CN113551091A - 高气密型旋转接头 - Google Patents

Abstract

本发明一种高气密型旋转接头包括轴内筒，外筒，磁流体，永磁铁，O型圈挡板，外盖，轴承装置。轴内筒和外筒之间由轴承装置支撑固定，外筒上的法兰连接固定设备上的旋转管口上，固定在外筒上的O型圈挡板和永磁铁随着外筒一起旋转，外盖在外筒法兰上的凹盘内随着轴内筒是静止不动的。磁流体充满在轴内筒上的O型圈挡板、轴内筒和永磁铁之间的密封空腔中。磁流体在永磁铁的磁场作用下，磁流体在轴内筒上的密封空腔中形成径向磁链，轴内筒上的凹槽建立起多级磁流体O型密封圈和两道的O型圈挡板组合形成了动态密封共同体，轴内筒和外筒之间达到高气密型的密封目的。

Description

高气密型旋转接头

技术领域

本发明涉及的是一种旋转接头，具体是一种高气密型旋转接头。

背景技术

市场上的旋转接头是将流体介质(油、气、水)从静止管道进出到旋转设备中的连接密封部件，在输送介质的相对转动的两个管路之间需要安装旋转接头，从而实现管路的旋转连接。1、旋转接头均采用径向密封，对密封腔加工装配难度大成本高，加工尺寸要求严格以外对表面光洁要求也特别高，密封件与转轴间容易磕碰，发生“抱轴”现象等问题。2、旋转接头的密封大多采用刚性密封结构，故旋转接头在运转过程中密封件易发生磨损，使内筒与密封件之间的间隙变大，出现泄露和渗漏等现象，影响密封效果。3、当旋转接头内部密封件的磨损过多，其旋转的摩擦系数值便会增大，导致旋转接头的高气密型的密封性下降，降低旋转接头的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有旋转接头存在的不足，提供一种高气密型旋转接头。

为了到达上述目的，本发明通过下述技术方案来实现的：一种高气密型旋转接头包括轴内筒，外筒，磁流体，永磁铁，O型圈挡板，外盖，轴承装置，螺丝。

所述的轴内筒的一端上有法兰。轴内筒上的法兰用来连接固定设备上旋转或静止的管口，旋转或静止的管口用于配合设备运动时的介质输送。

所述的外筒的一端上有法兰，外筒的法兰端上预留有安装外盖的凹盘。外盖的厚度小于凹盘的槽深度，安装在凹盘内的外盖表面低于法兰的表面。

外筒上的法兰用来连接固定设备上静止或旋转的管口，静止或旋转的管口用于配合设备运动时的介质输送。

所述的外筒的制作材料是不导磁材料。例如：塑料，铝，铜，树脂等不导磁材料。

所述的O型圈挡板的制作材料是不导磁的密封材料，例如：石墨、聚四氟乙烯、橡胶、陶瓷等不导磁密封材料。

所述的轴内筒的制作材料是导磁材料，导磁材料制作的轴内筒可以固定磁流体，同时增大密封间隙中的磁场强度。

所述的轴内筒的中间位置筒内的筒体上有凹槽。

所述的永磁铁固定在外筒筒内的凹条内，永磁铁为钕铁硼材料制作的永久磁铁。永磁铁的充磁方向根据需要而选定。永磁铁的充磁方向可以是径向充磁，内为N极,外为S极。

所述的O型圈挡板的内径大小和轴内筒的筒外径大小是一样的，O型圈挡板的外径大小和外筒的筒内径大小是一样的。

所述的O型圈挡板的板厚度是0.2～5mm，O型圈挡板的长度是5～38mm。

所述的O型圈挡板表面上有凹洞。固定在轴内筒上的O型圈挡板的外表面上有凹洞，固定在外筒上的O型圈挡板的内表面上有凹洞。

所述的凹洞的形状是圆形的，或者是方形的，或者是长条状的。

所述的O型圈挡板上的凹洞形成了迷宫式密封。凹洞的洞口面积占O型圈挡板的表面面积的30%～95%，流体通过迷宫式的‘凹洞’产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。

所述的O型圈挡板套在轴内筒上。O型圈挡板紧紧贴在轴内筒上，O型圈挡板和轴内筒没有固定在一起。

所述的O型圈挡板起到密封轴内筒和外筒之间的作用，又起到支撑轴内筒和外筒的固定连接作用，还起到不导磁的作用。O型圈挡板套在轴内筒上，O型圈挡板和轴内筒、永磁铁组成了一个密封空腔，磁流体在闭环的密封空腔进行磁密封工作。

