CN104914412A - 一种密封端面自补偿雷达水滑环 - Google Patents

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翁健光
张毅
孟庆芹
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Abstract

本发明为一种密封端面自补偿雷达水滑环，主要由静轴、旋转轴、壳体、机械密封等组成。用于将冷却水提供到转动天线舱内的冷却系统，保证冷却水可以在冷却水源和天线舱内的冷却系统的循环流通，并解决水滑环关键的泄露问题。本发明的进出水口位于静轴下端，回进出水口位于旋转轴上端，进出水水道位于静轴和旋转轴的两侧，进出水道之间采用迷宫密封，可以有效降低水滑环的结构复杂度，进水水道、回水水道与外界之间的密封采用结构紧凑的自主设计机械密封，机械密封具有自动补偿功能，解决了机械动密封的可靠性和寿命问题。本发明可直接用于现代大功率需要液冷的雷达，本发明具有结构紧凑、成本低、通径大、可靠性高、寿命长、维护性好等特点。

Description

一种密封端面自补偿雷达水滑环
技术领域
本发明属于雷达结构工艺技术，是一种将雷达的冷却水源输送到转动天线舱内冷却系统的铰链，保证冷却水在冷却水源和天线舱内的冷却系统的循环流通，并且不泄露。通过进出水水道之间的迷宫密封，进水水道、出水水道与外界之间采用机械密封，以解决水滑环的可靠性和寿命问题。
背景技术
现代相控阵雷达的液冷系统中，在旋转天线和固定基座之间需要采用水滑环来保证冷却液的循环流通。水滑环是雷达整个液冷系统中的关键部分，水滑环采用的是旋转机械密封，旋转密封还存在着结构复杂，材料难加工，装配要求精度高等问题，这些问题都会对水滑环的可靠性和寿命产生影响。
水滑环的进出水道之间、进水水道、出水水道与外界之间需要密封装置，王良英采取进水水道、出水水道与外界之间用填料密封，进出水道之间用机械密封的方法，该方法存在填料密封补偿能力不足的问题，有的学者是在需要旋转密封装置的位置都安装机械密封，即需要3个机械密封，该方法增加了水滑环结构系统的复杂性，由于静轴和旋转轴的同轴度对机械密封的性能影响较大，从而对零件的加工精度、水滑环的装配精度都提出了较高的要求，降低了水滑环的可靠性。
发明内容
本发明是为了解决常规水滑环的结构复杂和在工作过程中的泄露问题，本发明主要由静轴、旋转轴、进出水道、壳体、机械密封组成，静轴和旋转轴通过轴承安装在壳体上，进出水道之间采用迷宫密封，进出水水道与外界之间的密封采用机械密封，进出水口位于静轴下端，回进出水口位于旋转轴上端，进出水水道位于静轴和旋转轴的两侧。解决水滑环的结构复杂问题是通过采用在静轴开通腰形水槽，在旋转轴上开通环形水槽与静轴的腰形水槽相对，进而形成进出水水道循环的结构，该结构具有结构紧凑，可靠性高等特点。解决水滑环的泄露问题是通过进出水水道之间采用迷宫密封，进水水道、回水水道与外界之间的密封采用机械密封，该机械密封由静环、硬环、软环、动环、弹簧、导向螺钉和O形密封圈，软环采用SiC+C材料，硬环采用SiC材料，软硬环通过环氧树脂粘接在不锈钢基体上形成动静环，动环通过紧固螺钉安装在旋转轴上，静环通过导向螺钉安装在静轴上，在正常磨损情况下，通过弹簧的弹力使机械密封具有自动补偿功能，解决了机械动密封的可靠性和寿命问题。
