专利名称：一种采用机械端面密封的水铰链的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水铰链制造领域，尤其涉及一种采用机械端面密封的水铰链。
背景技术：
雷达用水铰链是雷达基体与天线之间的连接件，它具有两个功能，一是给天线传递冷却液，二是实现雷达天线的自由转动，它的特点是密封冷却液的压力低， 铰链旋转速度慢，要求密封性好，使用寿命长等。现有的水铰链的密封形式主要有两种一种是柔性密封，一种是机械动密封。柔性密封主要是靠橡胶圈进行密封，它结构简单，成本低，但是橡胶圈容易磨损和老化，产生泄漏，需要经常更换密封圈。机械动密封又称端面密封，是一种限制工作流体沿转轴泄漏的装置。通常由静止环(静环)、旋转环(动环)、弹性或磁性元件、旋转环传动件和辅助密封圈等零件组成。工作时利用旋转环和静止环相对转动的两个贴合面以及辅助密封来实现其密封功能。机械密封能否正常工作取决于两端面能否建立稳定、可靠的润滑膜和及时将摩擦热导出。机械动密封具有密封可靠，泄漏量小，工作寿命长，端面能够自动补偿，无需经常维修等优点，缺点是对密封件的加工和装配精度高，制造成本高，发生故障时不易采取应急措施，且现用的机械密封的动环和静环采用陶瓷材料，虽然具有耐磨损、耐腐蚀、耐温性、不易变形的优点，但是陶瓷硬度极高，高精度的摩擦副加工难度大，加工成本高。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种采用机械端面密封的水铰链，其具有密封可靠、摩擦副加工难度小、成本低、摩擦副之间具有补偿量、工况要求低以及工作寿命长的优点。本实用新型采用以下技术方案一种采用机械端面密封的水铰链，包括内环以及设置在其上的相对转动的进水管组件和回水管组件，所述进水管组件和所述回水管组件与所述内环相接处均设置有机械端面密封装置，所述机械端面密封装置包括与所述内环紧密配合的静环和动环，所述静环与所述动环之间紧密贴合，所述动环采用不锈钢为基体，表面喷涂耐磨材料制造而成，所述静环采用石墨或者石墨+聚四氟乙烯材料制造而成。通过采用机械端面密封装置对水铰链进行密封，同时动环采用不锈钢为基体，表面喷涂耐磨材料，这样可利用不锈钢材料整体加工性好、表面喷涂工艺成熟，来降低生产难度以及生产成本，静环采用石墨或石墨+聚四氟乙烯材料制作，则由于石墨耐磨性好，润滑能力强，加工性能好的特点，使静环易达到密封表面的精度要求，且加工成本大大小于陶瓷加工。进一步的，所述机械端面密封装置共有四套，且所述进水管组件和所述回水管组件分别通过两套所述机械端面密封装置进行密封，所述进水管组件和所述回水管组件均通过转动轴承支撑固定在所述内环上，所述进水管组件与所述回水管组件通过螺栓连接为一个整体。进一步的，所述静环的一侧、所述进水管组件内设置弹簧，以使所述静环与所述动环实现密封比压和磨损的自动补偿。进一步的，所述静环的一侧、所述回水管组件内设置弹簧，以使所述静环与所述动环实现密封比压和磨损的自动补偿。优选的，在所述动环表面喷涂耐磨材料，所述耐磨材料为陶瓷材料。更加优选的，所述陶瓷材料为碳化硅或者氮化硅。进一步的，在所述进水管组件与所述内环的接触面上设置O型密封圈，在所述回水管组件与所述内环的接触面上也设置O型密封圈，所述O型密封圈与所述机械端面密封装置相配合设置，以实现对水铰链的辅助密封。优选的，所述O型密封圈采用聚四氟乙烯材料制作，且在所述内环外圈、与所述O型密封圈接触处喷涂氧化铬，以使所述内环的表面质量更加优化，从而减小O型密封圈的磨损。由于目前水铰链内环一般为铝材质，相当于一个固定的轴，它的表面现均不进行表面处理，辅助密封的O型密封圈磨损较大，而在内环与O型密封圈的接触处喷涂氮化硅，不仅可以优化内环的表面质量，减小O型密封圈的磨损，还可以增加内环的局部硬度，延长内环的使用寿命。