CN115355383A - 一种可适用于低温环境的氢气旋转接头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，包括：芯轴、壳体、前轴承、后轴承、第一油封、第二油封、O形密封圈和格莱圈；所述壳体侧壁开有气体进口，壳体的内壁上在气体进口位置处开有环形通道沟槽，通道沟槽两侧分别设置若干密封圈安装槽；所述芯轴上分别安装前轴承和后轴承，壳体套在芯轴上并通过前轴承和后轴承支撑；前轴承和后轴承之间设有O形密封圈及格莱圈，前轴承和后轴承的外侧分别设置第一油封、第二油封；所述芯轴位于壳体中的侧壁面上开有第一流道孔，位于壳体外的侧壁面上开有第二流道孔，两个流道孔通过沿径向的流道连通。本发明泄露率低、运行可靠、具备广泛适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，属于旋转接头和氢气应用领域。
背景技术
常规旋转接头多适用于润滑油和冷却水等介质，国内外关于旋转接头的研究多集中在高温、高速和高压等工况下的运转，关于可燃气体，尤其是易泄露的可燃气体，比如氢气用旋转接头研究较少，尤其是可适用于低温环境的氢气旋转接头，国内外厂商均无相关产品。
氢气作为一种清洁能源，在促进节能减排、调整能源产业结构、应对全球气候变化等方面具有广阔应用前景。因此开发氢气用旋转接头，对于推进氢气使用领域的推广，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对工作压力不超过0.1MPa的低压氢气，工作温度由常温至低温-20℃等工况，本发明提供一种具有较高安全性能的氢气旋转接头。
本发明所采用的技术方案是：一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，包括：芯轴、壳体、前轴承、后轴承、第一油封、第二油封、O形密封圈和格莱圈；
所述壳体侧壁开有气体进口，壳体的内壁上在气体进口位置处开有环形通道沟槽，通道沟槽两侧分别设置若干密封圈安装槽；
所述芯轴上分别安装前轴承和后轴承，壳体套在芯轴上并通过前轴承和后轴承支撑；前轴承和后轴承之间设有O形密封圈及格莱圈，前轴承和后轴承的外侧分别设置第一油封、第二油封；
所述芯轴位于壳体中的侧壁面上开有第一流道孔，位于壳体外的侧壁面上开有第二流道孔，两个流道孔通过沿径向的流道连通。
进一步的，所述壳体上在前轴承腔体和后轴承腔体处分别设置第一泄漏检测孔和第二泄漏检测孔，在第一泄漏检测孔和第二泄漏检测孔处安装气体浓度检测仪，用于检测氢气的泄漏率。
进一步的，工作时，芯轴与旋转设备相连接，壳体与固定设备相连接，氢气从壳体上的气体进口进入，通过芯轴上的第一流道孔流入，从芯轴上的第二流道孔流出。
进一步的，所述格莱圈分别对称设置在壳体的通道沟槽两侧。
进一步的，所述O形密封圈分别对称设置在壳体的通道沟槽两侧，O形密封圈分别位于格莱圈和前轴承之间、格莱圈和后轴承之间。
进一步的，进入壳体的气体通过格莱圈、O形密封圈和第一油封、第二油封实现密封。
进一步的，所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，还包括轴用挡圈，所述后轴承外侧通过轴用挡圈限位，轴用挡圈位于后轴承和第二油封之间。
进一步的，所述O形密封圈和格莱圈的材料为丁腈、三元乙丙或氟硅橡胶。
进一步的，所述芯轴沿中心轴开有内孔，用于安装导电滑环或穿过导线。
进一步的，所述芯轴用于安装格莱圈和O形密封圈部分的圆柱度符合7级精度，表面粗糙度Ra值不大于0.4μm。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供的一种氢气旋转接头，应用在冬奥项目燃料供应系统中，泄露率低、运行可靠、具备广泛适用性：本发明提出的氢气旋转接头，在常温、低温(-20℃)环境下均能保证较低泄露率，适用温度范围广；同时由于氢气是自然界最小的分子，渗漏性较其他气体强，因此本旋转接头不仅适用于氢气，也可推广使用至其他气体介质，使用介质范围广。
(2)国内外市场上无氢气旋转接头，甚至没有成熟的可适用于可燃气体的旋转接头，因此本发明提出的氢气旋转接头填补了国内氢气密封旋转接头的技术空白，是对于易燃易爆类旋转接头设计及应用的重大技术创新。
附图说明
图1为氢气旋转接头结构示意图；
其中：1—芯轴，2—第一油封，3—前轴承，4—O形密封圈，5—壳体，6—后轴承，7—轴用挡圈，8—第二油封，9—格莱圈，10—第一泄漏观察孔、11—第二泄漏观察孔
图2为氢气旋转接头外形图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，包括：芯轴1、壳体5、前轴承3、后轴承6、第一油封2、第二油封8、O形密封圈4和格莱圈9。
在壳体5侧壁开有气体进口，壳体5的内壁上在气体进口位置处开有环形通道沟槽；芯轴1上设有前轴承3、后轴承6，由前后轴承支撑壳体5平稳旋转。气体由壳体5上的气体进口进入旋转接头的腔体内后，先经过格莱圈9密封，当格莱圈9密封失效后，由O形密封圈4进行密封，当O形密封圈4失效后，泄漏的氢气进两侧的轴承腔体内，两侧的轴承腔体处分别设有第一泄漏检测孔10和第二泄漏检测孔11，可以从第一泄漏检测孔10和第二泄漏检测孔11上安装气体浓度检测仪，以检测氢气的泄漏率，用于检测格莱圈、O形密封圈是否失效，可判断密封圈的泄漏情况。为防止氢气从此流到空气中，在前轴承3和后轴承6外侧分别安装第一油封2和第二油封8，将前轴承3和后轴承6与外部空气隔绝，以确保旋转接头的稳定性能。后轴承6外侧通过轴用挡圈7限位，轴用挡圈7位于后轴承6和第二油封8之间。
芯轴1位于壳体5中的侧壁面(即芯轴内表面)上开有第一流道孔，位于壳体5外的侧壁面(即芯轴外表面)上开有第二流道孔，两个流道孔通过沿径向的流道连通；芯轴1内部为中空结构，前后轴承的两侧装有油封，在两个轴承之间设有O形密封圈4及格莱圈9。工作时芯轴1与旋转设备相连接，壳体5与固定设备相连接，工作时，氢气从固定壳体5进入旋转接头，通过芯轴内表面设有的流道孔流入从芯轴外表面流出，壳体5的通道沟槽两端对称设有格莱圈9、O形密封圈4；旋转接头芯轴1中心加工有内孔，用于安装导电滑环，用于穿过电线的其它功能。
