CN108662340B - 一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节，包括：膨胀节补偿装置直段总成(1)、膨胀节补偿装置变径段总成(2)、波纹管(3)和多组柔性石墨弹性密封环(4)；所述多组柔性石墨弹性密封环(4)设置于所述膨胀节补偿装置直段总成(1)与所述膨胀节补偿装置变径段总成(2)形成的空腔(5)内；其中，所述多组柔性石墨弹性密封环(4)用于对所述高温高压空气(6)进行密封隔热处理，降低了耐高温高压膨胀节的波纹管的直接环境温度，实现了高温高压环境下的密封隔热。
Description
技术领域
本发明实施例涉及高温高压结构密封技术领域，尤其涉及一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节。
背景技术
纯净空气风洞作是一种采用蓄热加热方式以及其它辅助加热方式产生高温纯净试验空气，相对于燃烧加热方式，蓄热加热可以显著降低或者消除H2O、CO2等组分的污染，更为真实的模拟高空环境。目前国内还未建成能够运行的纯净空气风洞。
纯净空气风洞运行时，需要将经蓄热器产生温度在1800K，压力5Mpa的空气安全无泄漏的通过耐高温高压管道输送到距离蓄热器5米左右位置的可调喷管入口处。由于高约12米、重约10吨的蓄热器在将其内的陶瓷砖从常温加热到1800K后，材料热变形会导致蓄热器出口法兰中心升高，此时蓄热器和可调喷管相对于地面为刚性连接，为了保证风洞运行安全的可靠性，就需要在蓄热器和喷管之间设计耐高温高压空气的膨胀节，通过膨胀节的变形来补偿蓄热器的热结构变形。
然而，现有的膨胀节大都是耐高温不耐高压，或者耐高压不耐温的补偿装置，同时耐高温高压的膨胀节装置几乎不存在，因此，膨胀节对高温高压空气的密封隔热成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节，可以实现膨胀节对高温高压空气的密封隔热。
第一方面，本发明实施例提供的一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节，包括：
膨胀节补偿装置直段总成1、膨胀节补偿装置变径段总成2、波纹管3和多组柔性石墨弹性密封环4；
所述多组柔性石墨弹性密封环4设置于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内；
其中，所述多组柔性石墨弹性密封环4用于对所述高温高压空气6进行密封隔热处理。
在一个可能的实施方式中，所述多组柔性石墨弹性密封环4采用背对背的方式设置于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内。
在一个可能的实施方式中，所述多组柔性石墨弹性密封环4包括：多组V型柔性石墨弹性密封环7；
其中，所述V型柔性石墨弹性密封环7的截面为V型。
在一个可能的实施方式中，所述V型柔性石墨弹性密封环7包括：背面安装面8、柔性石墨9、金属网10和正面安装面11。
在一个可能的实施方式中，V型柔性石墨弹性密封环7通过所述背面安装面8和正面安装面11采用背对背或面对面的方式安装于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内
在一个可能的实施方式中，所述柔性石墨9内夹设置有所述金属网10。
在一个可能的实施方式中，所述金属网10为高纯度镍丝合金材质的金属网。
在一个可能的实施方式中，当所述波纹管3轴向伸缩或者压缩径向转动补偿变形时，所述多组柔性石墨弹性密封环4依靠自身的回弹力始终处于密封状态。
本发明实施例提供的密封膨胀节，降低了耐高温高压膨胀节的波纹管的直接环境温度，实现了高温高压环境下的密封隔热。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的V型柔性石墨弹性密封环的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节背对背安装结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
图1为本发明实施例提供的一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节的结构示意图，如图1所示该结构具体包括：
膨胀节补偿装置直段总成1、膨胀节补偿装置变径段总成2、波纹管3和多组柔性石墨弹性密封环4；
所述多组柔性石墨弹性密封环4设置于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内；
其中，所述多组柔性石墨弹性密封环4用于对所述高温高压空气6进行密封隔热处理。
