TWI724991B - 活塞致動的旋轉管套節 - Google Patents

Abstract

一種旋轉管套節，其包括一罩殼，該罩殼形成有一內孔及一活塞孔，該活塞孔具有一相對於該內孔被設置在一徑向偏移距離處的開放端部。該活塞孔和該內孔被流體式地隔離開。一密封件載座被可滑動式地設置於該內孔中，且包括一相對於該內孔徑向朝外地延伸出的致動臂，以使其重疊該活塞孔。一被可滑動式地設置在該活塞孔內的活塞為可延伸出的，以可釋放開地抵靠該致動臂及迫動該密封件載座，以在該活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該密封件載座。

Description

活塞致動的旋轉管套節 【相關申請案】

本申請案主張2014年7月18日所提申案號為62/026,218的美國臨時專利申請案的優先權，該申請案之內容在此通過引用將其全部併入本文。

本案發明係有關一種例如是旋轉管套節的流體連結裝置，且更特別的是有關一種改良過之密封控制致動器機構，其係以流體壓力操作，不論是使用潤滑性介質、非潤滑性介質、或是沒有介質在該旋轉管套節內。

例如是旋轉管套節的流體連結裝置被使用在工業應用中，例如金屬或塑膠的加工、工件保持、印刷、塑膠膜製造、造紙、半導體晶圓製造、及其他需要一流體介質從一例如是一泵或儲存器之固定的源頭被傳送進入一例如是工具機主軸之轉動元件的工業製程、工件夾持系統、或轉動圓筒或缸體。此些應用常會需要相當高的介質壓力、流動速度、或高工具機轉動速度。

被使用在此些應用中的旋轉管套節，輸送用於冷卻、加熱或是用於致動一或多個轉動元件的設備所使用的流體介質。典型的流體介質 包括水基液體、液壓或冷卻由、及空氣。在某些情況下，例如是，當從一流體通路排空一介質時，旋轉管套節可在真空下操作。使用旋轉管套節的機器典型地包括精密的構件，例如軸承、齒輪、電氣構件、及其他等構件，該等構件昂貴及/或在使用中是困難修理或更換的。此些構件如果在操作期間暴露在從該旋轉管套節洩漏或流出的流體中，常會遭受到腐蝕的環境或損壞。

一旋轉管套節典型地係包括有一固定的構件，有時被稱為罩殼，其具有一用於接收流體介質的入口。一非轉動式密封構件被裝設在該罩殼內。有時被稱做為一轉子的一轉動構件包括一轉動式密封構件及一用於將流體輸送至一轉動構件的出口。該非轉動式密封構件的一密封表面被偏壓成和該轉動式密封構件的該密封表面嚙合，通常是藉由一彈簧、介質壓力、或是其他的方法，因而使一密封被形成在該旋轉管套節的該等轉動式及非轉動式的構件之間。該密封使流體介質能被傳送通過該旋轉管套節，而不會有介於該等非轉動式及轉動式部分之間的明顯洩漏。通過該旋轉管套節的流體介質可潤滑該等被嚙合的密封表面，以將該等密封構件的磨耗減到最小。當一旋轉管套節和非潤滑性介質(例如乾空氣)一起或是未和任何介質被使用時，該等被嚙合的密封表面會經歷一〝乾運轉〞的情況，其會由於缺乏適當的潤滑而造成快速的密封件磨損。延長期間的乾運轉會對該等密封構件造成嚴重的損壞，因而需要一或二密封構件之昂貴及耗時的更換。

例如電腦數值控制(CNC)銑削機、鑽孔機、車床、傳輸線等等之高速加工設備，使用旋轉管套節來將一介質直接地供應至一刀具的切 削邊緣，用於在一配置中的冷卻及潤滑，其通常被稱為〝貫穿主軸的冷卻劑〞。一貫穿主軸的冷卻劑的配置延長了昂貴切削刀具的使用壽命，藉由允許可有較高的切削速度而提高了生產率，及將會損壞工件或切削刀具的材料碎屑沖離開該刀具的切削表面。不同的工件材料為了有最佳的生產率及成效，典型地係需要不同的介質。例如，空氣或空浮微粒介質在加工非常硬的材料時，可提供較佳的熱性控制，而液體式冷卻劑在加工例如是鋁之較軟的材料時，可提供較佳的成效。此外，某些類型的工作可在無一貫穿主軸的冷卻劑下，被更有效地及較不昂貴地被執行。

在某些應用中，在該密封件被鬆解開時，例如是在更換刀具主軸時，亦可能想要避免掉會有該連結器之工作流體的任何溢出。沿著此些相同的管線，其可能進一步想要在該工作流體於全壓之前，嚙結該連結器的該轉動式密封件，以使流動的開始不會造成該工作流體的洩漏，該流動可包括該工作流和空氣的一混合流。