考虑到小分子氢气极易泄露，为保证较好的气密性，氢气用旋转接头采用O形密封圈4和格莱圈9组合密封方式；为适应常温到低温-30℃的运转工况，密封圈需具耐寒性，在低温环境下仍有较高柔性，材质选择丁腈、三元乙丙或氟硅橡胶等；为实线运转平稳、密封贴合性，芯轴1安装弹性体(O形密封圈4和格莱圈9)部位圆柱度应符合GB/T 1184-1996d的7级精度，表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm；为适应户外工作环境或粉尘较大的生产车间，保证较好的防护性能，氢气用旋转接头设置油封，隔绝外部灰尘和水雾；由于氢气是易燃易爆气体，当空气中氢气的体积含量达到4％～74.2％范围时，遇到明火会发生爆炸，因此氢气用选择接头设置泄露检测孔，配合氢泄露检测装置可在线监测接头的密封情况。
本发明提供的可适用于低温环境的氢气旋转接头，经测试在30℃、0℃、-10℃、-15℃和-20℃环境温度下，采用氦气进行气密测试，介质压力为100kPa，静态气密测试单位小时内压力降小于0.5％；介质压力为100kPa，转速为15RPM，各个温度下动态旋转气密测试也均达到单位小时内压力降小于0.5％，防护等级达到IP65，满足使用要求。该旋转接头应用在冬奥项目燃料供应系统中，泄露率低、运行可靠。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，包括：芯轴(1)、壳体(5)、前轴承(3)、后轴承(6)、第一油封(2)、第二油封(8)、O形密封圈(4)和格莱圈(9)；
所述壳体(5)侧壁开有气体进口，壳体(5)的内壁上在气体进口位置处开有环形通道沟槽，通道沟槽两侧分别设置若干密封圈安装槽；
所述芯轴(1)上分别安装前轴承(3)和后轴承(6)，壳体(5)套在芯轴(1)上并通过前轴承(3)和后轴承(6)支撑；前轴承(3)和后轴承(6)之间设有O形密封圈(4)及格莱圈(9)，前轴承(3)和后轴承(6)的外侧分别设置第一油封(2)、第二油封(8)；
所述芯轴(1)位于壳体(5)中的侧壁面上开有第一流道孔，位于壳体(5)外的侧壁面上开有第二流道孔，两个流道孔通过沿径向的流道连通。
2.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述壳体(5)上在前轴承腔体和后轴承腔体处分别设置第一泄漏检测孔(10)和第二泄漏检测孔(11)，在第一泄漏检测孔(10)和第二泄漏检测孔(11)处安装气体浓度检测仪，用于检测氢气的泄漏率。
3.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，工作时，芯轴(1)与旋转设备相连接，壳体(5)与固定设备相连接，氢气从壳体(5)上的气体进口进入，通过芯轴(1)上的第一流道孔流入，从芯轴(1)上的第二流道孔流出。
4.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述格莱圈(9)分别对称设置在壳体(5)的通道沟槽两侧。
5.根据权利要求4所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述O形密封圈(4)分别对称设置在壳体(5)的通道沟槽两侧，O形密封圈(4)分别位于格莱圈(9)和前轴承(3)之间、格莱圈(9)和后轴承(6)之间。
6.根据权利要求5所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，进入壳体(5)的气体通过格莱圈(9)、O形密封圈(4)和第一油封(2)、第二油封(8)实现密封。
7.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，还包括轴用挡圈(7)，所述后轴承(6)外侧通过轴用挡圈(7)限位，轴用挡圈(7)位于后轴承(6)和第二油封(8)之间。
8.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述O形密封圈(4)和格莱圈(7)的材料为丁腈、三元乙丙或氟硅橡胶。
9.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述芯轴(1)沿中心轴开有内孔，用于安装导电滑环或穿过导线。
10.根据权利要求1所述的一种可适用于低温环境的氢气旋转接头，其特征在于，所述芯轴(1)用于安装格莱圈(9)和O形密封圈(4)部分的圆柱度符合7级精度，表面粗糙度Ra值不大于0.4μm。
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| CN202210946231.6A CN115355383A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种可适用于低温环境的氢气旋转接头 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117533425A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-09 | 天津瀚海蓝帆海洋科技有限公司 | 一种水下机器人用履带式行走机构 |
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2022
- 2022-08-08 CN CN202210946231.6A patent/CN115355383A/zh active Pending
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