CN114135419B - 一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，所述密封结构装配于喷管机匣与调节板之间，包括支板、几形弹性片、上部密封片和底部密封片，所述支板包括上部的平面段和下部的弯曲段，支板的平面段分别与喷管机匣和几形弹性片的一侧边固定连接，上部密封片和底部密封片均包括U形段，所述上部密封片的U形段的一侧分别与所述支板的弯曲段和所述几形弹性片的另一侧边连接，所述底部密封片的U形段的一侧与所述喷管机匣固定连接。本发明的密封结构可更好的满足喷管机匣与调节板之间的高温密封需求，确保喷管可动调节板与连接机匣之间的密封具有更高的稳定性和可靠性。

Description

一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构

技术领域

本公开涉及航空发动机喷管结构设计，尤其涉及一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构。

背景技术

二元矢量喷管可使飞机具备良好的隐身性、高机动性和一体化布局等特点，是先进航空发动机尾喷管的优选对象。

二元矢量喷管为上下可动调节板及左右固定板组成的矩形流道，喷管调节板处的密封结构是实现喷管功能的重要组成，因此解决调节板处的密封问题是二元矢量喷管设计中的重点。喷管机匣与可动调节板位置处的密封结构一方面是确保发动机冷却气能顺利引入喷管中，同时也要防止流道高温燃气倒灌影响喷管构件，因此该处密封结构是二元矢量喷管设计的重点。如图1所示为喷管机匣与调节板现有的一种密封结构，该结构为单接触密封，喷管调节板与密封结构仅有一处密封接触点，未保留密封裕度，且密封构件各自孤立，此处存在一定的脱开风险，如果构件之间接触不严也会导致漏气，该结构在稳定性和可靠性方面存在一定的问题。

发明内容

为了解决二元矢量喷管机匣与调节板之间现有密封机构的存在的风险问题，更好的实现功能需求，本公开实施例提供一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，一方面使该处密封具备双裕度功能，且构件相互之间形成稳定三角形结构，增强了结构的可靠性，该密封结构可更好的满足喷管机匣与调节板之间的高温密封需求，确保喷管可动调节板与连接机匣之间的密封具有更高的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，所述密封结构装配于喷管机匣与调节板之间，包括支板、几形弹性片、上部密封片和底部密封片，所述支板包括上部的平面段和下部的弯曲段，所述支板的平面段分别与所述喷管机匣和所述几形弹性片的一侧边固定连接，所述上部密封片和所述底部密封片均包括U形段，所述上部密封片的U形段的一侧分别与所述支板的弯曲段和所述几形弹性片的另一侧边连接，所述底部密封片的U形段的一侧与所述喷管机匣固定连接；

当装配所述调节板后，在所述几形弹性片的回弹作用下，所述上部密封片受到逆时针方向的扭矩，使所述上部密封片的U形段与所述调节板相抵，形成第一密封点，所述底部密封片U形段的另一侧与所述喷管机匣相抵，使所述底部密封片的U形段分别与所述调节板和所述上部密封片U形段的另一侧相抵，分别形成第二密封点和第三密封点，所述第一密封点、第二密封点和所述第三密封点的连线构成三角形。

进一步地，所述底部密封片还包括位于U形段一侧的平面连接段和位于U形段另一侧的曲面密封段，所述底部密封片的平面连接段用于将所述底部密封片与所述喷管机匣固定连接，所述喷管机匣的出口下端开设凹槽，所述凹槽与所述喷管机匣出口端下方的机匣隔热屏伸出所述凹槽的一段构成凹穴，所述底部密封片的曲面密封段位于所述凹穴内，且与所述凹穴内壁相抵。

进一步地，所述上部密封片还包括位于U形段一侧的曲面连接段和位于U形段另一侧的曲面抵接段，所述上部密封片的曲面连接段用于与所述支板和所述几形弹性片连接，所述上部密封片的曲面抵接段用于与所述底部密封片的U形段抵接，形成所述第三密封点。