在一觀點中，本案揭示說明了一種旋轉管套節。該旋轉管套節包括一罩殼，其具有一內孔及一活塞孔，該內孔和一介質通道開口流體式連通，該活塞孔具有一相對於該內孔被設置在一徑向偏移距離處的開放端部。該活塞孔和該介質通道開口及該內孔被流體式地隔離開，且被流體式地連接至一致動口。一非轉動式密封件載座被可滑動式地設置於該內孔中，且該罩殼具有一和該內孔流體式連通的介質通道。一致動臂被連接至該非轉動式密封件載座，且相對於該內孔從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出。該致動臂至少部分地重疊該活塞孔的該開放端部。一活塞被 可滑動式地設置在該活塞孔內，使得一可變動的活塞容積被界定在該活塞及該活塞孔之間。該可變動的活塞容積被流體式地連接至該致動口，及該活塞被調適成在經由該致動口被提供之一流體壓力出現在該可變動的活塞容積中時，從該內孔的該開放端部延伸出。該活塞被構造成可釋放開地抵靠該致動臂及迫動該致動臂，且因而迫動該非轉動式密封件載座，以在該活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座。一密封件被設置成環繞該非轉動式密封件載座，以產生一介於該非轉動式密封件載座及該內孔之間的滑動式密封。該非轉動式密封件載座被配置成在受壓下之流體出現在該活塞孔內時相對於該罩殼延伸出。

在另一觀點中，本案揭示說明了一種用於操作一旋轉管套節的方法。該方法包括提供一罩殼，該罩殼具有一內孔及一活塞孔，該內孔和一介質通道開口流體式連通，該活塞孔具有一相對於該內孔被配置在一徑向偏移距離處的開放端部，該活塞孔和該介質通道開口及該內孔被流體式地隔離開，且被流體式地連接至一致動口。該方法進一步包括將一非轉動式密封件載座可滑動式地設置於在該罩殼內的該內孔中，及將一介質通道和該內孔流體式地連接。被連接至該非轉動式密封件載座且相對於該內孔從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出的一致動臂被提供，使得該致動臂至少部分地重疊該活塞孔的該開放端部。一活塞被可滑動式地設置在該活塞孔內，使得一可變動的活塞容積被界定在該活塞及該活塞孔之間。該方法亦包括施加一致動流體壓力於該致動口，使得該致動流體壓力出現在該可變動的活塞容積中，以提供一傾向相對於該活塞孔延伸該活塞的空壓作用力，及以該活塞推動該致動臂及迫動該致動臂，及因而迫動該 非轉動式密封件載座，以在該活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座。

D:偏移的距離

100:旋轉管套節

101:非轉動部分

102:轉動式密封構件

103:轉動式密封件載座

104:非轉動式密封構件

105:非轉動式密封件載座

106:罩殼

109:螺栓孔

111:外密封件

112:介質通道

113:外轉動式密封件

114:第二密封件

125:介面

128:內孔

129:地面

200:空壓致動口

202:活塞孔

203:中心線

205:中心線

206:活塞

207:開槽

208:致動臂

210:軸向朝外的面部

212:扣環

214:收集通道

216:通氣路徑

300:旋轉管套節

302:第二孔

306:第二活塞

308:第二臂

310:環形通道/空壓致動口

312:空氣路徑

314:非轉動式機械構件

402:步驟

404:步驟

406:步驟

408:步驟

410:步驟

412:步驟

502:額外的通氣開口

504:端緣

506:軸環

508:凸緣

510:台階部分

512:徑向延伸的環形面

圖1為依據本案揭示之一旋轉管套節的一實施例之一非轉動部分的一前視圖。

圖2、3及7為被顯示在圖1中之一旋轉管套節的該實施例在二操作位置的橫斷面視圖。

圖4及5為一旋轉管套節的一第二實施例在二操作位置的橫斷面視圖。

圖6為用於操作依據本案揭示的一旋轉管套節之一方法的一流程圖。

圖8為依據本案揭示之一旋轉管套節的一替代式實施例的一橫斷面視圖。

在形成本案說明書之一部分的該等圖式中，圖1為該旋轉管套節100之一非轉動部分101的一前視圖。圖2及3為該旋轉管套節100在二操作位置的剖斷面視圖。參考圖1至3，該旋轉管套節100包括有一被連接至一轉動式密封件載座103之端部的轉動式密封構件102，以及一被連接在一非轉動式密封件載座105之端部的非轉動式密封構件104，該轉動式密封構件102通常被稱為一轉子。該非轉動式密封件載座105相對一罩殼106為可軸向地移動的，其被最佳地顯示在圖2及3中。雖然該罩殼106在圖2及3中被顯示成一二件式的結構，但是一單件式的結構、或是一多於二件的結構可根據需要被使用於該罩殼106。在本案的揭示中，該罩殼106被指 為一單一結構，而不考慮補充此結構的件數。該轉動式密封構件102和例如是已被知道之機械主軸的一轉動式機械構件(未被顯示出)聯結。該罩殼106和一非轉動式機械構件(未被顯示出)聯結。一分段導管或介質通道112分別地延伸貫穿該轉動式密封件載座103、該非轉動式密封件載座105、及該等轉動式及非轉動式密封構件102及104，如同被最佳地圖示說明在圖2及3中的。

