平衡型与非平衡型旋转接头结构原理和计算公式

    根据介质压力在端面（或球面）上所引起的比压卸载情况，可分为平衡型与非平衡型。不卸载的称为非平衡型旋转接头；卸载的称为平衡型旋转接头（部分卸载称为部分平衡型；全部卸载称为全平衡型旋转接头）。

内装式旋转接头机械密封结构，当不计摩擦副密封接触面间液膜压力（密封缝隙中液膜推压力） 及密封圈摩擦力时，作用在端面密封上的比压由式为：

式中D₁、D₂、d₀为几何尺寸。

那么

作用在球面上的法向比压为：

轴向流体载荷合力

作用在球面上任意一点法向力

球面摩擦副接触球台公称侧面积

写成微分式：

那么

式中P₁、P₂分别为进入和引出旋转接头的流体（摩擦副环接触面处）介质压力，为弹簧力。P_F、D₁、D₁²、d为旋转接头端面密封组件尺寸。K内为载荷系数，它表示介质产生的比压在摩擦面上的载荷程度。

令 β =1-K内

为平衡系数，它表示介质产生的比压在摩擦副上的载荷程度。

当K内1（β）时为非平衡型旋转接头。

0K内1（0β）时，为部分平衡型旋转接头。

K内0（β）时，为全平衡型。

       从上面公式看出，β值愈大，由介质引起的端面或球面法向比压愈小，虽然磨损很小。但不易保证密封。反之β值愈小，则端面或球面法向比压愈小，使摩擦接触面磨损加快。因此β要选取适当的值，其值大小与很多因素有关，情况比较复杂，一般时根据经验及试验去定。

内装式机械密封旋转接头内部结构通常采用非平衡型。

外装式机械密封旋转接头内部结构，当不计摩擦副接触面间液膜压力P_SL和密封摩擦力P_R时，作用在端面上的比压为：

作用在端面B上的比压为：

式中D₁、D₂、D_1l、D₂^l、d_m和d为内装式密封组件尺寸，其中为波纹管的平均直径。

式中：

K外A，K内B——端面A和B的载荷系数

β_A=1-K外A  β_B=1-K外B

式中

β_{A、 βB}——端面A和B的平衡系数

显然当时K外≥1（β≤0），为非平衡型旋转接头。

0<K外<1(β≤1)时，为部分平衡型旋转接头。

K外≤0（β≥）时为全平衡型旋转接头。

   部分平衡型的端面比压随介质压力增高而增加缓慢，与内装式一样，值的范围在0～0.35之间，值大于0.5后，介质在端面上的推开力将由弹簧力所承受，弹簧力就必须很大，否则端面将被打开。