一种空气密封装置及经纬仪的制作方法

本发明涉及光学系统的密封领域，尤其涉及一种空气密封装置。

背景技术：

经纬仪是一种能够自动跟踪目标运动轨迹，记录目标相对于测量基准的角度变化值与图像信息的光学测量设备。经纬仪主要由跟踪架、主望远系统、光学小系统等几部分组成。经纬仪多采用牛顿式光学构架，进入主望远系统的光线经主镜、次镜反射折转进入光学小系统。光学小系统包含各种光机部件与相机部件，通过底板安装于主望远系统上方。由于通光和电源与信号线走线的需求，光学小系统与跟踪架之间在相应位置上需要联通。为防止外界的灰尘、潮湿空气进入造成光学系统成像质量下降，设计有效的空气密封装置是业内设计人员研究的重点方向之一。

由于光学镜片存在着加工与装调误差，因此光学小系统与主望远系统之间的距离以及角度需要在安装时根据实际情况调整，即使同型号设备也各不相同。同时，刚性密封机构在底板与跟踪架上表面这两个平行平面之间进行安装时，会产生过定位的现象，造成密封不严。这就要求密封机构具备调整环节，并且能够满足定型生产中同型号设备共同使用的要求。

现有技术中，采用的是螺纹密封装置。这种装置由两个配合的螺纹套构成，其中一个螺纹套固定在第一底板上，安装时通过旋转另一个螺纹套使其端面靠紧主望远系统上表面实现密封。该方案有以下缺点：一是由于密封件具有弹性，因此使用螺纹压紧易松动，可靠性差；二是当第一底板与主望远系统上表面存在一定的夹角时，会导致密封舌环内的密封圈受力变形不均匀，影响密封效果；三是在密封舌环旋转接近主望远系统时，可能会使安装在环形密封槽内的o形密封圈在切向力的作用下变形甚至脱离，导致密封装置失效；四是在经纬仪的最新技术中采用光纤传输技术传输信号，光纤的特点是传输速度快、效率高，但是所用光缆比较脆弱，旋转密封装置在旋转过程中极易使其损坏。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种密封效果显著、可靠性高并且能够满足定型生产要求，适于安装传输线的空气密封装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种空气密封装置，包括：

密封基座，所述密封基座用于将空气密封装置安装在第一底板上，所述第一底板上设置有第一底板通孔，所述密封基座安装在所述第一底板上并密封所述第一底板通孔；

导向座，所述密封基座上设置有密封基座通孔，所述导向座安装在所述密封底座上并密封所述密封基座通孔，所述导向座可相对所述密封基座旋转和摆动；

密封压盖，所述导向座设置有朝向第二底板开口的腔体，所述密封压盖与所述导向座固定连接并密封所述腔体的开口；

密封舌环，所述密封压盖上设置有密封压盖通孔，所述密封舌环安装在所述密封压盖通孔内，所述密封舌环的一端位于所述腔体内，另一端用于抵靠在第二底板上；

弹性部件，所述弹性部件安装在所述腔体内，所述弹性部件一端抵靠在所述导向座上，另一端抵靠在所述密封舌环上；所述密封舌环可在所述密封压盖通孔内沿所述密封压盖通孔的轴向移动；所述弹性部件呈压缩状，以给所述密封舌环提供一个朝向所述第二底板的压力；

所述密封舌环可在所述密封压盖通孔内沿所述密封压盖通孔的轴向运动，所述导向座的旋转和摆动可带动所述密封舌环在所述密封压盖通孔内做轴向移动；所述第二底板上设置有第二底板通孔，所述密封舌环上设置有与所述第二底板对应的密封舌环通孔，所述密封舌环通孔与所述腔体连通。

一些实施例中，所述第一底板和所述第二底板为相互平行的两个板状体。

一些实施例中，所述导向座为球头导向座，所述导向座与所述密封基座球铰链连接。

一些实施例中，所述空气密封装置包括插头面板，所述导向座上设置有导向座通孔，所述插头面板安装在所述导向座上并密封所述导向座通孔；所述插头面板包括安装面板和安装在安装面板上的插头，所述插头一端穿过所述安装面板伸入到所述腔体内。

