本发明属于喷灌技术领域，涉及一种圆形喷灌 机中心支轴密封装 置。

背景技术

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。

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。

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 1~3个 环形槽， 在每个环形槽内装配一个 Y型橡胶密封圈。

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 0型密封圈和唇型密封圈。

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。

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 0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 0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 0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， 导致漏水进一歩严重， 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。

发明内容

本发明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。

为此， 本发明采用如下技术方案：

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。

进一歩地， 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。

进一歩地，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。

进一歩地， 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。

进一歩地， 所述球面座顶端开口与球面体的球心处于同一 平面。 进一歩地， 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。

进一歩地， 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。

本发明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， 本发 明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。

本发明的有益效果在于： 1 ) 本发明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) 本发明旋转 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。

附图说明

图 1为本发明的结构示意图；

图 2为本发明旋转球形密封组件的结构示意图；

图 ₃ 为本发明球面座的结构示意图；

图 4为图 3的 A部局部放大图；

图 5为本发明球面体的结构示意图；

图 6为本发明下球面密封圈的结构示意图；

图 7为本发明密封压盖的结构示意图；

图 8为本发明上球面密封圈的结构示意图；

图 9为本发明上球面密封圈与密封压盖的装配示� �图；

图 10为本发明膨胀节的结构示意图；

图 11为本发明固定进水管的结构示意图； 图 12为本发明旋转输水管的结构示意图。

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

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 1固定连接，旋转输水管 3通过轴承座 4与中心塔架 1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；

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。

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� �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。 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 起到进一歩密封的作用， 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。