該介質通道112的諸部分被界定在該旋轉管套節100的不同構件中，以在該等轉動式及非轉動式密封構件102及104被嚙結時，提供一貫穿該等轉動式及非轉動式密封件載座103及105的流體路徑。當該等轉動式及非轉動式密封構件102及104被彼此嚙結時，該介質通道112可被選擇性地配置成密封式地封閉流體，且在該等轉動式及非轉動式密封構件102及104未被嚙結時，該介質通道112被打開用於排放至大氣，如同相對於該旋轉管套節100的操作被更詳細地說明的，且之後的說明相對於圖6的流程圖被說明於下。在某些應用中，該介質通道112可被處於將工作流體從在該介質通道112內拉出及排除的一真空。

該轉動式密封件載座103支撐該轉動式密封構件102，該轉動式密封件載座103可和例如是一在CNC銑削機上的主軸之任何類型的機械構件連接或連結。當該轉動式密封構件102和該非轉動式密封構件104被嚙結時，一機械面密封被產生。該機械面密封運作以密封住該介質通道112，該介質通道112用於將一流體介質從該轉動式密封件載座103傳送至該非轉動式密封件載座105，且因而通過該等載座被連接至的對應的機械構件。在該被圖示說明的實施例中，該罩殼106可藉由延伸貫穿螺栓孔109 的螺栓(被顯示有四個)被連接至一機械的一非轉動式部分或構件，以嚙結被形成在該非轉動式機械構件中之對應的具螺紋開口，但是其他的安裝配置亦可被使用。

該轉動式機械構件可形成一內孔，其密封式地嚙結一環繞該罩殼106之一部分被設置的外密封件111，如同在圖2及3中被顯示的。同樣地，一被形成在該轉動式機械構件中的內孔，可密封式地嚙結一繞著該轉動式密封件載座103的一部分被設置的外轉動式密封件113。在該被圖示明的實施例中，一第二密封件114被配置在該罩殼106及該非轉動式密封件載座105之間。該第二密封件114可滑動式地及可密封式地嚙結該非轉動式密封件載座105，以在操作期間，提供一介於該非轉動式密封件載座105及該罩殼106之間的密封功用。如同在圖2及3的斷面中所顯示的，該第二密封件114被表示成大致係具有一矩形的斷面。其被設想到該第二密封件114可被實施成任何適當類型的滑動式密封件，例如一種U形杯狀的密封件、O形環密封件、唇密封件及類似者。當受壓介質或一真空出現在該介質通道112內時，該第二密封件114作用來將該介質通道112從周圍環境或該旋轉管套節100的其他部分密封開。

在用於被顯示在圖2及3之該橫斷面中的該旋轉管套節100的該實施例中，該非轉動式密封構件104被連接至該非轉動式密封件載座105。該非轉動式密封件載座105被可滑動式地及可密封式地配置在該罩殼106的一內孔128，且具有一外徑部分，該外徑部分可滑動式地嚙結該內孔128的一地面129。該內孔128大致為圓筒形的，且可形成一介於其一內徑及該非轉動式密封件載座105的一外徑之間的些微間隙，以允許在介於該 非轉動式密封件載座105及該內孔128之間的一軸向的角度欠準，其有利地允許該旋轉管套節能包容介於轉動式及非轉動式機械構件之間的組合及操作欠準情況。繞著該非轉動式密封件載座105環狀地延伸之該地面129的軸向長度及內徑尺寸，可依據特殊的設計需求及介於各應用所用的諸構件之間所預想的欠準被選擇出。該結構性配置允許該非轉動式密封構件104相對於該罩殼106的滑動，以使該非轉動式密封構件104和該轉動式密封構件102能有選擇性的嚙結及鬆解開，並補償可能存在成介於該二密封構件102及104之間的軸向位移。

在圖2的該圖示說明中，該等密封構件102及104被顯示在一脫離開的位置，該非轉動式密封件載座105在該位置係相對於該罩殼106被縮回在該內孔128內。在圖3的該圖示說明中，該等密封構件102及104被顯示在一嚙結的位置，該非轉動式密封件載座105在該位置係相對於該罩殼106延伸在該內孔128內。在該嚙結的位置，一機械面密封被形成在或環繞一介於該等轉動式及非轉動式密封構件102及104之間的介面125。

該罩殼106具有諸通道及開口，用於提供一工作流體給該介質通道112，該工作流體可為一種液體或一種氣體，及用於提供空氣或真空給一致動通道，其造成該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106移動。更特別的是，該罩殼106形成有一致動口200，其被流體式地連接至被形成在該罩殼106中的一活塞孔202。如同被顯示在在圖2及3中的，該活塞孔202具有一中心線203，其以離該內孔128的一中心線205一偏移的距離D(被標示在圖3中)延伸平行於該中心線205。

