CN102996283B - 一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构 - Google Patents

一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构 Download PDF

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Abstract

本发明一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构，通过在燃烧室内的玻璃圆筒段与金属圆筒段间设置一个密封垫，且在密封垫两侧分别设置一个密封圈，且密封圈与密封垫间通过在密封垫与金属圆筒段上进行开槽定位，由此通过金属圆筒段端面的台阶设计与玻璃圆筒段端面间配合固定，将两个密封圈与密封垫间压紧，使金属圆筒段与玻璃圆筒段间形成双层密封机构，密封与防震效果相比单密封圈与密封垫的密封方式更好，可同时保证发动机密封要求和防震要求。

Description

一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构
技术领域
本发明涉及密封技术领域，具体来说，是一种用于火箭发动机的玻璃与金属间的密封装配结构。
背景技术
现有燃烧室通常由不透明的金属材料制成，但是随着对火箭发动机燃烧过程研究的进一步深入，越来越有必要通过各种方式来获得内部火焰图像，分析内部流场结构和温度分布等其他参数以验证理论分析和仿真的结果。
目前随着涡流冷却技术等其他冷却技术的发展，对燃烧室室壁进行冷却，可使燃烧室室壁温度不会很高，因此，人们可实现采用抗高温能力较弱的透明玻璃材料来加工燃烧室圆筒段，由此可通过摄影设备观察和记录燃烧室圆筒段内的火焰图像。
然而燃烧室工作时需要与有推进剂喷注面板的燃烧室头部以及喷管相连接，这个过程中必然要考虑燃烧室圆筒段与外部的密封，而且燃烧室工作时会产生剧烈的周向振动。
目前的密封方案通常采用一个O型圈或者膨胀石墨垫进行密封，但是O型圈弹性太大，容易造成玻璃和金属直接接触而导致玻璃破碎，而膨胀石墨垫压缩量较小，且需要加很大的紧固力，不适用于玻璃与金属的密封。这些方式都难以同时满足透明玻璃材料的燃烧室圆筒段的防震和防漏气要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种用于火箭发动机的玻璃与金属间的密封装配结构，实现玻璃材料与金属间的密封，满足发动机密封要求和防震要求。
本发明用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构，包括玻璃圆筒段、金属圆筒段、密封圈A、密封圈B以及密封垫。密封圈A设置在透明玻璃材料的燃烧室圆筒段一端上；密封垫为圆环结构，具有径向上的宽度。密封垫设置在玻璃圆筒段两端端面上，位于密封圈A上方，将密封圈A遮盖。密封垫的内侧壁周向上开有环槽A，密封圈A设置于环槽A内。密封垫外缘周向上还具有折边，折边与玻璃圆筒段侧壁贴合。
金属圆筒段的连接端设计为内凹的台阶结构，台阶结构的底面周向上开有环槽B，密封圈B设置于环槽B内。金属圆筒段连接端的台阶结构分别与玻璃圆筒段端面配合固定，将密封圈A，密封圈B与密封垫三者压紧。
本发明的优点为：
1、本发明密封装配结构中，密封垫在金属圆筒段与玻璃圆筒段间起到缓冲作用，避免金属圆筒段和玻璃圆筒段直接接触而可能导致玻璃破裂；
2、本发明密封装配结构中，金属圆筒段与玻璃圆筒段间采用双层密封，密封效果相比单密封圈与密封垫的密封方式更好；
3、本发明密封装配结构，密封过程操作简单方便，密封成本低，可同时保证发动机密封要求和防震要求。
附图说明
图1是本发明玻璃材料与金属间的密封装配结构示意图。
图1：
1-玻璃圆筒段    2-金属圆筒段    3-密封圈A    4-密封圈B
5-密封垫
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步说明。
本发明用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封结构，实现玻璃圆筒段端部与金属圆筒段端部间的密封，包括玻璃圆筒段、金属圆筒段、密封圈A、密封圈B以及密封垫。其中，密封圈A采用丁腈橡胶材料制成的O型圈，设置在透明玻璃材料的燃烧室圆筒段一端上；密封垫为采用聚四氟乙烯材料制成的圆环结构，且具有径向上的宽度。密封垫设置在玻璃圆筒段两端端面上，且位于密封圈A上方，将密封圈A遮盖。密封垫的内侧壁周向上开有环槽A，密封圈A设置于环槽A内，由此实现密封圈A与密封垫间的相对定位；密封垫外缘周向上还具有折边，在密封垫设置在玻璃圆筒段端面上后，使密封垫上的折边与玻璃圆筒段侧壁贴合，由此实现密封垫与玻璃圆筒段间的相对定位，进而实现密封垫、密封圈A与玻璃圆筒段间的定位。上述所述环槽A的宽度大于密封圈A的截面直径，以供密封圈A被压缩的周向膨胀，相关参数查自标准GB3452.3-88；且环槽A的深度小于密封圈A的截面直径，由此使密封圈A的压缩量容易满足，因而能够很好得保证发动机的密封要求。
所述金属圆筒段采用不锈钢材料1Cr18Ni9Ti制成，金属圆筒段的连接端设计为内凹的台阶结构，台阶结构的底面周向上开有环槽B，与密封圈A相同结构、材料与尺寸的密封圈B设置于环槽B内，环槽B的宽度大于密封圈B的截面直径，以供密封圈B被压缩的周向膨胀，相关参数查自标准GB3452.3-88，由此实现密封圈B与金属圆筒段间的相对定位。金属圆筒段连接端的台阶结构分别与玻璃圆筒段端面配合固定，使密封圈A，密封圈B、密封垫位于金属圆筒连接端的台阶结构与玻璃圆筒段端面之间，且密封圈A与密封圈B位于密封垫两侧，并将密封圈A，密封圈B与密封垫三者压紧，实现金属圆筒段与玻璃圆筒段间的相对定位，进而实现密封圈A，密封圈B、密封垫与金属圆筒段及玻璃圆筒段间的相对定位。上述密封圈A与密封圈B在同一平面上的投影重合。
玻璃圆筒段的另一端同样采用上述方式与另一金属圆筒端进行密封，由此实现火箭发动机中燃烧室的玻璃圆筒段与金属圆筒段间的密封。
采用上述密封结构，密封垫在金属圆筒段与玻璃圆筒段间可起到缓冲作用，避免金属圆筒段和玻璃圆筒段直接接触而可能导致玻璃破裂；且通过密封圈A与密封圈B的空间位置，更进一步加强了密封垫的缓冲性能，并且实现金属圆筒段与玻璃圆筒段间的双层密封，密封效果相比单密封圈与密封垫的密封方式更好。由此，本发明密封结构通过两个密封圈与一个密封垫同时保证了发动机密封要求和防震要求。

