衝壓發動機用異型腔體高溫密封方法
2023-07-23 13:05:26
專利名稱：衝壓發動機用異型腔體高溫密封方法
技術領域：
本發明屬於發動機技術領域，具體涉及一種衝壓發動機用異型腔體高溫密封方法。
背景技術：
被動熱防護結構的發動機採用輕質、耐高溫、抗氧化、耐衝刷的陶瓷基複合材料作為燃燒室的耐燒蝕層、柔性保溫材料作為隔熱層，該結構方案在提高發動機燃燒效率、增加發動機功率、簡化發動機結構的同時，也給發動機的被動熱防護結構設計帶來較大難度。衝壓發動機燃燒室是燃料與來流空氣混合燃燒的地方，因此金屬殼體、耐燒蝕層以及隔熱層 (後兩者統稱為防熱層)必須加工出進氣口，以便引入燃料和來流空氣。燃燒室防熱層開口後，破壞了防熱層的完整性，開口部位存在金屬殼體、耐燒蝕層以及隔熱層不同材料的多處界面，且開口部位的工作環境惡劣溫度和壓力不均勻，溫度在500°C 1500°C之間，壓力在0. 2ΜΙ^ 0. 8ΜΙ^之間，受高速氣流衝刷，氣流速度約100m/S 150m/s，此外燃氣含氧量達到20%。由於隔熱層幾乎無強度，且進入燃燒室中的氣流為燃油混合氣體，其通過開口部位的界面進入到隔熱層中，產生化學反應，影響被動熱防護結構的正常工作。為保證被動熱防護結構的正常工作，在發動機整個工作過程中必須保證高溫氣體不從開口部位向防熱層內洩漏。由於發動機工作環境的高溫、強氧化性氣氛、高速氣流衝刷等特點，複合材料自身的脆性，以及裝配空間和裝配方法的限制，常用的密封結構無法實現有效的密封。因此，陶瓷基複合材料耐燒蝕層開口部位的高溫密封技術成為衝壓發動機熱結構研製的關鍵技術。防熱層開口部位的高溫密封技術目前尚未見到相關的設計和工藝方法的報導。
發明內容
本發明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種具有設計方法簡單、佔用空間小、裝配操作簡單、具有高可靠性、高實用性的衝壓發動機的高溫密封方法。根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，包括以下步驟a、採用石墨製備具有預定形狀的密封圈；b、在衝壓發動機的燃燒室和/或尾噴管的預定部位形成與所述密封圈相適配的密封槽；C、清潔所述密封槽；d、在密封槽內均勻塗抹耐高溫粘接劑，將所述密封圈放置在所述密封槽內；e、將保護裝置與所述密封圈用所述耐高溫粘結劑相連並用裝配工裝固定；f、升溫固化將完成b-e步驟的發動機燃燒室和/或尾噴管在室溫、乾燥空氣環境中放置4 Mh ；然後整體放入烘乾箱中隨爐自由升溫至75-90°C，並保溫1-3. 5h ； 接著自由升溫至100-130°C，並保溫2-3h ；然後自由升溫至170-180°C，並保溫1. 5_3h ；最後隨爐冷卻至室溫；和g、去除裝配工裝。根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，新穎獨特，設計方法簡單、佔用空間小、裝配操作簡單、具有高可靠性、高實用性等特點，經過多次地面熱態試驗考核後，連接結構仍保持完整，可靠性高，解決了發動機燃燒室熱結構開口部位的高溫連接密封難題。另外，根據本發明上述實施例的衝壓發動機的高溫密封方法還可以具有如下附加的技術特徵根據本發明的一個實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，所述密封圈的密度為 1. 4g/cm3 1. 8g/cm3o根據本發明的一個實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，採用無水乙醇或丙酮清潔所述密封槽。根據本發明的一個實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，所述保護裝置為保護圈以使其形狀與異型腔體的形狀相適應，對密封圈進行保護，防止高速氣流對密封圈的衝刷和破壞。根據本發明的一個實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，所述裝配工裝為壓緊工裝，能夠將密封圈緊密地或完整地填充在密封槽內。根據本發明的一個實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，所述升溫固化步驟為 將完成b-e步驟的發動機燃燒室和/或尾噴管在室溫、乾燥空氣環境中放置4 Mh ；然後整體放入烘乾箱中隨爐自由升溫至80°c，並保溫池；接著自由升溫至120°C，並保溫池 』然後自由升溫至180°C，並保溫ai ；最後隨爐冷卻至室溫。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
圖1是根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、 「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。下面參考附圖來詳細描述根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法。
