相对于沿着该轴件之该中心线的一轴向位置安置于该第四径向开口与该第六径向开口之间;
一第四环形板,其围绕包括该第六径向开口之该轴件的一轴向位置密封地啮合,该第四环形板具有穿过其延伸的与该轴件之该第六径向开口及该外壳之一对应第六流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道;及
一第三线轴,其围绕在该第三环形板与该第四环形板之间的该轴件之一轴向位置密封地啮合,该第三线轴包括穿过其延伸的与该轴件之该第七径向开口及该外壳之一对应第七流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道,该第三线轴进一步包含:
一第五密封环,其在一轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第三线轴上,该第五密封环密封地啮合与藉由该第二线轴之该第四密封环啮合的该第三环形板之该环形面相反的该第三环形板之一环形面,该第五密封环形成一滑动式机械面密封;及
一第六密封环,其在该轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第三线轴上,该对应第六环密封地啮合该第四环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。
14.根据权利要求13所述之多通道旋转接头,其进一步包含:
至少一第八通道,其具有藉由一第八介质通路连接至一第八径向开口之一第八轴向开口;
一第五环形板,其围绕该轴件密封地啮合;及
一第四线轴,其围绕在该第四环形板与该第五环形板之间的该轴件之一轴向位置密封地啮合,该第四线轴包括穿过其延伸的与该轴件之该第八径向开口及该外壳之一对应第八流体出口开口轴向地对准且流体连通的一径向通道,该第四线轴进一步包含:
一第七密封环,其在一轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第四线轴上,该第七密封环密封地啮合与藉由该第三线轴之该第六密封环啮合的该第四环形板之该环形面相反的该第四环形板之一环形面,该第七密封环形成一滑动式机械面密封;及
一第八密封环,其在该轴向方向上可滑动地且密封地安置于该第四线轴上,该第八密封环密封地啮合该第五环形板之一环形面以形成一滑动式机械面密封。
15.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其进一步包含一螺帽,该螺帽用螺纹啮合在该轴件的与该轴件之该第一、该第二及该第三轴向开口相反的一自由端上,该螺帽施加一轴向力以沿着该中心线一起压迫该第一环形板、该线轴及该第二环形板。
16.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其中,该外壳具有一圆柱形形状,其中,该钻孔相对于该外壳同心地延伸,且其中,该轴件具有具一均匀外径之一平滑外表面。
17.根据权利要求8所述之多通道旋转接头,其中,该外壳之该多个流体出口开口相对于该钻孔在一径向或轴向方向上延伸。
18.一种用于装配一多通道旋转接头之方法,其包含:
提供具有一自由端及一凸缘式末端之一轴件、多个环形板及多个线轴,该轴件在包括该多个环形板及线轴之一分段上具有一均匀外径;
以交替方式自该自由端插入该多个环形板中之一者及该多个线轴中之一者至该轴件上以形成一堆迭;
利用一扣件将该堆迭紧固至该轴件上;及
将该堆迭插入至一外壳之一钻孔中。
19.根据权利要求18所述之方法,其进一步包含密封地且可旋转地啮合该多个环形板与该轴件。
20.根据权利要求18所述之方法,其进一步包含密封地且可旋转地啮合该多个线轴与该外壳。
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