一种软管绞盘轴承装置，其将能够转动的回转轴支撑在固定软管绞盘框架上。所述轴承装置包括：固定轴承座圈，转动轴承座圈和轴承。该固定轴承座圈被固定到固定软管绞盘框架，并且具有用于支承轴向载荷的固定弧形台肩，用于支承径向载荷的固定圆柱形台肩，以及固定截头圆锥中间部。该转动轴承座圈被固定到能够转动的回转轴，并且具有用于支承轴向载荷的转动弧形台肩，用于支承径向载荷的转动圆柱形台肩，以及转动截头圆锥中间部。该轴承被固定弧形台肩和转动弧形台肩轴向地支持，并且被固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩径向地支持。
1.一种软管绞盘轴承装置，所述软管绞盘轴承装置将能够转动的回转轴支撑在固定软管绞盘框架上，所述轴承装置包括：固定轴承座圈，所述固定轴承座圈被固定到固定软管绞盘框架，并且具有用于支承轴向载荷的固定弧形台肩，用于支承径向载荷的固定圆柱形台肩，以及固定截头圆锥中间部；
转动轴承座圈，所述转动轴承座圈被固定到能够转动的回转轴，并且具有用于支承轴向载荷的转动弧形台肩，用于支承径向载荷的转动圆柱形台肩，以及转动截头圆锥中间部；
轴承，所述轴承被固定弧形台肩和转动弧形台肩轴向地支持，并且被固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩径向地支持；以及其中，固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩是平面的，从而导致轴承与固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩之间的点接触。
2.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，转动圆柱形台肩与固定圆柱形台肩轴向地重叠。
3.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，转动圆柱形台肩位于固定圆柱形台肩的径向内部。
4.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，转动弧形台肩和固定弧形台肩具有共享的第一曲率半径，并且轴承具有比第一曲率半径小的第二曲率半径。
5.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，固定截头圆锥中间部和转动截头圆锥中间部分别小于50°地围绕轴承的圆周。
6.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，轴承装置还包括被设置为将润滑剂保持在轴承装置内部的润滑剂密封件。
7.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，所述轴承装置上的轴向载荷导致轴承与转动圆柱形台肩和固定圆柱形台肩点接触。
8.根据权利要求1所述的软管绞盘轴承装置，其中，所述轴承装置上的轴向载荷导致轴承与转动弧形台肩和固定弧形台肩线性接触。
9.一种被连接到软管绞盘卷轴的软管绞盘入口旋转接头，包括：固定入口旋转接头壳体，所述固定入口旋转接头壳体具有被设置为接收来自流体源的流体的第一流体通道，回转轴，所述回转轴被机械地连接到软管绞盘卷轴，至少部分地沿着转动轴线延伸，并且流体地密封到入口旋转接头并且能够相对于入口旋转接头转动，所述回转轴具有第二流体通道，所述第二流体通道经由非限制的开口与第一流体通道流体地连接；
旋转接头出口壳体，所述旋转接头出口壳体从回转轴延伸并且穿过软管绞盘卷轴，并且具有第三流体通道，所述第三流体通道经由非限制的开口与第二流体通道流体地连接；
轴承装置，所述轴承装置能够转动地支撑回转轴，所述轴承装置包括：轴承；
固定轴承座圈，所述固定轴承座圈具有用于轴向载荷的第一弧形台肩，用于径向载荷的第一圆柱形台肩，以及第一截头圆锥部；
