飛輪焊接真空密封裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種飛輪焊接真空密封裝置，包括定子芯軸、飛輪轉(zhuǎn)子、飛輪底座、焊環(huán)和密封罩；密封罩扣在飛輪轉(zhuǎn)子上，定子芯軸位于飛輪轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)，其下端固定在所述飛輪底座上、上端與所述密封罩連接；焊環(huán)位于飛輪底座的邊緣與密封罩的下緣之間，且位于飛輪底座的徑向外側(cè)，焊環(huán)的下端和上端分別與飛輪底座和密封罩連接。密封性能好、放氣量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，可用于姿控飛輪和儲(chǔ)能飛輪真空密封保護(hù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】飛輪焊接真空密封裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)量交換系統(tǒng)，尤其涉及一種飛輪焊接真空密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)量交換系統(tǒng)可提供很高的姿控精度，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)衛(wèi)星、載人飛船、空間站等航天器。飛輪通過(guò)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速改變角動(dòng)量大小產(chǎn)生所需的控制力矩，從而精確控制航天器姿態(tài)。飛輪既能工作在零轉(zhuǎn)速附近用于反作用飛輪，又能工作在高速狀態(tài)用于偏置動(dòng)量輪，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速還可用于姿控儲(chǔ)能兩用飛輪。對(duì)于五自由度全主動(dòng)控制磁懸浮飛輪，通過(guò)控制飛輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向，能夠瞬間輸出大控制力矩，將其用于萬(wàn)向飛輪。
[0003]通常飛輪轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速較高，飛輪內(nèi)部空氣會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的阻力，從而增加轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的風(fēng)阻損耗。此外，地面測(cè)試環(huán)境存在一定的灰塵，為防止其進(jìn)入飛輪內(nèi)部，導(dǎo)致機(jī)械軸承潤(rùn)滑性能下降或磁軸承性能改變，需對(duì)飛輪進(jìn)行密封防塵設(shè)計(jì)。對(duì)于工作在高軌的姿控飛輪，還應(yīng)防止因太空宇宙射線和反物質(zhì)進(jìn)入飛輪內(nèi)部導(dǎo)致飛輪工作異常，故也需對(duì)飛輪進(jìn)行密封防護(hù)設(shè)計(jì)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)飛輪采用兩環(huán)形空腔壓緊橡膠密封圈的方式為飛輪系統(tǒng)提供一個(gè)密封環(huán)境。然而橡膠密封圈容易老化，進(jìn)而導(dǎo)致密封系統(tǒng)漏氣，降低飛輪內(nèi)部真空度。此外橡膠密封圈為非金屬材料，其自身存在一定的放氣，使得飛輪內(nèi)部真空度漸漸下降，增加了飛輪工作的風(fēng)阻損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種密封性能好、放氣量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠的飛輪焊接真空密封裝置。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型的飛輪焊接真空密封裝置，包括定子芯軸、飛輪轉(zhuǎn)子、飛輪底座、焊環(huán)和密封罩；
[0008]所述密封罩扣在所述飛輪轉(zhuǎn)子上，所述定子芯軸位于所述飛輪轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)，其下端固定在所述飛輪底座上、上端與所述密封罩連接；
[0009]所述焊環(huán)位于所述飛輪底座的邊緣與所述密封罩的下緣之間，且位于所述飛輪底座的徑向外側(cè)，所述焊環(huán)的下端和上端分別與所述飛輪底座和密封罩連接。
