一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头
本技术涉及旋转接头领域，尤其涉及一种用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，本技术提出的技术方案为：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。所述外套径向孔与内轴径向孔的流通截面为圆形或正多边形；优选的，所述外套径向孔与内轴径向孔的流通截面的直径或对边最小尺寸不小于磨料粒径的10～20倍。所述外套径向孔、内轴径向孔及环形分流槽的内侧壁上均设有弹性耐磨件。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术的旋转接头专门针对输送含磨料颗粒的固液或固气两相流的工况，避免了传统旋转接头在输送磨料颗粒时易卡滞和磨损大的问题，具体讲，本技术设置有向内轴与外套间的间隙输送高压流体的高压密封组件，且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，其有效防止了高压磨料两相流进入到内轴与外套间的间隙，避免了磨料对内轴与外套间间隙的磨损和卡滞现象，使得旋转接头的使用寿命及工作效率高，同时，保证了磨料两相流在旋转接头中的流动稳定性及安全性，可实现连续旋转情况下磨料两相流的有效输送。本技术进一步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，环形分流槽的设置使得磨料两相流均匀分流后进行输送，减少了磨料两相流直接冲击对孔壁的磨损；本技术沿磨料两相流的输送方向，进一步将各孔槽的流通截面面积依次增大，其在流量相同情况下，孔槽的流通面积增大则对应的磨料两相流流速及阻力降低，进一步降低了旋转接头的磨损，且避免了磨料在旋转接头内堆积阻塞的问题；本技术进一步将外套径向孔与环形分流槽的外侧壁相切，内轴径向孔与内轴中心孔的内侧壁相切，使得磨料两相流在流向急剧变化时沿相切方向进入环形分流槽及内轴中心孔，其能量损耗小，有效避免了磨料两相流直接注入对注入点的冲击磨损，其进一步降低了旋转接头的磨损。本技术采用环形分流槽、流通截面面积增大及孔槽相切三者结合的方式减小了旋转接头的磨损，使得旋转接头可更好的适用于含磨料颗粒的固液或固气两相流工况，扫平了旋转接头在磨料水射流领域的应用障碍，提高了隧道掘进效率，降低了施工成本。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术进行更详细的描述。其中：图1是本技术的结构示意图。图2是本技术另一实施例的结构示意图。图3是输料组件的位置关系示意图。图中各标号表示：1、内轴；2、外套；3、输料组件；31、外套径向孔；32、环形分流槽；33、内轴径向孔；34、内轴中心孔；4、高压密封组件；41、输送通道；42、分流通道；43、环形密封槽；44、密封圈。具体实施方式下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明，但并不因此而限制本技术的保护范围。如图1和图2所示，本实施例的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，包括内轴1、外套2及输料组件3，外套2套设于内轴1上，且内轴1与外套2可相对转动，输料组件3穿设于内轴1和外套2上，用于将高压磨料两相流输送至射流喷嘴。本实施例中，外套2上设有高压密封组件4，高压密封组件4用于向内轴1与外套2间的间隙输送高压流体，高压流体的注入压力大于高压磨料两相流的输送压力。本技术的旋转接头专门针对输送含磨料颗粒的固液或固气两相流的工况，避免了传统旋转接头在输送磨料颗粒时磨损大的问题，具体讲，本技术高压密封组件4向内轴1与外套2间的间隙输送高压流体，且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，其有效防止了高压磨料两相流进入到内轴1与外套2间的间隙，避免了磨料对内轴1与外套2间间隙的磨损和卡滞现象，使得旋转接头的使用寿命及工作效率高，同时，保证了磨料两相流在旋转接头中的流动稳定性及安全性，可实现连续旋转情况下磨料两相流的有效输送，其尤其适用于磨料两相流输送压力高的情况。本实施例中，高压密封组件4包括输送通道41、两分流通道42及两环形密封槽43。其中，输送通道41与外部高压源连通，用于向高压密封组件4提供高压流体，输送通道41沿外套2的轴向设置；两分流通道42的一端均与输送通道41连通，两分流通道42本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，其特征在于，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。5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于输送含有固体磨料两相流的旋转接头，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，程永亮，祝爽，唐崇茂，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43