专利名称：带轴向补偿的旋转接头的制作方法
在纸张，纺织和卷筒纸制造工业中广泛地应用热交换转鼓。多个热交换鼓依次同接合于鼓筒外周的卷筒纸接触以便在鼓筒和卷筒纸之间进行热交换。在许多情况下，通过一个旋转接头向鼓筒引入蒸汽，蒸汽凝固在鼓筒套的内壁上，而冷凝水则通过同一个或另一个接头排出。在某些卷筒纸制造程序中，可能向鼓筒引入冷水却加工中的卷筒纸。
热交换鼓要承受范围广泛的温度。刚开动时鼓筒可能是冷的，即处于室温。加压蒸汽通过旋转接头引入鼓筒，旋转接头的密封件在各种温度条件下都有效以便能够不论接头或鼓筒的温度而提供一个流体密封这一点十分重要。由于鼓筒的热胀冷缩可能很显著，鼓筒的轴向尺寸及其相应的支持轴和轴颈也将在鼓筒所暴露的不同温度下变化得很显著。
由于旋转接头安装在鼓筒轴颈的端部，鼓筒轴颈轴向尺寸的变化常常有害地影响旋转接头密封件的有效性，因为接头密封件常常利用轴向力和压力来实现密封。因此，除非应用了热补偿结构，接头密封面在“冷”状态下可能不如“热”状态下有效，而在热的工作状态下轴向膨胀又可能产生过份的密封压力。
虽然用于鼓式热交换器的旋转接头设计有热密封补偿特性的为已知，但已知的热补偿设计其轴向补偿的适应程度相当有限，因此，存在着对一种能在大范围的温度变化条件下有效工作的旋转接头的需要。
本发明的一个目的是提供一种同鼓式热交换器一起应用的旋转接头，它能适应由于热胀冷缩而产生的巨大轴向尺寸变化。
本发明的另一个目的是提供一种用于旋转热交换器的旋转接头，其中轴向和径向密封件结合应用以提供大范围温度变化下有效的流体密封。
本发明的又一个目的是提供一个能适应显著轴向变化的旋转接头，它能相对于热交换鼓旋转轴线自动对中，并且即使在旋转热交换鼓和旋转接头套的轴线有偏心的情况下仍能保持流体密封连接。
本发明还有一个目的就是提供一个能够在大范围温度变化下有效工作的旋转接头，并且接头的密封结构在接头的整个运作过程中保持有效。
在本发明的实践中，旋转热交换鼓轴颈端上同心地安装一个法兰。在法兰上再安装一个耐磨板，耐磨板有一个与中央通道同心的密封面，中央通道穿过耐磨板和安装法兰。
旋转接头套以传统的方式支持在杆上，接头套有一个圆柱形室，大致与鼓的旋转轴线共轴线。一个大致为圆柱形的接管在接头套室内可作轴向位移，一个安装在接头套一端的端盖具有密封件，密封件以流体密封方式与接头套和接管连接，但允许接管相对于接头套和接头套室作轴向位移。
接管的外端靠在一个环形密封环上，该环与耐磨板的密封面接合，置于端盖和接管之间的销定装置使接管相对于接头套可转动地固定。
在公开的实施例中，在接头套上安装一个单一管接头件与接头套室连通，以便让热交换介质引入室中，或从室中排除，接头套和接管之间的轴向可移动关系使得接管和接头套之间产生大范围的轴向位移而不会有害地影响旋转接头的密封性。
接头套和接管之间最好置有多个压缩弹簧将接管压向耐磨板和密封环，以保证在所有情况下接管，密封环和耐磨板之间的接合。
本发明的旋转接头其零部件结构相当简单，制造和装配十分经济，而且本发明的旋转接头可以由技术水平一般的人员进行安装。
本发明的上述目的和优点从下面的说明和附图可以得到更好的了解。
图1 为本发明的旋转接头直径上的正剖视图，接管表示为相对于接头套伸长的情况;
图2 为相似于图1的部分正剖视图，接管表示为相对于接头套缩短的情况;
图3 为本发明的旋转接头的缩小比例的俯视图，而图4为缩小比例的图3的左侧视图。
本发明的旋转接头总的用10表示，接头10同旋转鼓轴颈12的端部相连系。轴颈12构成一个轴，支持住一个通常用于造纸机(未示出)的热交换鼓，轴颈包括一个径向平坦的端面14，它于16处加工有沉孔，与轴颈的旋转轴线同心。
大致为平面构形的法兰18包括有一个圆柱形的轴向凸出20容纳于轴颈沉孔16内。五个螺栓沉孔和通孔围绕法兰18的轴线分布在其圆周上，螺栓24穿过孔22进入轴颈上的螺孔26，将法兰18牢固地安装在轴颈12的端面上。
法兰18包括一个中心孔28，它与鼓的轴颈孔30(见图1)，同心对正并连通。法兰18还包括有一个外径向面32，它在34处同心地加工出沉孔。
一个耐磨板36靠着法兰面32安装，它包括有一个同心孔38与孔28和30连通，耐磨板有一个圆柱形凸出部40紧密容纳于法兰的中心孔34中。多个带沉孔的螺栓孔42做在耐磨板上以容纳螺栓44，螺栓44用螺纹拧入法兰18上的螺孔45中，以此将耐磨板36同心地连接于法兰18。