一些实施例中，所述弹性部件包括两个以背合的方式安装在所述腔体内的碟形弹簧，位于上侧的碟形弹簧抵靠在所述导向座上，位于下侧的碟形弹簧抵靠在所述密封舌环上。

一些实施例中，所述密封舌环位于所述腔体内的一端设置有密封舌环延伸台阶，所述密封舌环延伸台阶的外径大于所述密封压盖通孔的孔径，所述弹性部件的另一端抵靠在所述密封舌环延伸台阶上。

一些实施例中，所述密封基座与所述第一底板之间设置有用于调节弹性部件预紧力的调节垫片。

一些实施例中，所述导向座上设置有定位台阶，所述弹性部件的一端抵靠在所述定位台阶上。

一些实施例中，所述密封基座与所述第一底板的连接处设置有密封件，所述导向座与所述密封基座的连接处设置有密封件，所述导向座与所述密封压盖的连接处设置有密封件，所述密封压盖与所述密封舌环的连接处设置有密封件，所述密封舌环与所述第二底板的连接处设置有密封件。

另外，本发明还提供了一种经纬仪，包括设置有第一底板的光学小系统和设置有第二底板的主望远能系统，其中，所述第一底板通过空气密封装置安装在所述第二底板上，所述空气密封装置为本发明提供的空气密封装置。

本发明的有益效果在于：通过导向座在密封基座上的旋转和摆动，为空气密封装置提供水平方向的两个摆动自由度，同时，密封舌环可在密封压盖通孔内沿其轴向移动，为空气密封装置提供了竖直方向的自由度，从三个方向自由度的调整并消除结构配合误差以及可能存在的密封不良问题；同时，弹性部件一直处于压缩状态，如此，其可以一直为密封舌环提供一个朝向第二底板的压力，将密封舌环的下端一直压紧在第二底板上，进一步提高密封舌环与第二底板间的密封性能。整体上提高了密封效果以及密封可靠性，同时又能满足定型生产的要求，引出的传输线，在空气密封装置中不用旋转很大角度，提高了传输线的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一个实施例中，反射镜组件装配原理图。

附图标记：

密封基座10；导向座20；腔体21；定位台阶22；第一底板31；第二底板32；插头面板40；安装面板41；插头42；密封压盖50；密封舌环60；密封舌环延伸台阶61；弹性部件70；调节垫片80；密封件90。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将结合附图1详细说明一下本发明提供的空气密封装置。

如图1所示，本发明的一个实施例中，提供了一种空气密封装置，包括：

密封基座10，所述密封基座10用于将空气密封装置安装在第一底板31上，所述第一底板31上设置有第一底板通孔，所述密封基座10安装在所述第一底板31上并密封所述第一底板通孔；

导向座20，所述密封基座10上设置有密封基座通孔，所述导向座20安装在所述密封底座上并密封所述密封基座通孔，所述导向座20可相对所述密封基座10旋转和摆动；

插头面板40，所述导向座20上设置有导向座通孔，所述插头面板40安装在所述导向座20上并密封所述导向座通孔；

密封压盖50，所述导向座20设置有朝向第二底板32开口的腔体21，所述密封压盖50与所述导向座20固定连接并密封所述腔体21的开口；

密封舌环60，所述密封压盖50上设置有密封压盖通孔，所述密封舌环60安装在所述密封压盖通孔内，所述密封舌环60的一端位于所述腔体21内，另一端用于抵靠在第二底板32上；

弹性部件70，所述弹性部件70安装在所述腔体21内，所述弹性部件70一端抵靠在所述导向座20上，另一端抵靠在所述密封舌环60上；所述密封舌环60可在所述密封压盖通孔内沿所述密封压盖通孔的轴向移动；所述弹性部件70呈压缩状，以给所述密封舌环60提供一个朝向所述第二底板32的压力；

所述密封舌环60可在所述密封压盖通孔内沿所述密封压盖通孔的轴向运动，所述导向座20的旋转和摆动可带动所述密封舌环60在所述密封压盖通孔内做轴向移动；所述第二底板32上设置有第二底板通孔，所述密封舌环60上设置有与所述第二底板32对应的密封舌环通孔，所述密封舌环通孔与所述腔体21连通。