一浮動式活塞206被可滑動式地配置在該活塞孔202中。該 浮動式活塞206具有一大致為圓筒形的形狀，其自由地且大致是可密封式地移動於該活塞孔202內。在該被圖示說明的實施例中，在被施加於該致動口的一壓力下的空氣或另一種流體，會充填該活塞孔，並引發一空壓(或依據被使用之流體的類型為液壓)作用力上到該活塞206的一軸向面上，傾向相對於該罩殼106以一朝外或延伸的方向推動該活塞206。一真空亦可被施加來將該活塞206縮回進入該活塞孔202中。在操作期間，傾向相對於該罩殼106延伸該浮動式活塞206的一作用力被傳送至該非轉動式密封件載座105。在該被顯示之特別的實施例中，該非轉動式密封件載座105形成有或被連接至一致動臂208，該致動臂208相對該中心線205從該非轉動式密封件載座105徑向朝外地延伸出。該致動臂208被該活塞206的一軸向朝外的面部210(被標示在圖3中)接觸，且當該活塞206被驅使延伸時被推動，並如先前所述地相對於該罩殼106延伸。在該被圖示說明的實施例中，該致動臂208被可滑動式地套接在一被形成於該罩殼106中的開槽或通道207內。該致動臂208及該開槽207一起形成一鍵接配置，其防止該非轉動式密封件載座105於操作期間的轉動。

額外的作用力分力或作用力作用可能會影響傾向相對於該罩殼106延伸或位移該非轉動式密封件載座105的一淨作用力。例如，一彈簧(未被顯示出)可被加在該非轉動式密封件載座105及該罩殼106之間，傾向將該非轉動式密封件載座105偏壓朝向或離開該罩殼106。在一實施例中，例如此一彈簧可被放置在該活塞孔中，及被連接於該活塞及該罩殼之間，以在其間提供一將該活塞偏壓遠離或朝向該罩殼的作用力。此外，該非轉動式密封件載座105可呈現一淨液壓表面，其亦可被稱作為一平衡比 列，其被曝露於在該介質通道112中的流體壓力，並產生一傾向迫使該非轉動式密封件載座105移進入出現在該介質通道112內的流體。

促進該活塞206在該活塞孔202內的自由移動之介於該活塞206及該活塞孔202之間的一間隙的大小或尺寸，可以一種方式被控制，該方式係近似被提供於在一內燃機內之一活塞孔及一往復式活塞之間的密封，以允許至少某些流體能從該活塞孔202洩漏至周遭環境。此些洩漏在操作期間可助於阻止在該活塞孔202內之該活塞206的黏滯或結合。

在操作期間，施加一相當低的空氣壓力至該活塞孔202，會造成該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106延伸。換言之，雖然任何藉由該介質的液壓作用力作用在該非轉動式密封件載座105上，並造成該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106軸向地移動，但應用空氣壓力在該活塞孔202上，會具有一空壓(或依據被使用之流體的類型為液壓)線性活塞致動器的效果，其使用該活塞206來推抵該致動臂208，及相對於該罩殼106的該活塞孔202延伸該非轉動式密封件載座105。特別的是，當一空氣流被提供給該空壓致動口200時，該空氣的該流動動量及壓力會充填該活塞孔202，且即使某些空氣可能會通過介於該活塞206及該活塞孔202之間的間隙洩漏，其會動力式及空壓式地推抵該活塞206的一背側，因而造成該非轉動式密封件載座105以一相對於該罩殼106的延伸方向移動。換句話說，該轉子或該轉動式密封件載座103朝向該罩殼106的軸向移動，可在空氣壓力被出現在該活塞孔202內時被防止。一扣環212可被連接至該罩殼106，及被配置成，當該非轉動式密封件載座105如在圖3中所顯示地係在一完全延伸出的位置時，藉由接觸通過該開槽207之端部的該致動臂208， 而限制該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106之徑向朝外的移動。

在一觀點中，該旋轉管套節100被構造成，於使用期間在該第二密封件114部分或完全失效的情況下，防止不想要的作用力作用在該非轉動式密封件載座105上。例如，在該第二密封件114之密封功用中的一部分或完全失效，可能會造成存在於該介質通道112內的介質沿著該內孔128的該地面129通過，進到該活塞206的附近。如果有一足夠量的介質聚集及壓擠該活塞206周圍，其可能會施加一液壓作用力至該活塞上，且因而施加至該非轉動式密封件載座105上。此外，此流體可進一步侵入被連接至該空壓致動口200的空壓系統。為了避免在洩漏情況下的此些作用，該旋轉管套節100包括一流體排出配置，如同被顯示在圖7的該橫斷面中。

參考圖7，該罩殼106形成有一收集通道214，其在該被圖示說明的實施例中被配置在該內孔128內，使得該第二密封件114係在該收集通道214及該介質通道112的一流體入口側之間。該收集通道214繞著該內孔128的整個橫斷面環圈式地延伸。在此配置中，可能會漏通過該第二密封件114之來自該介質通道112內部的流體，會聚集在該收集通道214內。至少一通氣路徑216被形成在該罩殼106內。在該被圖示說明的實施例中，二通氣路徑216被顯示出。各通氣路徑216完全地延伸通過該罩殼106介於該收集通道214及該罩殼106的一外部分之間，以致任何存在於該收集通道214內的流體，可經由該通氣路徑216流出該旋轉管套節100。依據該旋轉管套節的裝設定向，流體可能會藉由重力或因為額外的流體可能會被加入該收集通道而藉由流體的移動通過該通氣通道。特別是，該通氣路徑的存在確保沒有被洩漏的流體加壓會發生在該旋轉管套節內，如同先前所 說明的，該加壓可能會影響該旋轉管套節的操作。

