CN109973734A - 中高压中速旋转接头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中高压中速旋转接头，属于机械技术领域。它解决了现有的高压旋转接头体积偏大的问题。它包括呈筒状的连接体以及旋转体，连接体的两端分别为连接端和安装端，安装端的端部设有安装孔，安装孔的底壁设有凹腔，旋转体的一端穿过安装孔至凹腔内，旋转体与凹腔之间设有密封件，安装孔的口部螺纹连接有锁紧套，锁紧套的一端伸入安装孔内，旋转体穿过锁紧套，旋转***于安装孔内的一端外侧设有环形凸部，环形凸部与安装孔的底壁之间形成环形滚道一，环形滚道一内设有若干滚珠一，环形凸部与锁紧套伸入安装孔内的一端面之间形成环形滚道二，环形滚道二内设有若干滚珠二。它具有在保证正常使用性能的同时缩小体积的优点。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种旋转接头，尤其涉及一种中高压中速旋转接头。
背景技术
旋转接头是将流体介质(油、气、水)从静止管道输入到旋转设备或者做往复运动机构中的连接和密封部件，是解决跑、冒、滴、漏、节约能源、保护环境、改善工作条件的密封装置。旋转接头的结构如申请号为201610641286.0所公开的一种高压旋转接头，包括外壳、安装座、左密封圈、动圈、旋转轴、孔用挡圈、支架、右密封圈、右滚动轴承、左滚动轴承和静圈，外壳水平方向右端加工有阶梯孔，其竖直方向加工有圆柱孔且两孔相通，安装座左端面上加工有凹槽，安装座固定安装在外壳右端内孔端面上，左密封圈安装在安装座左端，动圈固定安装在旋转轴左端凹槽内且与静圈紧密贴合，左滚动轴承外圈安装在外壳内孔里，左滚动轴承内圈套在旋转轴上且其左端通过安装在旋转轴上的孔用挡圈固定，其右端顶在旋转轴上的左端台阶上，右滚动轴承外圈安装在外壳内孔里且其左端面顶在内孔右端台阶上，其右端顶在安装在外壳右端凹槽里的孔用挡圈的左端面上，右滚动轴承内圈左端通过安装在旋转轴上的孔用挡圈固定，其右端顶在旋转轴上的台阶上，旋转轴中心位置沿轴线方向加工有内孔，旋转轴右端通过螺纹连接安装在支架螺纹孔内且两结合面之间安装有右密封圈。该高压旋转接头密封效果好且性能稳定可靠。
但是，上述高压旋转接头也具有一些不足之处：该旋转接头通过设置左滚动轴承与右滚动轴承对旋转轴的转动进行支撑，可很好地应用在高转速工况，但是当应用在转速较低的工况时，由于轴承都具有外圈和内圈，因此会造成整个旋转接头的体积偏大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种中高压中速旋转接头，所要解决的技术问题是如何在保证正常使用性能的同时缩小体积。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
中高压中速旋转接头，包括呈筒状的连接体以及弯成90°的旋转体，所述连接体的一端为具有外螺纹的连接端，连接体的另一端为安装端，安装端的端部设有安装孔，安装孔的底壁设有凹腔，旋转体的一端穿过安装孔至凹腔内，旋转体与凹腔之间设有密封件，其特征在于，所述安装孔的口部螺纹连接有锁紧套，锁紧套的一端伸入安装孔内，旋转体穿过锁紧套且两者之间形成密封，旋转***于安装孔内的一端外侧设有环形凸部，环形凸部与安装孔的底壁之间形成环形滚道一，环形滚道一内设有若干滚珠一，环形凸部与锁紧套伸入安装孔内的一端面之间形成环形滚道二，环形滚道二内设有若干滚珠二。
