一种圆形喷灌机中心支轴密封装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，包括由固定进水管和旋转输水管构成的中心支轴，所述固定进水管与旋转输水管之间设有旋转球形密封组件，该密封组件包括相适配的球面座和球面体，所述球面座和球面体的中心处开设有相连通的通水孔，球面座的内侧设有环形的第一密封槽，第一密封槽内安装有下球面密封圈；所述球面座底端与固定进水管固定连接，所述球面体顶端与旋转输水管固定连接。本实用新型通过球面座与球面体之间相互挤压形成的球形接触面来实现密封，密封性能好；而且本实用新型旋转球形密封组件运动自由度好，能够消除旋转输水管与固定进水管之间的偏斜运动和附加载荷，避免了密封圈磨损量不均匀的现象，提高了密封装置的使用寿命。
【专利说明】一种圆形喷灌机中心支轴密封装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于喷灌【技术领域】，涉及一种圆形喷灌机中心支轴密封装置。
【背景技术】
[0002]在节水型灌溉技术中，喷灌技术是一种技术先进、性能稳定、节水效果优良、社会经济效益显著的节水灌溉技术。圆形喷灌机因具有单机灌溉面积大、对作物和地形适应性强、土地利用率高、喷洒均匀度高、机械化和自动化程度高以及节能高效等多种优点得到了大力推广，在农业节水灌溉中取得了良好的节水效果和社会经济效益。
[0003]在喷灌作业时，圆形喷灌机的整个桁架和悬臂部分在塔架车的驱动下围绕中心支轴作转动，要求中心支轴的固定进水管固定不动、旋转输水管随同桁架作转动，喷灌用水在水泵作用下，经固定进水管和旋转输水管输送到桁架上的各喷头。在结构上就出现了旋转输水管要以固定进水管为转轴作360度连续旋转运动，这就要求在旋转输水管与固定进水管之间留存一定活动间隙，如果旋转输水管与固定进水管连接位置处的密封结构设计不合理，就会发生大量漏水现象，严重降低喷灌机的节水效果。
[0004]中国实用新型专利201220173311.4公开了一种大型圆形喷灌机中心架出水管的密封结构，包括相互套接在一起的固定进水管和旋转输水管，在套接部位固定进水管或旋转输水管的接触面上设置广3个环形槽，在每个环形槽内装配一个Y型橡胶密封圈。
[0005]中国实用新型专利201120025484.7公开了一种用于指针式喷灌机中心支轴部位的水密封装置，包括上供水管和下供水管，所述上供水管和下供水管之间装有上供水管内衬，上供水管与上供水管内衬焊接在同一轴线上，上供水管内衬外壁与下供水管内壁间隙配合，所述下供水管内壁设有密封圈槽和唇型密封圈槽，密封圈槽和唇型密封圈槽中分别装有O型密封圈和唇型密封圈。
[0006]中国实用新型专利201120293780.5公开了一种圆形喷灌机中心竖管水封结构，包括旋转上弯头、中心竖管及旋转下弯头，中心竖管上端固定安装旋转上弯头，中心竖管下端固定安装旋转下弯头，其创新点为:在中心竖管的上端部制有环形凸起，在该环形凸起内安装密封胶圈，旋转上弯头底端插装在中心竖管内并通过该密封胶圈与中心竖管密封。
[0007]上述专利均可以实现圆形喷灌机中心支轴的密封，但上述专利均局限于采用O型、Y型、唇型密封圈等橡胶质密封圈，尽最大限度减小旋转输水管与中心固定进水管之间径向间隙的径向密封技术来解决两者相对旋转运动时的漏水密封问题。现有密封技术存在的不足表现在以下几个方面:1)为保证固定进水管与旋转输水管之间的旋转运动，两者之间必须留有最小旋转间隙，此间隙的存在成为漏水的最大隐患；2)因O型、Y型、唇型密封圈均为橡胶材质制造，喷灌机旋转输水管相对固定进水管作360度旋转运动时，上述专利技术中的密封圈磨损速度均较快，随着密封圈的磨损漏水量迅速增大；3)喷灌机旋转输水管在围绕固定进水管作360度旋转运动时，因受到地面平整度的影响，旋转输水管相对固定进水管会产生偏斜摆动运动，导致上述专利技术中的O型、Y型、唇型密封圈在各径向位置的摩擦力不同，磨损量不均匀；4 )上述专利技术中密封圈均安装于旋转输水管与固定进水管之间的径向间隙内，密封圈磨损后不能自动补偿磨损间隙，导致漏水进一步严重，更换维修时，只有把旋转输水管与固定进水管相互拆卸分离才能更换，而且更换维修需要吊车等大型设备，更换工作劳动强度大。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种密封效果好且使用寿命长的圆形喷灌机中心支轴密封装置。