所述的O型圈挡板是通过螺丝或固定胶或镶嵌固定在外筒的筒内壁上，或者是固定在轴内筒的筒体上；O型圈挡板和外筒或轴内筒固定密封为一体。

1、螺丝穿过外筒上的孔洞后，填充了O型圈挡板和，螺丝将O型圈挡板固定在外筒上。

2、固定胶穿过外筒上的孔洞后，固定胶填充在O型圈挡板和外筒的筒内壁之间，固定胶将O型圈挡板固定在外筒上。

3、固定胶填充在O型圈挡板和轴内筒的筒体之间，固定胶将O型圈挡板固定在轴内筒的筒体上。O型圈挡板固定在轴内筒时，外筒上没有孔洞。

所述的轴内筒安装在外筒内，轴内筒没有法兰的一端从外筒没有法兰的一端插在外筒内部。

所述的轴承装置安装在轴内筒和外筒之间，轴内筒和外筒由轴承装置支撑固定。轴内筒和外筒连接的两端之间由轴承装置支撑固定。

所述的磁流体在轴内筒上的O型圈挡板、轴内筒和永磁铁之间的密封空腔中。磁流体填充在永磁铁和轴内筒及轴内筒凹槽之间的密封空腔中以增强封闭密封，磁流体通过在永磁铁周围发生的磁场而被保持在永磁铁和轴内筒之间的密封空腔中。

所述的磁流体在永磁铁的磁场作用下能够形成一种结构均匀具有流动性液体特性的流体，在轴内筒上闭环的密封空腔中形成径向磁链，具有一定的屈服应力，能够承受一定的轴向气压（液压），密封空腔中建立起多级“磁流体O型密封圈”，达到高气密型的密封目的。

本发明高气密型旋转接头的制作加工方法如下：为了便于陈述清晰明白， 将轴承装置分为第一轴承装置和第二轴承装置；将O型圈挡板分为第一O型圈挡板和第二O型圈挡板。

步骤一、永磁铁固定在外筒的筒内凹条内，第一轴承装置的轴承安装固定在轴内筒有法兰端的轴内筒上。

步骤二、外筒没有法兰端的筒体固定安装在轴内筒上的第一轴承装置的轴承座上。轴内筒没有法兰的一端从外筒没有法兰的一端插在外筒内，轴内筒和外筒连接端之间由第一轴承装置支撑固定。

步骤三、将第一O型圈挡板套在轴内筒上，压推着第一O型圈挡板行进到轴内筒上的第一轴承装置处。第一O型圈挡板贴着第一轴承装置后，螺丝穿过外筒上的孔洞后，插在第一O型圈挡板上的螺丝孔里，螺丝将第一O型圈挡板固定在外筒上，第一O型圈挡板和外筒固定密封为一体。

步骤四、磁流体充满在轴内筒上的第一O型圈挡板、轴内筒和永磁铁之间的密封空腔中。磁流体填充在永磁铁和轴内筒之间的密封空腔中以增强封闭密封，磁流体通过在磁体周围发生的磁场而被保持在外筒和轴内筒之间的密封空腔中。

所述的O型圈挡板套在轴内筒上，O型圈挡板、轴内筒和永磁铁之间组成一个密封空腔。磁流体填充在O型圈挡板、永磁铁和轴内筒的凹槽槽内之间的密封空腔中，磁流体通过永磁铁周围发生的磁场而被保持在外筒和轴内筒之间进行高气密型密封工作。

步骤五、将第二O型圈挡板套在轴内筒上，压推着第二O型圈挡板行进到轴内筒上的磁流体处。第一O型圈挡板贴着磁流体后，螺丝穿过外筒上的孔洞后，插在第二O型圈挡板上的螺丝孔里，螺丝将第二O型圈挡板的固定在外筒上，第二O型圈挡板和外筒固定密封为一体。

步骤六、第二轴承装置的轴承套在轴内筒上，压推着第二轴承装置行进到轴内筒上的第二O型圈挡板处后，第二轴承装置的轴承安装固定在轴内筒的筒上，外筒筒体固定安装第二轴承装置的轴承座上。轴内筒和外筒连接端之间由第二轴承装置支撑固定。

