固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置的製作方法
2023-09-24 05:55:40 3
專利名稱：固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及固液火箭發動機技術領域，具體來說，是一種用於固液火箭發動機燃燒室氣密檢查時對噴管出口密封的裝置。
背景技術：
與常規的固體或液體火箭發動機相比，固液火箭發動機由於其自身的結構特徵使其在安全性、經濟性、推力調節特性和多次啟動特性等方面具有優勢，受到眾多研究者的關注。固液火箭發動機採用液體氧化劑和固體燃料做為推進劑，液體氧化劑經輸送系統管路進入發動機頭腔，通過噴注面板進入發動機與固體燃料進行燃燒反應，最後由噴管噴出產生推力。固液火箭發動機的燃燒室噴管結構與固體火箭發動機相類似，但比固體火箭發動機多一套液體輸送系統，輸送系統通過發動機頭部與燃燒室相連。在發動機試驗過程中對整個系統的氣密性具有嚴格要求，因此有必要在試驗時對發動機燃燒室進行氣密性檢查。而發動機噴管與大氣相通，因此在發動機燃燒室氣密檢查中需配備將噴管出口進行密封的密封裝置，密封裝置與噴管出口間的連接緊固是需要解決的問題。對於燃燒室和噴管間採用螺栓進行連接的發動機，可將密封裝置與噴管出口間用螺栓進行連接和緊固，這也是現有密封裝置常用的連接方式。但由於燃燒室與噴管的連接位置與噴管出口一般相距較遠，採用這種方式時氣密檢查裝置的安裝和拆卸十分不便，且當燃燒室和噴管採用卡環連接、鍵連接等其它連接形式時，這種方式將不可行。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提出一種用於固液火箭發動機燃燒室氣密檢查時對噴管出口密封的裝置，可實現噴管出口的有效密封，且與噴管間的連接和緊固不受燃燒室和噴管連接方式的影響，適用於燃燒室和噴管採用任何連接方式的固液火箭發動機。一種固液火箭發動 機燃燒室氣密檢查裝置，其特徵在於包括噴管殼體、上連接環、下連接環、密封圈和噴管堵蓋。所述上連接環和下連接環為半圓環狀，上連接環與下連接環配合固定連接後形成圓環結構套於噴管殼體外側壁上；所述噴管堵蓋為板狀結構，中部設計有與噴管出口等直徑的內凹部分，通過將噴管出口端面上的噴管絕熱層嵌入內凹部分，使噴管堵蓋將噴管出口遮蓋；在噴管出口的端面上的噴管絕熱層與內凹部分底面間設置有密封圈，密封圈通過內凹部分底面周向上開有的環形凹槽定位；上述上連接環與下連接環均通過至少一個螺栓組件B與噴管堵蓋相連。在噴管殼體外壁周向上設計有環形凸臺，環形凸臺位於上、下連接環與噴管堵蓋之間；上述環形凸臺設計為梯形剖面結構，環形凸臺頂面與噴管殼體外壁面平行，兩側壁面與噴管外壁面間夾角形成13(Γ140度的鈍角；且使上連接環、下連接環與環形凸臺間面面接觸。本發明的優點在於
1、本發明氣密檢查裝置中，上、下連接環通過噴管殼體外壁面的環形凸臺進行限位，使上、下連接環與噴管堵蓋間的連接十分緊固，具有很好的氣密效果，且對燃燒室和噴管採用任何連接方式的固液火箭發動機均適用；2、本發明噴管出口密封結構中，將噴管殼體外壁面的環形凸臺設計為梯形剖面，有利於減小噴管殼體與上、下連接環安裝緊固過程中產生的切應力和應力集中；3、本發明上、下連接環設計為半圓環狀，通過螺栓連接成完整圓環套於噴管殼體外壁面，對噴管堵蓋進行連接和緊固，安裝過程方便，氣密試驗完成後也易於拆卸；4、本發明噴管出口密封結構中，噴管絕熱層與噴管堵蓋之間採用O型密封圈進行密封，保證燃燒室的氣密性；5、本發明噴管出口密封結構在進行安裝時不涉及燃燒室與噴管的連接部位，安裝拆卸過程快速方便。
圖1是本發明固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置的結構示意圖；圖2是圖1所示的固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置的A-A剖面向視圖。圖中1-噴管殼體 2-上連接環 3-下連接環4-密封圈 5-噴管堵蓋6-螺栓組件A 7-螺栓組件B 8-耳片 9_環形凸臺10-噴管絕熱層
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明氣密檢查裝置，包括噴管殼體1、上連接環2、下連接環3、密封圈4和噴管堵蓋5。所述上連接環2和下連接環3為兩端具有耳片8的半圓環狀，上連接環2與下連接環3配合後形成圓環結構套於噴管殼體I外側壁上，靠近噴管出口處。上連接環2與下連接環3間通過螺栓組件A6緊固，具體為螺栓組件A6包括螺栓A與螺母A，螺栓A穿過上連接環2與下連接環3同側的耳片後，通過螺母擰緊，由此實現上連接環2與下連接環3間的相對固定；且螺母A底部還設置有平墊片與彈形墊片，防止螺母A鬆脫。所述噴管堵蓋5為圓板狀結構，中部設計有與噴管出口等直徑的內凹部分，通過將噴管出口端面上的噴管絕熱層10嵌入內凹部分，使噴管堵蓋5將噴管出口遮蓋，且噴管堵蓋5與噴管出口間通過內凹部分實現徑向上的相對定位。