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1、(10)申请公布号 CN 103557389 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103557389 A (21)申请号 201310566610.3 (22)申请日 2013.11.14 F16L 27/08(2006.01) (71)申请人 航天晨光股份有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁经济技术开 发区天元中路 188 号 (72)发明人 陈为柱 尚丽娟 宋丰懿 金南 (74)专利代理机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 何朝旭 (54) 发明名称 一种旋转接头 (57) 摘要 本发明涉及一种旋转接头， 属于热力管网配 套技术领域。 该接头外。
2、管、 内管， 以及压盖， 外管内 具有内凸环， 内管外具有外凸环， 内凸环和外凸环 分别开有开口相对的V形槽， V形槽内安装斜置圆 柱滚子 ； 内凸环的一端具有环状空间的扩径段， 环形空间内嵌入 C 形弹性金属密封圈 ； 内凸环另 一端处安装一端为倾斜面的梯形挡环， 压盖的内 端为与梯形挡环倾斜方向相反的斜面， 梯形挡环 和压盖之间安置石墨填料密封环。 采用本发明后， C 形弹性金属密封圈和石墨填料密封环形成了耐 高温高压的双重密封， 轴承方向的设置与梯形截 面石墨填料密封环构成了合理的承力体系， 因此 具有在高温高压条件下同时保持可靠密封、 保证 旋转自如的显著优点。 (51)Int.Cl.。
3、 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103557389 A CN 103557389 A 1/1 页 2 1. 一种旋转接头， 包括一端具有连接法兰另一端为变径管 （9） 的外管 （4） 、 由连接法兰 端插入外管的内管 （1） ， 以及内端插入外管 （4） 和内管 （1） 之间且外端通过法兰缘与外管连 接法兰连接的压盖 （3） ， 其特征在于 ： 所述外管 （4） 内具有径向收缩的内凸环， 所述内管 （1） 外具有与所述内凸环位置对应的外凸环， 所述内凸。
4、环和外凸环分别开有开口相对的 V 形 槽， 所述开口相对的 V 形槽内安装构成向心推力轴承的斜置圆柱滚子 （7） ； 所述内凸环对应 内管 （1） 插入端的一端具有与内管 （1） 外圆形成轴向开口环状空间的扩径段， 所述环形空 间内嵌入开口方向与之一致的 C 形弹性金属密封圈 （8） ； 所述内凸环另一端处的外管 （4） 和 内管 （1） 之间安装一端为倾斜面的梯形挡环 （6） ， 所述压盖 （3） 的内端为与梯形挡环 （6） 倾 斜方向相反的斜面， 所述梯形挡环 （6） 和压盖 （3） 之间安置截面为梯形的石墨填料密封环 （5） ， 所述石墨填料密封环 （5） 与内管 （1） 的接触面大于与。
5、外管 （4） 的接触面。 2. 根据权利要求 1 所述的旋转接头， 其特征在于 ： 所述内管与所述石墨填料密封环接 触的外表面具有至少一道 V 形凹槽。 3. 根据权利要求 2 所述的旋转接头， 其特征在于 ： 所述 C 形弹性金属密封圈与环状空 间构成过盈配合。 4. 根据权利要求 3 所述的旋转接头， 其特征在于 ： 所述轴向开口环形空间的截面为轴 向开口的矩形。 5. 根据权利要求 4 所述的旋转接头， 其特征在于 ： 所述 V 形槽的夹角为 90 6. 根据权利要求 5 所述的旋转接头， 其特征在于 ： 所述 V 形槽的槽底具有圆弧沟。 权 利 要 求 书 CN 103557389 A。
6、 2 1/3 页 3 一种旋转接头 技术领域 0001 本发明涉及一种旋转接头， 尤其是一种耐高温高压的低摩擦旋转接头， 属于热力 管网配套技术领域。 背景技术 0002 工业热力管网中， 目前大量使用的传统波纹管膨胀节和套筒膨胀节分别存在承压 能力差、 补偿量小以及易泄漏、 角向补偿量小、 易沉降等问题， 因此利用旋转位移达到热补 偿效果的旋转接头作为一种新型管道接头， 正逐步取代以上传统接头。 0003 现有旋转接头 （又称旋转补偿器） 的结构如图 1 所示， 虽然不仅具备传统膨胀节的 性能， 还具备长距离输送、 耐高压、 补偿形式灵活等特点， 但在实际使用中， 特别是高温高压 条件下， 。
