一種旋轉(zhuǎn)接頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)接頭，屬于熱力管網(wǎng)配套【技術(shù)領(lǐng)域】。該接頭外管、內(nèi)管，以及壓蓋，外管內(nèi)具有內(nèi)凸環(huán)，內(nèi)管外具有外凸環(huán)，內(nèi)凸環(huán)和外凸環(huán)分別開有開口相對的V形槽，V形槽內(nèi)安裝斜置圓柱滾子；內(nèi)凸環(huán)的一端具有環(huán)狀空間的擴(kuò)徑段，環(huán)形空間內(nèi)嵌入C形彈性金屬密封圈；內(nèi)凸環(huán)另一端處安裝一端為傾斜面的梯形擋環(huán)，壓蓋的內(nèi)端為與梯形擋環(huán)傾斜方向相反的斜面，梯形擋環(huán)和壓蓋之間安置石墨填料密封環(huán)。采用本發(fā)明后，C形彈性金屬密封圈和石墨填料密封環(huán)形成了耐高溫高壓的雙重密封，軸承方向的設(shè)置與梯形截面石墨填料密封環(huán)構(gòu)成了合理的承力體系，因此具有在高溫高壓條件下同時保持可靠密封、保證旋轉(zhuǎn)自如的顯著優(yōu)點。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)接頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)接頭，尤其是一種耐高溫高壓的低摩擦旋轉(zhuǎn)接頭，屬于熱力管網(wǎng)配套【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)熱力管網(wǎng)中，目前大量使用的傳統(tǒng)波紋管膨脹節(jié)和套筒膨脹節(jié)分別存在承壓能力差、補(bǔ)償量小以及易泄漏、角向補(bǔ)償量小、易沉降等問題，因此利用旋轉(zhuǎn)位移達(dá)到熱補(bǔ)償效果的旋轉(zhuǎn)接頭作為一種新型管道接頭，正逐步取代以上傳統(tǒng)接頭。
[0003]現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)接頭(又稱旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，雖然不僅具備傳統(tǒng)膨脹節(jié)的性能，還具備長距離輸送、耐高壓、補(bǔ)償形式靈活等特點，但在實際使用中，特別是高溫高壓條件下，現(xiàn)有密封結(jié)構(gòu)和密封填料存在問題，結(jié)果導(dǎo)致不耐磨損、易泄漏、旋轉(zhuǎn)不靈活等不良后果，圖中A是其泄漏線路。尤其是，如何在高溫高壓下，既保持可靠的密封效果又保證旋轉(zhuǎn)自如的“兩全齊美”，成為本領(lǐng)域的一道技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:針對現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)接頭高溫高壓條件下存在的問題，提出一種可以在保持可靠密封的同時又保證旋轉(zhuǎn)自如的旋轉(zhuǎn)接頭。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種旋轉(zhuǎn)接頭，包括一端具有連接法蘭另一端為變徑管
(9)的外管(4)、由連接法蘭端插入外管的內(nèi)管(1)，以及內(nèi)端插入外管(4)和內(nèi)管(I)之間且外端通過法蘭緣與外管連接法蘭連接的壓蓋(3)，其創(chuàng)新之處在于:所述外管(4)內(nèi)具有徑向收縮的內(nèi)凸環(huán)，所述內(nèi)管(I)外具有與所述內(nèi)凸環(huán)位置對應(yīng)的外凸環(huán)，所述內(nèi)凸環(huán)和外凸環(huán)分別開有開口相對的V形槽，所述開口相對的V形槽內(nèi)安裝構(gòu)成向心推力軸承的斜置圓柱滾子(7);所述內(nèi)凸環(huán)對應(yīng)內(nèi)管(I)插入端的一端具有與內(nèi)管(I)外圓形成軸向開口環(huán)狀空間的擴(kuò)徑段，所述環(huán)形空間內(nèi)嵌入開口方向與之一致的C形彈性金屬密封圈(8);所述內(nèi)凸環(huán)另一端處的外管(4)和內(nèi)管(I)之間安裝一端為傾斜面的梯形擋環(huán)(6)，所述壓蓋
(3)的內(nèi)端為與梯形擋環(huán)(6)傾斜方向相反的斜面，所述梯形擋環(huán)(6)和壓蓋(3)之間安置截面為梯形的石墨填料密封環(huán)(5)，所述石墨填料密封環(huán)(5)與內(nèi)管(I)的接觸面大于與外管(4)的接觸面。
[0006]采用本發(fā)明后，不僅軸承兩側(cè)的C形彈性金屬密封圈和石墨填料密封環(huán)形成了耐高溫高壓的雙重密封，而且軸承圓柱滾子傾斜方向的設(shè)置與梯形截面石墨填料密封環(huán)構(gòu)成了合理的承力體系，不僅有助于提高承受高壓的能力，而且可以減少密封面的磨損，保證旋轉(zhuǎn)靈活。因此，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭具有在高溫高壓條件下同時保持可靠密封、保證旋轉(zhuǎn)自如的顯著優(yōu)點。