转动轴承座圈，所述转动轴承座圈具有与来自于第一弧形台肩的支承作用相反的第二弧形台肩，与来自于第一圆柱形台肩的支承作用相反的第二圆柱形台肩，以及第二截头圆锥部；并且其中，第一圆柱形台肩和第二圆柱形台肩是平面的，从而导致轴承与第一圆柱形台肩和第二圆柱形台肩之间的点接触。
10.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，回转轴被固定地连接到旋转接头出口壳体。
11.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，第二弧形台肩被定位成靠近固定入口旋转接头，并且第一弧形台肩被定位成靠近旋转接头出口壳体。
12.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，固定轴承座圈被固定到固定软管绞盘框架。
13.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，第一流体通道将流体直接进送到第二流体通道。
14.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，第二圆柱形台肩与第一圆柱形台肩轴向地重叠。
15.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，第二圆柱形台肩被定位成径向地位于第一圆柱形台肩内，并且第二弧形台肩被定位成比第一弧形台肩轴向地更加靠近固定入口旋转接头。
16.根据权利要求9所述的软管绞盘入口旋转接头，其中，第一截头圆锥部和第二截头圆锥部分别小于50°地围绕轴承的圆周。
入口旋转接头壳体，所述入口旋转接头壳体被固定到软管绞盘卷轴并且具有被设置为接收来自流体源的流体的第一流体通道，回转轴，所述回转轴流体地密封到入口旋转接头并且能够相对于入口旋转接头转动，所述回转轴具有第二流体通道，所述第二流体通道经由非限制的开口与第一流体通道流体地连接；
软管绞盘卷轴，所述软管绞盘卷轴通过回转轴相对于软管绞盘框架被能够转动地支撑；
旋转接头出口壳体，所述旋转接头出口壳体从回转轴穿过软管绞盘卷轴延伸到软管连结器，并且具有第三流体通道，所述第三流体通道经由非限制的开口与第二流体通道流体地连接；
轴承装置，所述轴承装置将回转轴能够转动地支撑在软管绞盘框架上，所述轴承装置包括：轴承；
固定轴承座圈，所述固定轴承座圈具有用于轴向载荷的固定弧形台肩，用于径向载荷的固定圆柱形台肩，以及固定截头圆锥中间部；
转动轴承座圈，所述转动轴承座圈具有与来自于固定弧形台肩的支承作用相反的转动弧形台肩，与来自于固定圆柱形台肩的支承作用相反的转动圆柱形台肩，以及转动截头圆锥中间部；并且其中，固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩是平面的，从而导致轴承与固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩之间的点接触。
18.根据权利要求17所述的软管绞盘组件，其中，所述轴承装置上的轴向载荷导致轴承与转动圆柱形台肩和固定圆柱形台肩点接触。
19.根据权利要求17所述的软管绞盘组件，其中，所述轴承装置上的轴向载荷导致轴承与转动弧形台肩和固定弧形台肩线性接触，但是不与固定截头圆锥中间部和转动截头圆锥中间部线性接触。
20.根据权利要求17所述的软管绞盘组件，其中，所述轴承装置能够支承至少150lbs的径向载荷，和至少2000lbs的轴向载荷。
用于软管绞盘的高压入口旋转接头
技术领域
[0001] 本发明总体上涉及一种用于软管绞盘的入口旋转接头。更具体地，本发明涉及一种用于旋转接头的轴承装置，该旋转接头能够在传输高压流体的同时还最小化压力下降。
背景技术
[0002] 软管绞盘一般地用在流体处理工业中，诸如用于加压空气、润滑剂、粘合剂等的分配。在这些和其他应用中，使用经由软管与储存容器分开的分配器以较小体积分配较大体积的加压流体。较长的软管被用于便于分配器的到达很多不同的分配点的较宽测距。软管绞盘被用于便利地缠绕和解绕软管，由此降低了损坏软管或工作人员被软管绊倒的可能性。