本发明与现有技术相比，其优点为：通过采用静轴的腰形水槽与旋转轴的环形水槽相配对结构，实现了水滑环360°不间断供冷却水；进出水水道之间采用迷宫密封，虽然迷宫密封的有比较大的泄漏量，为20ml/s，但是冷却水从进水水道泄漏到回水水道，对水滑环的整体性能没有影响，采用迷宫密封，可以节省空间，使水滑环的结构紧凑，可靠性高；水滑环进出水水道与外界的密封采用自行设计的机械密封，具有结构简单，可靠和稳定性高，并具有自补偿能力，解决了机械密封的寿命问题。
附图说明
图1为水滑环的结构示意图。其中1是静轴；2是机械密封静环；3是机械密封动环；4是迷宫密封；5是轴承；6是旋转轴；7是油封。
图2为自主设计的机械密封结构示意图。其中1是机械密封静环；2是机械密封硬环；3是机械密封软环；4是机械密封动环；5是旋转轴；6是静轴；7是弹簧；8是导向螺钉；9是O形密封圈。
图3为迷宫密封结构示意图。其中f1、f2是齿顶间隙，e是齿隙。
图4为静轴进回水水道结构示意图。其中1是进水水道；2是回水水道。
具体实施方式
本发明提出了一种密封端面自补偿雷达水滑环，其结构特征如下：
1、采用自设计机械密封
水滑环进出水水道与外界的密封，采用自设计的机械密封的方式，其结构形式如附图2所示。机械密封包括硬环、软环、动环、静环、弹簧、导向螺钉和O形密封圈，静环和静轴、动环和旋转轴之间安装有一个O形密封圈，动环通过紧固螺钉安装在旋转轴上，静环通过导向螺钉安装在静轴上，弹簧安装在静环和静轴之间。软环采用SiC+C材料，硬环采用SiC材料，由于这两种材料脆性较大，抗冲击性较差，所以本发明采用软硬环通过环氧树脂粘接在不锈钢基体上形成动静环，不锈钢1Cr18Ni9Ti材料具有良好的韧性，环氧树脂具有一定得冲击缓冲作用，使得机械密封具有良好的抗冲击作用，解决了SiC材料韧性较差的问题，机械密封具有自动补偿结构，当密封材料正常磨损时，弹簧力会使静环自动补偿，解决了机械密封的寿命问题。
2、采用迷宫密封
水滑环进出水水道之间采用交错型迷宫密封，在静轴和旋转轴进出水水道之间，有交错型的密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，结构示意图如附图3所示，其结构参数为f1、f2为齿顶间隙，e为齿隙，根据Stodala公式，计算其泄露量为21.2ml/s。
3、采用腰形槽与环形槽相对的方式实现360°不间断供水
在静轴的180°相对的两侧设计有腰形槽，示意图见附图4，根据通径要求和内外径尺寸，计算出进回水水道腰形槽的度数分别为120°和180°，旋转轴上设计有与静轴相对应的环形槽，实现旋转轴在360°范围内不间断供水。

Claims (3)

1.一种密封端面自补偿雷达水滑环，包括静轴、旋转轴、进出水道、壳体、机械密封，其特征在于：静轴和旋转轴通过轴承安装在壳体上，进出水道之间采用迷宫密封，进出水水道与外界之间的密封采用机械密封，进出水口位于静轴下端，回进出水口位于旋转轴上端，进出水水道位于静轴和旋转轴的两侧，静轴的腰形水槽与旋转轴的环形水槽相配对结构，实现水滑环360°不间断供冷却水。
2.一种机械密封，包括硬环、软环、动环、静环、弹簧、导向螺钉和O形密封圈，其特征在于：软环采用SiC+C材料，硬环采用SiC材料，软硬环通过环氧树脂粘接在不锈钢基体上形成动静环，静环和静轴、动环和旋转轴之间更安装有一个O形密封圈，动环通过紧固螺钉安装在旋转轴上，静环通过导向螺钉安装在静轴上，弹簧安装在静环和静轴之间。
3.一种根据权利要求1所述的密封端面自补偿雷达水滑环，其特征在于所述机械密封采用如权2所述的机械密封的结构。
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