Claims (3)

1.一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构，其特征在于：包括玻璃圆筒段、金属圆筒段、密封圈A、密封圈B以及密封垫；密封圈A设置在透明玻璃材料的燃烧室圆筒段一端上；密封垫为圆环结构，具有径向上的宽度；密封垫设置在玻璃圆筒段两端端面上，位于密封圈A上方，将密封圈A遮盖；密封垫的内侧壁周向上开有环槽A，密封圈A设置于环槽A内；密封垫外缘周向上还具有折边，折边与玻璃圆筒段侧壁贴合；
金属圆筒段的连接端设计为内凹的台阶结构，台阶结构的底面周向上开有环槽B，密封圈B设置于环槽B内；金属圆筒段连接端的台阶结构分别与玻璃圆筒段端面配合固定，将密封圈A，密封圈B与密封垫三者压紧；
所述环槽A的宽度大于密封圈A的截面直径，环槽A的深度小于密封圈A的截面直径；环槽B的宽度大于密封圈B的截面直径，环槽B的深度小于密封圈B的截面直径；所述密封圈A与密封圈B在同一平面上的投影重合；密封圈A与密封圈B结构、材料与尺寸相同，均为采用丁腈橡胶材料制成的O型圈。
2.如权利要求1所述一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构，其特征在于：所述密封垫为采用聚四氟乙烯材料制成。
3.如权利要求1所述一种用于火箭发动机的玻璃材料与金属间的密封装配结构，其特征在于：所述金属圆筒段采用不锈钢材料1Cr18Ni9Ti制成。
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