一种用于相控阵雷达的水关节的制作方法

1.本发明属于相控阵雷达的水关节技术领域，尤其涉及一种用于相控阵雷达的水关节。


背景技术：

2.相控阵雷达天线阵面集成了大量的电子设备，在使用过程中产生了大量的热耗，需要使用液冷对雷达阵面进行冷却。天线阵面通常需要方位、俯仰转动，天线阵面沿雷达轴系转动过程中，地面液冷源与天线阵面之间冷却液的传输需要通过水关节来实现。
3.雷达轴系上水关节需要进水、回水通道两路通道，同时雷达轴系一般同时装有导电滑环、水关节和同轴关节、角度编码器等，因此雷达轴系上水关节的设计空间非常有限。且相控阵雷达批量小，通常需要根据实际需求定制。随着相控阵雷达技术的发展，水关节轻型化、小型化的需求越来越高。
4.传统水关节通常采用铸造、机加工制造等方法。铸造加工模具成本高，雷达水关节批量小，通常不采用。机加工制造往往难以成形复杂流道，难以满足雷达水关节轻小型需求，而且加工量大、坯料成本高。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的提供一种用于相控阵雷达的水关节。
6.本发明的技术方案为：
7.一种用于相控阵雷达的水关节，设于相控阵雷达的基座和阵面的转动连接处，包括基座焊接件和阵面焊接件，所述基座焊接件用于与相控阵雷达的基座连接，所述阵面焊接件用于与相控阵雷达的阵面连接；
8.所述基座焊接件包括内管和芯轴，所述芯轴套设于所述内管外，且所述芯轴的一端与所述内管外壁密封连接，所述芯轴和所述内管之间具有第一通道，所述芯轴的侧壁上设有若干连接口，所述连接口与所述第一通道连通；
9.所述阵面焊接件套设于所述内管和所述芯轴外，且分别与所述内管和所述芯轴转动连接，转动连接处设有动密封结构；所述阵面焊接件上设有第二通道和第三通道，且所述第二通道与至少一个所述连接口连通；
10.所述内管的内腔和所述第三通道连通，形成第一水通道；所述第一通道通过所述连接口和所述第二通道连通，形成第二水通道；
11.所述第一水通道的两个通道口分别为设于所述基座焊接件上的第一基座接口和设于所述阵面焊接件上的第一阵面接口，所述第二水通道的两个通道口分别为设于所述基座焊接件上的第二基座接口和设于所述阵面焊接件上的第二阵面接口。
12.优选地，所述基座焊接件还包括外罩和隔板；
13.所述芯轴朝向所述阵面焊接件一端与所述内管外壁环形封闭焊接，所述外罩与所述芯轴连接，用于封闭所述芯轴远离所述阵面焊接件的一端；
14.所述内管远离所述阵面焊接件一端的一部分与所述芯轴封闭焊接，另一部分与所述隔板封闭焊接，所述隔板与所述外罩焊接，所述隔板用于将所述外罩内空间分成第一空间和第二空间，所述第一空间与所述内管的内腔连通，所述第二空间与所述第一通道连通；
15.所述第一基座接口设于所述第一空间对应的所述外罩上，所述第二基座接口设于所述第二空间对应的所述外罩上。
16.优选地，所述外罩包括第一外罩和第二外罩；所述第一外罩分别与所述芯轴和所述隔板焊接，配合形成连通所述内管的内腔的所述第一空间，所述第一基座接口设于所述第一外罩上；
17.所述第二外罩分别与所述芯轴和所述隔板焊接，配合形成连通所述第一通道的所述第二空间，所述第二基座接口设于所述第二外罩上；
18.所述第一外罩和所述第二外罩分别与所述隔板的两侧焊接。
19.优选地，所述外罩和/或所述芯轴上设有拨块，用于与相控阵雷达的基座连接。
20.优选地，所述阵面焊接件包括外壳和座体；
21.所述座体套设于所述内管和所述芯轴外，且分别与所述内管和所述芯轴转动连接，转动连接处设有动密封结构，所述第三通道设于所述座体上；