該旋轉管套節100的一替代式實施例被顯示在圖4及5中。於此，為了簡單起見，類似的元件符號標示如先前所說明及例如被顯示在圖2及3中的類似結構。在此實施例中，一旋轉管套節300包括一第二活塞306，其推抵一第二臂308，該第二臂308被形成在該非轉動式密封件載座105上，或被連接至該非轉動式密封件載座105。該第二活塞306被配置在一被形成於該罩殼106中的第二孔302中。如先前所說明的，該第二孔302平行於容置該第一活塞206的該活塞孔202，使得該二個活塞206及306能以一單一的方向施加一作用力到該非轉動式密封件載座105上。在該被圖示說明的實施例中，該等活塞206及306具有相同的結構，亦即是具有相同的尺寸及形狀，且在操作期間受到空壓或一共同的空壓源。如被顯示出的，一被組合的空氣路徑312被形成在一非轉動式機械構件314中，該罩殼106被連接入該非轉動式機械構件314內，該空氣路徑312被流體式地連接至一環形通道310，該環形通道310係被界定在被形成於該罩殼106中的一通道及該機械構件314的一表面之間。該環形通道流體式地將該空氣路徑312和該等第一及第二孔202及302互相連接，使得被施加於該被組合的空氣通道的空氣壓力被平均地分配給該等第一及第二孔202及302。

當一空氣壓出現在該第二孔302中時，以和抵靠該致動臂208之該第一活塞206相似的方式，相對該第二孔302浮動的該第二活塞306抵靠住該第二臂308，及操作來推動該第二臂308以及該非轉動式密封件載座105。在此結構中使用二活塞，當和由一在如同先前所述之旋轉管套節100中之相同尺寸的單一活塞所施加的該延伸作用力比較時，該等活塞用來相 對於該罩殼106在一延伸方向迫動該非轉動式密封件載座105的作用力可被倍增。此外，如同在該被圖示說明之實施例中的該例子，二個活塞或是多於二個活塞可被使用。該等二個或多個活塞可環繞該非轉動式密封件載座105被對稱性地配置，以將作用力對稱性地施加至該非轉動式密封件載座，因而排除或避免該非轉動式密封件載座相對其被滑動式地配置於其中之該罩殼的該內孔的錯位。

用於操作該旋轉管套節100或300的一種方法的一流程圖被顯示在圖6中。該被說明的方法被提出來圖示說明操作依據本案揭示之旋轉管套節的一可能的模式，且不應被理解為排除其他的操作模式，或排除所有可能的操作模式。該被說明的方法包括用於一旋轉管套節之操作的諸理想特徵，該等特徵之全部或子集可在操作期間，被使用在不同的時間，或是依據各操作任務之特殊需求，被使用在不同的應用中。

該被說明的方法可被應用於在一工具機中之一旋轉管套節的使用，於其中不想要的操作特徵可能會出現在一工作任務的開始或結束。該被設想的工作任務可包括啟動、使用及從旋轉管套節內排出該工作介質的一循環。在該被設想的應用中，當該等面密封件被分別地嚙結及鬆解開時，該工作介質的洩漏在該工作任務的開始及結束都是不想要的。

考慮到前述的方法，一空氣流在步驟402被施加至該空氣致動口，其在如先前所述沒有工作介質時，操作以嚙結該轉動式密封件。例如，該空氣流可被施加至該空壓致動口200或310，以將個別的活塞迫抵住該非轉動式密封件載座的該等臂部，並推動該等臂部，因而將該非轉動式密封件載座相對於該罩殼延伸，以嚙結介於該等轉動式及非轉動式密封構 件102及104之間的該機械面密封件。當該密封件已被嚙結時，該空氣流可在步驟404被選擇式地停止，其在一實施例中是和在步驟406之於該介質通道中之該介質流的啟動同時地發生，或緊接著在該介質通道中之該介質流的啟動。應瞭解到，對那些包括有一打開彈簧的旋轉管套節實施例而言，在沒有工作介質之空氣流的停止，可能會造成該密封件鬆解開，及因而對該等實施例而言，處理步驟404可被省略掉。對那些沒有包括一打開彈簧的實施例而言，如果例如是摩擦力的靜作用力、及例如是彈簧的關閉作用力等可克服任何打開作用力，使得密封件嚙結可被保持，則該空氣流的停止可能不會造成該密封件鬆解開。

以該被嚙結之轉動式密封件，該工作介質的一流動可在步驟406被啟動。在該工作介質流的啟動之前關閉該密封件就各種不同的原因而言可能是理想的。例如，即使不可壓縮的工作介質會依據該旋轉管套節的平衡比例造成密封件嚙結，在該介質通道內流動啟動的一有限時間內之不充足的液壓作用力，可能會允許洩漏，除非是該等密封件已被嚙結。藉由首先在步驟402提供空氣流來嚙結該密封件，可確保抵抗此種不想要的流體洩漏。

