專利名稱：具有補(bǔ)償單元的旋轉(zhuǎn)連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來傳輸至少一種壓縮處理過的流體的旋轉(zhuǎn)連接器，它包括一個中心連桿，在該中心連桿上設(shè)置許多環(huán)形部件，該環(huán)形部件包括至少一個環(huán)形套筒部件，以便在連桿內(nèi)的有關(guān)通路和連接器的出口之間傳輸流體，和一個布置在環(huán)形套筒部件的每側(cè)上的軸承環(huán)部件，該軸承環(huán)部件設(shè)有軸承，以抵靠相鄰的環(huán)形部件，并由動態(tài)密封密封住環(huán)形部件，該動態(tài)密封由具有比處理流體壓力高的壓力的阻擋液體操作，以及一個鎖定螺母，該鎖定螺母可保持使環(huán)形部件承受預(yù)加荷載以頂靠連桿上的固定部件。
上述類型的旋轉(zhuǎn)連接器或旋轉(zhuǎn)接頭特別用于海上工業(yè)，以傳輸處理液體，并注入與回收和處理油和氣有關(guān)的氣和水。在這種連接器中，具有軸承和密封件的許多環(huán)形部件，通常一個疊加在另一個之上的布置在中心連桿上。布置在連桿頂?shù)逆i定螺母使所有環(huán)保存預(yù)應(yīng)力或預(yù)加荷載并抵靠在連桿上的臺肩上。在裝配連接器或旋轉(zhuǎn)接頭期間，借助鎖定螺母和預(yù)加荷載工具使環(huán)形部件抵靠臺肩。
在操作期間的連接器的動態(tài)密封由液壓阻擋流體啟動，該液壓阻擋流體的壓力總是高于在旋轉(zhuǎn)接頭中的獨(dú)立主通路中的處理流體壓力。以這種方式避免了處理流體經(jīng)密封泄漏，與此同時，通過清潔的液壓油啟動密封件，因此在非常有利的條件下進(jìn)行密封操作。
然而，當(dāng)施加阻擋液體壓力時，由于操作活塞的力，連桿拉伸，且鎖定螺母扭曲。這還需要滾柱軸承失去其預(yù)加荷載。這些現(xiàn)象導(dǎo)致獨(dú)立的動態(tài)密封的擠出開口的不希望的增加，且軸承環(huán)部件在變化的操作條件下變形的可能性更大。顯然最好是避免連桿延伸和/或環(huán)的變形使它們宣稱在密封區(qū)內(nèi)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種裝置，該裝置可保持在滾柱軸承上的預(yù)加荷載，因此，減少軸承環(huán)部件變形的可能性，它還消除/限制用于動態(tài)密封件擠出開口的變化，因此基本上改進(jìn)這些關(guān)鍵密封件的操作條件。
利用本發(fā)明的所述類型的旋轉(zhuǎn)連接器可實現(xiàn)上述目的，該旋轉(zhuǎn)連接器的特征在于它設(shè)有成活塞裝置形式的補(bǔ)償單元，該活塞裝置布置在鎖定螺母和連桿上的相鄰環(huán)形部件之間，且布置成由液壓流體啟動，因此在連接器的操作期間，可保存在環(huán)形部件和軸承上的預(yù)加荷載。
下面參考附圖，并結(jié)合優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，其中

圖1表示設(shè)有本發(fā)明的補(bǔ)償單元的旋轉(zhuǎn)連接器的縱向截面視圖；和圖2表示在圖1中的補(bǔ)償單元的截面放大比例視圖。