步骤七、将外盖压贴在外筒有法兰端的凹盘内后，将外盖固定安装在轴内筒上。外盖和外筒是分离的，外盖和轴内筒固定为一体，外盖支撑固定着轴内筒和外筒的对应位置不会产生移动错位，避免轴内筒在外力的作用下退出外筒，造成高气密型旋转接头的损坏不能够使用。

本发明高气密型旋转接头的使用方法如下：

一、外筒上的法兰连接固定设备上静止的管口上，固定在外筒上的O型圈挡板和永磁铁随着外筒是静止不动的。轴内筒上的法兰连接在固定设备上旋转的管口上，固定在轴内筒上的外盖与轴内筒随着旋转的管口一起旋转；安装在外筒法兰上的凹盘内的外盖表面低于法兰的表面，外盖在外筒法兰上的凹盘内随着轴内筒一起旋转。轴内筒和外筒之间由轴承装置支撑固定。

二、外筒上的法兰连接固定设备上的旋转管口上，固定在外筒上的O型圈挡板和永磁铁随着外筒一起旋转。O型圈挡板上的凹洞形成了‘迷宫式密封’。轴内筒上的法兰连接在固定设备上静止的管口上，安装在外筒法兰上的凹盘内的外盖表面低于法兰的表面，外盖在外筒法兰上的凹盘内随着轴内筒是静止不动的，轴内筒和外筒之间由轴承装置支撑固定。

三、磁流体在永磁铁的磁场作用下能够形成一种结构均匀具有流动性液体特性的流体，磁流体在轴内筒上闭环的密封空腔中形成径向磁链，具有一定的屈服应力，能够承受一定的轴向气压（液压），轴内筒的凹槽之间建立起多级“磁流体O型密封圈”。

四、密封空腔中的轴内筒的凹槽建立起多级“磁流体O型密封圈”，流体通过多级“磁流体O型密封圈”产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。

轴内筒上的凹槽建立起多级磁流体O型密封圈和两道O型圈挡板组合形成了共同体动态密封装置，轴内筒和外筒之间达到了高气密型的密封目的。

由于磁流体为液体对密封空腔内的其他机械部件无磨损，对轴内筒的跳动、偏心和粗糙度的技术要求较低，密封性能强、无干摩擦、润滑效果好等优点， 在转动中无冲击、平稳、无声或有极小的声音。对环境无特殊要求，可用于防尘、压差和真空密封。适用于工业部门的汽轮机、发电机、真空干燥机等各种辅机的密封应用，其整体结构简洁使用，造价成本低且便于推广。

本发明与现有的密封装置接头相比有如下有益效果：一种高气密型旋转接头包括轴内筒，外筒，磁流体，永磁铁，O型圈挡板，外盖，轴承装置。轴内筒和外筒之间由轴承装置支撑固定，外筒上的法兰连接固定设备上的旋转管口上，固定在外筒上的O型圈挡板和永磁铁随着外筒一起旋转，外盖在外筒法兰上的凹盘内随着轴内筒是静止不动的。磁流体充满在轴内筒上的O型圈挡板、轴内筒和永磁铁之间的密封空腔中。磁流体在永磁铁的磁场作用下，磁流体在轴内筒上的密封空腔中形成径向磁链，轴内筒上的凹槽建立起多级磁流体O型密封圈和两道O型圈挡板组合形成了共同体动态密封装置，轴内筒和外筒之间达到高气密型的密封目的。

附图说明：

图1、为本发明高气密型旋转接头的结构示意图；

图2、为本发明高气密型旋转接头的O型圈挡板的结构示意图。

图中：1、轴内筒，2、外筒，3、磁流体，4、永磁铁，5、O型圈挡板，6、外盖，7、固定端，8、轴承，9、法兰，10、螺丝，11、凹槽，12、凹洞。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

