一種航天器翻轉機構及其密封裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種航天器翻轉機構及其密封裝置，所述航天器翻轉機構包括機架外殼和轉動臂，所述機架外殼為半圓形結構，所述轉動臂轉動連接在所述機架外殼上，所述密封裝置包括第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件固定連接在所述轉動臂的轉動軸上，且密封連接多個內部管路，所述第二密封元件密封連接多個外部管路，所述第二密封元件可沿軸向移動并能移動至與所述第一密封元件密封接觸配合以分別密封連通所述多個內部管路和所述多個外部管路。本發明提供的航天器翻轉機構及其密封裝置，結構簡單，對翻轉機構沒有阻力，且提高了航天器翻轉機構的密封可靠性。
【專利說明】
一種航天器翻轉機構及其密封裝置
技術領域
[0001]本發明涉及航天器應用領域，尤其涉及一種航天器翻轉機構及其密封裝置。
【背景技術】
[0002]現有的航天器翻轉機構的管路通常采用橡膠O型圈或金屬O型圈進行密封，一方面結構復雜，另一方面需要的密封壓力較大，對提供密封壓力的裝置的預緊力要求較高，而且增加了翻轉機構的阻力。另外，現有的航天器翻轉機構通常采用電機驅動時，使得翻轉機構的功耗較大，同時航天器的惡劣環境對電機的要求較高，帶來設計困難。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，本發明提供一種航天器翻轉機構及其密封裝置，結構簡單，對翻轉機構沒有阻力，且提高了航天器翻轉機構的密封可靠性。
[0004]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]本發明公開了一種航天器翻轉機構的密封裝置，所述航天器翻轉機構包括機架外殼和轉動臂，所述機架外殼為半圓形結構，所述轉動臂轉動連接在所述機架外殼上，所述密封裝置包括第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件固定連接在所述轉動臂的轉動軸上，且密封連接多個內部管路，所述第二密封元件密封連接多個外部管路，所述第二密封元件可沿軸向移動并能移動至與所述第一密封元件密封接觸配合以分別密封連通所述多個內部管路和所述多個外部管路。
[0006]優選地，所述密封裝置還包括密封拉塊和拉桿元件，所述第二密封元件套合在所述密封拉塊上，所述拉桿元件連接所述密封拉塊上以帶動所述第二密封元件沿軸向移動。
[0007]優選地，所述拉桿元件的一端連接所述密封拉塊，另一端連接有凸輪單元，所述凸輪單元用于在所述第二密封元件與所述第一密封元件密封接觸配合時提供密封壓力。
[0008]優選地，所述第二密封元件與所述密封拉塊之間為球面配合，所述拉桿元件與所述密封拉塊之間為球面配合。
[0009]優選地，所述第一密封元件的內表面設有錐形面，所述第二密封元件的外表面為圓球形面，所述第一密封元件的所述錐形面與所述第二密封元件的所述圓球形面的密封接觸配合處為球面配合。
[0010]優選地，所述第一密封元件的所述錐形面和所述第二密封元件的所述圓球形面采用配磨的方式進行加工。
[0011]優選地，所述第一密封元件的所述錐形面和所述第二密封元件的所述圓球形面的表面粗糙度Ra彡Ο.Ιμ??。
[0012]優選地，所述第一密封元件與所述第二密封元件由相同的材料制成，優選地，所述第一密封元件與所述第二密封元件均由殷鋼、超殷鋼、不銹殷鋼或非晶合金制成。
[0013]本發明還公開了一種航天器翻轉機構，包括機架外殼和轉動臂，所述機架外殼為半圓形結構，所述轉動臂轉動連接在所述機架外殼上，其中所述航天器翻轉機構還包括上述的密封裝置。
[0014]優選地，驅動構件為彈簧儲能裝置。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:本發明的航天器翻轉機構的密封裝置是通過兩個密封元件密封接觸配合以將多個內部管路與多個外部管路分別密封連通，結構簡單;其中第一密封元件固定連接在轉動臂的轉動軸上，第二密封元件可沿軸向運動，使得當翻轉機構的轉動臂轉動過程中，兩個密封元件可以彼此分開，具有一定間隙，從而對翻轉機構沒有阻力；當翻轉機構的轉動臂靜止時需要將管路密封連通時，第二密封元件軸向移動至與第一密封元件密封接觸配合以將多個內部管路和多個外部管路分別密封連通，提高了航天器翻轉機構的密封可靠性。
[0016]在優選的方案中，本發明還可以具有以下有益效果:
[0017]第二密封元件通過套合在密封拉塊上，并由拉桿元件帶動沿軸向移動，在拉桿元件上通過凸輪單元來提供密封壓力，使得密封裝置在振動過程中，仍能夠保持密封性能。