具体地，当纯净空气风洞运行时，耐高温高压膨胀节的波纹管部分通过材料的弹性变形补偿蓄热器的热结构变形，此时，耐高温高压膨胀节的直段总成1部分相对于变径段总成2部分产生运动，可沿轴向伸缩和沿径向转动；为了防止高温高压气体6直接进入空腔5与波纹管3直接接触，影响波纹管3的强度，在耐高温高压膨胀节的直段总成1部分相对于变径段总成2部分之间安装多组V型柔性石墨弹性密封环4对高温高压空气6进行密封隔热，在高温高压空气6向空腔5泄漏方向上形成了多道密封。当耐高温高压膨胀节的直段总成1部分相对于变径段总成2部分沿X向压缩或者拉伸通过波纹管3时，多组V型柔性石墨弹性密封环4通过自身弹性变形始终保持一定的密封力；当当耐高温高压膨胀节的直段总成1部分相对于变径段总成2部分绕z轴向上z向、其它与x向垂直的径向转动通过波纹管3时，多组V型柔性石墨弹性密封环4最左侧的密封件上半部分被压紧，下半部分被放松，同时多组V型柔性石墨弹性密封环4最右侧的密封件上半部分被放松，下半部分被压紧，整个补偿过程中，多组V型柔性石墨弹性密封环4依次处于同种状态，使整个空腔始终保持密封状态，实现了将大量高温高压空气6与波纹管3的隔断，对高温高压空气6起到了密封隔热的作用。
可选地，所述多组柔性石墨弹性密封环4采用背对背的方式设置于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内。
可选地，所述多组柔性石墨弹性密封环4包括：多组V型柔性石墨弹性密封环7；
其中，所述V型柔性石墨弹性密封环7的截面为V型。
如图2所示，所述V型柔性石墨弹性密封环7包括：背面安装面8、柔性石墨9、金属网10和正面安装面11。
可选地，所述柔性石墨9内夹设置有所述金属网10。
可选地，所述金属网10为高纯度镍丝合金材质的金属网。
可选地，V型柔性石墨弹性密封环7通过所述背面安装面8和正面安装面11采用背对背或面对面的方式安装于所述膨胀节补偿装置直段总成1与所述膨胀节补偿装置变径段总成2形成的空腔5内
具体地，柔性石墨9具有可压缩性，采用V型截面进可增大了密封环各方向上的整体回弹能力；高纯度镍丝合金材质的金属网10不仅提高了两侧优质柔性石墨9的粘附能力，增加了石墨的防脱落性，还进一步提高了密封环的回弹能力，增强力密封效果的同时，提高了密封环的使用耐受度。
可选地，当所述波纹管3轴向伸缩或者压缩径向转动补偿变形时，所述多组柔性石墨弹性密封环4依靠自身的回弹力始终处于密封状态。
如图3所示，多组柔性石墨弹性密封环的内圈与耐高温高压膨胀节的直段总成外壁15接触，多组柔性石墨弹性密封环的外圈与耐高温高压膨胀节的变径段总成内壁16接触，V型柔性石墨弹性密封环12的背面安装面与V型柔性石墨弹性密封环13的背面安装面，采用背靠背的方式安装，V型柔性石墨弹性密封环13的正面安装面与V型柔性石墨弹性密封环14的正面安装面采用面对面的方式安装。和背对面的安装方式相比，此种背对背面对面的安装方式，在密封性能、整体回弹能力方面更优秀。
本发明实施例提供的密封膨胀节，降低了耐高温高压膨胀节的波纹管的直接环境温度，实现了高温高压环境下的密封隔热。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器RAM、内存、只读存储器ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于纯净空气风洞的密封膨胀节，其特征在于，所述密封膨胀节设置于纯净空气风洞的蓄热器和喷管之间，所述蓄热器用于产生温度在1800K，压力5Mpa的高温纯净试验空气并输送至所述喷管，所述密封膨胀节包括：
膨胀节补偿装置直段总成(1)、膨胀节补偿装置变径段总成(2)、波纹管(3)和多组柔性石墨弹性密封环(4)；
所述多组柔性石墨弹性密封环(4)设置于所述膨胀节补偿装置直段总成(1)与所述膨胀节补偿装置变径段总成(2)形成的空腔(5)内；
其中，所述多组柔性石墨弹性密封环(4)用于对所述高温纯净试验空气进行密封隔热处理；
当纯净空气风洞运行时，所述波纹管(3)通过材料的弹性变形补偿蓄热器的热结构变形，此时，所述膨胀节补偿装置直段总成(1)相对于所述膨胀节补偿装置变径段总成(2)产生运动，沿轴向伸缩或沿径向转动；
所述多组柔性石墨弹性密封环(4)包括：多组V型柔性石墨弹性密封环(7)；其中，所述V型柔性石墨弹性密封环(7)的截面为V型；
所述V型柔性石墨弹性密封环(7)包括：背面安装面(8)、柔性石墨(9)、金属网(10)和正面安装面(11)；
V型柔性石墨弹性密封环(7)通过所述背面安装面(8)和正面安装面(11)采用背对背或面对面的方式安装于所述膨胀节补偿装置直段总成(1)与所述膨胀节补偿装置变径段总成(2)形成的空腔(5)内。
2.根据权利要求1所述的密封膨胀节，其特征在于，所述多组柔性石墨弹性密封环(4)采用背对背的方式设置于所述膨胀节补偿装置直段总成(1)与所述膨胀节补偿装置变径段总成(2)形成的空腔(5)内。
3.根据权利要求1所述的密封膨胀节，其特征在于，所述柔性石墨(9)内夹设置有所述金属网(10)。
4.根据权利要求1所述的密封膨胀节，其特征在于，所述金属网(10)为高纯度镍丝合金材质的金属网。
5.根据权利要求1所述的密封膨胀节，其特征在于，当所述波纹管(3)轴向伸缩或径向转动 补偿变形时，所述多组柔性石墨弹性密封环(4)依靠自身的回弹力始终处于密封状态。
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