當該工作任務被完成時，一空氣流可在步驟408被施加至該空氣致動口。按理說，傾向嚙結該等密封件的作用力可能不會和一來自該工作介質的液壓作用力合成，以減低密封件的損耗。於此，該空氣流的應用在該工作流體流及壓力被減低時用於一有限的時間，以致該密封件可保持在一嚙合的狀態。選擇性的，在步驟410，一真空可被施加至該介質通道，以移除任何剩餘的工作流體，同時該空氣流仍被施加以將該密封件保持在 嚙合狀態。在此方式中，該介質通道的有效排空可被達成，且流體洩漏可被避免。

在步驟412，當工作流體的排空被完成時，去到該空氣致動口的空氣流被停止，及可選擇式地藉由施加一真空於該同一空氣致動口而被取代。如同先前被說明的，施加真空至該空氣致動口，可能會造成在個別活塞孔中之該(等)活塞的縮回，其能移除對密封鬆解的障礙，以及操作清理該內孔去除可能已被聚集在該內孔中的任何流體及/或其他的碎屑。應瞭解到此處理步驟可能並不需要，如果一打開彈簧被用於迫使該等密封構件分開。選擇性地，該等密封構件的鬆解開可藉由該轉動式密封件的軸向運動被完成。

在操作中，該旋轉管套節100或300可使用以恰高於該大氣壓被提供給該(等)活塞孔的一空氣流或一液體冷卻劑流，使得該等密封構件102及104能被嚙結。各種相關參數的大小及該等相關結構的尺寸，可依據被選用於促進該等密封件的嚙結或鬆解開之特別的尺寸被改變。

一旋轉管套節500的一替代式實施例的一橫斷面被顯示在圖8中，為了簡單起見，於其中和先前所說明之該旋轉管套節100的對應結構及特徵相同或近似的結構及特徵，係以和先前所使用之相同的元件符號被標示。應注意到圖8的該橫斷面係以和圖7中所顯示之該橫斷面相同的定向被取得，但係在該對應的旋轉管套節500中被取得。如同可被看見到，當比較圖7及8時，該旋轉管套節500大致係近似於該旋轉管套節100，但是具有如以下所討論到的結構性差異。

在該旋轉管套節500中的一結構性差異在於額外的通氣開 口502(被顯示出有二個)，該等通氣開口502被配置成和該等通氣路徑216流體式連通，並如所顯示出的，沿著該介質通道112的一中心線，延伸垂直於該等通氣路徑216。當該旋轉管套節500以任何定向操作時，該等額外的通氣開口502促進流體從該收集通道214的通氣或排出。此外，一端緣504被形成在該罩殼106中，當相較於圖7中所顯示的該罩殼106，其用於減低該罩殼106的質量，以及提供一用於流體從額外的通氣開口502通風或排出之更直接的大道。

有關提供一機械式止動件來限制該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106的延伸，該旋轉管套節500包括一形成一徑向朝外之凸緣508的軸環506。在該被圖示說明之實施例中的該軸環506被壓合入該非轉動式密封件載座105的一端部，使得該凸緣508從該非轉動式密封件載座105的一端部朝外地突出。在該被圖示說明之實施例中，該內孔128具有一台階部分510，其相對於該內孔128的該地面129被徑向朝外地設置，且將該凸緣508以一種間隙配合的方式容置於其中。在操作期間，當該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106由於其沿著該內孔128滑動而延伸時，該非轉動式密封件載座105沿著該內孔128的行程或位移被限制，且該滑行運動在該凸緣508鄰接一徑向延伸的環形面512時停止，該環形面512延伸介於該台階部分510及該內孔128的該地面129之間。該軸環506及凸緣508因而為在圖2中被顯示之該扣環212的一替代方案。不論該軸環506及該凸緣508、該扣環212、或是任何其他機械式止動件被使用來限制該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106的位移，此種位移限制確保當該非轉動式密封件載座105相對於該罩殼106到達其最大延伸位置時，該浮動活塞保持 被滑動式地支撐在該活塞孔內。

於本案中所引用之所有的參考文件，包括公開案、專利申請案及專利案在此通過引用將其全部併入本文，如同各參考文件被個別地及特別地被說明成通過引用被併入，及全部於此被闡述。

在說明本案發明之說明書中(特別是在以下之申請專利範圍之文中)的該等用詞〝一〞及〝一個〞及〝該〞及近似指稱的使用，係要被解釋成涵蓋單數及複數，除非另有說明或前後關係明顯矛盾。該等用詞〝包含〞〝具有〞〝包括〞及〝含有〞係被解釋成開放用詞(亦及意指〝包括但不限於〞)，除非另有註釋。文中數值範圍的重述僅打算要做為個別地提及落在範圍內之各個別數值的速記方法，除非文中另有說明，且各個別數值如同其在文中被個別引述地併入說明書中。被說明於文中的所有方法可以任何適當的順序被施行，除非另有說明或前後關係明顯矛盾。任何及全部範例的使用，或文中所提出的範例性語言(如〝例如〞)，僅打算用於較佳地圖示說明本案發明，且並非要提出一在本案發明之範疇上的限制，除非另有主張。在本說明書中沒有任何表達應被解釋成指示任何非主張的元件是實施本案發明的基本要素。