[0007]進(jìn)一步，所述內(nèi)管與所述石墨填料密封環(huán)接觸的外表面具有至少一道V形凹槽。
[0008]再進(jìn)一步，所述C形彈性金屬密封圈與環(huán)狀空間構(gòu)成過盈配合。
[0009]更進(jìn)一步，所述軸向開口環(huán)形空間的截面為軸向開口的矩形。[0010]又進(jìn)一步，所述V形槽的夾角為90°[0011]還進(jìn)一步，所述V形槽的槽底具有圓弧溝?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖[0013]圖2是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。[0014]圖3是圖2中I的C形彈性金屬密封圈密封放大結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖4和圖5分別是圖2中II處的軸承放大受力結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖6是圖2實施例的梯形石墨填料密封環(huán)放大結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖7是圖2中III處及圖6的局部放大圖。[0018]圖8是圖2實施例的密封原理不意圖。【具體實施方式】[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。[0020]本實施例的高溫高壓低摩擦旋轉(zhuǎn)接頭如圖2所示，外管4的一端焊接徑向延伸連
接法蘭、另一端焊接漸縮變徑管9，內(nèi)管I由連接法蘭端插入外管4，壓蓋3的內(nèi)端插入外管4和內(nèi)管I之間，且其外端通過徑向延伸的法蘭緣與外管連接法蘭借助圓周均布的螺栓2連接。外管4內(nèi)鄰近變徑管9處具有徑向收縮的內(nèi)凸環(huán)，內(nèi)管I外具有與內(nèi)凸環(huán)位置對應(yīng)的外凸環(huán)，內(nèi)凸環(huán)和外凸環(huán)分別開有開口相對的90°夾角V形槽，槽底具有圓弧溝。開口相對的V形槽內(nèi)安裝斜置圓柱滾子7，構(gòu)成向心推力軸承。內(nèi)凸環(huán)對應(yīng)內(nèi)管I插入端的一端具有與內(nèi)管I外圓形成截面為軸向開口矩形環(huán)狀空間的擴(kuò)徑段，環(huán)形空間內(nèi)嵌入開口方向與之一致的C形彈性金屬密封圈8。內(nèi)凸環(huán)另一端處的外管4和內(nèi)管I之間安裝一端為傾斜面的梯形擋環(huán)6。壓蓋3的內(nèi)端為與梯形擋環(huán)6傾斜方向相反的斜面，梯形擋環(huán)6和壓蓋3之間安置截面為梯形的石墨填料密封環(huán)5，石墨填料密封環(huán)5與內(nèi)管I的接觸面大于與外管4的接觸面。
[0021]本實施例的C形彈性金屬密封圈如圖3所示，安裝時與截面為開口矩形的環(huán)狀空間構(gòu)成過盈配合，由兩側(cè)密封面進(jìn)行密封，在與截面為開口矩形的環(huán)狀空間相切處產(chǎn)生壓應(yīng)力，因此低壓時也具有良好的密封性能。當(dāng)其開口方向承受介質(zhì)壓力時，壓力越高，接觸處的壓應(yīng)力就越大，密封越好，具有自緊式密封的特性。
[0022]本實施例的傾斜或稱交叉排列圓柱滾子軸承當(dāng)內(nèi)外管沿軸向壓縮和拉伸時的受力分別如圖4和圖5所示，內(nèi)外管沿軸向壓縮時，向左側(cè)傾斜排列的圓柱滾子對內(nèi)外管產(chǎn)生軸向力S1、S2徑向力F1、F2，其中軸向力阻止內(nèi)外管的徑向壓縮，徑向力由于圓柱滾子的周向排列而相互抵消；當(dāng)內(nèi)外管沿軸向拉伸時，向右側(cè)傾斜排列的圓柱滾子對內(nèi)外管產(chǎn)生軸向力S1、S2徑向力F1、F2，其中軸向力阻止內(nèi)外管的徑向拉伸，徑向力由于圓柱滾子的周向排列而相互抵消。圓柱滾子與內(nèi)外管之間為線接觸，軸向和徑向承力效果好。并且，當(dāng)內(nèi)管或外管承受彎矩時，不同方向的彎矩軸承都可產(chǎn)生抵抗力，從而具有較高抗彎剛度，保證了內(nèi)外管的同軸度。
[0023]本實施例的梯形截面石墨填料密封環(huán)如圖6、圖7所示，其中部為截面為矩形的金屬環(huán)，兩端分別為石墨填料，與其內(nèi)圓表面接觸的內(nèi)管外表面具有至少一道V形凹槽。旋轉(zhuǎn)接頭工作時，流體的主要泄漏通道在梯形石墨填料密封環(huán)的下表面。當(dāng)壓塊壓緊梯形石墨填料密封環(huán)端部斜面時，會對石墨填料密封環(huán)產(chǎn)生向下分力，使梯形石墨填料密封環(huán)下表面與內(nèi)管貼合緊密，V形凹槽內(nèi)填入石墨填料，密封性能顯著提高。石墨填料密封環(huán)壓制成型，具有高耐滲透能力和自潤滑性，不需要過大的軸向壓緊力，對內(nèi)管磨損少。考慮到柔性石墨抗拉、抗剪切力較低，故在梯形石墨填料密封環(huán)中間設(shè)一金屬環(huán)，從而使石墨填料密封環(huán)各部分受力相對均勻，延長了使用壽命。