使用时，将连接体上具有外螺纹的连接端与管道相连接，旋转***于连接体外的一端与旋转设备或做往复运动的机构相连接。本旋转接头通过在旋转体上设置环形凸部，由环形凸部与安装孔的底壁之间形成环形滚道一并在环形滚道一内设置若干滚珠一，以及环形凸部与锁紧套伸入安装孔内的一端面之间形成环形滚道二并在环形滚道二内设置若干滚珠二，由滚珠一、环形凸部与安装孔底壁相配合以及由滚珠二、环形凸部与锁紧套相配合来分别形成能够对旋转体的旋转进行支撑的结构，即起到了类似常规轴承的作用，满足了旋转过程中的使用，同时相比于常规轴承来说又取消了内圈和外圈的使用，使得连接体的径向尺寸不需要再设计得比较大，从而很好地缩小了整个旋转接头的体积。
一般来说，当旋转接头应用在转速很高的工况时，是不会采用上述技术方案的，这是因为转速很高时会对滚珠一与滚珠二产生很大的离心力，离心力会使滚珠一及滚珠二向外甩出，同时环形凸部的厚度本身就比较薄，这样一来滚珠一与滚珠二就会对环形凸部造成挤压而使其出现变形，从而导致结构失效，为此采用完整的两个轴承对旋转进行支撑是本领域技术人员的常规技术手段，这是因为轴承内设有保持架可以对滚珠进行限制以避免高速运转过程中滚珠在离心力作用下被甩出。而由于本旋转接头应用在中高压中速工况，转速比较慢，相应地使滚珠一与滚珠二所产生的离心力比较小，因此不存在滚珠一或滚珠二在离心力作用下将环形凸部挤压变形的问题。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述安装孔的底壁上设有环形槽一，环形凸部与安装孔底壁相对的端面上设有环形槽二，环形槽一与环形槽二正对设置而形成环形滚道一。
在安装孔的底壁上加工出环形槽一，环形凸部与安装孔底壁相对的端面上同位置处加工出环形槽二，装配时将各滚珠一置于安装孔底壁上的环形槽一内，然后旋转体的一端***安装端内使环形凸部通过环形槽二扣在各滚珠一上，这样一来环形槽一与环形槽二之间便会形成环形滚道一，从而在起到类似常规轴承作用的同时脱离外圈与内圈的使用来缩小体积。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述环形凸部与安装孔底壁相背的端面上设有环形槽三，锁紧套伸入安装孔内的一端面上设有环形槽四，环形槽三与环形槽四正对设置而形成环形滚道二。
在环形凸部与安装孔底壁相背的端面上加工出环形槽三，锁紧套伸入安装孔内的一端面上同位置处加工出环形槽四，将各滚珠二置于环形槽三内，然后将锁紧套螺纹连接到安装孔的口部使锁紧套通过环形槽四扣在各滚珠二上，这样一来环形槽三与环形槽四之间便会形成环形滚道二，从而在起到类似常规轴承作用的同时脱离外圈与内圈的使用以缩小体积。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述环形槽一、环形槽二、环形槽三及环形槽四的槽底面均为弧面。
滚珠一为球体，将环形槽一与环形槽二的槽底面设为弧面正好能够与各滚珠一形成面接触的方式，从而使锁紧套、各滚珠一以及旋转体之间形成更加牢固的配合；滚珠二为球体，将环形槽三与环形槽四的槽底面设为弧面正好能够与各滚珠二形成面接触的方式，从而使锁紧套、各滚珠二以及连接体之间形成更加牢固的配合。通过两处均形成更加牢固的配合，使得对旋转体形成了更加稳定的支撑，在缩小整体体积的同时保证了旋转接头的使用稳定性。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述锁紧套位于安装孔内的一端内壁具有环形凸肩，且环形凸肩的一端面与锁紧套位于安装孔内的一端面相齐平，环形槽四部分位于环形凸肩上。