[0018]其中，第二密封元件與密封拉塊之間、拉桿元件與密封拉塊之間均采用球面配合，可以具有自找正功能，當第二密封元件中的多個圓球形面與第一密封元件的錐形面配合存在不一致時，多個圓球形面在拉桿元件的拉力下可以自動調整位置以保證第二密封元件與第一密封元件的多個管路可以分別同時密封。
[0019]第一密封元件與第二密封元件的接觸表面采用配磨的方式進行加工，優選使得其表面粗糙度RaS0.Ιμπι，使得第一密封元件與第二密封元件的接觸配合的位置密封效果更佳。
[0020]由于本發明的航天器翻轉機構的密封裝置的結構簡單，對翻轉機構無阻力，使得其驅動構件可以選用彈簧儲能裝置，選用彈簧儲能裝置使得航天器翻轉機構的功耗大大降低，降低了航天器的發射成本，同時也大大降低了航天器翻轉機構的重量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的結構示意圖；
[0022]圖2是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的密封裝置的結構示意圖；
[0023]圖3是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的密封裝置的局部剖面示意圖；
[0024]圖4a是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的密封裝置為非密封狀態時的凸輪單元的結構示意圖；
[0025]圖4b是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的密封裝置為密封狀態時的凸輪單元的結構示意圖；
[0026]圖4c是本發明優選實施例的航天器翻轉機構的密封裝置為極限狀態時的凸輪單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面對照附圖并結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。
[0028]如圖1所示，本發明優選實施例的航天器翻轉機構包括機架外殼1、轉動臂2、密封裝置3、驅動構件4，機架外殼I為半圓形結構，轉動臂2轉動連接在機架外殼I上，密封裝置3為管路的密封結構，驅動構件4安裝在機架外殼I上。
[0029]如圖2和圖3所示，密封裝置3包括第一密封元件31、第二密封元件32、密封拉塊33和拉桿元件34，第一密封元件31通過螺紋孔311固定連接在轉動臂2的轉動軸上，且密封連接多個內部管路51，第二密封元件32密封連接多個外部管路52，第二密封元件32可沿軸向移動并能移動至與第一密封元件31密封接觸配合以分別密封連通多個內部管路51和多個外部管路52。其中第二密封元件32沿軸向移動的具體結構是:第二密封元件32套合在密封拉塊33上，拉桿元件34連接密封拉塊33以帶動第二密封元件32沿軸向移動。拉桿元件34的一端連接密封拉塊33，另一端連接有凸輪單元35，凸輪單元35通過禍卷彈簧36拉動繩索(圖中未示)，使得凸輪單元35旋轉以帶動密封拉塊33向上運動直至使得第二密封元件32與第一密封元件31密封接觸并提供密封壓力。
[0030]其中，第一密封元件31的內表面設有多個錐形面312(錐形面312的數量等于內部管路51的數量，每個錐形面312連通一個內部管路51)，第二密封元件32的外表面為圓球形面321(圓球形面321的數量等于外部管路52的數量，每個圓球形面321對應的內壁連通一個外部管路52，外部管路52的數量等于內部管路51的數量)，其中第二密封元件32被拉桿元件34拉動沿軸向移動至與第一密封元件31密封接觸時，每個圓球形面321與每個錐形面312之間分別為球面配合;在加工該密封裝置時，第一密封元件31的錐形面312與第二密封元件32的圓球形面321采用研磨的加工工藝，并保證錐形面312和圓球形面321的表面粗糙度RaS
0.Ιμπι，以在微觀上滿足密封要求；同時，第二密封元件32的多個圓球形面321(與外部管路52的數量相同，本實施例中為4個)與第一密封元件31的多個錐形面312(與內部管路51的數量相同，本實施例中為4個)采用配磨的方式進行加工，以使得多個圓球形面321與多個錐形面312同時研磨到位，保證其一致性，在宏觀尺寸公差上保證密封精度要求。通過泄漏量計算，研磨的加工工藝足以保證了本發明中的密封裝置的密封性要求。
[0031 ]在結構設計中，拉桿元件34與密封拉塊33之間，第二密封元件32與密封拉塊33之間均采用球面配合，以可以實現自找正功能，當第二密封元件32的多個圓球形面321與第一密封元件31的多個錐形面312之間配合存在不一致時，第二密封元件32在拉桿元件34的拉力作用下可以自動調整位置，以保證多個內部管路51與多個外部管路52分別同時實現密封。
