CN210566886U - 一种两相流密封旋转座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两相流密封旋转座，属于流体旋转接头领域。本实用新型的两相流密封旋转座，包括静态外筒和中心轴管，中心轴管可旋转地安装于静态外筒内，静态外筒具有外筒内腔，且在外筒内腔内设有机械密封，第一流体通道由静态外筒侧壁上的静态侧向接入口、中心轴管管壁上的夹层通道和流体动态出口构成；第一流体通道由静态外筒端部的静态中心接入口、中心轴管的中心通孔和动态中心出口构成。本实用新型设计相互独立的两股流体管路，其中含粉含砂介质通过旋转中心轴管的中心通孔，最大程度地减少了磨损，满足了流体高速流过的结构耐磨要求；同时，采用端面机械密封，摩擦阻力小，可方便地作为独立机构使用，无需配套大功率扭矩源。

Description

一种两相流密封旋转座

技术领域

本实用新型涉及一种旋转接头，更具体地说，涉及一种两相流密封旋转座。

背景技术

旋转接头，又称为旋转密封座、轴头密封，按照密封材料分类可分为复合材料密封和硬面机械密封。按照摩擦副结构又分为径向运动密封和端面运动密封。通常复合材料密封多用于径向运动密封，硬面密封多用于端面运动密封。端面运动密封又称为端面动密封或叫机械密封。

机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的硬质材料端面运动副在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置，也称为端面运动密封。常用机械密封结构由静止环、旋转环、弹性元件、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈等元件组成。其中静止环(静环)和旋转环(动环)采用石墨、陶瓷、合金钢等硬质材料磨制而成，运动中的摩擦系数很小。采用机械密封制作的各种旋转接头或旋转座具有运动灵活，阻力小，可形成各种独立的设备工具，缺点是结构设计比径向运动密封复杂。

径向密封和端面机械密封比较普遍的是运行一种纯流体介质，如纯气体或纯液体介质。轴类系统工作时，流体介质由固定端输入，由固定端输出，旋转密封负责轴类机械运动过程中工作流体密封在流体通道内不出现流体泄漏。少数运行多种流体的旋转接头，通常采用阻力较大的径向密封技术，采用复合材料运动摩擦副。这些多通道旋转密封机构，有技术成熟、可靠性高的优点，但也存在一些缺点：或者内部管路过于曲折，难以承受含磨粒流体流动产生的磨砺磨损，不适合含有固体磨粒成分的两相流使用；或者采用的径向密封技术，运动阻力较大，需要配套大功率扭力源驱动，更适合扭力冗余充足的旋转执行机构使用(如汽车轴油封、各种轧辊、印刷棍滚轮机构的润滑散热)，应用范围受到限制。

常规的旋转密封接头不适合含有固体介质的两相流流体，更不能适应两种流体的流动，特别是其中一种流体是含有固体颗粒介质的流体。而在消防喷粉作业、干法脱硫脱硝喷射和散布干粉药剂、均匀高效率旋转喷砂、大型管路内壁喷砂清理等工作中，急需一种适合含粉含砂介质两相流的密封旋转头。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有旋转密封接头不适于含粉含砂介质的两相流流体的不足，提供一种两相流密封旋转座，采用本实用新型的技术方案，设计相互独立的两股流体管路，其中一个管路设计在中心轴管芯部，当含粉含砂介质两相流通过旋转中心轴管时，最大程度地减少了磨损，能满足含固体颗粒的含砂含粉流体高速流过的结构耐磨要求；同时，运动密封机构采用端面机械密封，由于机械密封摩擦阻力小，可方便地作为独立机构使用，结构简单紧凑，无需配套大功率扭矩源。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种两相流密封旋转座，包括静态外筒和中心轴管，所述的中心轴管可旋转地安装于静态外筒内，所述的静态外筒具有外筒内腔，且在外筒内腔内设有用于密封静态外筒和中心轴管之间配合间隙的机械密封，所述的静态外筒的侧壁上设有连通外筒内腔的第一流体静态侧向接入口，所述的中心轴管的管壁上具有第一流体动态夹层通道，所述的中心轴管的外壁上设有连通外筒内腔和第一流体动态夹层通道的第一流体动态夹层入口，所述的中心轴管的侧壁上设有连通第一流体动态夹层通道的第一流体动态出口；所述的静态外筒的端部设有与中心轴管的中心通孔一端相连通的第二流体静态中心接入口，所述的中心轴管的中心通孔另一端设有第二流体动态中心出口。