[0003] 典型的软管绞盘使用旋转接头，该旋转接头被定位在绞盘的转动轴线上。旋转接头的入口端接收来自大容积容器的流体，并且将流体分配到软管绞盘组件的固定框架。旋转接头的转动端接收来自入口端的流体，并且允许软管与软管绞盘组件的卷筒一起转动。旋转接头经受来自流过旋转接头的加压流体的轴向载荷，和来自卷筒和软管的重量的径向载荷。为了承受或消除轴向载荷，典型的高压旋转接头联接件使用“平衡密封”设计。在典型的平衡密封设计中，具有输送孔或穿孔的非转动柱体可以被结合到围绕该柱体转动的套筒，从而形成从柱体的内部穿过穿孔并且进入到套筒中的流体路径。在US专利No.5 052
432中描述了此种旋转接头。然而，输送孔在流体通道中引入颈缩，该颈缩产生了不期望的压力下降，并且该颈缩也导致了限制旋转接头的压力等级的应力集中。
发明内容
[0004] 一种软管绞盘轴承装置，其将能够转动的回转轴支撑在固定软管绞盘框架上。所述轴承装置包括：固定轴承座圈，转动轴承座圈和轴承。该固定轴承座圈被固定到固定软管绞盘框架，并且具有用于支承轴向载荷的固定弧形台肩(land)，用于支承径向载荷的固定圆柱形台肩，以及固定截头圆锥中间部。该转动轴承座圈被固定到能够转动的回转轴，并且具有用于支承轴向载荷的转动弧形台肩，用于支承径向载荷的转动圆柱形台肩，以及转动截头圆锥中间部。该轴承被固定弧形台肩和转动弧形台肩轴向地支持，并且被固定圆柱形台肩和转动圆柱形台肩径向地支持。
附图说明
[0005] 图1是软管绞盘的立体图，该软管绞盘具有将框架到卷轴的高压旋转接头。
[0006] 图2是图1的软管绞盘的剖面图，其示出了具有被回转轴连接的入口壳体和出口壳体的高压旋转接头。
[0007] 图3是图2的软管绞盘旋转接头的剖面细节图，示出了围绕回转轴的内轴承座圈和外轴承座圈。
[0008] 图4是定位在图3的外轴承座圈和内轴承座圈之间的滚球轴承的剖面细节图。
具体实施方式
[0009] 图1是具有高压旋转接头12的软管绞盘10的立体图，该旋转接头12将框架14连接到卷轴16。框架14包括底座18，侧壁20A和20B被连接到该底座18。卷轴16包括卷筒22和圆盘24A和24B。旋转接头12包括将侧壁20A可转动地联接到圆盘24A的轴承结构。类似的轴承机构(图2中的轴承26)将侧壁20B可转动地联接到圆盘24B。然而，旋转接头12在框架14的外部和卷轴16的内部之间提供流体联接，从而软管能够被缠绕在卷筒22上。
[0010] 框架14提供支架结构，卷轴16可以在该支架结构上转动。因此，框架14随着软管绞盘10被操作而保持固定。卷轴16在旋转接头12和轴承26上转动，该旋转接头12和轴承26延伸通过卷筒22的转动轴线，即，轴线A。随着卷轴16转动，软管可以被缠绕在卷筒22上或从卷筒22上解绕。软管(或者管、导管等)可以经由窗状开口28被缠绕在卷筒22上，该窗状开口28由滚筒30A至30D排列成以防止损坏软管。旋转接头12允许高压流体通过旋转接头12的自由地流动以最小化压力下降。旋转接头12也包括轴承，该轴承提供足够的轴向强度以对抗由旋转接头12中的高压流体产生的载荷，并且提供足够的径向强度以承受卷轴16和软管的重量。
[0011] 图2是图1的软管绞盘10的剖面图，其示出了高压旋转接头12，该高压旋转接头具有由回转轴36连接的入口壳体32和出口壳体34。旋转接头12也包括保持架38和轮毂40。卷轴16和出口壳体34被构造成围绕轴线A转动，同时入口壳体32和框架14保持固定。
[0012] 入口壳体32和保持架38经由紧固件(未示出)被连接到彼此，从而侧壁20A被夹紧在入口壳体32和保持架38之间。因此，入口壳体32、保持架38和所有的框架14在软管绞盘10的操作期间保持固定。入口壳体32可以相对于框架14围绕轴线A被定位在不同的周向取向上，从而适应不同的供应软管位置。
