[发明专利]一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头

说明书

本发明提供一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，包括内轴、套设于所述内轴上的外套及穿设于所述内轴和外套上的输料组件，所述外套上设有用于向内轴与外套间的间隙输送高压流体的高压密封组件，所述高压流体的注入压力大于所述高压磨料两相流的输送压力。本发明专门针对含磨料颗粒的两相流工况，其具有磨损小、流动稳定性好等优点。

技术领域

本发明涉及旋转接头领域，尤其涉及一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头。

背景技术

在实际工作中，磨料水射流的输送通常采用将固体磨料与气态或液态的输送介质混合成均匀的固气或固液两相流，并施加一定压力的方式输送。在磨料水射流技术中，通过在水中加入磨料可以大幅度提高其破碎、切割和磨蚀能力。其中，在高压水中加入磨料并均匀混合成高压磨料两相流，再从喷嘴中喷出的形式是前混式磨料水射流，前混式磨料水射流向喷头输送的是固-液两相流；高压水从水喷嘴喷出再加入磨料的形式是后混式磨料水射流，后混式磨料水射流向喷头输送的一般是固-气两相流。

在隧道掘进过程中，将喷头布置在掘进机前方连续旋转的刀盘上，并引入磨料水射流，喷头与机械刀具配合共同作用，可以大幅度提高破岩效率、施工速度，降低施工成本。但在掘进过程中，磨料两相流不断消耗，此时需在掘进机后方及时补充，磨料输送时则需采用旋转接头连接至喷头进行输送，磨料颗粒在输送介质的压力作用下会进入旋转接头内轴和外套间的间隙，造成严重的磨损和卡滞，工作一段时间后则需停机检修更换，限制了整体工作时间及效率，严重制约了磨料水射流技术在隧道掘进领域的应用开发。同时，由于固体磨料颗粒的惯性，固体磨料颗粒在流向发生急剧变化时难以及时转变，使得在旋转接头的流向变化处易发生冲击磨损，且磨料颗粒也易堆积堵塞管道，导致旋转接头使用寿命低、更换率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种专门针对含磨料颗粒的两相流工况，且磨损小、流动稳定性好的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接，包括内轴、套设于所述内轴上的外套及穿设于所述内轴和外套上的输料组件，所述外套上设有用于向内轴与外套间的间隙输送高压流体的高压密封组件，所述高压流体的注入压力大于所述高压磨料两相流的输送压力。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述高压密封组件包括依次连通的输送通道、两分流通道及两环形密封槽，两所述分流通道分设于所述内轴与外套输料连接处的两侧，所述环形密封槽与所述内轴与外套间的间隙连通。

两所述环形密封槽的外侧对应设有两个防止高压流体介质外漏的密封圈。

所述高压流体与磨料两相流的流体介质成分完全相同但不含固体磨料颗粒，当所述磨料两相流为固气两相流时，所述高压流体的注入压力比所述高压磨料两相流的输送压力高0.5～1bar，所述内轴与外套的间隙不大于0.1mm；当所述磨料两相流为固液两相流时，所述高压流体的注入压力比所述高压磨料两相流的输送压力高5～10bar，所述内轴与外套的间隙不大于0.3mm。

所述输料组件包括依次连通的外套径向孔、环形分流槽、内轴径向孔及内轴中心孔，所述环形分流槽设于所述内轴的外侧壁上，所述内轴径向孔为多个，多个所述内轴径向孔均匀设置于所述环形分流槽与内轴中心孔之间。

当磨料两相流从外套向内轴输送时，所述外套径向孔、环形分流槽、内轴径向孔的流通截面面积依次增大；当磨料两相流从内轴向外套输送时，所述内轴径向孔、环形分流槽、外套径向孔的流通截面面积依次增大。

所述外套径向孔与所述环形分流槽的外侧壁相切，所述内轴径向孔与所述内轴中心孔的内侧壁相切。

所述外套径向孔向磨料两相流的出料方向倾斜或垂直于所述旋转接头的旋转中心布置。