[0032]本發明中通過在拉桿元件34的一端連接凸輪單元35實現振動防松功能的原理在于:如圖4a所示，在非密封狀態時，凸輪單元35與支架的角度為70°，此時凸輪單元的圓心離支架的距離為3mm(直徑為6mm)，使得轉動臂2在轉動過程中，第一密封元件31和第二密封元件32之間是彼此分開的，即具有一定間隙，從而可以使得密封裝置的兩個密封元件對翻轉機構的轉動臂2轉動沒有阻力；如圖4b所示，當轉動臂2停止轉動，管路需要密封時，渦卷彈簧36拉動繩索(圖中未示)帶動凸輪單元35繞支點順時針轉動，凸輪單元35的圓心離支架的距離逐漸增長，當轉動至10° (該角度可以根據實際情況進行調節)時，凸輪單元35的圓心離支架的距離增長至6mm(直徑為12mm)，此時密封拉塊33和第二密封元件32在拉桿元件34的作用下被提升3mm，使得第二密封元件32的多個圓球形面321與第一密封元件31的多個錐形面312緊密貼合實現密封;如圖4c所示，當密封裝置受到熱沖擊和力沖擊導致密封裝置的密封壓力減小時，凸輪單元35在渦卷彈簧36的繩索的拉力下繼續轉動，直到水平狀態，此時凸輪單元35的圓心離支架的距離為最大值6.5mm(直徑為13mm)，拉桿元件34對凸輪單元35的拉力方向與支點在Z方向上重合，拉桿元件34的拉力對支點的力臂為O，實現密封裝置的自鎖；即使航天器翻轉機構受到振動，密封裝置仍能持續保持密封裝置，即實現振動防松功會K。
[0033]在更優選的實施例中，第一密封元件31和第二密封元件32選用相同的熱穩定性好的材料制成，在本實施例中，第一密封元件31和第二密封元件32可以選用殷鋼或與殷鋼有相似特性的材料，如殷鋼(35N1-65Fe)、超殷鋼(32N1-64Fe_4Co)、不銹殷鋼(37Fe_32Co-1lCr)或非晶合金(83Fe-17B)等，這些材料隨著溫度變化的變形極小，適合于本發明的密封裝置中。
[0034]本發明的航天器翻轉機構的密封裝置結構簡單，并在翻轉機構的轉動臂轉動時沒有阻力，將多個內部管路和多個外部管路分別密封連通，提高航天器翻轉機構的密封可靠性。
[0035]由于本發明的航天器翻轉機構的密封裝置的結構簡單，對翻轉機構無阻力，航天器翻轉機構中的驅動構件4可以選用彈簧儲能裝置，選用彈簧儲能裝置使得航天器翻轉機構的功耗大大降低，降低了航天器的發射成本，同時也大大降低了航天器翻轉機構的重量。
[0036]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種航天器翻轉機構的密封裝置，所述航天器翻轉機構包括機架外殼和轉動臂，所述機架外殼為半圓形結構，所述轉動臂轉動連接在所述機架外殼上，其特征在于，所述密封裝置包括第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件固定連接在所述轉動臂的轉動軸上，且密封連接多個內部管路，所述第二密封元件密封連接多個外部管路，所述第二密封元件可沿軸向移動并能移動至與所述第一密封元件密封接觸配合以分別密封連通所述多個內部管路和所述多個外部管路。2.根據權利要求1所述的密封裝置，其特征在于，還包括密封拉塊和拉桿元件，所述第二密封元件套合在所述密封拉塊上，所述拉桿元件連接所述密封拉塊上以帶動所述第二密封元件沿軸向移動。3.根據權利要求2所述的密封裝置，其特征在于，所述拉桿元件的一端連接所述密封拉塊，另一端連接有凸輪單元，所述凸輪單元用于在所述第二密封元件與所述第一密封元件密封接觸配合時提供密封壓力。4.根據權利要求2所述的密封裝置，其特征在于，所述第二密封元件與所述密封拉塊之間為球面配合，所述拉桿元件與所述密封拉塊之間為球面配合。5.根據權利要求1所述的密封裝置，其特征在于，所述第一密封元件的內表面設有錐形面，所述第二密封元件的外表面為圓球形面，所述第一密封元件的所述錐形面與所述第二密封元件的所述圓球形面的密封接觸配合處為球面配合。6.根據權利要求5所述的密封裝置，其特征在于，所述第一密封元件的所述錐形面和所述第二密封元件的所述圓球形面采用配磨的方式進行加工。7.根據權利要求6所述的密封裝置，其特征在于，所述第一密封元件的所述錐形面和所述第二密封元件的所述圓球形面的表面粗糙度RaS0.Ιμπι。8.根據權利要求1至7任一項所述的密封裝置，其特征在于，所述第一密封元件與所述第二密封元件由相同的材料制成，優選地，所述第一密封元件與所述第二密封元件均由殷鋼、超殷鋼、不銹殷鋼或非晶合金制成。9.一種航天器翻轉機構，包括機架外殼和轉動臂，所述機架外殼為半圓形結構，所述轉動臂轉動連接在所述機架外殼上，其特征在于，還包括如權利要求1至8任一項所述的密封目.ο10.根據權利要求9所述的航天器翻轉機構，其特征在于，驅動構件為彈簧儲能裝置。
【文檔編號】B64G1/22GK106005480SQ201610541784
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】梁斌, 李成, 王學謙, 雷綱, 王培明, 李鄭發
【申請人】清華大學深圳研究生院