CN106884932A - 一种反作用飞轮密封结构 - Google Patents

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王勇
陶侃凯
孙丹
王森
甄毅刚
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/30—Flywheels
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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Abstract

本发明公开了一种反作用飞轮密封结构，包括底座、过渡铝环、外壳、轴系、抽气装置和密封接插件，底座通过螺钉与轴系连接，外壳通过螺纹与轴系连接，外壳和底座之间通过过渡铝环衔接，并且最后进行焊接密封，最大限度保证飞轮的密封性；在底座上使用密封接插件实现飞轮的供电和通讯控制；底座上还设置了抽气装置，不同于以往传统的抽气嘴，抽气装置采用内置式结构，并且有多道密封结构，可以保证飞轮产品在地面测试期间进行多次的飞轮内部抽气操作，比传统的抽气嘴结构的密封效果更加理想。

Description

一种反作用飞轮密封结构
技术领域
本发明涉及一种飞轮密封结构。
背景技术
反作用飞轮是卫星姿态控制的重要执行机构，通过惯量转动体旋转产生反作用力矩，惯量转动体处于反作用飞轮腔体内，其高速旋转时会受到反作用飞轮腔体内的真空度影响，因此对反作用飞轮内腔真空度提出要求，在地面试验阶段，要求飞轮内腔真空度要小于大气压，保证飞轮的摩擦力矩较小，功耗能够满足要求；而在轨运行时，外界是高真空，飞轮是外漏，如果漏率过大，则外泄较快，飞轮内腔将很快变成高真空，过度的真空度，将导致散热性差、轴承润滑油易挥发，所以飞轮内腔必须保证有合理的真空度，才能满足地面和星上两种状态。
传统反作用飞轮密封采用的是橡胶圈，密封效果较差。在地面进行电性能测试时，由于反作用飞轮漏率较大且内部各零件材料存在放气现象，因此反作用飞轮经使用或存放一段时间后，其电流会增大，从而影响反作用飞轮的功耗，因此需要频繁对其内腔抽真空，操作较繁琐。
传统反作用飞轮的抽气结构为抽气嘴，其安装在反作用飞轮底座上，抽气嘴密封结构特性为在完成飞轮抽真空操作后，需要把抽气嘴进行夹断焊封，因此，抽气嘴为一次性部件，如需再次进行抽气，则需要重新更换抽气嘴并且进行夹断焊封，该操作需要一天时间。并且由于抽气嘴高度限制，使得反作用飞轮底座不能实现无支架安装结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种反作用飞轮密封结构，能够有效的保证反作用飞轮腔体内部的真空度，满足地面测试和在轨工作正常，体积减小，高度降低，保证反作用飞轮的无支架底座的结构，降低产品重量。
本发明所采用的技术方案是：一种反作用飞轮密封结构，包括底座、过渡铝环、外壳、轴系、密封接插件、抽气装置；轴系两端分别安装在底座中部、外壳中部；底座、外壳对接形成空腔，过渡铝环安装在底座、外壳的接口处；密封接插件、抽气装置分别安装在底座底面。
所述抽气装置为三层圆柱台阶结构，第三层台阶结构外壁有旋紧螺纹，通过旋紧螺纹安装在底座底面安装孔内，抽气孔关于抽气装置底面圆心对称分布。
所述过渡铝环通过外壁上的凸起结构置于底座上端口，与底座上端口处的密封环卡槽相配合，过渡铝环位于底座、外壳的接口处内侧；外壳、底座通过焊接与过渡铝环外壁上的凸起结构之间实现密封。
还包括第一密封圈、第二密封圈；第一密封圈、第二密封圈分别安装在抽气装置的台阶结构处，实现抽气装置与底座之间的密封。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明能够有效的保证反作用飞轮腔体内部的真空度，满足地面测试和在轨工作正常。外壳和底座之间通过过渡铝环衔接，并且最后进行焊接密封，最大限度保证飞轮的密封性。底座上设置了抽气装置，不同于以往传统的抽气嘴，抽气装置采用内置式结构，并且有多道密封结构，可以保证飞轮产品在地面测试期间进行多次的飞轮内部抽气操作。相较于传统的抽气嘴结构，密封结构体积减小，高度降低，保证反作用飞轮的无支架底座的结构，降低产品重量。
