CN112993723B

CN112993723B - 高能激光传输的旋转密封装置

Info

Publication number: CN112993723B
Application number: CN201911274965.9A
Authority: CN
Inventors: 韩光宇; 隋君; 李博; 于萍
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: CN112993723A

Abstract

本发明提供了高能激光传输的旋转密封装置，包括旋转体、激光导光筒、密封罩、反射镜座、反射镜、压块；激光导光筒通过法兰安装在旋转体下方，反射镜座安装在旋转体上方，反射镜通过压块倾斜的安装在反射镜座上，用于传输光线，密封罩罩在反射镜上，密封罩通过螺钉固定在旋转体上，密封罩对应激光出射的位置处连接光线出射通道，用于密封和吸收反射镜透射过来的残余能量；法兰、激光导光筒、反射镜座的轴线与旋转体的轴线共轴；法兰与激光导光筒之间设有磁流体密封单元。本发明提供的高能激光传输的旋转密封装置摩擦力矩较小，密封效果佳，并且能够将反射镜透过的残余热量进行吸收。

Description

高能激光传输的旋转密封装置

技术领域

本发明涉及光电仪器技术领域，更具体的，涉及一种高能激光传输的旋转密封装置。

背景技术

带有激光发射功能的光电仪器中，通过光电仪器的旋转可实现对目标的跟踪、干扰。高能激光的光轴在光电仪器内部进行传输时与其机械轴同轴，可实现很高的瞄准精度。由于光电仪器具有旋转运动环节，传统的动密封结构，相互旋转零件间需要使用密封圈进行密封，若密封圈贴合紧密，对小颗粒灰尘密封效果好，但贴合紧密会导致摩擦力矩较大，最终使伺服控制精度受到影响；若减小密封圈贴合的摩擦力矩，则对小颗粒灰尘的密封效果较差；即密封圈无论贴合是否紧密，均无法实现在光电仪器旋转时对水蒸气的密封，达不到高能激光对传输通道的要求。当传输高能激光时，通道内若留有灰尘颗粒或水蒸气，容易使内部光学元件及其反射膜系发生损坏，使得激光传输无法正常实现。另外，高能激光大部分经光学元件反射进行传输，会有少部分激光透射过光学元件辐射到光电仪器的壳体上，造成壳体受热变形或激光通道内金属元件的变形，进而影响激光传输的指向性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高能激光传输的旋转密封装置，以解决现有技术中光电仪器在旋转时因密封圈贴合紧密导致摩擦力矩大而使得伺服控制精度差，或因密封圈贴合不够紧密导致密封效果差的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了高能激光传输的旋转密封装置，包括旋转体、激光导光筒、密封罩、反射镜座、反射镜、压块，

所述激光导光筒通过法兰安装在所述旋转体下方，

所述反射镜座安装在所述旋转体上方，

所述反射镜通过所述压块倾斜的安装在所述反射镜座上，用于传输光线，

所述密封罩罩在所述反射镜上，所述密封罩通过螺钉固定在所述旋转体上，所述密封罩对应激光出射的位置处设置光线出射通道，用于密封和吸收反射镜反射过来的残余能量，所述法兰、所述激光导光筒、所述反射镜座的轴线与所述旋转体的轴线共轴，

所述法兰与所述激光导光筒之间设有磁流体密封单元，所述磁流体密封单元包括一对极靴、若干个永磁体、一对O型密封圈和磁性液体，

所述一对极靴沿轴向间隔设置在所述法兰和所述激光导光筒所围成的空间内，

所述若干个永磁体堆叠设置在所述一对极靴之间，

所述一对密封圈与所述一对极靴对应，分别设置在所述极靴与所述法兰比之间，

所述磁性液体填充在所述激光导光筒与所述极靴的径向间隙中。

在一些实施例中，所述一对极靴靠近所述激光导光筒的位置处，分别开设有同轴V型槽。

在一些实施例中，所述光线出射通道上设置单向进气阀，用于充入洁净氮气；所述激光导光筒上设置有单向出气阀，用于排出激光传输通道内原有空气。

在一些实施例中，所述密封罩内设置散热装置，所述散热装置为具有小孔通道的翅片结构。

在一些实施例中，所述散热装置的小孔通道连接水管，所述水管连接水冷机。

在一些实施例中，所述散热装置的小孔通道直径为0.5-1mm。

本发明的有益效果：本发明提供的一种高能激光传输的旋转密封装置，摩擦力矩较小，密封性好；而且在密封罩内部设计有带小孔通道的翅片，小孔通道通过水管与外部的水冷机连接，当水冷机启动时，翅片中小孔通道内的冷却水可将辐射到翅片上的热量进行吸收，并通过循环将升温的液体介质继续冷却，实现激光传输通道内部的降温。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高能激光传输的旋转密封装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的磁流体密封单元结构示意图。