圖1所示的旋轉(zhuǎn)連接器或旋轉(zhuǎn)接頭1包括一個中心孔或連桿2，在該中心孔或連桿2上設(shè)置若干環(huán)形部件，在圖示的情況下，更具體的是三個環(huán)形套筒部件3和布置在該環(huán)形套筒部件3相應(yīng)側(cè)面上的四個軸承環(huán)部件4，因此，軸承環(huán)部件4布置在每個環(huán)形套筒部件3的每側(cè)上。每個環(huán)形套筒部件3包括一個中間環(huán)5和一個出口環(huán)6，該中間環(huán)5和出口環(huán)6之間限定了一個環(huán)形孔道7，在旋轉(zhuǎn)接頭操作期間，中間環(huán)和出口環(huán)很可能相互旋轉(zhuǎn)，此時，每個環(huán)形孔道7提供了在連桿2內(nèi)相關(guān)的軸向延伸的通路8(只示出一個)與出口環(huán)6內(nèi)的出口9之間的流體輸送連接。
如圖所示，在每側(cè)上的每個軸承環(huán)部件4設(shè)有環(huán)形凹槽10，該環(huán)形凹槽10容納抵靠住相鄰的環(huán)形部件的滾柱軸承11，特別是抵靠住中間環(huán)5，例外的是位于環(huán)形部件堆中最下部且抵靠住下端環(huán)12的滾柱軸承，以及抵靠住上端環(huán)13的位于最上部的滾柱軸承。
借助由阻擋液體操作或驅(qū)動的成雙唇狀密封件14形式的動態(tài)密封，該阻擋液體的壓力大于經(jīng)過通路8和環(huán)形孔道7傳輸?shù)囊环N或多種處理流體的壓力，軸承環(huán)部件4密封相鄰的環(huán)形部件，即中間環(huán)5和端環(huán)12，13。最好是液壓油的處理液體經(jīng)過通道15，16，17輸送，該通道部分布置在出口環(huán)6內(nèi)，且部分布置在軸承環(huán)部件4內(nèi)，以及中間環(huán)5內(nèi)，因此，該通道形成阻擋液體的非圖示壓力源和受到驅(qū)動/潤滑的動態(tài)密封之間的連接，以及所述源和潤滑的其它細(xì)節(jié)之間的連接。
每個軸承環(huán)4借助楔18相對于相聯(lián)系的出口環(huán)6固定，因此，這些環(huán)相對于中間環(huán)5和端環(huán)12，13進(jìn)行相同的相對運(yùn)動。后者的環(huán)滿意的布置在連桿2上，中間環(huán)5設(shè)有靜密封件19，以便密封相關(guān)通路8內(nèi)的處理液體。
不同的環(huán)形部件4，5，12，13和在旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的相關(guān)的滾柱軸承11借助鎖定螺母21對連桿2上的臺肩20預(yù)加荷載，該鎖定螺母旋擰進(jìn)連桿的頂部，并可通過緊固工具緊固。因此，環(huán)形部件和滾柱軸承的適當(dāng)?shù)某跏碱A(yù)應(yīng)力或預(yù)加荷載可調(diào)節(jié)，以獲得動態(tài)密封件的最大可能的操作條件。
如說明書中所示，當(dāng)阻擋液體壓力作用在旋轉(zhuǎn)接頭裝置上時，連桿將有點(diǎn)拉緊，且鎖定螺母趨于扭曲。為了避免所述的這些情況的負(fù)面效應(yīng)，補(bǔ)償單元22布置在鎖定螺母21和端環(huán)13之間，在連接器或旋轉(zhuǎn)接頭操作期間，該補(bǔ)償單元保持對環(huán)形部件和滾柱軸承的初始預(yù)加荷載。該補(bǔ)償單元由活塞裝置構(gòu)成，該活塞裝置布置成由液壓流體驅(qū)動。
由于在起動期間和不同操作模式期間保持初始預(yù)加荷載，擠出開口和動態(tài)密封件的軸向動態(tài)運(yùn)動的變化受到緊張限制。
