一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及物理实验领域，更具体的说是一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置,包括气封套、竖向传动轴、密封装置、连接装置、横向平面移动气浮、底座气浮和高低温箱；可以通过外界供气设备提供高压无尘干燥气体，在气封套和竖向传动轴之间形成稳定的气膜，并且不引入摩擦的允许竖向传动轴绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，输出的干燥无尘气体的气压大于高低温箱中的气压，从而避免高低温箱中的干燥无尘气体的溢出，达到密封效果；使横向平面移动气浮与底座气浮之间形成平稳的气膜，使横向平面移动气浮与气封套悬浮在底座气浮上，达到气封套在箱体上无摩擦地进行“X”和“Y”轴方向上两个自由度的平面自由移动。

A 4-DOF Gas Sealing Device for Vertical Installation of High and Low Temperature Box through Box Shaft

【技术实现步骤摘要】
一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置
本专利技术涉及物理实验领域，更具体的说是一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置。
技术介绍
航天设备的地面模拟装置—高低温环境箱，要尽量模拟太空中的环境，尤其是太空的温度、湿度、微重力时传动件无摩擦、高清洁度环境等。如果采用传统的轴密封圈或者通过液油等方式密封，一方面无法保证高低温箱内部的露点温度；另一方面，一旦磨损或泄露会破坏高低温环境箱内部的洁净度；再一方面,因传动轴引入的摩擦使测试结果失真。因此，气体密封装置成为航天地面模拟设备密封装置的首选，其可以维持环境箱内部的高洁净度，低露点温度，并且不会引入摩擦。然而，现有的密封装置大都存在清洁度低、而且安装精度要求过高的缺点，因此，如何克服上述问题，在现有的航天设备的地面模拟装置中，提供多自由度、清洁度高、气密性好的装置，是本领域技术人员有待解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，可以通过气封套对竖向传动轴进行密封，其可以维持环境箱内部的高洁净度，并且不引入摩擦的允许竖向传动轴绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，同时通过横向平面移动气浮带动气封套在高低温箱上方平面内进行“X”和“Y”轴方向上两个自由度的平面自由移动，能极大程度的适应航天及航天地面模拟装置中复杂的运行情况。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，包括气封套、竖向传动轴、密封装置、连接装置、横向平面移动气浮、底座气浮和高低温箱，所述竖向传动轴套装在气封套内，竖向传动轴具有绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，竖向传动轴和气封套之间形成间隙Ⅰ，气封套通过供气设备向间隙Ⅰ内提供气压，间隙Ⅰ内的气压高于高低温箱内的气压，密封装置的内侧固定连接在气封套上，密封装置的外侧固定连接在连接装置，连接装置上固定连接有横向平面移动气浮，高低温箱上固定连接有底座气浮，平面移动气浮和底座气浮之间形成间隙Ⅱ，平面移动气浮和底座气浮均通过供气设备向间隙Ⅱ内提供气压，间隙Ⅱ内的气压推动平面移动气浮浮在底座气浮上。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述气封套包括气封套体、安装凸台、凹槽、传输通道、输出孔Ⅰ、输气管Ⅰ和铜套喷嘴Ⅰ，气封套体的上端一体成型有安装凸台，气封套体上设置有凹槽，传输通道设置有多个，多个传输通道均沿凹槽的圆周均匀分布，每个传输通道内均连通有两个输出孔Ⅰ，气封套体和竖向传动轴之间形成间隙Ⅰ，多个输出孔Ⅰ的内端均和间隙Ⅰ连通，多个输出孔Ⅰ内均固定连接有铜套喷嘴Ⅰ，凹槽内设置有输气管Ⅰ，输气管Ⅰ上连接有供气设备。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述多个输出孔Ⅰ均与竖向传动轴的轴线方向垂直设置，每一个输出孔Ⅰ均以竖向传动轴轴线为中心对称设置有另一个输出孔Ⅰ。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述密封装置包括气封套法兰盘和密封套，螺钉Ⅰ从上至下依次穿过套法兰盘和密封套固定连接在气封套体上，密封套和气封套体接触将凹槽密封，输气管Ⅰ穿过气封套法兰盘和密封套和凹槽连通。