22.所述外壳套设于所述座体和所述芯轴外，与所述座体固连，与所述芯轴转动连接，转动连接处设有动密封结构；所述外壳的内壁、所述座体的外壁和所述芯轴的外壁相互配合形成所述第二通道。
23.优选地，所述第一阵面接口和所述第二阵面接口均设于所述座体远离所述基座焊接件的轴向端面。
24.优选地，所述内管朝向所述阵面焊接件一端伸出所述芯轴，所述芯轴朝向所述阵面焊接件一端与所述内管外壁环形封闭焊接；
25.所述座体内壁和所述内管伸出所述芯轴的外壁间设有第一转动轴承，所述外壳的内壁和所述芯轴的外壁间设有第二转动轴承，且所述第二轴承设于所述连接口远离所述基座焊接件的一边。
26.优选地，所述芯轴和所述座体的转动连接部位在第二通道的的两侧分别设有动密封结构，所述内管和所述座体的转动连接部分在所述内管的内腔和所述第三通道连接处朝向基座焊接件的一侧设有动密封结构。
27.优选地，所述动密封结构为旋转格莱圈。
28.优选地，所述第一基座接口与相控阵雷达的基座回水管路连接，所述第一阵面接口与相控阵雷达的阵面回水管路连通；
29.所述第二基座接口与相控阵雷达的基座进水管路连接，所述第二阵面接口与相控阵雷达的阵面进水管路连通。
30.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
31.本发明提供的用于相控阵雷达的水关节，采用基座焊接件和阵面焊接件，满足轻型化、小型化的要求，适用小批量生产。同时，适用于水关节转速较低的场合，可以在更小尺寸的设计空间内实现了更大通径的流体传递，制造成本低，整体重量轻，加工装配便捷；与传统水关节比较，在相同通径情况下，压力损失相当，结构更加轻小。
附图说明
32.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
33.图1为本发明的一种用于相控阵雷达的水关节的结构示意图；
34.图2为本发明的一种用于相控阵雷达的水关节的右视示意图；
35.图3为本发明的一种用于相控阵雷达的水关节的左视示意图；
36.图4为本发明的一种用于相控阵雷达的水关节在雷达轴系中的安装示意图；
37.图5为本发明的一种用于相控阵雷达的水关节在雷达轴系中的安装示意图。
38.附图标记说明：
39.1：芯轴；2：内管；3：外罩；4：隔板；5：外壳；6：座体；7：堵板；8：端盖；9：拨块；10：角接触球轴承；11：旋转格莱圈；12：挡圈；13：o型圈；14：第一水通道；15：第二水通道；16：第一基座接口；17：第二基座接口；18：第一阵面接口；19：第二阵面接口；20：水关节；21：阵面；22：基座；23：基座外罩；24：回转轴；25：拨叉；26：阵面回水管路；27：阵面进水管路；28：基座回水管路；29：基座进水管路。
具体实施方式
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
41.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
42.参看图1至图5，本实施例提供一种用于相控阵雷达的水关节20，设于相控阵雷达的基座22和阵面21的转动连接处，包括基座焊接件和阵面焊接件，基座焊接件用于与相控阵雷达的基座22连接，阵面焊接件用于与相控阵雷达的阵面21连接。
43.基座焊接件包括内管2和芯轴1，芯轴1套设于内管2外，且芯轴1的一端与内管2外壁密封连接，芯轴1和内管2之间具有第一通道，芯轴1的侧壁上设有若干连接口，连接口与第一通道连通。
44.阵面焊接件套设于内管2和芯轴1外，且分别与内管2和芯轴1转动连接，转动连接处设有动密封结构；阵面焊接件上设有第二通道和第三通道，且第二通道与至少一个连接口连通。