耐磨板36有一个密封面46与孔38同心并在其邻近处。密封面46构成一个凹球形面和一个如下所述的相补密封环相配合。
耐磨板还包括一个环状轴向伸出的裙部48，它限定了一个环状沉孔50。
接头套用52表示，大致为圆柱形，具有内圆柱孔54，径向平坦外端56和径向平坦内端58。接头套两端之间的孔54限定一个圆柱形室60。
接头套52包括有径向伸出的轭部62，它具有在其端部邻近的轴向孔64，用于可滑动地容纳支持杆66。杆66在其外端加工出螺纹，以接纳可调整的螺帽68和垫圈70，杆66的内端则支持在架72上(见图4)，架72固定在邻近于鼓轴颈的静态支持结构上。杆66和轭部62是属于通常用于鼓型热交换器旋转接头的类型。
一个环形端盖74靠用多个螺栓76拧入接头套安装在接头套内端58上。端盖74包括有一个圆柱孔78以及多个做在端盖上的槽，用以容纳合成橡胶O形环80，以便同容纳在端盖内的接管建立密封关系，如下文所述。
端盖上做有多个轴向伸展的螺孔82，每个螺孔容纳固定一个光的圆柱销84，它沿轴向伸向耐磨板36。
大致为圆柱形的接管86可滑动地容纳在接头套52和接头套室60内。接管86包括有一个贯通的内孔88，接管的外圆柱面90以轴向可滑动的状态紧密地容纳在端盖孔78内。密封环80以流体密封的方式与接管表面90接合。
接管86的外端形成一个平的径向表面92，在接管上做有一个径向外伸的肩部94，其直径能够容纳在耐磨板沉孔50内，如图1和2所清楚显示。
接管肩部94做有多个轴向光孔96，用于可滑动地容纳销子84，每个销子84的外周套有一个压缩弹簧98，它介于端盖74和接管肩部94之间，将接管86压向耐磨板36。
一个环形密封环100置于耐磨板36和接管端部92之间。密封环100最好用高耐磨材料如锑做成，密封环包括有一个与孔28，30，38和88同心对正的孔102。密封环端面104为与耐磨板端面46互补的凸球面构形，而其端面106为平的径向面与接管86形成流体密封的密封关系。
通过将管接头件108连于接头套端56，流过接头10的流体介质连通接头套室60。管接头件108有一个与管道连接结构112连通的孔110，管道连接结构112可以用钎焊的形式，也可以用螺纹连接的形式，还可以构成一个沉孔，再连接上一个管子法兰(未示出)。管接头件端面114用螺栓116固接于接头套端面56，可以理解接头套52的开端56构成了接头套的出口，与管接头件108连通，而管接头件108事实上闭合了接头套室60的端部。
使用时，旋转接头装置将按上文所述和附图所示进行装配。接头套52将靠支持杆66和螺帽68相对于鼓轴颈端和法兰18作轴向调整节。调节将大致按如图1所示的进行，图中接管86部分纳入接头套室60，弹簧98将接管端92压向与密封环端面106接合并使密封环端面104保持与耐磨板密封面46成密封关系。图1所示的情况可以认为是处于“冷”的状态，通常管接头件108向室52引入热交换介质使该压力介质进入接管孔88，并通过密封环，耐磨板，法兰和鼓轴颈孔进入未示出的热交换鼓。当然，本发明的旋转连接头也可以用来排除热交换鼓的冷凝物，在那种情况下，旋转接头的运作和作为例如蒸汽供应接头时完全一样。
当热交换鼓加热并作轴向膨胀时，鼓轴颈端14向左移动(见图2)，从而轴向移动法兰18，耐磨板36，密封环100和接管86。这一膨胀使接管86缩入接头套室60(如图2所示)，而压缩弹簧98和销84的端部则仍保持密闭在耐磨板沉孔50内。
可以理解到上述旋转接头结构允许鼓轴颈和旋转接头套52之间产生显著的轴向位移而不会有害地影响它们之间的流体密封关系。旋转接头和鼓轴颈之间的相对旋转发生在密封环100处，表面46和104为球形表面构形这一事实使密封在轴颈旋转轴线和旋转接头旋转轴线之间产生任何偏心时能自动对中。密封环100的这一自动对中特性在接管86和接头套52的任何相对轴向位置都有效。
弹簧98的应用保证了接管总是和密封环100接合。但是，可以理解，在多数情况下，接头套室60内存在内压力将接管压向密封环110，弹簧98的主要目的是保证接管，密封环和耐磨板在“冷”的或低压情况下的流体密封关系。