如图1，图2所示的高气密型旋转接头包括轴内筒1，外筒2，磁流体3，永磁铁4，O型圈挡板5，外盖6，轴承装置8，螺丝10。

所述的轴内筒1的一端上有法兰9，外筒2的一端上有法兰9，外筒2的法兰9上预留有安装外盖6的凹盘。

所述的外筒2的制作材料是不导磁材料铝。

所述的O型圈挡板5的制作材料是聚四氟乙烯。

所述的轴内筒1的制作材料是导磁材料，轴内筒1的筒体上有凹槽11。

所述的永磁铁4固定在外筒2筒内的凹条内。。

所述的O型圈挡板5的内径大小和轴内筒1的筒外径大小是一样的，O型圈挡板5的外径大小和外筒2的筒内径大小是一样的。

所述的O型圈挡板5的板厚度是2mm，O型圈挡板5的长度是18mm。

所述的O型圈挡板5套在轴内筒1上，O型圈挡板5紧紧贴在轴内筒1上，O型圈挡板5和轴内筒1没有固定在一起。

所述的O型圈挡板5表面上有凹洞12，凹洞12的形状是圆形的。

固定在外筒上的O型圈挡板5的内表面上有凹洞12；凹洞12的洞口面积占O型圈挡板5的内表面面积的50%，O型圈挡板5上的凹洞12形成了‘迷宫式密封’。

所述的O型圈挡板5起到密封的作用，还起到不导磁的作用。O型圈挡板5套在轴内筒1上，O型圈挡板5和轴内筒1、永磁铁4组成了一个密封空腔，磁流体3在密封空腔进行磁密封工作。

所述的O型圈挡板5固定在外筒2的筒内壁上。螺丝10穿过外筒2上的孔洞后，插在O型圈挡板5上的螺丝10孔里，螺丝10将O型圈挡板5固定在外筒2上，O型圈挡板5和外筒2固定密封为一体。

所述的轴内筒1安装在外筒2内，轴内筒1没有法兰9的一端从外筒2没有法兰9的一端插在外筒2内部。轴内筒1和外筒2由轴承装置8支撑固定；轴内筒1和外筒2连接的两端之间由轴承装置8支撑固定。

所述的O型圈挡板5、轴内筒1和永磁铁4之间组成一个密封空腔；磁流体3填充在O型圈挡板5、永磁铁4和轴内筒1之间的密封空腔中，轴内筒1的凹槽11之间建立起多级磁流体O型密封圈。磁流体3通过永磁铁4周围发生的磁场而被保持在外筒2和轴内筒1之间进行高气密型密封工作。

本发明高气密型旋转接头的制作加工方法如下：

步骤一、永磁铁4固定在外筒2的筒内凹条内，第一轴承装置8的轴承安装固定在轴内筒1有法兰9端的轴内筒1上。

步骤二、外筒2没有法兰9端的筒体固定安装在轴内筒1上的第一轴承装置8的轴承座上。轴内筒1没有法兰9的一端从外筒2没有法兰9的一端插在外筒2内，轴内筒1和外筒2连接端之间由第一轴承装置8支撑固定。

步骤三、将第一O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第一O型圈挡板5行进到轴内筒1上的第一轴承装置8处。第一O型圈挡板5贴着第一轴承装置8后，螺丝10穿过外筒2上的孔洞后，插在第一O型圈挡板5上的螺丝10孔里，螺丝10将第一O型圈挡板5固定在外筒2上，第一O型圈挡板5和外筒2固定密封为一体。

步骤四、磁流体3充满在轴内筒1上的第一O型圈挡板5、轴内筒1和永磁铁4之间组成的密封空腔中。磁流体3填充在永磁铁4和轴内筒1之间的密封空腔中以增强封闭密封，磁流体3通过在磁体周围发生的磁场而被保持在外筒2和轴内筒1之间的密封空腔中。

步骤五、将第二O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第二O型圈挡板5行进到轴内筒1上的磁流体3处。第二O型圈挡板5贴着磁流体3后，螺丝10穿过外筒2上的孔洞后，插在第二O型圈挡板5上的螺丝10孔里，螺丝10将第二O型圈挡板5的固定在外筒2上，第二O型圈挡板5和外筒2固定密封为一体。

步骤六、第二轴承装置8的轴承套在轴内筒1上。压推着第二轴承装置8行进到轴内筒1上的第二O型圈挡板5处后，第二轴承装置8的轴承安装固定在轴内筒1的筒上，外筒2筒体固定安装第二轴承装置8的轴承座上。轴内筒1和外筒2连接端之间由第二轴承装置8支撑固定。

步骤七、将外盖6压贴在外筒2有法兰9端的凹盘内后，将外盖6固定安装在轴内筒1上。外盖6和外筒2是分离的，外盖6和轴内筒1固定为一体，外盖6支撑固定着轴内筒1和外筒2的对应位置不会产生移动错位，避免轴内筒1在外力的作用下退出外筒2，造成高气密型旋转接头的损坏不能够使用。