在圖示的實施例中，補(bǔ)償單元包括環(huán)形補(bǔ)償器活塞23，該環(huán)形補(bǔ)償器活塞23圍繞連桿2，并軸向可移動的布置在補(bǔ)償器殼體24內(nèi)。活塞環(huán)23抵靠住鎖定螺母21，且補(bǔ)償器殼體24包括位于活塞環(huán)23和端環(huán)13之間的底部25，和在朝鎖定螺母21方向上軸向延伸的外壁部件26。在補(bǔ)償器殼體的活塞環(huán)23和底部25之間的空間與壓力孔27連接，以供給液壓流體，從而驅(qū)動活塞裝置。密封件28布置在活塞環(huán)23和補(bǔ)償器殼體24之間，以及補(bǔ)償器殼體24和連桿2之間。當(dāng)通過壓力孔29供送液壓流體時，朝端環(huán)13的方向向補(bǔ)償器殼體24施壓，因此，所述連桿2的延伸和鎖定螺母21的變形得到補(bǔ)償。
可以理解，在圖示的實施例中的活塞環(huán)23是固定的，而當(dāng)補(bǔ)償單元啟動時，補(bǔ)償器殼體24移動離開活塞。然而，可以構(gòu)思一種替換實施例，其中補(bǔ)償器殼體翻轉(zhuǎn)，并固定放置，其底部頂住鎖定螺母，因此，當(dāng)補(bǔ)償單元驅(qū)動時，活塞環(huán)移動離開底部。
補(bǔ)償單元的有效活塞表面以這樣一種方式適應(yīng)，即相對于補(bǔ)償單元操作的實際壓力，在旋轉(zhuǎn)接頭裝置內(nèi)部獲得最佳的力平衡。橫過旋轉(zhuǎn)接頭裝置的最佳壓力平衡的特征在于初始擠出開口和在不同操作模式下擠出開口內(nèi)的變化在很窄的誤差內(nèi)。
補(bǔ)償器殼體24在操作期間以如下方式設(shè)計，即可避免較大變形，這可包含傳遞到端環(huán)13上的不利的力。為此，補(bǔ)償器殼體的外壁部件26具有足夠的厚度，以提供大的阻力矩，從而防止在液壓流體的影響下補(bǔ)償器殼體的偏移。
而且，為了確保變形自由且軸向力從補(bǔ)償單元傳遞到環(huán)形部件和滾柱軸承，較薄的壓力墊片29布置在補(bǔ)償單元22和端環(huán)13之間。壓力墊片具有比端環(huán)基本上小的外徑，并且通常規(guī)定為來自補(bǔ)償單元的力直接傳遞到滾柱軸承，而且不會使端環(huán)13偏移至頂住上軸承環(huán)4。
至于壓力流體供給補(bǔ)償單元，這可與分離的壓力源(未示出)連接，以便供應(yīng)液壓流體，從而啟動單元?；蛘?，用來啟動補(bǔ)償單元的壓力流體可由壓力源供送，該壓力源與為了啟動動態(tài)密封件4而供送阻擋液體的源相同。這可使補(bǔ)償單元簡單集成在旋轉(zhuǎn)接頭裝置內(nèi)。該實施例在圖2中表示，其中點(diǎn)劃線30表示壓力孔27和通道31之間的相互連接，該通道31布置在端環(huán)13內(nèi)，并與通道系統(tǒng)15，16，17連通，以便尤其向動態(tài)密封件14提供阻擋液體。
在施加到旋轉(zhuǎn)接頭裝置上的阻擋液體壓力作用的同時或之后，可啟動補(bǔ)償單元。
權(quán)利要求
1．一種用于傳輸至少一種壓縮處理流體的旋轉(zhuǎn)連接器，它包括一個中心連桿(2)，在該中心連桿(2)上設(shè)置許多環(huán)形部件(3，4)，該環(huán)形部件包括至少一個環(huán)形套筒部件(3)，以便在連桿(2)內(nèi)的有關(guān)聯(lián)的通路(8)和連接器的出口(9)之間傳輸流體；和一個布置在環(huán)形套筒部件(3)的每側(cè)上的軸承環(huán)部件(4)，該軸承環(huán)部件(4)設(shè)有軸承(11)，以抵靠相鄰的環(huán)形部件并由動態(tài)密封件(14)密封住環(huán)形部件，該動態(tài)密封件由具有比處理流體壓力高的壓力的阻擋液體操作，以及一個鎖定螺母(21)，該鎖定螺母可使環(huán)形部件(3，4)保持承受預(yù)加荷載以頂靠連桿(2)上的固定部件(20)，其特征在于該旋轉(zhuǎn)連接器設(shè)有成活塞裝置(23，24)形式的補(bǔ)償單元(22)，該活塞裝置布置在鎖定螺母(21)和連桿(2)上的相鄰環(huán)形部件(13)之間，且布置成由液壓流體驅(qū)動，因此在連接器的操作期間，可保持在環(huán)形部件(3，4)和軸承(11)上的預(yù)加荷載。