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述连接装置包括垫圈Ⅰ、垫圈Ⅱ和圆环状橡胶，螺栓Ⅰ从上至下依次穿过垫圈Ⅰ和圆环状橡胶固定连接在安装凸台上。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述横向平面移动气浮包括移动气浮盖、移动气浮、密封橡胶环Ⅰ、传输通道Ⅰ、输气管Ⅱ、输出孔Ⅱ、铜套喷嘴Ⅱ和限位挡环，螺栓Ⅱ从上至下依次穿过垫圈Ⅱ和圆环状橡胶固定连接在安装凸台上，螺栓Ⅲ从下至上依次穿过移动气浮、移动气浮盖和圆环状橡胶固定连接在垫圈Ⅱ上，移动气浮盖和移动气浮之间设置有两个密封橡胶环Ⅰ，移动气浮上设置有传输通道Ⅰ，两个密封橡胶环Ⅰ均和传输通道Ⅰ同轴设置，传输通道Ⅰ的内外直径均位于两个密封橡胶环Ⅰ之间，输出孔Ⅱ设置有多个，多个输出孔Ⅱ均沿传输通道Ⅰ周向均匀分布，多个输出孔Ⅱ均和传输通道Ⅰ连通，多个输出孔Ⅱ内均固定连接有铜套喷嘴Ⅱ，输气管Ⅱ穿过移动气浮盖和传输通道Ⅰ连通，输气管Ⅱ上连接有供气设备，移动气浮下端的内侧固定连接有限位挡环。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述底座气浮包括底座、底座气浮、密封橡胶环Ⅱ、传输通道Ⅱ、输气管Ⅲ、输出孔Ⅲ和铜套喷嘴Ⅲ，螺钉Ⅱ从上至下依次穿过底座和底座气浮固定连接在高低温箱上，底座和底座气浮之间设置有两个密封橡胶环Ⅱ，底座上设置有传输通道Ⅱ，两个密封橡胶环Ⅱ均和传输通道Ⅱ同轴设置，传输通道Ⅱ的内外直径均位于两个密封橡胶环Ⅱ之间，输气管Ⅲ穿过底座和传输通道Ⅱ连通，输气管Ⅲ上连接有供气设备，输出孔Ⅲ设置有多个，多个输出孔Ⅲ均沿传输通道Ⅱ周向均匀分布，多个输出孔Ⅲ均和传输通道Ⅱ连通，多个输出孔Ⅲ内均固定连接有铜套喷嘴Ⅲ，底座和移动气浮之间形成间隙Ⅱ。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述多个输出孔Ⅱ的轴向均相对传输通道Ⅰ垂直设置，相对传输通道Ⅰ的内直径大于传输通道Ⅱ的外直径。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述多个输出孔Ⅲ的轴向均相对传输通道Ⅱ垂直设置，底座气浮的内直径和高低温箱的内直径相等。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，所述限位挡环下端的高度低于底座气浮上端的高度。本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置的有益效果为：本专利技术一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，可以通过外界供气设备提供高压无尘干燥气体，在气封套和传动轴之间形成稳定的、厚度均匀的气膜，并且不引入摩擦的允许竖向传动轴绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，输出的干燥无尘气体的气压大于高低温箱中的气压，从而避免高低温箱中的干燥无尘气体的溢出，达到密封效果；外界供气设备提供高压无尘干燥气体，使横向平面移动气浮与底座气浮之间形成平稳的气膜，使横向平面移动气浮与气封套悬浮在底座气浮上，达到气封套在箱体上无摩擦地进行“X”和“Y”轴方向上两个自由度的平面自由移动，能够降低了航天及航天地面模拟装置中对竖向传动轴的安装精度的要求；同时具有四自由度移动特点，对竖向传动轴的转速和轴向移动的不限制，不但可以密封具有轴向运动的竖向传动轴，还适用于从低速到高速的各个速度过程的气体密封。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。图1是本专利技术的四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置整体结构示意图；图2是本专利技术的四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置局部结构示意图一；图3是本专利技术的四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置局部结构示意图二；图4是本专利技术的A局部放大图结构示意图；图5是本专利技术的气封套结构示意图；图6是本专利技术的B局部放大图结构示意图；图7是本专利技术的密封装置结构示意图；图8是本专利技术的连接装置结构示意图；图9是本专利技术的横向平面移动气浮结构示意图；图10是本专利技