一种双通道液体旋转关节的制作方法

本发明涉及雷达系统领域，具体涉及一种双通道液体旋转关节。

背景技术

液体旋转关节(又称水铰链)在雷达冷却系统中承担旋转传输的作用，完成雷达地面设备与雷达天线阵面设备相互旋转之间冷却液的供给和回收功能，并确保冷却液的循环流通。液体旋转关节的性能稳定与否，关系着雷达冷却系统的整体性能。随着雷达技术体制的不断更新和发展，雷达逐渐向大阵面、大数据发展，因而对雷达传输功率的要求越来越高，传统的风冷已满足不了大型雷达的冷却要求，需采用液冷方式对雷达阵面进行冷却。随着液体冷却雷达的广泛应用，液体旋转关节已成为雷达系统不可缺少的重要组成部分。它的特点是连续旋转、旋转速度慢、密封冷却液的压力低、环境适应性强、密封可靠性高和使用寿命长等。其密封介质一般是乙二醇水溶液。

现有的双通道液体旋转关节密封形式常采用端面密封(即机械密封)。机械密封具有性能可靠、泄漏率小、使用寿命长、端面能自动补偿、启动力矩小(仅为接触式圆周密封的10％～50％)、对轴无磨损、无需经常维修等优点，适用于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。

现有的双通道液体旋转关节机械密封结构中，补偿环与补偿环座及非补偿环与非补偿环座之间多采用粘接的形式。这种结构在实际使用过程中，当液体旋转关节内、外环出现不同轴偏摆时，非补偿环或补偿环会存在受力不均匀的情况，导致补偿环和非补偿环的密封面易发生损伤，抗冲击能力和抗震性差，容易造成密封过早失效。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种双通道液体旋转关节包括内环和设置在所述内环外侧面的外环，所述内环和所述外环可相对转动；所述外环设置出液口和回进液口；所述内环设置进液口和回出液口；所述内环和所述外环之间设置供液腔体、回液腔体；所述进液口、所述供液腔体和所述出液口形成连通的供液通道；所述回进液口、所述回液腔体和所述回出液口形成连通的回液通道；且所述供液通道和所述回液通道相互独立；在所述外环与所述内环接触位置处分别设置有若干机械密封组件，所述机械密封组件用于保证所述外环与所述内环相对运动过程中所述外环与所述内环之间空间的密封性。

较佳的，所述机械密封组件包括与所述内环紧密配合的补偿环组件和非补偿环组件，所述补偿环组件包括补偿环、补偿环座、弹性元件座，所述补偿环与所述补偿环座浮动连接并保持密封接触；所述补偿环座与所述弹性元件座浮动连接并保持密封接触；所述非补偿环组件包括非补偿环、非补偿环座和压板，所述非补偿环、所述非补偿环座与所述压板相互连接，且所述非补偿环、所述非补偿环座与所述压板的连接位置保持密封接触；所述非补偿环通过轴承组件可转动的安装在所述内环上，所述补偿环沿所述内环轴向可移动地套装在所述内环上，所述弹性元件座固定安装在所述内环上，所述弹性元件座上安装有将所述补偿环弹性压靠在所述非补偿环上的弹性元件，以使所述补偿环与所述非补偿环实现密封比压和磨损的自动补偿。

较佳的，所述弹性元件沿所述内环轴线环形均布，且所述弹性元件安装在所述补偿环座和所述弹性元件座对应设置的盲孔中，以为所述补偿环和所述非补偿环的接触贴合提供弹性压力。

较佳的，所述补偿环座上设置有若干腰形孔，所述弹性元件座上设置有若干螺纹孔，所述腰形孔和所述螺纹孔一一对应设置，且所述补偿环座上设置有所述腰形孔的内圆弧面和所述弹性元件座设置有所述螺纹孔的外圆弧面之间间隙配合；通过限位螺钉穿过所述腰形孔并与所述螺纹孔螺纹连接从而将所述补偿环座与所述弹簧座连接形成内部可作轴向移动的整体。

较佳的，所述补偿环设置有外圆弧面的第一侧面，所述补偿环座设置有内圆弧面的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面之间间隙配合；所述非补偿环设置有外圆弧面的第六侧面和第七侧面，所述非补偿环座设置有内圆弧面的第八侧面，所述压板设置有内圆弧面的第九侧面和第十侧面，所述第六侧面与所述第九侧面、所述第七侧面与所述第八侧面及第十侧面之间间隙配合。