更进一步地，所述的机械密封采用双端面机械密封。

更进一步地，所述的静态外筒的端部设有外筒端盖，所述的第二流体静态中心接入口设于外筒端盖上，且第二流体静态中心接入口与中心轴管的中心通孔同轴。

更进一步地，所述的外筒端盖通过密封法兰结构与静态外筒相连接。

更进一步地，所述的静态外筒与中心轴管之间通过轴承转动连接，在静态外筒的两端分别设有与中心轴管相配合的第一轴承和第二轴承。

更进一步地，所述的第一流体动态出口在中心轴管的侧壁上沿圆周方向均匀设有两个以上。

更进一步地，所述的第一流体动态夹层入口在中心轴管的外壁上沿圆周方向均匀设有两个以上。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种两相流密封旋转座，其包括静态外筒和中心轴管，在中心轴管的中心设计中心直管，形成一路独立的流体通道，在静态外筒与中心轴管的夹层通道内设计另一路独立的流体通道，通过设计相互独立的两股流体管路，其中一个管路设计在中心轴管芯部，当含粉含砂介质两相流通过旋转中心轴管时，最大程度地减少了磨损，能满足含固体颗粒的含砂含粉流体高速流过的结构耐磨要求；

(2)本实用新型的一种两相流密封旋转座，其机械密封采用双端面机械密封，一方面保证了工作流体不外溢，两种流体互相不渗漏、不混合，另一方面采用端面旋转密封结构形式，最大程度地减少了旋转阻力，为减小辅助扭力源功率或免用辅助扭力源创造了条件，实现利用流体射流反作用力形成扭矩，可方便地作为独立机构使用，而无需配套大功率扭矩源；

(3)本实用新型的一种两相流密封旋转座，其静态外筒的端部设有外筒端盖，第二流体静态中心接入口设于外筒端盖上，且第二流体静态中心接入口与中心轴管的中心通孔同轴，采用外筒端盖结构，便于静态外筒与中心轴管的装配，且保证了第二流体通道不存在拐弯，最大程度减少了固体颗粒对管路的磨损；

(4)本实用新型的一种两相流密封旋转座，其静态外筒与中心轴管之间通过轴承转动连接，在静态外筒的两端分别设有与中心轴管相配合的第一轴承和第二轴承，利用轴承起到转动和限位支撑作用，保证密封旋转座低阻力运行；

(5)本实用新型的一种两相流密封旋转座，其第一流体动态出口在中心轴管的侧壁上沿圆周方向均匀设有两个以上，第一流体动态夹层入口在中心轴管的外壁上沿圆周方向均匀设有两个以上，保证了中心轴管旋转的稳定性和第一流体输送的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一种两相流密封旋转座的剖视结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、静态外筒；2、中心轴管；3、第一轴承；4、第二轴承；5、机械密封；6、外筒端盖；7、第一流体静态侧向接入口；8、外筒内腔；9、第一流体动态夹层入口；10、第一流体动态夹层通道；11、第一流体动态出口；12、第二流体静态中心接入口；13、第二流体动态中心出口。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1所示，本实施例的一种两相流密封旋转座，是一种360°旋转输送流体介质的密闭旋转连接器，其作用是将流体从管道的这边输入倒序安装或往复运动的设备中，再从其中排出的连接用密封装置。在结构上，其包括静态外筒1和中心轴管2，中心轴管2可旋转地安装于静态外筒1内，为了保证密封旋转座低阻力运行，在本实施例中，静态外筒1与中心轴管2之间优选通过轴承转动连接，即在静态外筒1的两端分别设有与中心轴管2相配合的第一轴承3和第二轴承4，轴承通过静态外筒1和中心轴管2上的台阶及轴用挡圈等常规手段装配连接，起到转动和限位支撑作用，保证了密封旋转座低阻力运行；静态外筒1具有外筒内腔8，且在外筒内腔8内设有用于密封静态外筒1和中心轴管2之间配合间隙的机械密封5，机械密封5起到转动密封作用，保证了工作流体不外溢，两种流体互相不渗漏、不混合；静态外筒1的侧壁上设有连通外筒内腔8的第一流体静态侧向接入口7，中心轴管2的管壁上具有第一流体动态夹层通道10，中心轴管2的外壁上设有连通外筒内腔8和第一流体动态夹层通道10的第一流体动态夹层入口9，中心轴管2的侧壁上设有连通第一流体动态夹层通道10的第一流体动态出口11，外筒内腔8与中心轴管2的外壁形成环形腔体，第一流体由第一流体静态侧向接入口7进入环形腔体内，并通过第一流体动态夹层入口9进入旋转的中心轴管2侧壁上的第一流体动态夹层通道10内，最后由第一流体动态出口11流出，形成独立的第一流体通道；静态外筒1的端部设有与中心轴管2的中心通孔一端相连通的第二流体静态中心接入口12，中心轴管2的中心通孔另一端设有第二流体动态中心出口13，第二流体介质由第二流体静态中心接入口12进入旋转的中心轴管2的中心通孔内，并由第二流体动态中心出口13流出，形成独立的第二流体通道。两相流体中的含粉含砂流体介质由第二流体通道流入和流出。采用上述的两相流密封旋转座，通过设计相互独立的两股流体管路，其中一个管路设计在中心轴管芯部，当含粉含砂介质两相流通过旋转中心轴管时，最大程度地减少了磨损，能满足含固体颗粒的含砂含粉流体高速流过的结构耐磨要求。