2．如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于補(bǔ)償單元(22)包括環(huán)形補(bǔ)償器活塞(23)，該環(huán)形補(bǔ)償器活塞(23)圍繞連桿(2)，并軸向可移動地布置在補(bǔ)償器殼體(24)內(nèi)，活塞環(huán)(23)抵靠住鎖定螺母(21)，且補(bǔ)償器殼體(24)包括位于活塞環(huán)(23)和相鄰的環(huán)形部件(13)之間的底部(25)以及一個在朝鎖定螺母(21)方向上延伸的外壁部件(26)。
3．如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于外壁部件(26)具有足夠的厚度以提供大的阻力矩，從而防止在液壓流體的影響下補(bǔ)償器殼體(24)的偏移。
4．如上述權(quán)利要求1-3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于端環(huán)(13)布置在補(bǔ)償單元(22)和相關(guān)聯(lián)的軸承環(huán)部件(4)之間，并且環(huán)形壓力墊片(29)布置在補(bǔ)償單元(22)和端環(huán)之間，該環(huán)形壓力墊片的外徑基本上比端環(huán)(13)小。
5．如上述權(quán)利要求1-4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于補(bǔ)償單元(22)與一分離的壓力源連接，以提供液壓流體，從而啟動補(bǔ)償單元(22)。
6．如上述權(quán)利要求1-4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于用來啟動補(bǔ)償單元(22)的液壓流體由壓力源提供，該壓力源與提供阻擋液體以啟動動態(tài)密封(14)的源相同。
全文摘要
一種用于傳輸至少一種壓縮處理流體的旋轉(zhuǎn)連接器,它包括一個中心連桿(2),在該中心連桿(2)上設(shè)置許多環(huán)形部件(3,4),該環(huán)形部件包括至少一個環(huán)形套筒部件(3),以便在連桿(2)內(nèi)的相關(guān)聯(lián)的通路(8)和連接器的出口(9)之間傳輸流體,和一個布置在環(huán)形套筒部件(3)的每側(cè)上的軸承環(huán)部件(4),該軸承環(huán)部件(4)通過動態(tài)密封(14)來密封,該動態(tài)密封由具有比處理流體壓力高的壓力的阻擋液體操作,以及一個鎖定螺母(21),該鎖定螺母可保持使環(huán)形部件(3,4)承受預(yù)加荷載以頂靠連桿(2)上的固定部件(20)。連接器設(shè)有成活塞裝置(23,24)形式的補(bǔ)償單元(22),該活塞裝置布置在鎖定螺母(21)和連桿(2)上的相鄰環(huán)形部件(13)之間,且布置成由液壓流體啟動,因此在連接器的操作期間,可保持在環(huán)形部件(3,4)和軸承(11)上的預(yù)加荷載,且在密封區(qū)域內(nèi)的擠出開口的變化降低到最小。
文檔編號E21B33/08GK1295645SQ99804511
公開日2001年5月16日 申請日期1999年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者詹斯·奧德格德 申請人:挪威國家石油公司