7、现有密封结构和密封填料存在问题， 结果导致不耐磨损、 易泄漏、 旋转不灵活等不 良后果， 图中 A 是其泄漏线路。尤其是， 如何在高温高压下， 既保持可靠的密封效果又保证 旋转自如的 “两全齐美” ， 成为本领域的一道技术难题。 发明内容 0004 本发明的目的是 ： 针对现有旋转接头高温高压条件下存在的问题， 提出一种可以 在保持可靠密封的同时又保证旋转自如的旋转接头。 0005 本发明的技术方案为 ： 一种旋转接头， 包括一端具有连接法兰另一端为变径管 （9） 的外管 （4） 、 由连接法兰端插入外管的内管 （1） ， 以及内端插入外管 （4） 和内管 （1） 之间 且外端通过法兰缘与外管。
8、连接法兰连接的压盖 （3） ， 其创新之处在于 ： 所述外管 （4） 内具有 径向收缩的内凸环， 所述内管 （1） 外具有与所述内凸环位置对应的外凸环， 所述内凸环和外 凸环分别开有开口相对的 V 形槽， 所述开口相对的 V 形槽内安装构成向心推力轴承的斜置 圆柱滚子 （7） ； 所述内凸环对应内管 （1） 插入端的一端具有与内管 （1） 外圆形成轴向开口 环状空间的扩径段， 所述环形空间内嵌入开口方向与之一致的 C 形弹性金属密封圈 （8） ； 所 述内凸环另一端处的外管 （4） 和内管 （1） 之间安装一端为倾斜面的梯形挡环 （6） ， 所述压盖 （3） 的内端为与梯形挡环 （6） 倾斜方。
9、向相反的斜面， 所述梯形挡环 （6） 和压盖 （3） 之间安置 截面为梯形的石墨填料密封环 （5） ， 所述石墨填料密封环 （5） 与内管 （1） 的接触面大于与外 管 （4） 的接触面。 0006 采用本发明后， 不仅轴承两侧的 C 形弹性金属密封圈和石墨填料密封环形成了耐 高温高压的双重密封， 而且轴承圆柱滚子倾斜方向的设置与梯形截面石墨填料密封环构成 了合理的承力体系， 不仅有助于提高承受高压的能力， 而且可以减少密封面的磨损， 保证旋 转灵活。 因此， 本发明的旋转接头具有在高温高压条件下同时保持可靠密封、 保证旋转自如 的显著优点。 0007 进一步， 所述内管与所述石墨填料密封环接。
10、触的外表面具有至少一道 V 形凹槽。 0008 再进一步， 所述 C 形弹性金属密封圈与环状空间构成过盈配合。 0009 更进一步， 所述轴向开口环形空间的截面为轴向开口的矩形。 说 明 书 CN 103557389 A 3 2/3 页 4 0010 又进一步， 所述 V 形槽的夹角为 90 0011 还进一步， 所述 V 形槽的槽底具有圆弧沟。 附图说明 0012 图 1 是现有技术的结构示意图 0013 图 2 是本发明一个实施例的结构示意图。 0014 图 3 是图 2 中的 C 形弹性金属密封圈密封放大结构示意图。 0015 图 4 和图 5 分别是图 2 中处的轴承放大受力结构示意图。
11、。 0016 图 6 是图 2 实施例的梯形石墨填料密封环放大结构示意图。 0017 图 7 是图 2 中处及图 6 的局部放大图。 0018 图 8 是图 2 实施例的密封原理示意图。 具体实施方式 0019 以下结合附图对本发明作进一步说明。 0020 本实施例的高温高压低摩擦旋转接头如图 2 所示， 外管 4 的一端焊接径向延伸连 接法兰、 另一端焊接渐缩变径管 9， 内管 1 由连接法兰端插入外管 4， 压盖 3 的内端插入外管 4和内管1之间， 且其外端通过径向延伸的法兰缘与外管连接法兰借助圆周均布的螺栓2连 接。外管 4 内邻近变径管 9 处具有径向收缩的内凸环， 内管 1 外具有。
12、与内凸环位置对应的 外凸环， 内凸环和外凸环分别开有开口相对的90夹角V形槽， 槽底具有圆弧沟。 开口相对 的V形槽内安装斜置圆柱滚子7， 构成向心推力轴承。 内凸环对应内管1插入端的一端具有 与内管 1 外圆形成截面为轴向开口矩形环状空间的扩径段， 环形空间内嵌入开口方向与之 一致的 C 形弹性金属密封圈 8。内凸环另一端处的外管 4 和内管 1 之间安装一端为倾斜面 的梯形挡环 6。压盖 3 的内端为与梯形挡环 6 倾斜方向相反的斜面， 梯形挡环 6 和压盖 3 之 间安置截面为梯形的石墨填料密封环 5， 石墨填料密封环 5 与内管 1 的接触面大于与外管 4 的接触面。 0021 本实施。