[0024]由于旋轉(zhuǎn)接頭的密封元件與外管內(nèi)表面相對靜止?fàn)顟B(tài)，而與旋轉(zhuǎn)的內(nèi)管之間有相對運動，難免存在微小間隙，從而有可能成為流體的泄漏通道。與圖1現(xiàn)有技術(shù)泄漏通道A不同的是，本實施例如圖8所示，泄漏通道B將經(jīng)過C形彈性金屬密封圈和梯形石墨填料密封環(huán)內(nèi)表面，而此兩處構(gòu)成了具有一定壓力的雙重密封，因此十分可靠。并且，一方面，傾斜排列圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)保證了內(nèi)外管在承受軸向力和彎矩時的同軸度，因此相對旋轉(zhuǎn)自如，大大降低了 C形彈性金屬密封圈和梯形石墨填料密封環(huán)的磨損，使其始終處于良好的密封狀態(tài)；另一方面，C形彈性金屬密封圈和梯形石墨填料密封環(huán)的可靠密封又使軸承處于理想的密封工作環(huán)境，免受水汽腐蝕，延長了壽命；形成良性循環(huán)關(guān)系。
[0025]試驗證明，本實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下相互影響、有機(jī)結(jié)合的結(jié)構(gòu)特點:
[0026]I)通過采用梯形截面石墨填料密封環(huán)和C形彈性金屬密封圈既實現(xiàn)了高溫高壓下雙重有機(jī)結(jié)合的密封效果，又避免了高溫下因圓柱滾子及軌道受介質(zhì)侵蝕、軌道容易劃傷而增大摩擦力的現(xiàn)象，保證了旋轉(zhuǎn)自如；
[0027]2)采用單排傾斜(交叉)排列的圓柱滾子，有效實現(xiàn)了低摩擦、高承壓能力；
[0028]3)傾斜軌道設(shè)計以及與圓柱滾子的精密配合，妥善解決了現(xiàn)有技術(shù)滾珠轉(zhuǎn)動時相互干涉、易卡死的問題，同時可以承受熱力管線發(fā)生熱膨脹時內(nèi)管與變徑管之間產(chǎn)生的大彎矩。
[0029]4) C形彈性金屬密封圈在高壓下擴(kuò)張的自緊式密封，以及梯形截面石墨填料密封環(huán)構(gòu)成了雙重密封，無需大預(yù)緊力，有助于減少摩擦、保證旋轉(zhuǎn)靈活。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)接頭，包括一端具有連接法蘭另一端為變徑管(9)的外管(4)、由連接法蘭端插入外管的內(nèi)管(1)，以及內(nèi)端插入外管(4)和內(nèi)管(I)之間且外端通過法蘭緣與外管連接法蘭連接的壓蓋(3)，其特征在于:所述外管(4)內(nèi)具有徑向收縮的內(nèi)凸環(huán)，所述內(nèi)管(I)外具有與所述內(nèi)凸環(huán)位置對應(yīng)的外凸環(huán)，所述內(nèi)凸環(huán)和外凸環(huán)分別開有開口相對的V形槽，所述開口相對的V形槽內(nèi)安裝構(gòu)成向心推力軸承的斜置圓柱滾子(7);所述內(nèi)凸環(huán)對應(yīng)內(nèi)管(I)插入端的一端具有與內(nèi)管(I)外圓形成軸向開口環(huán)狀空間的擴(kuò)徑段，所述環(huán)形空間內(nèi)嵌入開口方向與之一致的C形彈性金屬密封圈(8);所述內(nèi)凸環(huán)另一端處的外管(4)和內(nèi)管(I)之間安裝一端為傾斜面的梯形擋環(huán)(6)，所述壓蓋(3)的內(nèi)端為與梯形擋環(huán)(6)傾斜方向相反的斜面，所述梯形擋環(huán)(6)和壓蓋(3)之間安置截面為梯形的石墨填料密封環(huán)(5)，所述石墨填料密封環(huán)(5)與內(nèi)管(I)的接觸面大于與外管(4)的接觸面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于:所述內(nèi)管與所述石墨填料密封環(huán)接觸的外表面具有至少一道V形凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于:所述C形彈性金屬密封圈與環(huán)狀空間構(gòu)成過盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于:所述軸向開口環(huán)形空間的截面為軸向開口的矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于:所述V形槽的夾角為90°
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于:所述V形槽的槽底具有圓弧溝。
【文檔編號】F16L27/08GK103557389SQ201310566610
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】陳為柱, 尚麗娟, 宋豐懿, 金南 申請人:航天晨光股份有限公司