术的D局部放大图结构示意图；图11是本专利技术的底座气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，包括气封套(1)、竖向传动轴(2)、密封装置(3)、连接装置(4)、横向平面移动气浮(5)、底座气浮(6)和高低温箱(7)，其特征在于：所述竖向传动轴(2)套装在气封套(1)内，竖向传动轴(2)具有绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，竖向传动轴(2)和气封套(1)之间形成间隙Ⅰ，气封套(1)通过供气设备向间隙Ⅰ内提供气压，间隙Ⅰ内的气压高于高低温箱(7)内的气压，密封装置(3)的内侧固定连接在气封套(1)上，密封装置(3)的外侧固定连接在连接装置(4)，连接装置(4)上固定连接有横向平面移动气浮(5)，高低温箱(7)上固定连接有底座气浮(6)，平面移动气浮(5)和底座气浮(6)之间形成间隙Ⅱ，平面移动气浮(5)和底座气浮(6)均通过供气设备向间隙Ⅱ内提供气压，间隙Ⅱ内的气压推动平面移动气浮(5)浮在底座气浮(6)上。

【技术特征摘要】
1.一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，包括气封套(1)、竖向传动轴(2)、密封装置(3)、连接装置(4)、横向平面移动气浮(5)、底座气浮(6)和高低温箱(7)，其特征在于：所述竖向传动轴(2)套装在气封套(1)内，竖向传动轴(2)具有绕自身轴线转动与沿自身轴线纵向移动两个自由度，竖向传动轴(2)和气封套(1)之间形成间隙Ⅰ，气封套(1)通过供气设备向间隙Ⅰ内提供气压，间隙Ⅰ内的气压高于高低温箱(7)内的气压，密封装置(3)的内侧固定连接在气封套(1)上，密封装置(3)的外侧固定连接在连接装置(4)，连接装置(4)上固定连接有横向平面移动气浮(5)，高低温箱(7)上固定连接有底座气浮(6)，平面移动气浮(5)和底座气浮(6)之间形成间隙Ⅱ，平面移动气浮(5)和底座气浮(6)均通过供气设备向间隙Ⅱ内提供气压，间隙Ⅱ内的气压推动平面移动气浮(5)浮在底座气浮(6)上。2.根据权利要求1所述的一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，其特征在于：所述气封套(1)包括气封套体(1-1)、安装凸台(1-2)、凹槽(1-3)、传输通道(1-4)、输出孔Ⅰ(1-5)、输气管Ⅰ(1-6)和铜套喷嘴Ⅰ(1-7)，气封套体(1-1)的上端一体成型有安装凸台(1-2)，气封套体(1-1)上设置有凹槽(1-3)，传输通道(1-4)设置有多个，多个传输通道(1-4)均沿凹槽(1-3)的圆周均匀分布，每个传输通道(1-4)内均连通有两个输出孔Ⅰ(1-5)，气封套体(1-1)和竖向传动轴(2)之间形成间隙Ⅰ，多个输出孔Ⅰ(1-5)的内端均和间隙Ⅰ连通，多个输出孔Ⅰ(1-5)内均固定连接有铜套喷嘴Ⅰ(1-7)，凹槽(1-3)内设置有输气管Ⅰ(1-6)，输气管Ⅰ(1-6)上连接有供气设备。3.根据权利要求2所述的一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，其特征在于：所述多个输出孔Ⅰ(1-5)均与竖向传动轴(2)的轴线方向垂直设置，每一个输出孔Ⅰ(1-5)均以竖向传动轴(2)轴线为中心对称设置有另一个输出孔Ⅰ(1-5)。4.根据权利要求2所述的一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，其特征在于：所述密封装置(3)包括气封套法兰盘(3-1)和密封套(3-2)，螺钉Ⅰ从上至下依次穿过套法兰盘(3-1)和密封套(3-2)固定连接在气封套体(1-1)上，密封套(3-2)和气封套体(1-1)接触将凹槽(1-3)密封，输气管Ⅰ(1-6)穿过气封套法兰盘(3-1)和密封套(3-2)和凹槽(1-3)连通。5.根据权利要求4所述的一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，其特征在于：所述连接装置(4)包括垫圈Ⅰ(4-1)、垫圈Ⅱ(4-2)和圆环状橡胶(4-3)，螺栓Ⅰ从上至下依次穿过垫圈Ⅰ(4-1)和圆环状橡胶(4-3)固定连接在安装凸台(1-2)上。6.根据权利要求5所述的一种四自由度高低温箱竖置穿箱轴气体密封装置，其特征在于：所述横向平面移动气浮(5)包括移动气浮盖(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青康，帅词俊，童弋，李隆球，张广玉，朱晓红，薛锦春，
申请(专利权)人：江西理工大学南昌校区，
类型：发明
国别省市：江西,36