通过导向座20在密封基座10上的旋转和摆动，为空气密封装置提供水平方向的两个摆动自由度，同时，密封舌环60可在密封压盖通孔内沿其轴向移动，为空气密封装置提供了竖直方向的自由度，从三个方向自由度的调整并消除结构配合误差以及可能存在的密封不良问题；同时，弹性部件70一直处于压缩状态，如此，其可以一直为密封舌环60提供一个朝向第二底板32的压力，将密封舌环60的下端一直压紧在第二底板32上，进一步提高密封舌环60与第二底板32间的密封性能。整体上提高了密封效果以及密封可靠性，同时又能满足定型生产的要求，引出的传输线，在空气密封装置中不用旋转很大角度，提高了传输线的使用寿命。

在该实施例中，空气密封装置用于经纬仪中，用来连接光学小系统的第一底板31和主望远系统的第二底板32，在光学小系统的第一底板31上开有第一底板通孔，主望远系统的第二底板32上开有第二底板通孔，空气密封装置设置在上述第一底板通孔和第二底板通孔之间的位置，在连通光学小系统和主望远系统的同时，隔绝外部的灰尘或潮湿空气的进入。

当然，本发明提供的空气密封装置，并不限于使用在经纬仪中，还可以用于其他一些相互临近的装置中，只要其需要进行连通，同时又需要与外部空间进行隔离，防止灰尘或潮湿空气的进入，都可以采用本发明提供的空气密封装置。

为了便于第一底板31和第二底板32的连接，以及提高空气密封装置的安装方便性，优选如图1所示的实施例中所示，第一底板31和第二底板32采用相互平行的两个板状体。

本发明的实施例附图中，所有开孔或通孔均未单独示出；但是，本领域技术人员根据结构配合以及附图，都可以知晓开孔、开口或通孔的位置，在此不再一一详述。

在图1所示的实施例中，导向座20优选为球头导向座，该导向座20与密封基座10之间通过球铰链连接的方式进行配合安装；如此，导向座20可以在水平方向顺利的进行自由摆动，根据需要调整其旋转角度，以配合空气密封装置的安装和调试。

如图1所示，在该实施例中，插头面板40包括安装面板41和安装在该安装面板41上的插头42，插头42的一端穿过上述安装面板41并深入到腔体21内部；如此，第二底板32下侧(内部)引出的传输线(光线或电源线)可以安装在上述腔体21内，实现与外部空间隔离的目的。

本实施例中，所述弹性部件70包括两个以背合的方式安装在所述腔体21内的碟形弹簧，位于上侧的碟形弹簧抵靠在所述导向座20上，位于下侧的碟形弹簧抵靠在所述密封舌环60上。

碟形弹簧，一方面便于安装或配合，另一方面相比较于普通的弹簧，具有变刚度特性，安装稳定并且可靠性高，尤其适用在一些轴向空间要求较小的场合，例如本实施例中。

为了便于密封舌环60的安装，有效防止密封舌环60从密封压盖50的通孔内滑出，本实施例中，所述密封舌环60位于所述腔体21内的一端设置有密封舌环延伸台阶61，所述密封舌环延伸台阶61的外径大于所述密封压盖通孔的孔径，所述弹性部件70的另一端抵靠在所述密封舌环延伸台阶61上。

如图1所示，该实施例中，所述密封基座10与所述第一底板31之间设置有用于调节弹性部件70预紧力的调节垫片80。可以通过调整调节垫片80的厚度或位置，实现对空气密封装置高度的调节，以使得密封舌环60能够更好的与第二底板32接触，形成密封。弹性部件70的预紧力过小会造成密封效果不良，而预紧力过大又会使得第一底板31产生局部变形，造成光学成像误差，因此设置调节垫片80，可以很好的解决上述两个不良结果的发生。