本案發明之較佳實施例被說明於本文中，包括發明人所知用於進行本案發明的最佳模式。該等較佳實施例的變化在那些熟習相關技術者讀過前述的說明下，可變得明白。本案發明人期盼技術人員能適當地應用此些變化，且本案發明人希望本案發明以不同於本文中被具體說明的方式被實施。因此，本案發明包括為適用法律下所允許之隨附申請專利範圍中所界定的標的之所有的修改及相當的內容。此外，將前述元件組合入其 等之所有可能的變化係為本案發明所包含，除非另有說明或前後關係明顯矛盾。

100:旋轉管套節

102:轉動式密封構件

103:轉動式密封件載座

104:非轉動式密封構件

105:非轉動式密封件載座

106:罩殼

111:外密封件

112:介質通道

113:外轉動式密封件

114:第二密封件

128:內孔

200:空壓致動口

203:中心線

205:中心線

206:活塞

208:致動臂

210:軸向朝外的面部

212:扣環

214:收集通道

Claims (20)

1. 一種旋轉管套節，其包括：一罩殼，其具有一內孔及一活塞孔，該內孔和一介質通道開口流體式連通，該活塞孔具有一相對於該內孔被設置在一徑向偏移距離處的開放端部，該活塞孔和該介質通道開口被流體式地隔離開，且和該內孔被流體式地隔離開，且被流體式地連接至一致動口；一非轉動式密封件載座，其被可滑動式地設置於在該罩殼內的該內孔中，且具有一和該內孔流體式連通的介質通道；一致動臂，其被連接至該非轉動式密封件載座，且相對於該內孔從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出，該致動臂至少部分地重疊該活塞孔的該開放端部；一活塞，其可滑動式地被設置在該活塞孔內，以使得該活塞可自由地移動於該活塞孔內，以界定一可變動的活塞容積在該活塞及該活塞孔之間，該可變動的活塞容積被流體式地連接至該致動口，該活塞被調適成在經由該致動口被提供之一流體壓力出現在該可變動的活塞容積中時，從該內孔的該開放端部延伸出，該活塞具有接觸該致動臂之一軸向朝外的面部且被構造成可釋放開地抵靠該致動臂及迫動該致動臂，且因而迫動該非轉動式密封件載座，以在該活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座；及一密封件，其被設置成環繞該非轉動式密封件載座，且被設置成產生一介於該非轉動式密封件載座及該內孔之間的滑動式密封；其中，該非轉動式密封件載座被配置成在受壓下之流體出現在該活塞 孔內時相對於該罩殼延伸出。
2. 根據申請專利範圍第1項之旋轉管套節，其進一步包括：一第二活塞孔，其被形成在該罩殼內，該第二活塞孔具有一對應的開放端部，該第二活塞孔以和該活塞孔平行的方式延伸；一第二致動臂，其被連接至該非轉動式密封件載座，且相對於該內孔自該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出，該第二致動臂至少部分地重疊該第二活塞孔的該對應的開放端部；及一第二活塞，其被可滑動式地設置在該第二活塞孔內，以使得一第二可變動的活塞容積被界定在該第二活塞及該第二活塞孔之間，該第二活塞被調適成在該流體壓力出現在該第二可變動的活塞容積中時，以一符合該活塞之一位移的位移從該第二活塞孔的該對應的開放端部延伸出；其中，該第二活塞被構造成可釋放開式地抵靠住該第二致動臂，且呼應該活塞迫動該致動臂而迫動該第二致動臂，以在該活塞及該第二活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座。
3. 根據申請專利範圍第2項之旋轉管套節，其中該致動口可和一受壓流體或空壓之源頭連接，且其中該致動口將該活塞孔及該第二活塞孔和該源頭流體式地相連接。
4. 根據申請專利範圍第2項之旋轉管套節，其中該致動臂及該第二致動臂相對於該非轉動式密封件載座及該內孔被設置在直徑上相對的徑向位置上。
5. 根據申請專利範圍第1項之旋轉管套節，其進一步包括一收集通道，該收集通道被形成在該罩殼中環繞該內孔，且和該內孔流體式地連通，該 收集通道被設置在該密封件及該內孔之相對該介質通道開口的一開放端部之間，該收集通道繞著該內孔的一整個橫斷面環狀式地延伸，且被調適成收集一通過該密封件的介質流體洩漏。
6. 根據申請專利範圍第5項之旋轉管套節，其進一步包括至少一通氣路徑，該通氣路徑被形成在該罩殼中，且從該收集通道完全地穿過該罩殼延伸至該罩殼的一外部分，所述至少一通氣路徑被調適成將存在或被收集在該收集通道內的流體排放到該罩殼外。
7. 根據申請專利範圍第6項之旋轉管套節，其進一步包括至少一額外的通氣路徑，所述至少一額外的通氣路徑被形成在該罩殼中，且和所述至少一通氣路徑流體式地連接，所述至少一額外的通氣路徑以相對於所述至少一通氣路徑的一角度而在所述至少一通氣路徑與在該罩殼的該外部分中的一額外的開口之間延伸。