这样设置的主要目的是由于常规套筒状的结构壁厚较薄导致锁紧套位于安装孔内一端面上的面积不足以开设环形槽四，因此在锁紧套位于安装孔内的一端内壁增加环形凸肩，利用环形凸肩来增大壁厚来开设环形槽四。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述旋转体包括弯成90°的本体以及设于安装端内的定位头，定位头呈中空柱状，环形凸部设于定位头的外侧，定位头的一端位于凹腔内，定位头的另一端伸入锁紧套，本体的一端伸入锁紧套内并与定位头螺纹连接。
将旋转体拆分为包括完成90°的本体以及呈中空柱状的定位头，在装配时先将定位头***安装孔内，然后螺纹连接上锁紧套，使得安装孔底壁、滚珠一与环形凸部配合以及环形凸部、滚珠二与锁紧套配合以分别形成用于支撑旋转的结构，最后再将本体一端穿入到锁紧套内并与定位头一端螺纹连接在一起来形成旋转体，这样既不影响到用于支撑旋转用的结构的形成，同时又不影响到整个旋转体的正常装配。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述锁紧套的另一端外侧设有呈六角状的凸部，凸部与安装端的端面相抵靠，锁紧套的该端设有配合腔，本体***锁紧套内的一端外侧设有环状挡肩，环状挡肩部分位于配合腔内，本体上依次套设有密封平垫与密封圈，密封圈与密封平垫由环状挡肩限位在配合腔内，密封平垫与环状挡肩相抵靠，密封圈与密封平垫相抵靠且密封圈的外侧壁与配合腔的内壁相抵靠。
本体上依次套设密封平垫与密封圈，环状挡肩将密封圈与密封平垫限位在配合腔内，其中通过密封平垫与环状挡肩相抵靠以及密封圈与密封平垫相抵靠可以起到防尘作用，通过密封圈与密封平垫相抵靠以及密封圈的外侧壁与配合腔的内壁相抵靠则能起到防水作用，从而使本体与锁紧套之间形成良好的密封。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述凹腔内壁设有环状密封槽，密封件包括均位于环状密封槽内的密封环以及O型圈，O型圈套在密封环外，O型圈的外侧壁与环状密封槽的内壁相抵靠，密封环的内侧壁与定位头的外侧壁相抵靠，密封环的内侧壁上设有两道环形润滑槽。
密封件设置为包括均位于环状密封槽内的密封环以及O型圈，O型圈作为弹性元件套在密封环外侧，同时O型圈的外侧壁与环状密封槽的内壁相抵靠，这样O型圈的弹力能够为密封环的转动提供一定的摩擦力，增加了旋转体带动密封环同步转动的难度，从而减小密封件与环状密封槽之间的磨损。同时，由于旋转体带动密封环同步转动的难度增加，意味着旋转体与密封环之间的摩擦力增大而使旋转体的旋转力矩增大，因此在密封环的内侧壁上设置两道环形润滑槽，利用环形润滑槽可以储存润滑油，从而减小密封环与旋转体之间的摩擦力以减小旋转体的旋转力矩，确保旋转体的顺畅转动。
在上述的中高压中速旋转接头中，所述密封环的外侧设有环形凹槽，环形凹槽的槽底面为弧面，O型圈的内侧壁与环形凹槽的槽底面部分贴合。
环形凹槽的槽底面设置为弧面，O型圈的内侧壁与环形凹槽的槽底面部分贴合加大了O型圈与密封环的接触面积，使得O型圈与密封环之间的摩擦力增大，进一步增大了旋转体带动密封件同步转动的难度。
与现有技术相比，本中高压中速旋转接头利用滚珠一、环形凸部与安装孔底壁相配合以及由滚珠二、环形凸部与锁紧套相配合来分别形成能够对旋转体的旋转进行支撑的结构，即起到了类似常规轴承的作用，满足了旋转过程中的使用，同时相比于常规轴承来说又取消了内圈和外圈的使用，使得连接体的径向尺寸不需要再设计得比较大，从而很好地缩小了整个旋转接头的体积。
另外，本中高压中速旋转接头将密封件设置为包括密封环与O型圈，减小了密封件的磨损。
附图说明
图1是本中高压中速旋转接头的剖视图。
图2是本中高压中速旋转接头中环形滚道一与环形滚道二的示意图。