[0009]为此，本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，包括由固定进水管和旋转输水管构成的中心支轴，所述固定进水管与旋转输水管之间设有旋转球形密封组件，所述旋转球形密封组件包括相适配的球面座和球面体，所述球面座和球面体的中心处开设有相连通的通水孔，所述球面座的内侧设有环形的第一密封槽，所述第一密封槽内安装有下球面密封圈，且所述下球面密封圈相对球面体的一侧为弧形面；所述球面座底端与固定进水管固定连接，所述球面体顶端与旋转输水管固定连接。其中，下球面密封圈弧形面的设计目的在于使下球面密封圈外侧面与球面体的球形面相适配，减小下球面密封圈与球面体之间的摩擦。
[0011]进一步地，所述球面座顶端设有球面座上法兰，所述球面座上法兰的上方设有环形的密封压盖；所述密封压盖的内侧面设有环形的第二密封槽，所述第二密封槽内安装有上球面密封圈，且所述上球面密封圈相对球面体的一侧为弧形面；所述球面座上法兰与密封压盖之间通过螺栓固定连接。上球面密封圈弧形面的设计原理同下球面密封圈。
[0012]进一步地，所述球面座上法兰与密封压盖之间设有密封调整垫圈，所述球面座上法兰、密封压盖及密封调整垫圈之间通过螺栓固定连接。因上球面密封圈底部与球面座上法兰之间存在一定间隙，使用时，可配备不同厚度的密封调整垫圈，在上球面密封圈的圆弧面出现磨损后，通过更换厚度较小的密封调整垫圈即可使上球面密封圈的位置向下移动，进而减小上球面密封圈内侧弧形面与球面体外球面之间的间隙，达到上球面密封圈磨损间隙的自动补偿。而且，相对于上球面密封圈的更换，更换密封调整垫圈更为简单，只要预先准备不同厚度的密封调整垫圈，根据上球面密封圈磨损量的大小随时更换密封调整垫圈，即可起到延长上球面密封圈使用寿命和减少检修更换时间的目的。
[0013]进一步地，所述第二密封槽的内壁具有一 45度角的倾斜面。倾斜面的设计有利于更换厚度较小的密封调整垫圈时上球面密封圈作斜向下移动和间隙补偿，因倾斜面对上球面密封圈有斜向下挤压的作用，有利于上球面密封圈向球面体贴合。
[0014]进一步地，所述球面座顶端开口与球面体的球心处于同一平面。
[0015]进一步地，所述球面座顶端开口所在平面稍高于球面体的球心。如此，一方面可限制球面体向上运动的自由度；另一方面有利于上球面密封圈出现磨损后向下运动补偿磨损间隙，因为上球面密封圈向下运动过程中上球面密封圈与球面体接触面的直径越来越大，从而相对间隙越来越小。
[0016]进一步地，所述固定进水管与球面座之间设有膨胀节，所述膨胀节的上端与球面座的底端固定连接，膨胀节的下端与固定进水管的上端固定连接。
[0017]本实用新型通过球面座与球面体之间相互挤压形成的球形接触面来实现密封，相较于以往固定进水管与旋转输水管间的圆柱形接触面，在重力作用下，挤压形成的球形接触面间隙极小，可有效解决因接触面间隙发生漏水的问题。另外，为达到不漏水的理想密封效果，本实用新型密封装置设计了三重防漏密封结构:下球面密封圈起第一道密封的作用，密封经水泵输送从固定进水管进入球面座和球面体通水孔的水；调整密封垫圈起第二道密封的作用，密封于下球面密封圈处泄漏后从球面体与球面座接触面之间渗出的漏水；上球面密封圈起第三道密封的作用，密封从密封压盖与球面体之间缝隙渗出的漏水，而且，上球面密封圈一定程度上也可起到第二道密封的作用。