45.内管2的内腔和第三通道连通，形成第一水通道14；第一通道通过连接口和第二通道连通，形成第二水通道15。第一水通道14的两个通道口分别为设于基座焊接件上的第一基座接口16和设于阵面焊接件上的第一阵面接口18，第二水通道15的两个通道口分别为设于基座焊接件上的第二基座接口17和设于阵面焊接件上的第二阵面接口19。
46.本发明提供的用于相控阵雷达的水关节20，采用基座焊接件和阵面焊接件，满足
轻型化、小型化的要求，适用小批量生产。同时，适用于水关节转速较低的场合，可以在更小尺寸的设计空间内实现了更大通径的流体传递，制造成本低，整体重量轻，加工装配便捷；与传统水关节比较，在相同通径情况下，压力损失相当，结构更加轻小。
47.现对本实施例的结构进行说明。
48.本实施例用于雷达轴系冷却介质的传输，适用于雷达轴系转动速度低的场合。
49.基座焊接件还包括外罩3和隔板4。芯轴1朝向阵面焊接件一端与内管2外壁环形封闭焊接，外罩3与芯轴1连接，用于封闭芯轴1远离阵面焊接件的一端。内管2远离阵面焊接件一端的一部分与芯轴1封闭焊接，另一部分与隔板4封闭焊接，隔板4与外罩3焊接，隔板4用于将外罩3内空间分成第一空间和第二空间，第一空间与内管2的内腔连通，第二空间与第一通道连通。第一基座接口16设于第一空间对应的外罩3上，第二基座接口17设于第二空间对应的外罩3上。为方便安装，第一基座接口16和第二基座接口17可以是分别焊接在外罩3上的管接头。
50.具体，外罩3可以包括第一外罩和第二外罩。第一外罩分别与芯轴1和隔板4焊接，配合形成连通内管2的内腔的第一空间，第一基座接口16设于第一外罩上。第二外罩分别与芯轴1和隔板4焊接，配合形成连通第一通道的第二空间，第二基座接口17设于第二外罩上。其中，第一外罩和第二外罩分别与隔板4的两侧焊接。将外罩3分为第一外罩和第二外罩两部分，方便安装和焊接。
51.在外罩3和/或芯轴1上可以设置拨块9，与相控阵雷达的基座22上的拨叉25连接。
52.阵面焊接件包括外壳5和座体6。座体6套设于内管2和芯轴1外，且分别与内管2和芯轴1转动连接，转动连接处设有动密封结构，第三通道设于座体6上；外壳5套设于座体6和芯轴1外，与座体6固连，与芯轴1转动连接，转动连接处设有动密封结构；外壳5的内壁、座体6的外壁和芯轴1的外壁相互配合形成第二通道。第一阵面接口18和第二阵面接口19均设于座体6远离基座焊接件的轴向端面。
53.具体，内管2朝向阵面焊接件一端伸出芯轴1，芯轴1朝向阵面焊接件一端与内管2外壁环形封闭焊接。座体6内壁和内管2伸出芯轴1的外壁间设有第一转动轴承，外壳5的内壁和芯轴1的外壁间设有第二转动轴承，且第二轴承设于连接口远离基座焊接件的一边。具体在本实施例中，第一转动轴承和第二转动轴承均可以采用角接触球轴承10，但此处不做限制。
54.芯轴1和座体6的转动连接部位在第二通道的的两侧分别设有动密封结构，内管2和座体6的转动连接部分在内管2的内腔和第三通道连接处朝向基座焊接件的一侧设有动密封结构。在本实施例中，动密封结构采用旋转格莱圈11，但此处不做限制。
55.在本实施例中，更具体地，外壳5轴向上，朝向阵面21的一端与座体6环向封闭焊接，朝向基座22的另一端上连接有端盖8，端盖8将第二轴承藏于外壳5内。端盖8和芯轴1外壁间为动密封，具体可以采用o型圈13；当然，此处不做限制，在其他实施例中也可以用其它动密封结构。
56.其中，第一转动轴承的两端分别由芯轴1和座体6上的台阶限位，第二转动轴承的两端分别由端盖8和连接在芯轴1外壁上的挡圈12限位。