较佳的，所述第一侧面设置有若干第一切面；所述第二侧面上设置有若干第二切面，所述第一切面与所述第二切面对应设置，并且所述第一切面与所述第二切面之间间隙配合；所述第六侧面设置若干第三切面；所述第九侧面设置若干第四切面，所述第三切面与所述第四切面对应设置，并且所述第三切面和所述第四切面之间间隙配合。

较佳的，所述非补偿环座与所述压板通过螺栓和防转销连接到一起，并将所述非补偿环限制在所述压板与所述非补偿环座之间。

较佳的，所述补偿环和所述补偿环座之间，所述补偿环座和所述弹性元件座之间，所述非补偿环和所述非补偿环座之间均设置有辅助密封圈。

较佳的，所述机械密封装置包括第一机械密封组件、第二机械密封组件和第三机械密封组件；所述第一机械密封组件设置在所述供液腔体靠近对应所述轴承组件的一侧；所述第二机械密封组件设置在所述回液腔体靠近对应所述轴承组件的一侧；所述第一机械密封组件、所述第二机械密封组件避免所述供液腔体、所述回液腔体与外界大气连通；所述第三机械密封组件设置在所述供液腔体和所述回液腔体之间的位置，避免所述供液腔体、所述回液腔体之间连通。

较佳的，所述双通道液体旋转关节还包括溢流管；所述溢流管一端与所述机械密封组件连通。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明通过所述机械密封组件保证所述外环与所述内环相对运动过程中所述外环与所述内环之间空间的密封性；2，补偿环与相接触的补偿环座以及非补偿环与相接触的非补偿环座通过浮动连接的方式，使得补偿环、非补偿环均能够浮动，上述结构使得在启动力矩大或者受外界非正常力作用的情况下，抗冲击能力更好，抗震性更好，抗偏摆能力更强，对苛刻环境的适应能力更强，密封可靠性更高，使用寿命更长，拆装方便，节约成本；3，所用三组机械密封装置的补偿环组件与非补偿环组件均采用模块化设计，三组补偿环和非补偿环对应尺寸和外形完全相同，三组补偿环与补偿环及非补偿环与非补偿环座的连接方式也完全相同，方便更换，维修性高，同时这种模块化设计可根据具体使用环境和要求，便于灵活配置不同组对材料、尺寸、数量的机械密封装置，以实现不同介质传输需求；4，在供液腔体和回液腔体与外界大气的两处机械密封装置下端分别设置有第一溢流管和第二溢流管，其不仅能指示两处机械密封的服役情况，而且可以将漏液集中收集起来并流经过滤装置回收到液冷机组水箱中，一方面可以防止漏液到处飞溅，以免损坏其过他设备，另一方面可以循环利用，节约资源。

附图说明

图1为本发明所述双通道液体旋转关节的仰视图；

图2为图1中a-a的剖视图；

图3为图1中b-b的剖视图；

图4为图2中i处的局部放大结构示意图；

图5为图3中ii处的局部放大结构示意图；

图6为所述补偿环组件的立体图；

图7为所述补偿环组件的剖视图；

图8为所述非补偿环组件的立体图；

图9为所述非补偿环组件的剖视图。

图中数字表示：

1-内环；2-供液管组件；3-回液管组件；4-连接组件；5-轴承组件；6-供液腔体；7-回液腔体；8-机械密封组件；9-第一溢流管；10-第二溢流管；11-补偿环；12-补偿环座；13-弹性元件座；14-弹性元件；15-芯轴；16-第一辅助密封圈；17-第二辅助密封圈；18-限位螺钉；19-紧定螺钉；20-非补偿环；21-非补偿环座；22-压板；23-第三辅助密封圈；24-防转销；25-盲孔；26-腰形孔；31-出液口；32-进液口；33-回进液口；34-回出液口；101-第一表面；102-第二表面；103-第三表面；104-第四表面；105-第五表面；106-第六表面；107-第七表面；108-第八表面；109-第九表面；110-第十表面；111-第十一表面；112-第十二表面；113-第十三表面；114-第十四表面；115-第十五表面；116-第十六表面；117-第十七表面；118-第十八表面；201-第一侧面；202-第二侧面；203-第三侧面；204-第四侧面；205-第五侧面；206-第六侧面；207-第七侧面；208-第八侧面；209-第九侧面；210-第十侧面；301-第一切面；302-第二切面；303-第三切面；304-第四切面。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