[0010]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的飛輪焊接真空密封裝置，由于飛輪底座的邊緣與所述密封罩的下緣之間采用焊接密封方式密封，與橡膠密封圈密封方法相比，避免了橡膠老化和橡膠放氣，具有真空度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，密封性能好、放氣量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，可用于姿控飛輪和儲(chǔ)能飛輪真空密封保護(hù)，為飛輪系統(tǒng)提供一個(gè)高真空度的工作環(huán)境，降低轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)風(fēng)阻損耗，同時(shí)可防止灰塵、磁性顆粒和太空宇宙射線進(jìn)入飛輪內(nèi) 部，提高系統(tǒng)整體性能和可靠性?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的飛輪焊接真空密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的定子芯軸三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例中的飛輪底座俯視三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例中的飛輪底座仰視三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3c為本實(shí)用新型實(shí)施例中的飛輪底座剖視圖；
[0016]圖4a為本實(shí)用新型實(shí)施例中的密封罩三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4b為本實(shí)用新型實(shí)施例中的密封罩剖視圖。
[0018]圖中:1、定子芯軸，2、飛輪轉(zhuǎn)子，3、飛輪底座，4、焊環(huán)，5、密封罩，8、密封罩連接螺紋，9、螺釘過(guò)孔，10、底座定位外圓柱面，11、芯軸定位止口，12、密封罩定位止口，13、定子芯軸螺紋孔，14、飛輪底座固定螺紋孔，15、定子芯軸螺紋孔，16、焊環(huán)縫隙。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0020]本實(shí)用新型的飛輪焊接真空密封裝置，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0021]包括定子芯軸、飛輪轉(zhuǎn)子、飛輪底座、焊環(huán)和密封罩；
[0022]所述密封罩扣在所述飛輪轉(zhuǎn)子上，所述定子芯軸位于所述飛輪轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)，其下端固定在所述飛輪底座上、上端與所述密封罩連接；
[0023]所述焊環(huán)位于所述飛輪底座的邊緣與所述密封罩的下緣之間，且位于所述飛輪底座的徑向外側(cè)，所述焊環(huán)的下端和上端分別與所述飛輪底座和密封罩連接。
[0024]所述的飛輪底座為超硬鋁7A09-T6材料。
[0025]所述的密封罩為超硬鋁7A09-T6材料，其厚度為I?2mm。
[0026]所述的焊環(huán)為鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲熔化后凝固在所述飛輪底座的邊緣與密封罩的下緣之間的縫隙內(nèi)。
[0027]所述的飛輪底座和密封罩的外表面鍍鎳層，鍍鎳層的厚度為10?20 μ m。
[0028]所述的飛輪底座的外緣上端止口厚度為I?2mm。
[0029]所述定子芯軸與所述飛輪底座之間通過(guò)螺釘固定，所述定子芯軸與所述密封罩之間通過(guò)螺紋連接。
[0030]本實(shí)用新型的飛輪焊接真空密封裝置，密封性能好、放氣量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，可用于姿控飛輪和儲(chǔ)能飛輪真空密封保護(hù)，為飛輪系統(tǒng)提供一個(gè)高真空度的工作環(huán)境，降低轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)風(fēng)阻損耗，同時(shí)可防止灰塵、磁性顆粒和太空宇宙射線進(jìn)入飛輪內(nèi)部，提高系統(tǒng)整體性能和可靠性。
[0031]本實(shí)用新型的原理是:
[0032]如圖1所示，密封焊接前，對(duì)飛輪底座和密封罩外表面進(jìn)行鍍鎳，待鍍層完全牢固粘接后，將定子芯軸和飛輪轉(zhuǎn)子安裝在飛輪底座內(nèi)，再將密封罩下端放置于飛輪底座止口內(nèi)，隨后通過(guò)螺紋將密封罩?jǐn)Q緊在定子芯軸上端，并使密封罩下端剛好全部進(jìn)入飛輪底座止口內(nèi)。通過(guò)飛輪底座螺紋孔，將裝配好的飛輪系統(tǒng)固定于焊接臺(tái)上。隨后，利用焊槍將鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲熔化在飛輪底座與密封罩間的縫隙內(nèi)。待常溫冷卻后，熔化后的焊絲在飛輪底座與密封罩間的縫隙內(nèi)形成焊環(huán)，形成完全密封系統(tǒng)。[0033]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0034]本實(shí)用新型由于采用焊接密封方式密封，與橡膠密封圈密封方法相比，避免了橡膠老化和橡膠放氣，具有真空度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0035]具體實(shí)施例:
