[发明专利]阶式止推轴承滚道旋转接合组件

说明书

本发明涉及轴承组件，特别是能被用于适应在一流体旋转接合中的被连接流体管道或导管之间相对旋转的轴承滚道组件。

旋转接合应用于油田中的流体管道的连接和其他方面。旋转接合通常包括通过一轴承组件相互可旋转地连接的相互装配的外和内构件。通常在内和外构件上带有内侧和外侧沟槽形成形成一轴承滚道，并有许多滚珠轴承放置在滚道内。适应增加的工作压力、较宽的工作温度范围和较多种腐蚀性的化学物品的较高要求使得旋转接合设计用多个轴承滚道而不是一个轴承滚道。即使是多轴承滚道，有时高压也可能导致滚珠滚道的变形或剥蚀。这种剥蚀松驰了密封压力，这会引起密封渗漏，使旋转接合不能在压力下平稳旋转，并显著地降低滚道的使用寿命。在上述情况下旋转接合还会有其他形式的损坏。

本发明提供一在上述情况下提高密封性能的多滚道旋转接合轴承组件，它有处于阶梯式关系的多个轴承滚道，在那里每个相邻的轴承滚道与下一个轴承滚道是同心布置的，且半径比下一个轴承滚道要大。阶梯式的构造可更均匀地将流体静压端面负载分配到每个轴承滚道部分，使总的端面负载最大的同时，在一特定轴承滚道部分的负载集中最小。为进一步减小端面负载和提高密封性，一直孔型密封圈用于减小承受轴向压力的表面以及大大减小与普通预应力装配的弹性压力密封圈相关的旋转摩擦。另外，本发明通过在座圈横截面中的一偏置的加长半径构造，可增大每个滚珠轴承和滚道间的接触面积，减小负载集中，从而减少了滚珠轴承剥蚀。本发明仅增加了最少的重量和成本就提高了在极端情况下的密封性，并且特别是消除了在比普通或已知旋转接合大得多的压力情况下滚珠滚道的剥蚀。

图1所示为一三一滚道旋转接合轴承组件现有技术的局部横截面图；

图2所示为有一阶梯式的，三一滚道轴承组件和一直孔密封圈的本发明的第一实施例的局部横截面图；

图3所示为一图1所示的现有技术组件与一有一直孔密封圈的本发明的第二实施例并列的剖开的局部横截面图；

图4a所示为在现有技术轴承滚道组件中的一滚珠轴承的放大的横截面图；

图4b所示为在本发明的轴承滚道组件中的一滚珠轴承的放大的横截面图；

图5所示为有一双端阶梯，双滚道轴承组件的本发明第二实施例的局部横截面图。

图1所示为一已知的现有技术的有一内连接器12可旋转地设置于一外连接器14内的旋转接合10。穿过它形成一密封的流体流动通道16，并与每一个连接器中延伸出来的流体导管或管道(图中未示)相联通。在每个连接器12，14上分别形成许多环形沟槽18，20。当连接器12和14插在一起时，沟槽18、20相互对齐形成环形轴承滚道22。许多滚珠轴承24放置于每个滚道22中，提供轴承支撑和使连接器12，14能相对旋转。滚道22和滚珠轴承24围绕着流动通道16的中心轴线26同心布置，所有的滚道22的半径都实际相同。一环形弹性压缩密封圈28布置于内连接器12和外连接器14的轴面间，以防止流体在它们间流过。压缩密封圈28是受预受应力的。内、外连接器之间设有一刮油密封圈27。该组件同时还设置有一辅助密封圈52、滚珠孔50和渗漏检测孔54。

当有压力流体进入流动通道16时便产生了一引起内连接器和外连接器相互间发生轴向偏离的流体静压端面负截。然后滚珠轴承24受到通过滚珠轴承24与滚道22间的接触表面传递过来的轴向合力的作用。按每个滚道的相对位置，分配每个座圈22所受的合力。例如，最紧靠密封圈28的内构件凹槽20受到一第一负载的作用，第二个凹槽受到一大于第一负载的第二负载的作用，以此类推。这样，随着每个相继远离密封圈28的轴承滚道22，作用在内构件凹槽20上的负载随之增加。内螺纹连接器14受到类似的负载，最靠近密封圈的滚道承受最大的负载。

如图1所示在一典型的三滚道轴承组件10中，从最靠近密封圈28的滚道开始，作用于每个滚道22上的负载分布大致是47％，31％和22％。因此最理想的是更平均的分配负载，以便在不降低整个轴承组件的承载能力的同时能降低作用在第一滚道上的负载。本发明通过阶梯形的构造实现这个目的。