CN108253139A - 一种高可靠平面密封组件结构 - Google Patents

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汪凤山
毛晓芳
张榛
蔡坤
陈君
王平
卢国权
高晨光
陈磊
杨尚锋
肖静
李骥琦
张凤
何孟琪
杨柳
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
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Abstract

本发明公开了一种高可靠平面密封组件结构，包括内环密封垫和外环密封垫；内环密封垫和外环密封垫均为回转体，内环密封垫和外环密封垫上均设有用于配装平面密封的U形槽。本发明通过设计内环密封垫和外环密封垫的构型并巧妙设置U形槽，实现了内环密封垫单独密封配装平面、外环密封垫单独密封配装平面或者外环密封垫套装在内环密封垫上共同密封配装平面，显著增强了平面密封结构的通用性，弥补了传统的实心金属环或氟塑料密封结构使用寿命较短的缺陷，解决了传统的实心金属环或氟塑料密封结构可靠性较差的问题。

Description

一种高可靠平面密封组件结构
技术领域
本发明涉及一种高可靠平面密封组件结构，尤其适用于空间液体火箭发动机的平面密封，属于空间推进器结构平面密封技术领域。
背景技术
空间液体火箭发动机是航天器轨道转移和姿态控制的主要动力单元，应用范围十分广泛。随着航天器寿命日益增加，对液体火箭发动机启动/关机循环寿命要求日益增高。
现有技术中，火箭发动机的推进剂通道通常采用实心金属环或氟塑料进行密封，存在如下的缺点：
第一、使用寿命较短，实心金属环或氟塑料难以耐受长期、数以万次的发动机开启/关闭导致的发动机冷热交变冲击。
第二、可靠性较差，实心金属环或氟塑料难以实现对多路通道的同时可靠密封。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种高可靠平面密封组件结构，通过设计内环密封垫和外环密封垫的构型并巧妙设置U形槽，实现了内环密封垫单独密封配装平面、外环密封垫单独密封配装平面或者外环密封垫套装在内环密封垫上共同密封配装平面，显著增强了平面密封结构的通用性，弥补了传统的实心金属环或氟塑料密封结构使用寿命较短的缺陷，解决了传统的实心金属环或氟塑料密封结构可靠性较差的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种高可靠平面密封组件结构，包括内环密封垫和外环密封垫；内环密封垫和外环密封垫均为回转体，内环密封垫和外环密封垫上均设有用于配装平面密封的U形槽。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫和外环密封垫的表面均采用镀金处理或镀铝处理。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫和外环密封垫的高度相同。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫和外环密封垫的厚度相同。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫和外环密封垫的材料均采用不锈钢、弹簧钢或钛合金。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫单独密封配装平面、外环密封垫单独密封配装平面或者外环密封垫套装在内环密封垫上共同密封配装平面。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫采用空心圆环结构，内环密封垫外边缘上设有周向的U形槽，内环密封垫的U形槽槽口中心线垂直于内环密封垫的轴线。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述内环密封垫外边缘直径设为D1、内环密封垫内边缘直径设为d1、内环密封垫的U形槽外半径设为R1、内环密封垫的U形槽内半径设为r1、内环密封垫外边缘至内环密封垫的U形槽最深处的距离设为L1、内环密封垫的U形槽单边厚度设为δ1；内环密封垫的尺寸满足公式：L1＝D1-d1；δ1＝R1-r1。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述外环密封垫采用空心圆环结构，外环密封垫内边缘上设有周向的U形槽，外环密封垫的U形槽槽口中心线垂直于外环密封垫的轴线。
在上述的一种高可靠平面密封组件结构中，所述外环密封垫外边缘直径设为D2、外环密封垫内边缘直径设为d2、外环密封垫的U形槽外半径设为R2、外环密封垫的U形槽内半径设为r2、外环密封垫外边缘至外环密封垫的U形槽最深处的距离设为L2、外环密封垫的U形槽单边厚度设为δ2；外环密封垫的尺寸满足公式：L2＝D2-d2；δ2＝R2-r2。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明满足了空间液体火箭发动机数以万次开启/关闭的冷热交变冲击承载要求，显著延长了发动机的循环寿命，实现了对多路通道的可靠密封，简化了双组元乃至多组元发动机结构设计。
【2】本发明既可以避免非金属易产生多余物污染通道的隐患，提高发动机的工作可靠性，又能够实现流体通道的二重密封，提升发动机的密封可靠性，还增强了发动机的抗力学振动能力，确保了空间液体火箭发动机在发射段的有效密封。
【3】本发明整体结构紧凑，便于维修和更换，生产成本较低，而且适用于多种工作环境，在复杂工况下依然能够良好运转，具备可操作性强的优势，市场应用前景非常广阔。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的示意图
