一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構的製作方法

2023-05-05 13:30:31 7

專利名稱：一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及密封技術領域，具體來說，是一種用於火箭發動機的玻璃與金屬間的密封裝配結構。
背景技術：
現有燃燒室通常由不透明的金屬材料製成，但是隨著對火箭發動機燃燒過程研究的進一步深入，越來越有必要通過各種方式來獲得內部火焰圖像，分析內部流場結構和溫度分布等其他參數以驗證理論分析和仿真的結果。目前隨著渦流冷卻技術等其他冷卻技術的發展，對燃燒室室壁進行冷卻，可使燃燒室室壁溫度不會很高，因此，人們可實現採用抗高溫能力較弱的透明玻璃材料來加工燃燒室圓筒段，由此可通過攝影設備觀察和記錄燃燒室圓筒段內的火焰圖像。然而燃燒室工作時需要與有推進劑噴注面板的燃燒室頭部以及噴管相連接，這個過程中必然要考慮燃燒室圓筒段與外部的密封，而且燃燒室工作時會產生劇烈的周向振動。目前的密封方案通常採用一個0型圈或者膨脹石墨墊進行密封，但是0型圈彈性太大，容易造成玻璃和金屬直接接觸而導致玻璃破碎，而膨脹石墨墊壓縮量較小，且需要加很大的緊固力，不適用於玻璃與金屬的密封。這些方式都難以同時滿足透明玻璃材料的燃燒室圓筒段的防震和防漏氣要求。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提出一種用於火箭發動機的玻璃與金屬間的密封裝配結構，實現玻璃材料與金屬間的密封，滿足發動機密封要求和防震要求。本發明用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，包括玻璃圓筒段、金屬圓筒段、密封圈A、密封圈B以及密封墊。密封圈A設置在透明玻璃材料的燃燒室圓筒段一端上；密封墊為圓環結構，具有徑向上的寬度。密封墊設置在玻璃圓筒段兩端端面上，位於密封圈A上方，將密封圈A遮蓋。密封墊的內側壁周向上開有環槽A，密封圈A設置於環槽A內。密封墊外緣周向上還具有折邊，折邊與玻璃圓筒段側壁貼合。金屬圓筒段的連接端設計為內凹的臺階結構，臺階結構的底面周向上開有環槽B，密封圈B設置於環槽B內。金屬圓筒段連接端的臺階結構分別與玻璃圓筒段端面配合固定，將密封圈A，密封圈B與密封墊三者壓緊。本發明的優點為1、本發明密封裝配結構中，密封墊在金屬圓筒段與玻璃圓筒段間起到緩衝作用，避免金屬圓筒段和玻璃圓筒段直接接觸而可能導致玻璃破裂；2、本發明密封裝配結構中，金屬圓筒段與玻璃圓筒段間採用雙層密封，密封效果相比單密封圈與密封墊的密封方式更好；3、本發明密封裝配結構，密封過程操作簡單方便，密封成本低，可同時保證發動機密封要求和防震要求。