图3是本中高压中速旋转接头中连接体的剖视图示意图。
图4是图1中A处的放大图。
图5是本中高压中速旋转接头中密封件的剖视图。
图中，1、连接体；1a、连接端；1b、安装端；1b1、安装孔；1b11、环形槽一；1b2、凹腔；1b21、环状密封槽；2、旋转体；2a、本体；2a1、环状挡肩；2b、定位头；2b1、环形凸部；2b11、环形槽二；2b12、环形槽三；3、密封件；4、锁紧套；4a、环形槽四；4b、环形凸肩；4c、凸部；4d、配合腔；5、环形滚道一；6、滚珠一；7、环形滚道二；8、滚珠二；9、密封平垫；10、密封圈；11、密封环；11a、环形润滑槽；11b、环形凹槽；12、O型圈；13、锁紧螺母。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图3所示，中高压中速旋转接头，包括呈筒状的连接体1以及完成90°的旋转体2，连接体1的一端为具有外螺纹的连接端1a，连接端1a上螺纹连接有锁紧螺母13，连接体1的另一端为安装端1b，安装端1b的外径大于连接端1a的外径，旋转体2一端与安装端1b相连接且旋转体2能够相对于安装端1b转动。连接端1a上沿轴向开设有进油孔，安装端1b的端部沿轴向开设有安装孔1b1，安装孔1b1的底壁设有凹腔1b2，安装孔1b1与进油孔同轴线设置。旋转体2的一端穿过安装孔1b1至凹腔1b2内，且在旋转体2与凹腔1b2之间设有密封件3。
如图1和图2所示，安装孔1b1的口部螺纹连接有锁紧套4，锁紧套4呈套筒状，锁紧套4的一端伸入安装孔1b1内，锁紧套4的另一端外侧设有呈六角状的凸部4c，凸部4c与安装端1b的端面相抵靠。旋转体2穿过锁紧套4且两者之间形成密封，旋转体2位于安装孔1b1内的一端外侧设有环形凸部2b1，环形凸部2b1与安装孔1b1的底壁之间形成环形滚道一5，环形滚道一5内设有若干连续布置的滚珠一6。环形凸部2b1与锁紧套4伸入安装孔1b1内的一端面之间形成环形滚道二7，环形滚道二7内设有若干连续布置的滚珠二8。
如图2所示，具体来说，安装孔1b1的底壁上设有环形槽一1b11，环形凸部2b1与安装孔1b1底壁相对的端面上设有环形槽二2b11，环形槽一1b11与环形槽二2b11正对设置而形成环形滚道一5，其中环形槽一1b11与环形槽二2b11的槽底面均为弧面，各滚珠一6均部分嵌入环形槽一1b11与环形槽二2b11内并形成贴靠；环形凸部2b1与安装孔1b1底壁相背的端面上设有环形槽三2b12，锁紧套4伸入安装孔1b1内的一端面上设有环形槽四4a，环形槽三2b12与环形槽四4a正对设置而形成环形滚道二7，其中环形槽三2b12与环形槽四4a的槽底面均为弧面，各滚珠二8均部分嵌入环形槽三2b12与环形槽四4a内并形成贴靠。
如图2所示，锁紧套4位于安装孔1b1内的一端内壁具有环形凸肩4b，且环形凸肩4b的一端面与锁紧套4位于安装孔1b1内的一端面相齐平，环形槽四4a部分位于环形凸肩4b上。这样设置的主要目的是由于常规套筒状的结构壁厚较薄导致锁紧套4位于安装孔1b1内一端面上的面积不足以开设环形槽四4a，因此在锁紧套4位于安装孔1b1内的一端内壁增加环形凸肩4b，利用环形凸肩4b来增大壁厚来开设环形槽四4a。
如图1和图4所示，旋转体2包括完成90°的本体2a以及设于安装端1b内的定位头2b，定位头2b呈中空柱状，环形凸部2b1设于定位头2b的外侧，定位头2b的一端位于凹腔1b2内，定位头2b的另一端伸入锁紧套4内，本体2a的一端伸入锁紧套4内并与定位头2b位于锁紧套4内的一端螺纹连接，且本体2a与定位头2b之间形成密封，本体2a的另一端具有外螺纹。锁紧套4设有凸部4c的一端设有配合腔4d，本体2a***锁紧套4的一端外侧设有环状挡肩2a1，环状挡肩2a1部分位于配合腔4d内，本体2a的该端上依次套设有密封平垫9与密封圈10，密封圈10与密封平垫9由环状挡肩2a1限位在配合腔4d内，密封平垫9与环状挡肩2a1相抵靠，密封圈10与密封平垫9相抵靠且密封圈10的外侧壁与配合孔的内壁相抵靠。