首先，此处所称的“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示本发明双通道液体旋转关节的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。

实施例一

如图1、图2、图3所示，本发明所述双通道液体旋转关节包括内环1和设置在所述内环1外侧面的外环，所述内环1和所述外环可相对转动。所述外环包括供液管组件2和回液管组件3，在本实施例中，所述供液管组件2设置在所述双通道液体旋转关节的上部，所述回液管组件3设置在所述双通道液体旋转关节的下部，且所述供液管组件2和回液管组件3之间通过连接组件4连接成整体，所述连接组件4可采用螺栓等合理结构实现所述供液管组件2和回液管组件3之间的连接状态。

对应的所述双通道液体旋转关节上下两端均设置有轴承组件5，所述轴承组件5实现所述供液管组件2与所述内环1、所述回液管组件3与所述内环1的连接状态，同时保证所述内环1和所述外环之间相对位置的限定；所述内环1和所述供液管组件2之间设置供液腔体6，所述内环1和所述回液管组件3之间设置回液腔体7，所述供液腔体6和所述回液腔体7均为环状结构。

较佳的，所述供液管组件2设置出液口31，所述回液管组件3设置回进液口33；对应的，所述内环1设置进液口32和回出液口34；所述进液口32、所述供液腔体6和所述出液口31形成连通的供液通道；所述回进液口33、所述回液腔体7和所述回出液口34形成连通的回液通道；且所述供液通道和所述回液通道相互独立。

所述出液口31和所述回进液口33位置可根据实际使用情况设置合适的位置尺寸；即将所述出液口31和所述回进液口33设置在所述双通道液体旋转关节的同一侧或左右两侧；同时也可根据所述连接组件4改变所述供液管组件2和回液管组件3之间的连接状态，调节所述出液口31和所述回进液口33之间的相对位置。

在所述外环与所述内环1接触位置处分别设置有若干机械密封组件8，所述机械密封组件8根据所述供液管组件2和所述回液管组件3的位置状态设置在合理位置处，保证所述外环与所述内环1之间空间的密封性。

较佳的，在所述连接组件4和所述轴承组件5位置处均设置有所述机械密封组件8，以保证所述内环1和所述外环之间连接位置的密封效果，从而提高所述供液腔体6和所述回液腔体7的独立密封效果。

在本实施例中所述机械密封组件8设置为三套，分别为第一机械密封组件、第二机械密封组件和第三机械密封组件；所述第一机械密封组件设置在所述双通道液体旋转关节的上端，即所述供液腔体6靠近对应所述轴承组件5的一侧，所述第二机械密封组件设置在所述双通道液体旋转关节的下端，即所述回液腔体7靠近对应所述轴承组件5的一侧；所述第一机械密封组件、所述第二机械密封组件避免所述供液腔体6、所述回液腔体7与外界大气连通；所述第三机械密封组件设置在所述供液腔体6和所述回液腔体7之间的位置，避免所述供液腔体6、所述回液腔体7之间连通；通过所述第一机械密封组件、所述第二机械密封组件和所述第三机械密封组件的设置，保证所述供液腔体6和所述回液腔体7的独立密封效果。

较佳的，所述内环1还设置有第一溢流管9和第二溢流管10，所述第一溢流管9与所述第一机械密封组件连通；所述第二溢流管10与所述第二机械密封组件连通；以用于指示所述第一机械密封组件和所述第二机械密封组件的泄漏情况，并进一步的通过所述第一溢流管9和所述第二溢流管10的导流作用，统一将泄漏液体排放到一定容器或者液冷机组水箱中，流经过滤装置后仍可循环使用。

当所述双通道液体旋转关节旋转工作时，从雷达地面设备(液冷机组)供应的冷却液经过所述供液通道向雷达天线设备的冷却系统中，流回的冷却液再经过所述回液通道返回到雷达地面设备(液冷机组)。由于所述供液腔体6的压力高于所述回液腔体7的压力，因而确保了冷却液的循环流通。

实施例二

如图4～图9所示，所述机械密封组件8包括与所述内环1紧密配合的补偿环组件和非补偿环组件，所述补偿环组件包括补偿环11、补偿环座12、弹性元件座13、弹性元件14、芯轴15、第一辅助密封圈16、第二辅助密封圈17、限位螺钉18及紧定螺钉19。