进一步地，所述上部密封片的曲面连接段与所述支板的弯曲段通过销子连接，且所述上部密封片可绕所述销子转动。

进一步地，所述上部密封片的曲面连接段上开设条形通孔，

所述几形弹性片的侧边弯曲形成沟槽边，该沟槽边穿过所述条形通孔，将所述上部密封片与所述几形弹性片连接。

进一步地，所述支板和所述底部密封片分别通过连接螺钉与所述喷管机匣连接。

进一步地，所述几形弹性片、所述上部密封片和所述底部密封片均为金属弹性片。

进一步地，所述几形弹性片、所述上部密封片和所述底部密封片均一体式成型。

本发明设计的双接触金属弹性密封结构具有以下有益效果：

1.本结构的上部密封片与底部密封片装配为点-线(线-面)配合，相比现有金属弹性密封结构的点-点(线-线)配合，具有更好的可靠性；

2.现有金属弹性密封结构的某一密封片由于机匣隔热屏的存在需要提前装配于机匣内侧，装配性较差，而本结构的所有零件均在机匣外侧装配，不受机匣隔热屏影响，具有较高的装配经济性；

3.本结构相比现有结构，密封结构与调节板为双接触密封，该设计考虑了双裕度功能，极大降低了调节板在转动过程中的密封失效风险；

4.本结构中的零件与调节板、机匣接触点之间形成三角形框架结构，能确保调节板在转动过程中整个密封结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的金属弹性密封结构示意图；

图2为本发明的双接触金属弹性密封结构侧视图；

图3为本发明的双接触金属弹性密封立体结构示意图；

图4为本发明的双接触金属弹性密封结构装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图2-4所示，本公开实施例基于喷管机匣和调节板之间的高温密封需求设计了一种用于二元矢量喷管的双接触金属弹性密封结构。该结构主要由支板1、底部密封片2、几形弹性片3、上部密封片4、第一连接螺钉5、第二连接螺钉6、销子7组成。

该结构中，支板1和底部密封片2分别通过第一连接螺钉5、第二连接螺钉6与喷管机匣8连接，此时底部密封片2的2c处卡置于机匣处的凹槽，对底部密封片2行成柔性固定；上部密封片4与支板1通过销子7相连并可绕销子转动；几形弹性片3具有一定的弹性，在自然状态下预留一定的弹性压缩量，几形弹性片3一端与支板1通过螺钉与机匣连接固定，另一端与上部密封片4采用沟槽连接，当几形弹性片3与上部密封片4自然连接时，在弹性片弹力作用下，上端密封片4绕销子7有一定的逆时针转动，此时上部密封片4与底部密封片2尚未形成2a接触点。

当装配调节板时，几形弹性片3受到弹性压缩力，并带动上部密封片4绕销子7顺时针转动并至于2a位置。调节板的圆弧段则与上部密封片4a及底部密封片2b位置压紧贴合，此时上部密封片4及底部密封片2均与调节板圆弧段压紧，形成双接触密封，一旦2b位置出现局部密封漏气，4a位置仍然可以保证其密封性。

当调节板在不同状态下转动时，第一密封点4a、第二密封点2b、第三密封点2a始终可以与调节板形成一个稳定的三角形区域，在保证双接触密封的也增强了密封结构的可靠性。本发明的双接触金属密封结构在喷管机匣和调节板上的装配示意如图4所示，图中喷管机匣8与机匣隔热屏9之间的缝隙由底部密封片2密封，底部密封片2与上部密封片4同时与调节板10接触形成双接触密封，实现对此处流道的全密封。

由图4的装配示意图可以看出，本发明的双接触金属弹性密封结构装配于喷管机匣8与调节板10之间，这主要是由于机匣为固定件，而调节板10为活动件，发动机高温燃气顺着机匣隔热屏9底部流入调节板10底部，如果此处无密封结构，在这两者之间形成较大的缝隙，喷管内流道将会形成缺陷无法保证喷管正常工作。