如图1、图2、图3和图5所示，凹腔1b2内壁设有环状密封槽1b21，密封件3包括均位于环状密封槽1b21内的密封环11以及O型圈12，O型圈12套在密封环11外且O型圈12的弹力向内作用在密封环11上，O型圈12的外侧壁与环状密封槽1b21的内壁相抵靠，密封环11的内侧壁与定位头2b的外侧壁相抵靠，密封环11的内侧壁上设有两道环形润滑槽11a，环形润滑槽11a内能够储存润滑油来减小旋转体2与密封件3之间的摩擦力，从而减小旋转力矩。密封环11的外侧设有环形凹槽11b，环形凹槽11b的槽底面为弧面，O型圈12的内侧壁与环形凹槽11b的槽底面部分贴合，这样加大了O型圈12与密封环11的接触面积，使得O型圈12与密封环11之间的摩擦力增大，进一步增大了旋转体2带动密封件3同步转动的难度。
使用时，将管道与旋转设备或可动机构通过本旋转接头进行连接，连接体1上具有外螺纹的连接端1a与管道相连接，旋转体2上具有外螺纹的一端与旋转设备或做往复运动的机构相连接，这样旋转体2可以随着旋转设备或做往复运动的机构相对于连接体1进行转动，同时又可以确保油液从管道内经旋转接头输入到旋转设备或做往复运动的机构内。
本旋转接头通过在旋转体2上设置环形凸部2b1，由环形凸部2b1与安装孔1b1的底壁之间形成环形滚道一5并在环形滚道一5内设置若干滚珠一6，以及环形凸部2b1与锁紧套4伸入安装孔1b1内的一端面之间形成环形滚道二7并在环形滚道二7内设置若干滚珠二8，由滚珠一6、环形凸部2b1与安装孔1b1底壁相配合以及由滚珠二8、环形凸部2b1与锁紧套4相配合来分别形成能够对旋转体2的旋转进行支撑的结构，即起到了类似常规轴承的作用，满足了旋转过程中的使用，同时相比于常规轴承来说又取消了内圈和外圈的使用，使得连接体1的径向尺寸不需要再设计得比较大，从而很好地缩小了整个旋转接头的体积。
另外，利用各滚珠一6使得定位头2b与连接体1之间能够形成刚性接触，同时利用各滚珠二8使得定位头2b与锁紧套4之间也能够形成刚性接触，而锁紧套4又是与连接体1螺纹连接的，旋转体2又与定位头2b螺纹连接，因此相当于整个旋转接头上的零部件之间都是形成刚性接触的，这样可以保证定位头2b在使用过程中不会因为震动而产生偏摆，从而提高了本旋转接头的使用稳定性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.中高压中速旋转接头，包括呈筒状的连接体(1)以及弯成90°的旋转体(2)，所述连接体(1)的一端为具有外螺纹的连接端(1a)，连接体(1)的另一端为安装端(1b)，安装端(1b)的端部设有安装孔(1b1)，安装孔(1b1)的底壁设有凹腔(1b2)，旋转体(2)的一端穿过安装孔(1b1)至凹腔(1b2)内，旋转体(2)与凹腔(1b2)之间设有密封件(3)，其特征在于，所述安装孔(1b1)的口部螺纹连接有锁紧套(4)，锁紧套(4)的一端伸入安装孔(1b1)内，旋转体(2)穿过锁紧套(4)且两者之间形成密封，旋转体(2)位于安装孔(1b1)内的一端外侧设有环形凸部(2b1)，环形凸部(2b1)与安装孔(1b1)的底壁之间形成环形滚道一(5)，环形滚道一(5)内设有若干滚珠一(6)，环形凸部(2b1)与锁紧套(4)伸入安装孔(1b1)内的一端面之间形成环形滚道二(7)，环形滚道二(7)内设有若干滚珠二(8)。