图2为本发明的侧视图
图3为内环密封垫的剖视图
图4为外环密封垫的剖视图
其中：1内环密封垫；2外环密封垫；
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～2所示，一种高可靠平面密封组件结构，包括内环密封垫1和外环密封垫2；内环密封垫1和外环密封垫2均为回转体，内环密封垫1和外环密封垫2上均设有用于配装平面密封的U形槽。
优选的，内环密封垫1和外环密封垫2的表面均采用镀金处理或镀铝处理。
优选的，内环密封垫1和外环密封垫2的高度均设为2.8mm。
优选的，内环密封垫1和外环密封垫2的厚度均设为0.5mm。
优选的，内环密封垫1和外环密封垫2的材料均采用不锈钢、弹簧钢或钛合金。
优选的，内环密封垫1单独密封配装平面、外环密封垫2单独密封配装平面或者外环密封垫2套装在内环密封垫1上共同密封配装平面。
如图3所示，优选的，内环密封垫1采用空心圆环结构，内环密封垫1外边缘上设有周向的U形槽，内环密封垫1的U形槽槽口中心线垂直于内环密封垫1的轴线。
优选的，内环密封垫1外边缘直径设为D1、内环密封垫1内边缘直径设为d1、内环密封垫1的U形槽外半径设为R1、内环密封垫1的U形槽内半径设为r1、内环密封垫1外边缘至内环密封垫1的U形槽最深处的距离设为L1、内环密封垫1的U形槽单边厚度设为δ1；内环密封垫1的尺寸满足公式：L1＝D1-d1；δ1＝R1-r1。
如图4所示，优选的，外环密封垫2采用空心圆环结构，外环密封垫2内边缘上设有周向的U形槽，外环密封垫2的U形槽槽口中心线垂直于外环密封垫2的轴线。
优选的，外环密封垫2外边缘直径设为D2、外环密封垫2内边缘直径设为d2、外环密封垫2的U形槽外半径设为R2、外环密封垫2的U形槽内半径设为r2、外环密封垫2外边缘至外环密封垫2的U形槽最深处的距离设为L2、外环密封垫2的U形槽单边厚度设为δ2；外环密封垫2的尺寸满足公式：L2＝D2-d2；δ2＝R2-r2。
优选的，δ1＝δ2＝0.5mm，D1＝9mm，d1＝6.6mm，D2＝11.4mm，d2＝9mm，R1＝R2＝1.4mm，r1＝r2＝0.9mm。
本发明的工作原理是：
将内环密封垫1安装在配装平面待密封处，并将内环密封垫1的U形槽卡合在配装平面的待密封接口处，即可实现配装平面的可靠密封；
将外环密封垫2安装在配装平面待密封处，并将外环密封垫2的U形槽卡合在配装平面的待密封接口处，，即可实现配装平面的可靠密封；
将外环密封垫2套装在内环密封垫1上，确保外环密封垫2的U形槽口与内环密封垫1的U形槽口对接，再将内环密封垫1和外环密封垫2共同安装在配装平面待密封处，即可实现配装平面的高可靠密封。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：包括内环密封垫(1)和外环密封垫(2)；内环密封垫(1)和外环密封垫(2)均为回转体，内环密封垫(1)和外环密封垫(2)上均设有用于配装平面密封的U形槽。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)和外环密封垫(2)的表面均采用镀金处理或镀铝处理。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)和外环密封垫(2)的高度相同。
4.根据权利要求3所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)和外环密封垫(2)的厚度相同。
5.根据权利要求4所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)和外环密封垫(2)的材料均采用不锈钢、弹簧钢或钛合金。
6.根据权利要求5所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)单独密封配装平面、外环密封垫(2)单独密封配装平面或者外环密封垫(2)套装在内环密封垫(1)上共同密封配装平面。
7.根据权利要求1所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)采用空心圆环结构，内环密封垫(1)外边缘上设有周向的U形槽，内环密封垫(1)的U形槽槽口中心线垂直于内环密封垫(1)的轴线。
8.根据权利要求7所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述内环密封垫(1)外边缘直径设为D1、内环密封垫(1)内边缘直径设为d1、内环密封垫(1)的U形槽外半径设为R1、内环密封垫(1)的U形槽内半径设为r1、内环密封垫(1)外边缘至内环密封垫(1)的U形槽最深处的距离设为L1、内环密封垫(1)的U形槽单边厚度设为δ1；内环密封垫(1)的尺寸满足公式：L1＝D1-d1；δ1＝R1-r1。
9.根据权利要求1所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述外环密封垫(2)采用空心圆环结构，外环密封垫(2)内边缘上设有周向的U形槽，外环密封垫(2)的U形槽槽口中心线垂直于外环密封垫(2)的轴线。
10.根据权利要求9所述的一种高可靠平面密封组件结构，其特征在于：所述外环密封垫(2)外边缘直径设为D2、外环密封垫(2)内边缘直径设为d2、外环密封垫(2)的U形槽外半径设为R2、外环密封垫(2)的U形槽内半径设为r2、外环密封垫(2)外边缘至外环密封垫(2)的U形槽最深处的距离设为L2、外环密封垫(2)的U形槽单边厚度设为δ2；外环密封垫(2)的尺寸满足公式：L2＝D2-d2；δ2＝R2-r2。
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