应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对发明概念作出各种修改。
权利要求
1.一种用于具带旋转轴线的轴颈的旋转鼓的旋转接头，其特征在于，它具有适应轴向膨胀的能力，它包括有以下零部件的组合一个具有一轴线和一中央通道的环形安装法兰，在上述法兰上将上述法兰同轴线地安装于鼓轴颈上的紧固装置，一个具有一个带轴线的中央通道且同轴线地安装在上述法兰上的环状耐磨板，一个做在上述耐磨板上与上述耐磨板轴线同心的密封面，一个具有一个带纵向轴线的内室的长套，上述长套有一个与流体管接头件连通的开口，支持上述长套使其大体上与轴颈旋轴线同轴线的支持装置，一个在上述套室内具有一条与上述套室轴线同轴线的纵长轴线的圆柱形接管，上述接管可在上述接头套室内作轴向位移，置于上述接管和上述套室之间从而使上述接管相对于上述套室在上述套室内接管的所有轴向位置都能密封的环形第一密封装置，以及置于上述接管和上述耐磨板之间的第二密封装置。
2.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，上述第二密封装置包括一个自动对中的密封件。
3.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，上述接头套开口包括一个上述套室的端部，和一个在上述套室端部装于上述接头套上将上述套室端部封闭的流体管接头件。
4.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，置于上述接头套和上述接管之间防止上述接头套和上述接管绕其轴线作相对旋转的销定装置。
5.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，置于上述接头套和上述接管之间将上述接管和上述第二密封装置沿轴向压向上述耐磨板的弹簧装置。
6.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，上述接头套具有一个位置向着上述耐磨板的第一端，一个安装在上述接头套第一端上的环形端盖，上述第一密封装置安装在上述端盖上。
7.如权利要求6所述的旋转接头，其特征在于，上述销定装置安装在上述端盖上，与上述接管一起动作防止上述接头套和上述接管之间的相对旋转。
8.如权利要求7所述的旋转接头，其特征在于，上述销定装置包括多个装在上述端盖上的轴向伸出的销子，一个做在上述接管上位于上述端盖和上述耐磨板之间的径向伸出的肩部，多个做在上述肩部上轴向延伸的孔，每个孔可滑动地接纳一个销子。
9.如权利要求8所述的旋转接头，其特征在于，至少一些上述销子其上套有一个压缩弹簧，上述弹簧置于上述端盖和上述接管肩部之间将上述接管压向上述第二密封装置。
10.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，上述接管有一个位置向着上述耐磨板的径向端，上述第二密封装置包括一个环形密封环，它有一个与上述接管接合的第一轴向端面和一个与上述耐磨板密封表面接合的第二轴向端面。
11.如权利要求10所述的旋转接头，其特征在于，上述密封环的第二端面为凸球面构形，上述耐磨板密封面为与之相补的凹球面构形，从而上述密封环在上述耐磨板和上述接管之间具有自动定心的连接。
12.如权利要求11所述的旋转接头，其特征在于，置于上述接头套和上述接管之间的弹簧将上述接管压向与上述密封环接合，并将上述密封环压向与上述耐磨板密封面接合。
全文摘要
一种向一个旋转干燥鼓引入或从其中去除热交换介质如水蒸汽的旋转接头，它具有适应相对于鼓的旋转轴线产生显著的轴向伸缩的能力。一个由杆支持的接头套包括一个有一端与一个连接于安装在鼓轴颈上的耐磨板的密封环接合的轴向可位移接管。耐磨板和接头套之间的轴向运动由接头套和接管之间的相对运动所抵消，最好用弹簧将接管压向与一个自动定心密封环接合以保持在所有温度和压力条件下的流体密封连接。
文档编号F28F5/02GK1062412SQ91103998
公开日1992年7月1日 申请日期1991年6月10日 优先权日1990年12月11日
发明者杰拉尔德·L·蒂姆 申请人:约翰逊公司