[0013] 回转轴36沿着轴线A被定位并且被构造为和卷轴16一起转动。回转轴36延伸通过圆盘24A中的开口和轮毂40中的开口。圆盘24A被夹在回转轴36和轮毂40之间。如此，轮毂40和回转轴36和卷轴16能够一起围绕轴线A转动。回转轴36被插入通过保持架38并且进入入口壳体32中。出口壳体34也在卷筒22中被连接到回转轴36。出口壳体34延伸通过卷筒22中的开口。
[0014] 入口壳体32、回转轴36和出口壳体34包括内部流动通道，流体可以流动通过该内部流动通道，如参考图3所述。因此，供应软管可以被连接到入口壳体32以将高压流体提供到出口壳体34，该出口壳体34可以被连接到在圆盘24A和24B之间被缠绕在卷筒22上的分配软管。联接头配件可以被用于将软管接合到入口壳体32和出口壳体34。可选地，在不需要使用出口壳体34的情况下，软管可以被直接地联接到回转轴36。
[0015] 如参考图3和图4将要详细说明的那样，保持架38包括位于固定座圈和转动座圈之间的滚球轴承，该滚球轴承允许回转轴36在保持架38和入口壳体32中转动。回转轴36包括通过旋转接头12的非限制性流体通道，该流体通道允许在不产生压降的情况下联接到入口壳体32和出口壳体34。为了将回转轴36容纳在旋转接头12中并且允许回转轴36中的流体通道在不产生限制的情况下经过保持架38、轮毂40和圆盘24A，保持架38包括滚球轴承座圈，该滚球轴承座圈抵消由软管绞盘10的操作以及在入口壳体32和出口壳体34之间流动的高压流体产生的轴向力和径向力。
[0016] 图3是图2的软管绞盘旋转接头12的细节剖面图，其示出了围绕回转轴36的外轴承座圈42A和内轴承座圈42B。回转轴36包括轴44、外承窝46、凸缘48和流体通道50。入口壳体32包括凸缘52、承窝54和流体通道56。出口壳体34包括凸缘58和流体通道60。滚球轴承62被定位在固定外座圈42A和转动内座圈42B之间。虽然外座圈42A被示出为与保持架38一体地形成，但是外座圈42A可以通过独立部件被设置成位于保持架38中的容纳部内。
[0017] 如上所述，入口壳体32被接合到保持架38从而将软管绞盘旋转接头12安装到侧壁20A。尤其是，凸缘52经由紧固件(未示出)被连接到外座圈42A。因此，外座圈42A和入口壳体
32经由通过侧壁20A安装到框架14而被保持固定。轮毂40被接合到回转轴36以将出口壳体
34安装到圆盘24A。尤其是，轮毂40经由位置64处的紧固件(未示出)而被连接到回转轴36的出口承窝46。回转轴36的轴44从出口承窝46延伸以穿过圆盘24A中的孔68A、轮毂40中的孔
68B和保持架38中的孔68C，并且进入到承窝54内。因此，轴44和内座圈42B与卷轴16的圆盘
24A一起转动。滚球轴承62在外座圈42A和内座圈42B之间滚动。
[0018] 出口壳体34被插入到回转轴36中的出口承窝46中，直到凸缘58接合出口承窝46。内座圈42B被安装在外座圈42A的通道70中的轴44上，并且被螺纹连接件保持并且被扣环(split ring)75固定。内座圈42B因此可以与回转轴36一起转动，同时外座圈42A经由侧壁
20A被保持到位。被如此连接，流体通道56、50和60被流体地连接。流体通道50从凸缘52延伸，以线性形式通过保持架38和轮毂40并且进入出口承窝46中，由此消除流体通道56和60之间的任何限制。
[0019] 旋转接头12被设置有多个不同的密封件，包括流体密封件76A和76B以及轴承密封件78A和78B。在描述的实施例中，流体密封件76A包括内部塑料密封构件和外部弹性O形环。然而，流体密封件76A可以包括其他现成的密封件，诸如O形环、唇缘密封件等。在描述的实施例中，流体密封件76B和轴承密封件78A和78B包括O形环密封件，但是也可以是其他类型的密封件。轴承密封件78A和78B将滚球轴承62和座圈42A和42B与环境元素隔离开，并且也可以被用于将诸如油脂等的润滑剂保持在座圈42A和42B中。流体密封件76A和76B防止流过流体通道50、56和60的流体泄露到旋转接头12之外。