[0018]本实用新型的有益效果在于:1)本实用新型通过球面座与球面体之间相互挤压形成的球形接触面来实现密封，密封性能好；2)本实用新型旋转球形密封组件采用具有万向性的球面结构，运动自由度好，能够消除因地面平整度差产生的旋转输水管与固定进水管之间的偏斜运动和相应附加载荷，避免了密封组件各径向位置处摩擦力不相同和密封圈磨损量不均匀的现象，提高了密封装置的使用寿命；3)通过更换更易拆卸的密封调整垫圈，可实现上球面密封圈磨损间隙的自动补偿；4)能够通过膨胀节的伸缩消除不同季节下固定进水管和旋转输水管的膨胀或收缩量，消除固定进水管和旋转输水管因热胀冷缩对密封装置造成的附加载荷，减小密封装置的受力及磨损，提高密封装置的使用寿命，从而最大限度的消除密封失效漏水。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型旋转球形密封组件的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型球面座的结构示意图；
[0022]图4为图3的A部局部放大图；
[0023]图5为本实用新型球面体的结构示意图；
[0024]图6为本实用新型下球面密封圈的结构示意图；
[0025]图7为本实用新型密封压盖的结构示意图；
[0026]图8为本实用新型上球面密封圈的结构示意图；
[0027]图9为本实用新型上球面密封圈与密封压盖的装配示意图；
[0028]图10为本实用新型膨胀节的结构示意图；
[0029]图11为本实用新型固定进水管的结构示意图；
[0030]图12为本实用新型旋转输水管的结构示意图。
[0031]图中，1-中心塔架，2-固定进水管，3-旋转输水管，4-轴承座，5-旋转球形密封组件，6-膨胀节，7-球面座，8-球面体，9-通水孔，10-通水孔，11-第一密封槽，12-下球面密封圈，1201-圆弧面，13-球面座上法兰，14-密封压盖，15-密封调整垫圈，16-第二密封槽，1601-倾斜面，17-上球面密封圈，1701-圆弧面，18-球面座下法兰，19-球面体上法兰，20-膨胀节下法兰，21-膨胀节上法兰，22-固定进水管法兰，23-旋转输水管法兰。
【具体实施方式】
[0032]如图1-12所示，一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，包括由固定进水管2和旋转输水管3构成的中心支轴，固定进水管2与圆形喷灌机的中心塔架I固定连接，旋转输水管3通过轴承座4与中心塔架I相连接；固定进水管2与旋转输水管3之间设有旋转球形密封组件5，旋转球形密封组件5包括相适配的球面座7和球面体8，球面座7和球面体8的中心处分别开设有通水孔9和通水孔10，且通水孔9和通水孔10相互连通，球面座7的内侧壁设有环形的第一密封槽11，第一密封槽11内安装有下球面密封圈12，且下球面密封圈12相对球面体8的一侧为弧形面1201 ;球面座7顶端设有球面座上法兰13，球面座上法兰13的上方还设有环形的密封压盖14，球面座上法兰13与密封压盖14之间设有密封调整垫圈15，球面座上法兰13、密封压盖14及密封调整垫圈15之间通过螺栓固定连接；密封压盖14的内侧面设有环形的第二密封槽16，且第二密封槽16的内壁具有一呈45度角倾斜的倾斜面1601，第二密封槽16内安装有上球面密封圈17，上球面密封圈17相对球面体8的一侧为弧形面1701 ;并且球面座7顶端开口所在平面稍高于球面体8的球心，这点由图2和4可看出，图2中标示有两根水平中心线，其中，较上一根指示球面座7顶端开口所在平面，较下一根指示球面体8的水平中心线亦即球面体8球心所在水平面；图4更好地表示了球面座7顶端开口处的结构，图3和4中的圆形虚线表示球面体8的安装位置；