(2)本发明通过密封焊接加上多级密封结构，使得密封效果有显著提高，漏率达到了2.6×10-7Pa·L/s，反作用飞轮腔体内部的密封保压时间由原来的1个月提升至3个月。
(3)本发明便于反作用飞轮在测试过程中进行反复快速抽气操作，无需每次都更换新抽气嘴，节省了研制成本。并且抽气密封时间也从1天降低至1小时。
附图说明
图1是本发明反作用飞轮密封结构示意图。
图2是本发明抽气装置示意图。
图3是本发明密封环安装结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种反作用飞轮密封结构，包括底座1、过渡铝环2、外壳3、轴系4、密封接插件6、抽气装置5；底座1为圆柱形壳体，底座1通过6个M4的螺钉连接到轴系4上，密封接插件6通过4个M3的螺钉固定在底座1上。过渡铝环2置于底座1上端的如图3所示的密封环卡槽11处，过程中对齐过渡铝环2与外壳3连接处的接口保持过渡铝环2与底座1的平行，便于后期进行密封焊接。外壳3通过螺纹与轴系4连接，并且旋紧。
轴系4两端分别安装在底座1中部、外壳3中部；底座1、外壳3对接形成空腔，过渡铝环2安装在底座1、外壳3的接口处；密封接插件6、抽气装置5分别安装在底座1底面。
抽气装置5为三层圆柱台阶结构，第三层台阶结构外壁有旋紧螺纹10，通过旋紧螺纹10安装在底座1底面安装孔内，抽气孔9关于抽气装置5底面圆心对称分布。
过渡铝环2通过外壁上的凸起结构置于底座1上端口，与底座1上端口处的密封环卡槽11相配合，过渡铝环2位于底座1、外壳3的接口处内侧；外壳3、底座1通过焊接与过渡铝环2外壁上的凸起结构之间实现密封。
使用焊接密封机对飞轮的外壳3进行焊接密封，焊接密封的部位为过渡铝环2所处的圆周上，通过过渡铝环2很好的衔接了底座1和外壳3，保证飞轮腔体内的高真空环境。
如图2所示，抽气装置5为三层圆柱台阶结构，第三层台阶结构外壁有旋紧螺纹10，底面上关于圆心对称分布两个抽气孔9，两个抽气孔9位于底面同一直径上；第一密封圈7、第二密封圈8分别套入抽气装置5相应的台阶位置上，抽气装置5安装在底座1底面相应的安装孔处，最后通过旋紧螺纹10把抽气装置5旋入底座1上通过抽气孔9与抽气泵连接。
飞轮抽气时，首先把抽气装置5旋松两圈，使得飞轮腔体内部于外界连通。把抽气泵与抽气装置相连，通过抽气孔9进行抽气操作，待抽气泵上的压力指数到达要求时，先旋紧抽气装置，然后关闭抽气泵，完成飞轮的抽气操作。在飞轮使用过程中如果需要提高真空度，可重复改抽气操作，达到飞轮的高真空要求。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.一种反作用飞轮密封结构，其特征在于：包括底座(1)、过渡铝环(2)、外壳(3)、轴系(4)、密封接插件(6)、抽气装置(5)；轴系(4)两端分别安装在底座(1)中部、外壳(3)中部；底座(1)、外壳(3)对接形成空腔，过渡铝环(2)安装在底座(1)、外壳(3)的接口处；密封接插件(6)、抽气装置(5)分别安装在底座(1)底面。
2.根据权利要求1所述的一种反作用飞轮密封结构，其特征在于：所述抽气装置(5)为三层圆柱台阶结构，第三层台阶结构外壁有旋紧螺纹(10)，通过旋紧螺纹(10)安装在底座(1)底面安装孔内，抽气孔(9)关于抽气装置(5)底面圆心对称分布。
3.根据权利要求1或2所述的一种反作用飞轮密封结构，其特征在于：所述过渡铝环(2)通过外壁上的凸起结构置于底座(1)上端口，与底座(1)上端口处的密封环卡槽(11)相配合，过渡铝环(2)位于底座(1)、外壳(3)的接口处内侧；外壳(3)、底座(1)通过焊接与过渡铝环(2)外壁上的凸起结构之间实现密封。
4.根据权利要求2所述的一种反作用飞轮密封结构，其特征在于：还包括第一密封圈(7)、第二密封圈(8)；第一密封圈(7)、第二密封圈(8)分别安装在抽气装置(5)的台阶结构处，实现抽气装置(5)与底座(1)之间的密封。
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