[0036]如圖1所示，本實(shí)用新型可用于姿控飛輪和儲(chǔ)能飛輪真空密封，它包括定子芯軸
1、飛輪轉(zhuǎn)子2、飛輪底座3、焊環(huán)4和密封罩5，定子芯軸I位于飛輪轉(zhuǎn)子2的徑向內(nèi)側(cè)，并通過(guò)螺釘固定在飛輪底座3上，焊環(huán)4位于飛輪底座3和密封罩5之間，且位于飛輪底座3的徑向外側(cè)，焊環(huán)4下端和上端分別與飛輪底座3和密封罩5連接，密封罩5通過(guò)其頂部?jī)?nèi)螺紋孔與定子芯軸I連接。在具體應(yīng)用時(shí)，本實(shí)用新型所述的飛輪底座3和密封罩5的外表面均需鍍鎳，鍍層厚度為10?20 μ m，待其完全粘接在飛輪底座3和密封罩5表面后，通過(guò)焊槍將鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲加熱至500?600°C融化在飛輪底座3和密封罩5間的縫隙內(nèi)形成焊環(huán)4。
[0037]圖2為本實(shí)用新型中定子芯軸I三維結(jié)構(gòu)示意圖，其材料為不銹鋼材料，分別通過(guò)螺釘過(guò)孔9和密封罩連接螺紋8與飛輪底座3和密封罩5進(jìn)行連接，其底座定位外圓柱面10用于與飛輪底座3安裝定位。
[0038]圖3a為本實(shí)用新型中飛輪底座3俯視三維結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b為本實(shí)用新型中飛輪底座3仰視三維結(jié)構(gòu)示意圖，圖3c為本實(shí)用新型中飛輪底座3剖視圖，其材料為超硬鋁7A09-T6材料，表面鍍鎳鍍層厚度為10?20 μ m，分別通過(guò)芯軸定位止口 11和密封罩定位止口 12與定子芯軸I和密封罩5定位連接，定子芯軸螺紋孔13用于固定安裝定子芯軸1，飛輪底座固定螺紋孔14用于整機(jī)與外部結(jié)構(gòu)件的固定安裝，焊環(huán)縫隙16用于放置鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲融化形成的焊環(huán)4。
[0039]圖4a為本實(shí)用新型中密封罩5三維結(jié)構(gòu)示意圖，圖4b為本實(shí)用新型中密封罩5剖視圖，其材料為超硬鋁7A09-T6材料，厚度為I?2mm，鍍鎳層厚度為10?20 μ m,分別通過(guò)定子芯軸螺紋孔15與定子芯軸I定位連接，下端焊環(huán)縫隙16用于放置鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲融化形成的焊環(huán)4。
[0040]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，包括定子芯軸、飛輪轉(zhuǎn)子、飛輪底座、焊環(huán)和密封罩； 所述密封罩扣在所述飛輪轉(zhuǎn)子上，所述定子芯軸位于所述飛輪轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)，其下端固定在所述飛輪底座上、上端與所述密封罩連接； 所述焊環(huán)位于所述飛輪底座的邊緣與所述密封罩的下緣之間，且位于所述飛輪底座的徑向外側(cè)，所述焊環(huán)的下端和上端分別與所述飛輪底座和密封罩連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述的飛輪底座為超硬鋁7A09-T6材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述的密封罩為超硬鋁7A09-T6材料，其厚度為I?2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述的焊環(huán)為鋁鎂焊絲或鋁銅焊絲熔化后凝固在所述飛輪底座的邊緣與密封罩的下緣之間的縫隙內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述的飛輪底座和密封罩的外表面鍍鎳層，鍍鎳層的厚度為10?20 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述的飛輪底座的外緣上端止口厚度為I?2_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的飛輪焊接真空密封裝置，其特征在于，所述定子芯軸與所述飛輪底座之間通過(guò)螺釘固定，所述定子芯軸與所述密封罩之間螺紋連接。
【文檔編號(hào)】F16J15/52GK203614752SQ201320669822
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】劉強(qiáng), 徐寶東, 葉郭波, 張義, 許振川, 王滿賀, 常欣宇, 楊壯壯 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院