本实用新型的有益效果为通过将水铰链通过机械端面密封作为主密封形式，其动环采用不锈钢为基体，表面喷涂耐磨材料，这样可利用不锈钢材料整体加工性好、表面喷涂工艺成熟，来降低生产难度以及生产成本，同时耐磨材料采用陶瓷材料，可以增加动环的整体强度和耐磨性，有效的延长动环的使用寿命，静环采用石墨或石墨+聚四氟乙烯材料制作，则可利用石墨耐磨性好，润滑能力强，加工性能好的优点，降低制造难度和加工成本，使密封表面的精度更容易达到要求，使整个水铰链对工况要求降低，工作寿命增长；通过在静环后设置弹簧，以使静环与动环实现密封比压和磨损的自动补偿，减少整个机械端面密封装置的维修次数；通过在进水管组件、回水管组件与内环的接触面上均设置O型密封圈，O型密封圈作为辅助密封装置，不仅能防止泄露，还能缓冲和补偿由内环的跳动以及加工安装引起的误差，对比现有技术，此水铰链具有密封可靠、摩擦副加工难度小、成本低、摩擦副之间具有补偿量、工况要求低以及工作寿命长的优点。
以下结合附图
并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。图I为本实用新型所述一种采用机械端面密封的水铰链的结构示意图；图2为图I中I处的局部放大图。图中I、内环；2、轴承；3、回水管组件；4、进水管组件；5、动环；6、静环；7、O型密封圈；
8、弹簧。
具体实施方式
如图I 2所示，于本实施例中，本实用新型所述的一种采用机械端面密封的水铰链，包括固定设置的内环1，在内环I外圈下部用轴承2固定安装有一个回水管组件3，在内环I外圈上部用轴承2固定安装有一个进水管组件4，进水管组件4与回水管组件3分别设置在内环I的两侧，且进水管组件4和回水管组件3之间通过螺栓连接成一个整体，在进水管组件4和回水管组件3的管口与内环I的接触处设置机械端面密封装置，此装置共有四套，其中两套设置在进水管组件4的管口与内环I的接触处，另外两套设置在回水管组件3的管口与内环I的接触处。机械端面密封装置包括与内环I相配合设置的动环5和静环6，动环5和静环6呈相互紧贴设置，动环5采用不锈钢作为基材，在不锈钢表面喷涂耐磨材料，在本实施例中，耐磨材料选用陶瓷材料，陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，陶瓷材料的熔点大多在2000°C以上，且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性，所以用陶瓷材料作为动环5表面喷涂的耐磨层，可以增加动环5的整体强度和耐磨性，有效的延长动环5的使用寿命。具体使用时可将动环5表面喷涂的耐磨材料选用碳化硅陶瓷材料或者氮化硅陶瓷材料，这两种材料都是性能较为优良的陶瓷材料。静环6采用石墨材料制成，此处静环6还可以采用石墨加聚四氟乙烯材料制作均·可，这样制作机械端面密封装置的动环5和静环6不用采用高硬度、加工难度大、成本高的陶瓷来制作，也能达到耐磨损、耐腐蚀、耐温性、不易变形的效果。为了使动环5和静环6能够实现密封比压和磨损的自动补偿，在静环6上装一个弹黃8。在静环6上部、进水管组件4或回水管组件3与内环I的接触处设置辅助密封装置，该辅助密封装置由O形密封圈7构成，此处辅助密封装置不仅能防止泄露，还能缓冲和补偿由内环I的跳动以及加工安装引起的误差，但是由于现有的水铰链内环I 一般为铝材质，它的表面均不进行表面处理，辅助密封装置的O型密封圈7磨损较大，在本实施例中，在内环与O型密封圈7的接触处喷涂氮化硅，不仅可以优化内环I的表面质量，减小O型密封圈7的磨损，还可以增加内环I的局部硬度，延长内环I的使用寿命。聚四氟乙烯具有一系列优良的使用性能耐高温-长期使用温度200 260度，耐低温-在-100度时仍柔软；耐腐蚀-能耐王水和一切有机溶剂；耐气候-塑料中最佳的老化寿命；高润滑-具有塑料中最小的摩擦系数(0.04);不粘性-具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害-具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压；比冰还要光滑。进水管组件4和回水管组件3既通过机械端面密封装置的静环6和动环5实现主体密封，又通过O型密封圈7实现辅助密封，这样进水管组件4和回水管组件3相对转动后，实现冷却液的进水管组件4和回水管组件3的密封，以及与外界大气的密封，其中靠近轴承2端的外界密封更重要，所以对密封的可靠性要求相当高。通过在材质上对动环5和静环6进行优化，一是在保证整个机械端面密封装置的密封可靠性的前提下，降低其制造难度以及制造成本；二是延长整个机械端面密封装置的使用寿命，进一步的减少更换密封装置的次数，从而保证水铰链的正常工作。以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式