外界温度发生较大变化时，经纬仪会产生较大的热变形，此时，本发明中提供的三个自由度的可伸缩性调节，能够保证密封效果始终有效。

同样的，如图1所示，为了便于弹性部件70的安装，本实施例中，所述导向座20上设置有定位台阶22，所述弹性部件70的一端抵靠在所述定位台阶22上。

所述密封基座10与所述第一底板31通过螺钉固定连接，所述密封压盖50与所述导向座20通过螺钉固定连接。

所述密封基座10与所述第一底板31的连接处设置有密封件90，所述导向座20与所述密封基座10的连接处设置有密封件90，所述导向座20与所述密封压盖50的连接处设置有密封件90，所述密封压盖50与所述密封舌环60的连接处设置有密封件90，所述密封舌环60与所述第二底板32的连接处设置有密封件90。密封件90可以是行业内常用的密封圈，进一步提高了密封性能。

如图1所示，本发明的该实施例中，所述第一底板31为光学小系统底板，所述第二底板32为主望远系统基板。并且两者是平行设置的。

在如图1所示的实施例中，空气密封装置通过密封基座10固定在第一底板31上，密封基座10下方(与第一底板31之间)设置有调节垫片80，通过打磨调节垫片80的厚度，可以调节密封基座10与第一底板31之间的间距，进而调节整个空气密封装置与第二底板32之间的距离。导向座20为球头导向座，该球头导向座与密封基座10形成球铰链连接，球头导向座能够在360°范围内自由摆动。导向座20上设置有插头面板40，插头面板40上包括插头42，插头42的一端穿过安装面板41伸入到腔体21内，用于和引出至腔体21内的传输线连接。

导向座20的下方设置有定位台阶22以及用于和密封压盖50连接的螺孔，密封压盖50通过螺钉连接在导向座20的下端，以密封导向座20向下的开口，将弹性部件70和密封舌环60定位在腔体21内。

在该实施例中，安装时，将空气密封装置固定在第一底板31上，将第一底板31压向第二底板32，如此，实现弹性部件70的压缩，密封舌环60向上移动，通过弹性部件70的弹力，将密封舌环60压紧在第二底板32上的通孔四周，以实现密封舌环60与第二底板32之间的良好密封。

密封舌环60的转动或上下移动，可调整位于密封舌环60与密封压盖50和第二底板32之间的密封件90的压缩程度，进一步提高密封效果。

在本实施例中，密封件90可以采用密封圈或毛毡。

由于光学镜片的加工和装调存在误差，光学小系统和主望远系统需要在安装时调整间隔、并且安装后的第一底板31和第二底板32安装面也可能存在夹角，造成密封不良；在本实施例中，空气密封装置可以在水平方向旋转，同时可以调节上下方向的位移，如此，通过水平方向和竖直方向自由度的运用，调节并消除上述间隔或可能存在的夹角，使得安装位置不论如何变化，都能实现良好的密封效果。

空气密封装置组装时，先将弹性部件70放置于导向座20腔体21内的定位台阶22上，将密封舌环60的一端穿过密封压盖通孔，然后在一起抵靠在弹性部件70的下端。更具体的，弹性部件70采用蝶形弹簧时，密封舌环60穿过位于下侧的碟形弹簧的开孔，最后使用螺钉将密封压盖50固定在导向座20上。在此过程中，在相邻的部件之间，均相应设置密封件90。

在安装空气密封装置时，先将电源线或者线缆从密封装置中穿过，与插头面板40连接；再将插头面板40安装固定在导向座20上。对准第二板体通孔，向下施压，将密封舌环60压紧在第二板体上，并且向上仍有一定空间的压缩位移量，保证密封舌环60与第二板体之间的密封接触。转动密封基座10，使得导向座20相对于密封基座10旋转，并继续下压密封舌环60，直至密封基座10靠紧第一底板31，对准后，将第一板体与密封基座10通过螺钉固定。

整个安装过程中，空气密封装置没有大的转动，不会损坏光缆或电源线；同时密封舌环60的下方密封件90在弹性部件70的持续压力下，实现与第二底板32的良好密封。最后，根据需要调整打磨调节垫片80的厚度，调节空气密封装置中弹性部件70的预紧力，在保证密封效果的同时，消除对光学系统成像的影响。

此外，本发明还提供了一种经纬仪，包括设置有第一底板31的光学小系统和设置有第二底板32的主望远系统，其中，第一底板31通过空气密封装置安装在第二底板32上，该空气密封装置为本发明提供的空气密封装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。