本公开实施例中，喷管机匣8出口下端开一处凹槽，机匣隔热屏9需要伸出凹槽，从而在此处形成一个凹穴，底部密封片2的2c位置为特殊弯曲型面，可以保证与机匣及隔热屏同时接触，并可保证2c位置始终位于凹穴内而不会脱出；调节板10通过销钉与机匣上的固定安装座铰接，该机匣的固定座在设计时保证了调节板装配后与底部密封片2的2b位置压紧接触，此时该压紧力可传递至2c位置，确保底部密封片2与喷管机匣8及机匣隔热屏9的压紧接触；上部密封片4与支板1之间通过销子7连接，当调节板装配后，在几形弹性片3的回弹力作用下，上部密封片4受到逆时针方向的扭矩使其4a位置压紧至调节板上；同时，上部密封片4的末端在扭矩作用下与底部密封片2的倾斜面接触位置2a压紧贴合。本发明结构的各零件之间，以及零件与喷管机匣、调节板相互之间依靠金属片的弹性特性及耐高温特性，并在调节板整个运动范围内始终保持三角形态的稳定结构，同时具备良好的装配性，可完全实现此种结构的可靠密封。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，所述密封结构装配于喷管机匣与调节板之间，其特征在于，包括支板、几形弹性片、上部密封片和底部密封片，所述支板包括上部的平面段和下部的弯曲段，所述支板的平面段分别与所述喷管机匣和所述几形弹性片的一侧边固定连接，所述上部密封片和所述底部密封片均包括U形段，所述上部密封片的U形段的一侧分别与所述支板的弯曲段和所述几形弹性片的另一侧边连接，所述底部密封片的U形段的一侧与所述喷管机匣固定连接；

当装配所述调节板后，在所述几形弹性片的回弹作用下，所述上部密封片受到逆时针方向的扭矩，使所述上部密封片的U形段与所述调节板相抵，形成第一密封点，所述底部密封片U形段的另一侧与所述喷管机匣相抵，使所述底部密封片的U形段分别与所述调节板和所述上部密封片U形段的另一侧相抵，分别形成第二密封点和第三密封点，所述第一密封点、第二密封点和所述第三密封点的连线构成三角形。

2.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述底部密封片还包括位于U形段一侧的平面连接段和位于U形段另一侧的曲面密封段，所述底部密封片的平面连接段用于将所述底部密封片与所述喷管机匣固定连接，所述喷管机匣的出口下端开设凹槽，所述凹槽与所述喷管机匣出口端下方的机匣隔热屏伸出所述凹槽的一段构成凹穴，所述底部密封片的曲面密封段位于所述凹穴内，且与所述凹穴内壁相抵。

3.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述上部密封片还包括位于U形段一侧的曲面连接段和位于U形段另一侧的曲面抵接段，所述上部密封片的曲面连接段用于与所述支板和所述几形弹性片连接，所述上部密封片的曲面抵接段用于与所述底部密封片的U形段抵接，形成所述第三密封点。

4.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述上部密封片的曲面连接段与所述支板的弯曲段通过销子连接，且所述上部密封片可绕所述销子转动。

5.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述上部密封片的曲面连接段上开设条形通孔，

所述几形弹性片的侧边弯曲形成沟槽边，该沟槽边穿过所述条形通孔，将所述上部密封片与所述几形弹性片连接。

6.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述支板和所述底部密封片分别通过连接螺钉与所述喷管机匣连接。

7.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述几形弹性片、所述上部密封片和所述底部密封片均为金属弹性片。

8.根据权利要求1所述的用于喷管机匣与调节板的双接触金属密封结构，其特征在于，所述几形弹性片、所述上部密封片和所述底部密封片均一体式成型。

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