，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之 内。
权利要求1.一种采用机械端面密封的水铰链，包括内环以及设置在其上的相对转动的进水管组件和回水管组件，所述进水管组件和所述回水管组件与所述内环相接处均设置有机械端面密封装置，其特征在于，所述机械端面密封装置包括与所述内环紧密配合的静环和动环，所述静环与所述动环之间紧密贴合，所述动环采用不锈钢作为基体，表面喷涂耐磨材料制造而成，所述静环采用石墨或者石墨+聚四氟乙烯材料制造而成。
2.根据权利要求I所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，所述机械端面密封装置共有四套，且所述进水管组件和所述回水管组件各通过两套所述机械端面密封装置进行密封，所述进水管组件和所述回水管组件均通过转动轴承支撑固定在所述内环上，所述进水管组件与所述回水管组件通过螺栓连接为一个整体。
3.根据权利要求I所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，所述静环的一侧、所述进水管组件内设置弹簧，以使所述静环与所述动环实现密封比压和磨损的自动补偿。
4.根据权利要求I所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，所述静环的一侧、所述回水管组件内设置弹簧，以使所述静环与所述动环实现密封比压和磨损的自动补偿。
5.根据权利要求I所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，在所述静环表面喷涂耐磨材料，所述耐磨材料为陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，所述陶瓷材料为碳化硅或者氮化硅。
7.根据权利要求I或2任一所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，在所述进水管组件与所述内环的接触面上设置O型密封圈，在所述回水管组件与所述内环的接触面上也设置O型密封圈，所述O型密封圈与所述机械端面密封装置相配合设置，以实现对水铰链的辅助密封。
8.根据权利要求7所述的一种采用机械端面密封的水铰链，其特征在于，所述O型密封圈采用聚四氟乙烯材料制作，且在所述内环外圈、与所述O型密封圈接触处喷涂氧化铬，以使所述内环的耐磨性增强。
专利摘要本实用新型公开了一种采用机械端面密封的水铰链，包括内环以及设置在其上的相对转动的进水管组件和回水管组件，进水管组件和回水管组件与内环相接处均设置有机械端面密封装置，机械端面密封装置包括与内环紧密配合的静环和动环，静环与动环之间紧密贴合，动环采用不锈钢作为基体，表面喷涂耐磨材料制造而成，静环采用石墨或者石墨+聚四氟乙烯材料制造而成。通过在材质上对动环和静环进行优化，一是在保证整个机械端面密封装置的密封可靠性的前提下，降低其制造难度以及制造成本；二是延长整个机械端面密封装置的使用寿命，进一步的减少更换密封装置的次数，从而保证水铰链的正常工作。
文档编号F16L27/00GK202710746SQ201220110108
公开日2013年1月30日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者郑亚青, 胡必成 申请人:北京航天星汉科技有限公司