[0020] 由于由压力和经过流体通道50、56和60的较大剖面流通面积所产生的载荷，旋转接头12中的轴向载荷比传统的软管绞盘旋转接头的轴向载荷大。内座圈42A和外座圈42B被构型为提供沿滚球轴承62的接触表面，该滚球轴承62向旋转接头12提供径向和轴向支撑。
[0021] 图4是定位在图3的转动内座圈42B和固定外座圈42A之间的滚球轴承62的细节剖面图。外座圈42A包括轴向台肩80A和径向台肩82A，而内座圈42B包括轴向台肩80B和径向台肩82B。截头圆锥部84A介于轴向台肩80A和径向台肩82A之间，而截头圆锥部84B介于轴向台肩80B和径向台肩82B之间。
[0022] 轴向台肩80A和80B分别形成弧形台肩，该弧形台肩具有外切于轴线A的大致径向延伸表面。轴向台肩80A和80B具有大致相同的半径，从而轴向台肩80A和80B彼此面对。轴向载荷LA由轴向台肩80A和80B承载，该轴向载荷最终被传递到将入口壳体32的凸缘52联接到保持架38(参见图3)的紧固件。轴向台肩80A和80B具有为C的曲率半径，该半径稍大于滚球轴承62的半径，由此导致滚球轴承62与台肩80A和80B之间的线性接触。
[0023] 径向台肩82A和82B分别形成外切于轴线A的圆柱形台肩。径向台肩82A具有比径向台肩82B大的半径，并且径向台肩82A与径向台肩82B径向地重叠。径向载荷LR由径向台肩82A和82B承载，该径向载荷最终经由滚球轴承62被传递到保持架38。滚球轴承62也允许回转轴36的轴44在保持架38和入口壳体32的承窝54中转动。径向台肩82A和82B是大致平面的，由此导致滚球轴承62与台肩82A和82B之间的点接触。轴44上的台阶86与内座圈42B接合以防止回转轴36在轴向载荷LA的作用下移动。
[0024] 轴向载荷LA和径向载荷LR在座圈42A和42B的边缘上不传递，和在传统的滚球轴承装置中发生的一样。轴向台肩80A和80B分别定位在座圈42A和42B的中心部中以远离座圈42A和42B的边缘，但是延伸到径向载荷LR的接触点之外，以使得载荷与座圈的边缘分开。径向台肩82A形成座圈42A的与径向载荷LR相切的延伸部和挤压部。类似地，径向台肩82B形成座圈42B的与径向载荷LR相切的延伸部和挤压部。
[0025] 台肩80A和82A被截头圆锥部84A分开，该截头圆锥部84A限定大约50度或以下的滚球轴承62的一段。类似地，台肩80B和82B被截头圆锥部84B分开，该截头圆锥部84B限定大约50度或以下的滚球轴承62的一段。截头圆锥部84A和84B被弯曲，从而滚球轴承62将不与截头圆锥部84A和84B接合。然而，截头圆锥部84A和84B分别在轴向台肩80A和80B以及径向台肩82A和82B之间提供渐进的均匀过渡，以降低座圈42A和42B中的应力集中。
[0026] 旋转接头12的一个优点是在流体通道50、56和60中没有限制，这至少部分地通过座圈42A和42B的载荷承载能力而实现。这种特征的结果是，经过旋转接头12的更低的压力下降，更低的压力下降能够实现更高的流量。由于最优化的轴承载荷传递、用于卷轴16的更低的转矩，其他优点包括更高的压力等级、和承载压力载荷的能力、更长的软管绞盘旋转接头寿命，其中更低的转矩降低了操作绞盘所需的弹力和/或马达功率。旋转接头12向由流体通道50中的高压引起的较高轴向载荷以及向来自卷轴16和软管的重量的径向载荷提供轴承支撑。座圈42A和42B的形状最小化了轴承座圈边缘处的赫式接触应力集中。旋转接头12的整体封装允许较窄的绞盘占地面积，该较窄的绞盘占地面积是顾客期望的特征。
[0027] 虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员可以意识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下在形式和细节上做出改变。