本发明高气密型旋转接头的使用方法如下：

一、将高气密型旋转接头的固定端7的外筒2上的法兰9连接固定设备上静止的管口上，固定在外筒上的O型圈挡板5和永磁铁4随着外筒2是静止不动的。轴内筒1上的法兰9连接在固定设备上旋转的管口上，固定在轴内筒1上的外盖6与轴内筒1随着旋转的管口一起旋转。

磁流体3在轴内筒1上闭环的密封空腔中形成径向磁链，凹槽11建立起多级“磁流体O型密封圈”和两道O型圈挡板5 组合形成了共同体动态密封装置，轴内筒1和外筒2之间达到高气密型的密封目的。

实施例2：

如图1，图2所示的高气密型旋转接头包括轴内筒1，外筒2，磁流体3，永磁铁4，O型圈挡板5，外盖6，轴承装置8。

本实施例2的一种高气密型旋转接头与实施例1所介绍的一种高气密型旋转接头的组合结构的相同之处就不再重述介绍了。

本发明高气密型旋转接头的制作加工方法如下：

将第一O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第一O型圈挡板5行进到轴内筒1上的第一轴承装置8处。第一O型圈挡板5贴着第一轴承装置8后，固定胶穿过外筒2上的孔洞后，固定胶填充在第一O型圈挡板5和外筒2的筒内壁之间，固定胶将第一O型圈挡板5固定在外筒2上。

将第二O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第二O型圈挡板5行进到轴内筒1上的磁流体3处。第二O型圈挡板5贴着磁流体3后，固定胶穿过外筒2上的孔洞后，固定胶填充在第二O型圈挡板5和外筒2的筒内壁之间，固定胶将第二O型圈挡板5固定在外筒2上。

实施例3：

如图1，图2所示的高气密型旋转接头包括轴内筒1，外筒2，磁流体3，永磁铁4，O型圈挡板5，外盖6，轴承装置8。

本实施例3的一种高气密型旋转接头与实施例1所介绍的一种高气密型旋转接头的组合结构的相同之处就不再重述介绍了。

本发明高气密型旋转接头的制作加工方法如下：

O型圈挡板5和轴内筒1固定为一体。

将第一O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第一O型圈挡板5行进到轴内筒1上的第一轴承装置8处。固定胶填充在第一O型圈挡板5和轴内筒1的筒内壁之间，固定胶将第一O型圈挡板5固定在轴内筒1上，第一O型圈挡板5和轴内筒1固定为一体。

外筒2上没有作用于通过螺丝或固定胶的孔洞。

将第二O型圈挡板5套在轴内筒1上，压推着第二O型圈挡板5行进到轴内筒1上的磁流体3处。第二O型圈挡板5贴着磁流体3后，固定胶填充在第二O型圈挡板5和轴内筒1的筒内壁之间，固定胶将第二O型圈挡板5固定在轴内筒1上，第二O型圈挡板5和轴内筒1固定为一体。

以上实施例只是用于帮助理解本发明的制作方法及其核心思想，具体实施不局限于上述具体的实施方式，本领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的变化，均落在本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种高气密型旋转接头，包括轴内筒（1），外筒（2），磁流体（3），永磁铁（4），O型圈挡板（5），外盖（6），轴承装置（8）；其特征在于：轴内筒（1）的一端上有法兰（9），外筒（2）的法兰（9）上预留有安装外盖（6）的凹盘；

所述的O型圈挡板（5）的制作材料是不导磁的密封材料，O型圈挡板（5）上的凹洞（12）形成了迷宫式密封；O型圈挡板（5）的板厚度是0.2～5mm，O型圈挡板（5）的长度是5～38mm；

所述的永磁铁（4）固定在外筒（2）筒内的凹条内；

所述的轴内筒（1）安装在外筒（2）内，轴内筒（1）和外筒（2）由轴承装置（8）支撑固定，外盖（6）固定安装在轴内筒（1）上；

所述的O型圈挡板（5）套在轴内筒（1）上，磁流体（3）填充在O型圈挡板（5）、永磁铁（4）和轴内筒（1）之间的密封空腔中；

轴内筒（1）上凹槽（11）之间建立起多级磁流体O型密封圈和两道O型圈挡板（5）组合形成了共同体动态密封装置，轴内筒（1）和外筒（2）之间达到高气密型的密封目的。

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