2.根据权利要求1所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述安装孔(1b1)的底壁上设有环形槽一(1b11)，环形凸部(2b1)与安装孔(1b1)底壁相对的端面上设有环形槽二(2b11)，环形槽一(1b11)与环形槽二(2b11)正对设置而形成环形滚道一(5)。
3.根据权利要求2所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述环形凸部(2b1)与安装孔(1b1)底壁相背的端面上设有环形槽三(2b12)，锁紧套(4)伸入安装孔(1b1)内的一端面上设有环形槽四(4a)，环形槽三(2b12)与环形槽四(4a)正对设置而形成环形滚道二(7)。
4.根据权利要求3所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述环形槽一(1b11)、环形槽二(2b11)、环形槽三(2b12)及环形槽四(4a)的槽底面均为弧面。
5.根据权利要求4所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述锁紧套(4)位于安装孔(1b1)内的一端内壁具有环形凸肩(4b)，且环形凸肩(4b)的一端面与锁紧套(4)位于安装孔(1b1)内的一端面相齐平，环形槽四(4a)部分位于环形凸肩(4b)上。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述旋转体(2)包括弯成90°的本体(2a)以及设于安装端(1b)内的定位头(2b)，定位头(2b)呈中空柱状，环形凸部(2b1)设于定位头(2b)的外侧，定位头(2b)的一端位于凹腔(1b2)内，定位头(2b)的另一端伸入锁紧套(4)，本体(2a)的一端伸入锁紧套(4)内并与定位头(2b)螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述锁紧套(4)的另一端外侧设有呈六角状的凸部(4c)，凸部(4c)与安装端(1b)的端面相抵靠，锁紧套(4)的该端设有配合腔(4d)，本体(2a)***锁紧套(4)内的一端外侧设有环状挡肩(2a1)，环状挡肩(2a1)部分位于配合腔(4d)内，本体(2a)上依次套设有密封平垫(9)与密封圈(10)，密封圈(10)与密封平垫(9)由环状挡肩(2a1)限位在配合腔(4d)内，密封平垫(9)与环状挡肩(2a1)相抵靠，密封圈(10)与密封平垫(9)相抵靠且密封圈(10)的外侧壁与配合腔(4d)的内壁相抵靠。
8.根据权利要求6所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述凹腔(1b2)内壁设有环状密封槽(1b21)，密封件(3)包括均位于环状密封槽(1b21)内的密封环(11)以及O型圈(12)，O型圈(12)套在密封环(11)外，O型圈(12)的外侧壁与环状密封槽(1b21)的内壁相抵靠，密封环(11)的内侧壁与定位头(2b)的外侧壁相抵靠，密封环(11)的内侧壁上设有两道环形润滑槽(11a)。
9.根据权利要求8所述的中高压中速旋转接头，其特征在于，所述密封环(11)的外侧设有环形凹槽(11b)，环形凹槽(11b)的槽底面为弧面，O型圈(12)的内侧壁与环形凹槽(11b)的槽底面部分贴合。
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