[0033]固定进水管2与球面座7之间还设有膨胀节6，膨胀节6的上端设有膨胀节上法兰21、下端设有膨胀节下法兰20，球面座7的底端设有球面座下法兰18，球面体8的顶端设有球面体上法兰19，固定进水管2的上端设有固定进水管法兰22，旋转输水管3的下端设有旋转输水管法兰23 ;膨胀节6的上端通过膨胀节上法兰21、球面座下法兰18及螺栓与球面座7的底端固定连接，膨胀节6的下端通过膨胀节下法兰20、固定进水管法兰22及螺栓与固定进水管2的上端固定连接；旋转输水管3通过旋转输水管法兰23、球面体上法兰19和螺栓与球面体8固定连接。并且，为使密封压盖14能够顺利安装，球面体上法兰19和旋转输水管法兰23的外径应小于密封压盖14的内径。
[0034]为延长密封装置的使用寿命和维修更换周期，减少漏水量，球面座7、球面体8的表面经过精密磨削加工后镀硬铬以提高表面硬度并进行耐磨性处理，达到配合精密、耐磨、耐腐蚀不泄漏的目的。
[0035]使用过程中，固定进水管2、膨胀节6及球面座7均固定不动，旋转输水管3带动球面体8做旋转运动。在水泵作用下，灌溉用水经固定进水管2、膨胀节6、通水孔9、通水孔
10、旋转输水管3到达设在圆形喷灌机桁架上的喷头，实现喷灌。在此过程中，通过球面座7与球面体8之间相互挤压形成的具有微小间隙的球形接触面实现基础密封，下球面密封圈12、上球面密封圈17及密封调整垫圈15同时起到进一步密封的作用，最大程度防止漏水。且当上球面密封圈17发生磨损、与球面体8间形成间隙时，可根据磨损量更换厚度较小的密封调整垫圈15，实现上球面密封圈17磨损间隙的自动补偿。
【权利要求】
1.一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，包括由固定进水管和旋转输水管构成的中心支轴，其特征在于，所述固定进水管与旋转输水管之间设有旋转球形密封组件，所述旋转球形密封组件包括相适配的球面座和球面体，所述球面座和球面体的中心处开设有相连通的通水孔，所述球面座的内侧设有环形的第一密封槽，所述第一密封槽内安装有下球面密封圈，且所述下球面密封圈相对球面体的一侧为弧形面；所述球面座底端与固定进水管固定连接，所述球面体顶端与旋转输水管固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述球面座顶端设有球面座上法兰，所述球面座上法兰的上方设有环形的密封压盖；所述密封压盖的内侧面设有环形的第二密封槽，所述第二密封槽内安装有上球面密封圈，且所述上球面密封圈相对球面体的一侧为弧形面；所述球面座上法兰与密封压盖之间通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述第二密封槽的内壁具有一 45度角的倾斜面。
4.根据权利要求2所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述球面座上法兰与密封压盖之间设有密封调整垫圈，所述球面座上法兰、密封压盖及密封调整垫圈之间通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述球面座顶端开口与球面体的球心处于同一平面。
6.根据权利要求1或2所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述球面座顶端开口所在平面稍高于球面体的球心。
7.根据权利要求1所述的一种圆形喷灌机中心支轴密封装置，其特征在于，所述固定进水管与球面座之间设有膨胀节，所述膨胀节的上端与球面座的底端固定连接，膨胀节的下端与固定进水管的上端固定连接。
【文档编号】F16L27/06GK203453675SQ201320508850
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】韩自玺, 韩自玉, 韩登仑, 张忠元, 宋春林, 刘建军, 黄文平, 朱希魁, 王德宏 申请人:甘肃华瑞农业股份有限公司