如圖1所示，根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，包括以下步驟a、採用石墨製備具有預定形狀的密封圈。石墨具有耐高溫、抗氧化性能良好的特性，因此成為製備密封圈的首選材料。密封圈可以是一體成形的，也可以是根據裝配要求分段成形，但要保護各段之間的連接接口。所述密封圈的密度可以為1. 4g/cm3 1. 8g/cm3。b、在衝壓發動機的燃燒室和/或尾噴管的預定部位形成與所述密封圈相適配的密封槽。也就是說，在衝壓發動機的燃燒室和/或尾噴管的諸如開口部位等需要密封的部位分別加工出於所述密封圈相適配的密封槽。C、清潔所述密封槽。例如，可以採用無水乙醇或丙酮清潔所述密封槽，要求做到表面光潔，不允許有凹坑、凸起等加工缺陷，不允許有顆粒、金屬屑、膠粘劑等雜物。d、在密封槽內均勻塗抹耐高溫粘接劑，在室溫中放置預定時間，例如可以是10分鐘，然後將所述密封圈放置在所述密封槽內。e、將保護裝置與所述密封圈用所述耐高溫粘結劑相連並用裝配工裝固定。f、升溫固化將完成b_e步驟的發動機燃燒室和/或尾噴管在室溫、乾燥空氣環境中放置第一預定時間，例如4 Mh ；然後整體放入烘乾箱中隨爐自由升溫至第一預定溫度，例如75-90°C，最好是80°C，並保溫第二預定時間，例如1-3. 5h，最好是池；接著自由升溫至第二預定溫度，例如100-130°C，最好是120°C，並保溫第三預定時間，例如2-3h，最好是濁；然後自由升溫至第三預定溫度，例如170-180°C，最好是180°C，並保溫第四預定時間，例如1. 5-池，最好是池；最後隨爐冷卻至室溫。g、去除裝配工裝。根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，新穎獨特，設計方法簡單、佔用空間小、裝配操作簡單、具有高可靠性、高實用性等特點，經過多次地面熱態試驗考核後，連接結構仍保持完整，可靠性高，解決了發動機燃燒室熱結構開口部位的高溫連接密封難題。根據本發明的一個實施例，所述保護裝置為為保護圈以使其形狀與異型腔體的形狀相適應，對密封圈進行保護，防止高速氣流對密封圈的衝刷和破壞。根據本發明的一些實施例，所述裝配工作為壓緊工裝，能夠將密封圈緊密地或完整地填充在密封槽內。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，包括以下步驟a、採用石墨製備具有預定形狀的密封圈；b、在衝壓發動機的燃燒室和/或尾噴管的預定部位形成與所述密封圈相適配的密封槽；C、清潔所述密封槽；d、在密封槽內均勻塗抹耐高溫粘接劑，將所述密封圈放置在所述密封槽內；e、將保護裝置與所述密封圈用所述耐高溫粘結劑相連並用裝配工裝固定；f、升溫固化將完成b-e步驟的發動機燃燒室和/或尾噴管在室溫、乾燥空氣環境中放置4 Mh ；然後整體放入烘乾箱中隨爐自由升溫至75-90°C，並保溫1-3. 5h ；接著自由升溫至100-130°C，並保溫2-3h ；然後自由升溫至170-180°C，並保溫1. 5_3h ；最後隨爐冷卻至室溫；和g、去除裝配工裝。
2.根據權利要求1所述的衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，所述密封圈的密度為 1. 4g/cm3 1. 8g/cm3。
3.根據權利要求1或2所述的衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，採用無水乙醇或丙酮清潔所述密封槽。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，所述保護裝置為保護圈以使其形狀與異型腔體的形狀相適應，對密封圈進行保護，防止高速氣流對密封圈的衝刷和破壞。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，所述裝配工裝為壓緊工裝，能夠將密封圈緊密地或完整地填充在密封槽內。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的衝壓發動機的高溫密封方法，其特徵在於，所述升溫固化步驟為將完成b-e步驟的發動機燃燒室和/或尾噴管在室溫、乾燥空氣環境中放置4 Mh ；然後整體放入烘乾箱中隨爐自由升溫至80°C，並保溫池；接著自由升溫至 120°C，並保溫濁；然後自由升溫至180°C，並保溫濁；最後隨爐冷卻至室溫。
全文摘要
本發明公開了一種衝壓發動機的高溫密封方法，包括以下步驟a、製備密封圈；b、形成密封槽；c、清潔所述密封槽；d、在密封槽內均勻塗抹耐高溫粘接劑，將所述密封圈放置在所述密封槽內；e、將保護裝置與所述密封圈用所述耐高溫粘結劑相連並用裝配工裝固定；f、升溫固化；和g、去除裝配工裝。根據本發明實施例的衝壓發動機的高溫密封方法，新穎獨特，設計方法簡單、佔用空間小、裝配操作簡單、具有高可靠性、高實用性等特點，經過多次地面熱態試驗考核後，連接結構仍保持完整，可靠性高，解決了發動機燃燒室熱結構開口部位的高溫連接密封難題。
文檔編號F02F11/00GK102410106SQ20111038574
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者劉秀芬, 宋一凡, 李豐, 楊月 申請人:北京動力機械研究所