13、例的 C 形弹性金属密封圈如图 3 所示， 安装时与截面为开口矩形的环状空 间构成过盈配合， 由两侧密封面进行密封， 在与截面为开口矩形的环状空间相切处产生压 应力， 因此低压时也具有良好的密封性能。当其开口方向承受介质压力时， 压力越高， 接触 处的压应力就越大， 密封越好， 具有自紧式密封的特性。 0022 本实施例的倾斜或称交叉排列圆柱滚子轴承当内外管沿轴向压缩和拉伸时的受 力分别如图4和图5所示， 内外管沿轴向压缩时， 向左侧倾斜排列的圆柱滚子对内外管产生 轴向力 S1、 S2 径向力 F1、 F2， 其中轴向力阻止内外管的径向压缩， 径向力由于圆柱滚子的周 向排列而相互抵消 ； 当内。
14、外管沿轴向拉伸时， 向右侧倾斜排列的圆柱滚子对内外管产生轴 向力 S1、 S2 径向力 F1、 F2， 其中轴向力阻止内外管的径向拉伸， 径向力由于圆柱滚子的周向 排列而相互抵消。圆柱滚子与内外管之间为线接触， 轴向和径向承力效果好。并且， 当内管 或外管承受弯矩时， 不同方向的弯矩轴承都可产生抵抗力， 从而具有较高抗弯刚度， 保证了 内外管的同轴度。 0023 本实施例的梯形截面石墨填料密封环如图 6、 图 7 所示， 其中部为截面为矩形的金 属环， 两端分别为石墨填料， 与其内圆表面接触的内管外表面具有至少一道 V 形凹槽。旋转 说 明 书 CN 103557389 A 4 3/3 页 5。
15、 接头工作时， 流体的主要泄漏通道在梯形石墨填料密封环的下表面。当压块压紧梯形石墨 填料密封环端部斜面时， 会对石墨填料密封环产生向下分力， 使梯形石墨填料密封环下表 面与内管贴合紧密， V 形凹槽内填入石墨填料， 密封性能显著提高。石墨填料密封环压制成 型， 具有高耐渗透能力和自润滑性， 不需要过大的轴向压紧力， 对内管磨损少。考虑到柔性 石墨抗拉、 抗剪切力较低， 故在梯形石墨填料密封环中间设一金属环， 从而使石墨填料密封 环各部分受力相对均匀， 延长了使用寿命。 0024 由于旋转接头的密封元件与外管内表面相对静止状态， 而与旋转的内管之间有相 对运动， 难免存在微小间隙， 从而有可能成。
16、为流体的泄漏通道。与图 1 现有技术泄漏通道 A 不同的是， 本实施例如图 8 所示， 泄漏通道 B 将经过 C 形弹性金属密封圈和梯形石墨填料密 封环内表面， 而此两处构成了具有一定压力的双重密封， 因此十分可靠。并且， 一方面， 倾 斜排列圆柱滚子轴承结构保证了内外管在承受轴向力和弯矩时的同轴度， 因此相对旋转自 如， 大大降低了 C 形弹性金属密封圈和梯形石墨填料密封环的磨损， 使其始终处于良好的 密封状态 ； 另一方面， C 形弹性金属密封圈和梯形石墨填料密封环的可靠密封又使轴承处 于理想的密封工作环境， 免受水汽腐蚀， 延长了寿命 ； 形成良性循环关系。 0025 试验证明， 本实施。
17、例与现有技术相比， 具有以下相互影响、 有机结合的结构特点 ： 0026 1） 通过采用梯形截面石墨填料密封环和 C 形弹性金属密封圈既实现了高温高压 下双重有机结合的密封效果， 又避免了高温下因圆柱滚子及轨道受介质侵蚀、 轨道容易划 伤而增大摩擦力的现象， 保证了旋转自如 ； 0027 2） 采用单排倾斜 （交叉） 排列的圆柱滚子， 有效实现了低摩擦、 高承压能力 ； 0028 3） 倾斜轨道设计以及与圆柱滚子的精密配合， 妥善解决了现有技术滚珠转动时相 互干涉、 易卡死的问题， 同时可以承受热力管线发生热膨胀时内管与变径管之间产生的大 弯矩。 0029 4） C 形弹性金属密封圈在高压下扩张的自紧式密封， 以及梯形截面石墨填料密封 环构成了双重密封， 无需大预紧力， 有助于减少摩擦、 保证旋转灵活。 说 明 书 CN 103557389 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103557389 A 6 2/2 页 7 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103557389 A 7 。