在噴管出口端面上的噴管絕熱層10與內凹部分底面間設置有密封圈4，密封圈4通過內凹部分底面周向上開有的環形凹槽定位，且密封圈4的直徑大於環形凹槽的深度，滿足密封圈4的壓縮量，從而保證燃燒室的氣密性。上述上連接環2與下連接環3均通過至少一個螺栓組件B7與噴管堵蓋5相連，具體為螺栓組件B7包括螺栓B與螺母B，螺栓B依次穿過上連接環2與噴管堵蓋5上的連接孔後，通過螺母B擰緊，將噴管堵蓋5與噴管出口間壓緊；且螺母B底部同樣設置有平墊片與彈形墊片，防止螺母B鬆脫。本發明中上連接環2與下連接環3分別通過周向均勻分布的一個以上螺栓組件B7與噴管堵蓋5相連，由此增加了上連接環2、下連接環3與噴管堵蓋5間的定位和穩定程度。
為了拆卸方便，上連接環2、下連接環3與噴管堵蓋5間不採用固定連接的方式，由此隨螺母的擰緊，會使上連接環2與下連接環3在噴管外壁上產生沿噴管軸向上的位移，因此本發明中在噴管殼體I外壁周向上設計有環形凸臺9，環形凸臺9位於上連接環2、下連接環3與噴管堵蓋5之間；由此通過環形凸臺9對上連接環2與下連接環3進行限位，從而使螺母擰緊後，上連接環2、下連接環3與噴管堵蓋5間相對定位，不會產生朝向噴管出口方向的位移；同時使噴管出口端面上的噴管絕熱層10壓縮密封圈5，使噴管堵蓋5將噴管出口嚴格密封，可滿足試驗要求的洩露率。。本發明中將上述環形凸臺9設計為梯形剖面結構，環形凸臺9頂面與噴管殼體I外壁面平行，兩側壁面與噴管外壁面間夾角形成13(Γ140度的鈍角，由此可以增加環形凸臺9與噴管殼體I外壁面的連接面積，有利於減小噴管殼體I在與上連接環2和下連接環3安裝緊固過程中產生的切應力，減小應力集中；且在採用上述結構的環形凸臺9時，在螺母擰緊到所要求的緊固力時，使上連接環2、下連接環3與環形凸臺9間面面接觸(即將上連接環2、下連接環3與環形凸臺9接觸部分設計為平面，且與環形凸臺9的接觸面平行)，由此可使上連接環2、下連接環3在安裝過程中與噴管殼體I上的環形凸臺9間緊密接 觸，增加了上連接環2、下連接環3與噴管堵蓋5間的定位牢固性。
權利要求
1.一種固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置，其特徵在於包括噴管殼體、上連接環、下連接環、密封圈和噴管堵蓋； 所述上連接環和下連接環為半圓環狀，上連接環與下連接環配合固定連接後形成圓環結構套於噴管殼體外側壁上；所述噴管堵蓋為板狀結構，中部設計有與噴管出口等直徑的內凹部分，通過將噴管出口端面上的噴管絕熱層嵌入內凹部分，使噴管堵蓋將噴管出口遮蓋；在噴管出口端面上的噴管絕熱層與內凹部分底面間設置有密封圈，密封圈通過內凹部分底面周向上開有的環形凹槽定位；上述上連接環與下連接環均通過至少一個螺栓組件B與噴管堵蓋相連； 在噴管殼體外壁周向上設計有環形凸臺，環形凸臺位於上、下連接環與噴管堵蓋之間；上述環形凸臺設計為梯形剖面結構，環形凸臺頂面與噴管殼體外壁面平行，兩側壁面與噴管外壁面間夾角形成13(Γ140度的鈍角；且在螺母擰緊到極限時，使上連接環、下連接環與環形凸臺間面面接觸。
2.如權利要求1所述一種固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置，其特徵在於所述上連接環與下連接環間通過的螺栓組件A緊固，具體連接方式為上連接環與下連接環兩端具有耳片；螺栓組件A包括螺栓A與螺母A ;螺栓A穿過上連接環與下連接環同側的耳片後，通過螺母擰緊。
3.如權利要求1所述一種固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置，其特徵在於所述密封圈的直徑大於環形凹槽的深度。
4.如權利要求1所述一種固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置，其特徵在於所述上連接環與下連接環分別通過周向均勻分布的一個以上螺栓組件B與噴管堵蓋相連。
全文摘要
本發明公開了一種固液火箭發動機燃燒室氣密檢查裝置，用於固液火箭發動機試驗中燃燒室的氣密檢查；包括噴管殼體、上連接環、下連接環、密封圈和噴管堵蓋。上連接環和下連接環通過螺栓組件緊固套裝於噴管殼體外壁面，由噴管殼體外壁面的環形凸臺定位；噴管堵蓋與密封圈組合安裝於噴管出口端面處，通過螺栓組件與上連接環及下連接環進行連接緊固，實現噴管出口的密封。本發明的氣密檢查裝置對燃燒室和噴管採用任何連接方式的固液火箭發動機均適用；噴管絕熱層與噴管堵蓋之間採用密封圈進行密封，保證燃燒室的氣密性；氣密檢查裝置的連接緊固不涉及燃燒室與噴管的連接部位，安裝拆卸過程快速方便。
文檔編號F02K9/97GK103061919SQ201210570788
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者田輝, 俞南嘉, 李新田, 曾鵬, 蔡國飆 申請人:北京航空航天大學