如图1所示，在本实施例中，机械密封5采用双端面机械密封，最大程度地减少了旋转阻力，为减小辅助扭力源功率或免用辅助扭力源创造了条件，实现利用流体射流反作用力形成扭矩，可方便地作为独立机构使用，而无需配套大功率扭矩源。另外，在本实施例中，为了便于静态外筒1与中心轴管2的装配，静态外筒1的端部设有外筒端盖6，第二流体静态中心接入口12设于外筒端盖6上，且第二流体静态中心接入口12与中心轴管2的中心通孔同轴。采用外筒端盖6的设计，便于静态外筒1与中心轴管2的装配，且保证了第二流体通道不存在拐弯，最大程度减少了固体颗粒对管路的磨损。优选地，外筒端盖6通过密封法兰结构与静态外筒1相连接，保证了外筒端盖6与静态外筒1的连接密封性，且便于连接装配。为了提高两相流密封旋转座的旋转稳定性，第一流体动态出口11在中心轴管2的侧壁上沿圆周方向均匀设有两个以上，第一流体动态夹层入口9在中心轴管2的外壁上沿圆周方向均匀设有两个以上，保证了中心轴管2旋转的稳定性和第一流体输送的稳定性。并且，第一流体动态出口11设于中心轴管2的侧壁上，有利于利用第一流体的射流反作用力来形成中心轴管2的旋转扭矩，便于两相流密封旋转座作为独立机构使用。

本实施例的一种两相流密封旋转座，其优点是为两相流动场合提供了一种辅助工具，使得原来的流体流动附加了旋转功能，从而满足所需的使用要求。由于采用端面旋转密封形式，旋转阻力大幅减少，不仅可用于大型轴类系统的润滑冷却流体的循环运行，由于旋转阻力小，可扩大应用到独立气动液压工具的使用等，无需配套大功率扭力源。其同时满足了密封旋转座本身磨损轻微和本身旋转运动阻力小的要求，适合于旋转喷砂器具和其他独立设备的更广泛应用，可用于二元式喷粉、喷涂及气动吸入式喷砂等领域。使用时，将两相流体分别输入静态部分的输入接口，即第一流体由第一流体静态侧向接入口7导入，第一流体由第二流体静态中心接入口12导入，第一流体依次经过第一流体静态侧向接入口7、外筒内腔8、第一流体动态夹层入口9、第一流体动态夹层通道10和第一流体动态出口11流出；第二流体依次经过第二流体静态中心接入口12、中心轴管2的中心通孔和第二流体动态中心出口13流出，保证了第二流体通道不存在拐弯，减少了固体颗粒对管路的磨损。

本实用新型的一种两相流密封旋转座，通过设计相互独立的两股流体管路，其中一个管路设计在中心轴管芯部，当含粉含砂介质两相流通过旋转中心轴管时，最大程度地减少了磨损，能满足含固体颗粒的含砂含粉流体高速流过的结构耐磨要求；同时，运动密封机构采用端面机械密封，由于机械密封摩擦阻力小，可方便地作为独立机构使用，结构简单紧凑，无需配套大功率扭矩源，具有广泛的应用前景。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种两相流密封旋转座，其特征在于：包括静态外筒(1)和中心轴管(2)，所述的中心轴管(2)可旋转地安装于静态外筒(1)内，所述的静态外筒(1)具有外筒内腔(8)，且在外筒内腔(8)内设有用于密封静态外筒(1)和中心轴管(2)之间配合间隙的机械密封(5)，所述的静态外筒(1)的侧壁上设有连通外筒内腔(8)的第一流体静态侧向接入口(7)，所述的中心轴管(2)的管壁上具有第一流体动态夹层通道(10)，所述的中心轴管(2)的外壁上设有连通外筒内腔(8)和第一流体动态夹层通道(10)的第一流体动态夹层入口(9)，所述的中心轴管(2)的侧壁上设有连通第一流体动态夹层通道(10)的第一流体动态出口(11)；所述的静态外筒(1)的端部设有与中心轴管(2)的中心通孔一端相连通的第二流体静态中心接入口(12)，所述的中心轴管(2)的中心通孔另一端设有第二流体动态中心出口(13)。

2.根据权利要求1所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的机械密封(5)采用双端面机械密封。

3.根据权利要求1所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的静态外筒(1)的端部设有外筒端盖(6)，所述的第二流体静态中心接入口(12)设于外筒端盖(6)上，且第二流体静态中心接入口(12)与中心轴管(2)的中心通孔同轴。

4.根据权利要求3所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的外筒端盖(6)通过密封法兰结构与静态外筒(1)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的静态外筒(1)与中心轴管(2)之间通过轴承转动连接，在静态外筒(1)的两端分别设有与中心轴管(2)相配合的第一轴承(3)和第二轴承(4)。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的第一流体动态出口(11)在中心轴管(2)的侧壁上沿圆周方向均匀设有两个以上。

7.根据权利要求6所述的一种两相流密封旋转座，其特征在于：所述的第一流体动态夹层入口(9)在中心轴管(2)的外壁上沿圆周方向均匀设有两个以上。

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