圖1是本發明玻璃材料與金屬間的密封裝配結構示意圖。圖1 :1-玻璃圓筒段 2-金屬圓筒段 3-密封圈A 4-密封圈B5-密封墊
具體實施例方式下面結合附圖來對本發明做進一步說明。本發明用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封結構，實現玻璃圓筒段端部與金屬圓筒段端部間的密封，包括玻璃圓筒段、金屬圓筒段、密封圈A、密封圈B以及密封墊。其中，密封圈A採用丁腈橡膠材料製成的0型圈，設置在透明玻璃材料的燃燒室圓筒段一端上；密封墊為採用聚四氟乙烯材料製成的圓環結構，且具有徑向上的寬度。密封墊設置在玻璃圓筒段兩端端面上，且位於密封圈A上方，將密封圈A遮蓋。密封墊的內側壁周向上開有環槽A，密封圈A設置於環槽A內，由此實現密封圈A與密封墊間的相對定位；密封墊外緣周向上還具有折邊，在密封墊設置在玻璃圓筒段端面上後，使密封墊上的折邊與玻璃圓筒段側壁貼合，由此實現密封墊與玻璃圓筒段間的相對定位，進而實現密封墊、密封圈A與玻璃圓筒段間的定位。上述所述環槽A的寬度大於密封圈A的截面直徑，以供密封圈A被壓縮的周向膨脹，相關參數查自標準GB3452. 3-88 ;且環槽A的深度小於密封圈A的截面直徑，由此使密封圈A的壓縮量容易滿足，因而能夠很好得保證發動機的密封要求。所述金屬圓筒段採用不鏽鋼材料ICrlSNiOTi製成，金屬圓筒段的連接端設計為內凹的臺階結構，臺階結構的底面周向上開有環槽B，與密封圈A相同結構、材料與尺寸的密封圈B設置於環槽B內，環槽B的寬度大於密封圈B的截面直徑，以供密封圈B被壓縮的周向膨脹，相關參數查自標準GB3452. 3-88，由此實現密封圈B與金屬圓筒段間的相對定位。金屬圓筒段連接端的臺階結構分別與玻璃圓筒段端面配合固定，使密封圈A，密封圈B、密封墊位於金屬圓筒連接端的臺階結構與玻璃圓筒段端面之間，且密封圈A與密封圈B位於密封墊兩側，並將密封圈A，密封圈B與密封墊三者壓緊，實現金屬圓筒段與玻璃圓筒段間的相對定位，進而實現密封圈A，密封圈B、密封墊與金屬圓筒段及玻璃圓筒段間的相對定位。上述密封圈A與密封圈B在同一平面上的投影重合。玻璃圓筒段的另一端同樣採用上述方式與另一金屬圓筒端進行密封，由此實現火箭發動機中燃燒室的玻璃圓筒段與金屬圓筒段間的密封。採用上述密封結構，密封墊在金屬圓筒段與玻璃圓筒段間可起到緩衝作用，避免金屬圓筒段和玻璃圓筒段直接接觸而可能導致玻璃破裂；且通過密封圈A與密封圈B的空間位置，更進一步加強了密封墊的緩衝性能，並且實現金屬圓筒段與玻璃圓筒段間的雙層密封，密封效果相比單密封圈與密封墊的密封方式更好。由此，本發明密封結構通過兩個密封圈與一個密封墊同時保證了發動機密封要求和防震要求。
權利要求
1.一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於包括玻璃圓筒段、金屬圓筒段、密封圈A、密封圈B以及密封墊；密封圈A設置在透明玻璃材料的燃燒室圓筒段一端上；密封墊為圓環結構，具有徑向上的寬度；密封墊設置在玻璃圓筒段兩端端面上，位於密封圈A上方，將密封圈A遮蓋；密封墊的內側壁周向上開有環槽A，密封圈A 設置於環槽A內；密封墊外緣周向上還具有折邊，折邊與玻璃圓筒段側壁貼合；金屬圓筒段的連接端設計為內凹的臺階結構，臺階結構的底面周向上開有環槽B，密封圈B設置於環槽B內；金屬圓筒段連接端的臺階結構分別與玻璃圓筒段端面配合固定，將密封圈A，密封圈B與密封墊三者壓緊。
2.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述環槽A的寬度大於密封圈A的截面直徑。
3.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述環槽A的深度小於密封圈A的截面直徑。
4.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述環槽B的寬度大於密封圈B的截面直徑。
5.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述環槽B的深度小於密封圈B的截面直徑。
6.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述密封圈A與密封圈B在同一平面上的投影重合。
7.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述密封圈A與密封圈B結構、材料與尺寸相同，均為採用丁腈橡膠材料製成的O 型圈。
8.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述密封墊為採用聚四氟乙烯材料製成。
9.如權利要求1所述一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，其特徵在於所述金屬圓筒段採用不鏽鋼材料ICrlSNiOTi製成。
全文摘要
本發明一種用於火箭發動機的玻璃材料與金屬間的密封裝配結構，通過在燃燒室內的玻璃圓筒段與金屬圓筒段間設置一個密封墊，且在密封墊兩側分別設置一個密封圈，且密封圈與密封墊間通過在密封墊與金屬圓筒段上進行開槽定位，由此通過金屬圓筒段端面的臺階設計與玻璃圓筒段端面間配合固定，將兩個密封圈與密封墊間壓緊，使金屬圓筒段與玻璃圓筒段間形成雙層密封機構，密封與防震效果相比單密封圈與密封墊的密封方式更好，可同時保證發動機密封要求和防震要求。
文檔編號F02K9/62GK102996283SQ20121048031
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者俞南嘉, 路強, 李恭楠 申請人:北京航空航天大學