8. 根據申請專利範圍第1項之旋轉管套節，其進一步包括一機械式止動件，該機械式止動件限制該非轉動式密封件載座相對於該罩殼在一延伸方向上的位移。
9. 根據申請專利範圍第8項之旋轉管套節，其中該非轉動式密封件載座的位移被限制，以使得該活塞保持可滑動式地被支撐在該活塞孔內。
10. 根據申請專利範圍第8項之旋轉管套節，其中該機械式止動件包括一被設置在一溝槽內的扣環，該溝槽被形成在該罩殼中環繞該非轉動式密封件載座的一自由端，當該非轉動式密封件載座相對於該罩殼被延伸時，該扣環抵靠住該致動臂。
11. 根據申請專利範圍第8項之旋轉管套節，其中該機械式止動件包括 一凸緣，該凸緣被連接至該非轉動式密封件載座，且從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出，當該非轉動式密封件載座相對於該罩殼被延伸時，該凸緣抵靠住該內孔的一台階部分。
12. 根據申請專利範圍第1項之旋轉管套節，其中該內孔大致為圓筒形，且形成一介於該內孔的一內徑及該非轉動式密封件載座的一外徑之間的間隙，該間隙被構造成容許在該非轉動式密封件載座及該內孔之間於一軸向上的角度偏差，其有利地允許該旋轉管套節能調適介於轉動式及非轉動式機械構件之間之組裝及操作上的偏差狀況。
13. 根據申請專利範圍12項之旋轉管套節，其中該非轉動式密封件載座、及該內孔係沿著一圓筒形地表面可滑動式地連結，該圓筒形地表面具有一沿著該內孔的軸向長度，該圓筒形地表面的該軸向長度及內徑尺寸被構造成用於調適介於該非轉動式密封件載座及該內孔之間的偏差。
14. 根據申請專利範圍第1項之旋轉管套節，其中該活塞為一浮動式活塞，其具有一和該活塞孔套合的餘隙，以使得被提供給該活塞孔之致動流體的一洩漏在操作期間出現。
15. 一種用於操作一旋轉管套節的方法，其包括：提供一罩殼，該罩殼具有一內孔及一活塞孔，該內孔和一介質通道開口流體式連通，該活塞孔具有一相對於該內孔被配置在一徑向偏移距離處的開放端部，該活塞孔和該介質通道開口及該內孔被流體式地隔離開，且被流體式地連接至一致動口；將一非轉動式密封件載座可滑動式地設置於在該罩殼內的該內孔中，且將一介質通道和該內孔流體式地連接； 提供一致動臂，該致動臂被連接至該非轉動式密封件載座，且相對於該內孔從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出，該致動臂至少部分地重疊該活塞孔的該開放端部；將一活塞可滑動式地設置在該活塞孔內，以使得一可變動的活塞容積被界定在該活塞及該活塞孔之間；施加一致動流體壓力於該致動口，以使得該致動流體壓力出現在該可變動的活塞容積中，及提供一傾向相對於該活塞孔延伸該活塞的空壓作用力；將該活塞可釋放開地抵靠住該致動臂以用該活塞推動該致動臂及迫動該致動臂，及因而迫動該非轉動式密封件載座，以在該活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座。
16. 根據申請專利範圍第15項之用於操作一旋轉管套節的方法，其進一步包括：提供一被形成在該罩殼內的第二活塞孔，該第二活塞孔具有一對應的開放端部，該第二活塞孔以和該活塞孔平行的方式延伸；提供一第二致動臂，該第二致動臂被連接至該非轉動式密封件載座，且相對於該內孔從該非轉動式密封件載座徑向朝外地延伸出，該第二致動臂至少部分地重疊該第二活塞孔之該對應的開放端部；將一第二活塞可滑動式地設置在該第二活塞孔內，以使得一第二可變動的活塞容積被界定在該第二活塞及該第二活塞孔之間，該第二活塞被調適成在一流體壓力出現在該第二可變動的活塞容積中時，以一符合該活塞之一位移的位移從該第二活塞孔之該對應的開放端部延伸出；及 將該第二活塞可釋放開式地抵靠住該第二致動臂，以使得該第二致動臂呼應該活塞迫動該致動臂而被推動，以在該活塞及該第二活塞相對於該活塞孔位移時，相對於該內孔位移該非轉動式密封件載座。
17. 根據申請專利範圍第15項之用於操作一旋轉管套節的方法，其進一步包括：施加一真空給該致動口，以將該活塞縮回進入該活塞孔中。
18. 根據申請專利範圍第15項之用於操作一旋轉管套節的方法，其進一步包括：將介於該非轉動式密封件載座及該內孔之間的一流體洩漏收集在一收集通道中，該收集通道被形成在該罩殼內環繞該內孔，且和該內孔流體式地連通，該收集通道繞著該內孔的一整個橫斷面環狀式地延伸。
19. 根據申請專利範圍第18項之用於操作一旋轉管套節的方法，其進一步包括：將被收集在該收集通道的流體經過至少一通氣路徑排出，該通氣路徑被形成在該罩殼內，且從該收集通道完全地通過該罩殼而延伸至該罩殼的一外部分。
20. 根據申請專利範圍第15項之用於操作一旋轉管套節的方法，其進一步包括：機械式地限制該非轉動式密封件載座相對於該罩殼在一延伸方向上的一位移，以使得該活塞保持可滑動式地被支撐在該活塞孔內。

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