57.内管2的轴线和本实施例整个水关节20的轴线重合，内管2的内腔与第三管道的连通口位于水关节20的轴线上，但在本实施例中，第一阵面接口18不设置在水关节20的轴线
上，因此，第三管道需设置成倾斜的、或曲线形状的、或折线形状的等。在本实施例中，第三管道设置成折线形状，整体依次分成第一分道、第二分道和第三分道。第一分道与内管2的内腔连通，第三分道与第一阵面接口18连通，第一分道和第三分道均与水关节20的轴线重合或平行，第一分道和第三分道在加工时可以分别从座体6轴向的两端加工。但第二分道与水关节20的轴线垂直，不方便直接加工，因此在本实施例中，从座体6的侧壁上开孔，孔连通第一分道和第三分道，然后由一堵板7堵住孔的最外侧，即焊接在座体6外壁上，封住该孔，而该孔在座体6内的部分即为第二分道。当然，第三管道的具体形状、加工方式等在其他实施例中根据实际情况可以有其他选择，此处不做限制。
58.在本实施例中，第一水通道14为回水通道，第二水通道15为进水通道。第一基座接口16与相控阵雷达的基座回水管路28连接，第一阵面接口18与相控阵雷达的阵面回水管路26连通；第二基座接口17与相控阵雷达的基座进水管路29连接，第二阵面接口19与相控阵雷达的阵面进水管路27连通。当然，在其他实施例中，第一水通道14可以是进水通道，第二水通道15为回水通道。此时，第一基座接口16与相控阵雷达的基座进水管路29连接，第一阵面接口18与相控阵雷达的阵面进水管路27连通；第二基座接口17与相控阵雷达的基座回水管路28连接，第二阵面接口19与相控阵雷达的阵面回水管路26连通。
59.在本实施例中，为方便加工焊接，基座焊接件包括内管2、芯轴1、外罩3、隔板4、拨块9等组成，形成内圈；阵面焊接件包括外壳5、座体6、堵板7等组成，形成外圈。基座焊接件和阵面焊接件由多个分离零件组成，通过焊接一体加工成形。各分离零件预留加工余量，通过台阶定位后焊接连成一体，再机加工内外圈的配合尺寸。基座焊接件和阵面焊接件如果分别作为一个零件单独加工难度大、重量重，分拆焊接可以减重也便于加工。
60.本实施例中的用于相控阵雷达的水关节20包括回水、进水两个通道，即第一水通道14和第二水通道15。基座焊接件、阵面焊接件和密封件(旋转格莱圈11和o型圈13)组成两个密封腔体(也就是第一水通道14和第二水通道15)，第一水通道14和第二水通道15与基座22和阵面21上的回水管路和进水管路相通，有流体的进入、排出功能。基座焊接件相对于阵面焊接件回转，水关节20的动密封是在第一水通道14和第二水通道15的两侧各安装旋转格来圈，水关节20的静密封是o型圈13。
61.本实施例中水关节20的回转支撑通过一对角接触球轴承10保证，在基座焊接件和阵面焊接件的零件上均设有定位台阶，通过设置专门的装置工装，使基座焊接件的轴线与阵面焊接件的轴线重合、无错位，平缓的压入，以保证整体的同轴度。
62.本实施例中的用于相控阵雷达的水关节20可安装于雷达俯仰轴系中，阵面焊接件随雷达回转轴24作同步转动，通过拨叉25拨动基座焊接件传递扭矩。具体，如图4和图5所示，本实施例提供的用于相控阵雷达的水关节20装入雷达阵面21的回转轴24中(回转轴24中空，整个水关节20放入回转轴24轴孔内)，雷达阵面21绕着基座22的支点旋转。阵面焊接件与回转轴24通过台阶定位后螺钉固连，作同步转动。拨叉25与基座22固连，拨叉25带动基座焊接件上的拨块9，传递回转力矩，使得基座焊接件、阵面焊接件相对回转，然后装入基座外罩23，水关节20密闭在基座22中。
63.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。