所述非补偿环组件包括非补偿环20、非补偿环座21、压板22、第三辅助密封圈23及防转销24。

较佳的，所述机械密封组件8的所述补偿环组件与所述非补偿环组件均采用模块化设计，各所述机械密封组件8中的所述补偿环和所述非补偿环对应尺寸和结构完全相同，所述补偿环与所述补偿环及所述非补偿环与所述非补偿环座的连接方式也完全相同，以便于所述机械密封组件8的拆装更换，便于所述双通道液体旋转关节的维修。

为了能够理解本实施例的结构位置，将所述补偿环11的外露表面分为第一表面101、第二表面102、第三表面103、与自第二表面102延伸至第三表面103的第一侧面201和与第一侧面201对应的第一切面301，将补偿环座12的外露表面分为第四表面104、第五表面105、第六表面106、与自第四表面104延伸至第五表面105的第二侧面202、第二侧面202对应的第二切面302和与自第五表面105延伸至第六表面106的第三侧面203，将弹性元件座12的外露表面分为第七表面107、第八表面108、第九表面109、与自第七表面107延伸至第八表面108的第四侧面204和与自第八表面108延伸至第九表面109的第五侧面205，将非补偿环20的外露表面分为第十表面110、第十一表面111、第十二表面112、与自第十表面110延伸至第十一表面111的第六侧面206、第六侧面206对应的第三切面303和与自第十一表面111延伸至第十二表面112的第七侧面207，将非补偿环座21的外露表面分为第十三表面113、第十四表面114、第十五表面115和与自第十三表面113延伸至第十四表面114的第八侧面208，将压板22的外露表面分为第十六表面116、第十七表面117、第十八表面118、与自第十六表面116延伸至第十七表面117的第九侧面209、第九侧面209对应的第四切面304和与自第十七表面117延伸至第十八表面118的第十侧面210。

所述补偿环11与所述补偿环座12浮动连接并保持密封接触的方式，所述补偿环11的第一侧面201为外圆弧面，所述补偿环座12的第二侧面202为内圆弧面，所述第一侧面201与所述第二侧面202之间间隙配合，以使所述补偿环11在径向能有所浮动；所述第三表面103靠近所述第五表面105，而且为了避免漏液，所述第三表面103与所述第五表面105之间设有所述第一辅助密封圈16，以使所述补偿环11在轴向能有所浮动。

为了避免所述补偿环11与所述补偿环座12之间发生相对转动，在所述补偿环11的所述第一侧面201设置有若干第一切面301；所述补偿环座12的所述第二侧面202上设置有若干第二切面302，所述第一切面301与所述第二切面302对应设置，并且所述第一切面301与所述第二切面302之间间隙配合。较佳的，所述第一切面301和所述第二切面302设置为平面以破坏所述第一侧面201和所述第二侧面202的整圆环型结构，从而避免所述第一侧面201和所述第二侧面202绕其同心的相对转动，进而防止所述补偿环11与所述补偿环座12之间发生相对转动。

所述补偿环座12与所述弹性元件座13浮动连接并保持密封接触的方式，所述补偿环座12的第三侧面203为内圆弧面，所述弹性元件座13的第四侧面204为外圆弧面，所述第三侧面203与所述第四侧面204之间间隙配合，而且为了避免漏液，所述第三侧面203与所述第四侧面204之间设有第二辅助密封圈17。所述紧定螺钉19限制所述弹性元件座13和所述内环1的位置关系。

多个均布的所述弹性元件14安装在第六表面106与第八表面108上对应的盲孔25中，以保证补偿环11的密封面(第一表面101)接触并贴合所述非补偿环20的密封面(第十表面110)。所述芯轴15设置在所述盲孔中以保证所述弹性元件14在所述盲孔25的位置。

为了避免所述补偿环座12与所述弹簧座13之间发生相对转动，在所述第六表面106上设置若干凸台，在所述第五侧面205上设置若干凹槽，所述第六表面106上的若干凸台插入对应的第五侧面205上的凹槽中，两者在圆周和径向均留有一定的间隙。