附图标记：

1、发射光线；2、激光导光筒；3、磁流体密封单元；4、法兰；

5、第一螺钉；6、旋转体；7、第二螺钉；8、密封罩；9、第三螺钉；

10、压块；11、反射镜；12、反射镜座；13、出射光线；

14、第四螺钉；15、单向进气阀；16、单向出气阀；31、O型圈；

32、磁性液体；33、永磁体；34、极靴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

实施例1：

一种高能激光传输的旋转密封装置，包括旋转体、激光导光筒2、密封罩8、反射镜座12、反射镜11、压块10，

激光导光筒2通过法兰4安装在旋转体6下方，法兰4通过第一螺钉5与旋转体6连接，反射镜座12通过第四螺钉14安装在所述旋转体6上方，反射镜11通过所述压块10倾斜的安装在反射镜座12上，用于传输光线，压块10与反射镜座12之间通过第三螺钉9连接，密封罩8罩在反射镜11上，密封罩8通过第二螺钉7固定在旋转体6上，密封罩8对应激光发射的位置处设置光线出射通道，用于密封和吸收反射镜11反射过来的残余能量，法兰4、激光导光筒2、反射镜座12的轴线与所述旋转体的轴线共轴。

法兰4与激光导光筒2之间存在相对转动，为了密封，法兰4与激光导光筒2之间设有磁流体密封单元3，

磁流体密封单元3包括沿轴向间隔设置在法兰4和激光导光筒2之间的一对极靴34，设置在所述一对极靴34之间的若干永磁体33，设置在每个极靴34与法兰4内壁之间O型密封圈31，O型密封圈31、极靴34和永磁体33相对于法兰4保持不动，激光导光筒2插入极靴34的中心孔中，所述激光导光筒2和极靴在径向存在间隙，所述间隙处填充磁性液体。使得极靴、永磁体和激光导光筒2之间形成磁回路，将磁性液体稳定在磁回路之间形成液态的O型密封圈31实现气密。为增加磁性液体的牢固性，在极靴上靠近激光导光筒2的位置处，加工同轴的V型槽，确保磁性液体不易从间隙中流出。

优选地，为了将激光传输通道内水蒸气排出，所述光线出射通道上设置单向进气阀15，所述激光导光筒2上设置有单向出气阀16，发射激光前，通过单向进气阀15充入洁净氮气，激光传输通道内原有空气从单向初期发排出，确保激光传输通道内干燥、洁净。

优选地，所述密封罩8内设置散热装置，在本实施例中，所述散热装置为散热翅片形式，每个翅片为直径在0.5-1mm的小孔通道，每个翅片倾斜的排列在密封罩顶部，与所述反射镜的倾斜方向相同，且翅片长度自离所述反射镜由近及远的方向上依次增加。所述小孔通道与水管连接，所述水管连接光学仪器外部的水冷机。当开启水冷机时，可驱动经过冷却的液体介质经过水管、每个翅片17内的小孔进行循环流动，从而带走辐射到每个翅片17上的热量。

本申请的高能激光传输旋转密封装置，在激光传输通道内加入干燥洁净氮气，可实现气密性同时，确保激光传输通道内的干燥，提高了高能激光传输通道的洁净度及干燥度；密封结构摩擦力矩较小，对伺服控制精度不造成影响。另外，在密封罩8内部设计有带有小孔通道的翅片17，实现了激光传输通道内部的降温。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，包括旋转体、激光导光筒、密封罩、反射镜座、反射镜、压块，

所述激光导光筒通过法兰安装在所述旋转体下方，

所述反射镜座安装在所述旋转体上方，

所述密封罩罩在所述反射镜上，所述密封罩通过螺钉固定在所述旋转体上，所述密封罩对应激光出射的位置处连接光线出射通道，用于密封和吸收反射镜反射过来的残余能量，所述法兰、所述激光导光筒、所述反射镜座的轴线与所述旋转体的轴线共轴，

所述若干个永磁体堆叠设置在所述一对极靴之间，

所述一对密封圈与所述一对极靴对应，分别设置在所述极靴与所述法兰之间，

2.根据权利要求1所述的高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，所述一对极靴靠近所述激光导光筒的位置处，分别开设有同轴V型槽。

3.根据权利要求1所述的高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，所述光线出射通道上设置单向进气阀，用于充入洁净氮气；所述激光导光筒上设置有单向出气阀，用于排出激光传输通道内原有空气。

4.根据权利要求1所述的高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，所述密封罩内设置散热装置，所述散热装置为具有小孔通道的翅片结构。

5.根据权利要求4所述的高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，所述散热装置的小孔通道连接水管，所述水管连接水冷机。

6.根据权利要求4所述的高能激光传输的旋转密封装置，其特征在于，所述散热装置的小孔通道直径为0.5-1mm。