所述第六表面106的若干凸台上设置有相应数量的腰形孔26，所述第五侧面205的若干凹槽上设置有相应数量的螺纹孔，所述腰形孔26和所述螺纹孔一一对应设置，且所述第六表面106的凸台上设置有所述腰形孔26的内圆弧面和所述第五侧面205的凹槽上设置有所述螺纹孔的外圆弧面之间间隙配合。通过所述限位螺钉18穿过所述腰形孔26并与所述螺纹孔螺纹连接从而将所述补偿环座12与所述弹簧座13连接为一个内部可作轴向移动的整体。通过所述腰形孔26和所述螺纹孔的连接结构设置使所述补偿环11在间隙配合作用下能够浮动，通过调整所述补偿环11的密封面(第一表面101)的位置，使得与所述非补偿环20的密封面(第十表面110)贴合，其中第一表面101与所述第二表面102的间距即为补偿环11的最大可补偿量。与另外，在所述弹性元件14的选择上，凡是能够起到类似对补偿环11作用的均可，在本实施例中，如图5所示，所述弹性元件14为弹簧。

所述非补偿环20、所述非补偿环座21与所述压板22相互连接，并所述非补偿环20、所述非补偿环座21与所述压板22的连接位置保持密封接触；所述非补偿环20的第六侧面206和第七侧面207为外圆弧面，非补偿环座21的第八侧面208以及压板22的第九侧面209和第十侧面210为内圆弧面，其中第六侧面206与第九侧面209、第七侧面207与第八侧面208及第十侧面210之间间隙配合，第十二表面112靠近第十四表面114，而且为了避免漏液以及避免非补偿环座21与压板22之间发生相对转动，第十二表面112与第十四表面114之间设有第三辅助密封圈23，非补偿环座21与压板22通过螺栓和两个防转销24连接到一起，并将非补偿环20限制在压板21与非补偿环座22之间，第十一表面111靠近第十七表面117，并且二者之间留有一定的间隙，两个防转销24安装在对应的第十三表面113与第十八表面118上的两个销孔中，为了避免非补偿环20与压板22之间发生相对转动，在所述非补偿环20的第六侧面206和压板22的第九侧面209上分别开有若干第三切面303和第四切面304，并且第三切面303和第四切面304之间间隙配合，此种连接方式使非补偿环20在间隙配合作用下能够浮动，通过调整非补偿环20的密封面(第十表面111)的位置，使得与补偿环11的密封面(第一表面101)贴合。

较佳的，所述补偿环的材料为碳石墨材料，所述非补偿环的材料为碳化硅材料，所述第一辅助密封圈、所述第二辅助密封圈和所述第三辅助密封圈均为0型密封圈，采用硅橡胶材料制作，所述弹性元件材料为哈氏合金材料，其他基座和主体材料采用316l不锈钢材料。

上述双通道液体旋转关节的部件包括但不限于以上提到的种类。

本发明所述双通道液体旋转关节的工作原理如下：当双通道液体旋转关节旋转工作时，从雷达地面设备(液冷机组)供应的冷却液经过供液腔体6向雷达天线设备的冷却系统中，流回的冷却液再经过回液腔体7返回到雷达地面设备(液冷机组)。由于供液腔体6的压力高于回液腔体7的压力，因而确保了冷却液的循环流通。

另外，所述内环1中间设有中心孔，用作液体旋转关节上下之间的光纤电缆、信号电缆和电源电缆走线用。

其中所述供液腔体6和所述回液腔体7与外界大气以及两腔体之间各设置一套机械密封组件8。三处机械密封组件结构形式和密封机理一致。在多个均布的弹性元件14弹力、介质压力和密封端面比压的共同作用下，通过所述补偿环11与相接触的补偿环座12、所述补偿环座12与相接触的弹性元件座13、非补偿环20与相接触的非补偿环座21及压板22间隙配合的特性，使得所述补偿环11和所述非补偿环20能够浮动，得以调整所述补偿环11与所述非补偿环20的接触面角度，使所述补偿环11的第一表面101和所述非补偿环20的第十表面110平行贴合并实现密封比压和磨损的自动补偿，另外，在所述供液腔体6和所述回液腔体7与外界大气的两套机械密封组件外端分别设置有第一溢流管9和第二溢流管10，用以指示两处机械密封组件的泄漏情况，并统一排放到一定容器或者液冷机组水箱中，流经过滤装置后仍可循环使用。

所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本发明的特点或目的之一在于：

本发明所述的双通道液体旋转关节，具有抗冲击和抗震性高，抗偏摆能力强，对苛刻环境的适应能力强，密封可靠性高，使用寿命长，维修性高，拆装方便，节约成本，具有漏液指示和收集功能，同时可根据具体使用环境和要求，便于灵活配置不同组对材料、尺寸、数量的机械密封组件8，以实现不同介质传输需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。