CN114526174B - 一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，包括：耳座，固定于可动调节板；异形弹性金属密封片，包括头部固定段、挤压段、调节板密封段、侧壁密封段；所述头部固定段固定于可动调节板；连接板，一端与耳座转动连接；压块，通过连接耳与连接板的另一端转动连接，压块与侧壁密封段的内侧接触压紧；装配侧壁后，异形弹性金属密封片被挤压变形，产生弹性反作用力，使调节板密封段与可动调节板接触压紧，形成面密封，挤压段与连接板接触挤压，侧壁密封段的外侧与固定侧壁接触压紧，形成面密封。本发明的密封结构为面密封结构，具有更好的密封性能，同时可以自适应因热胀等原因造成的密封空间改变，保证密封性能。

Description

一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构

技术领域

本发明涉及航空发动机喷管结构技术领域，具体涉及一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构。

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。二元矢量喷管为由上下可动调节板及左右固定侧壁组成的矩形流道，喷管调节板周围的密封结构是实现喷管功能的重要组成，因此解决密封问题是二元矢量喷管设计中的重点。

喷管调节板与固定侧壁之间的密封结构是为了阻挡高温燃气泄露，若燃气泄露将直接影响喷管的推力性能，同时可能造成其他结构件的烧蚀，因此该处密封结构是二元矢量喷管设计的难点。而现有的密封结构设计简单，在矢量喷管工作状态下，不能保证在不同状态下与可动调节板和固定侧壁间的有效压紧密封，因此不能满足密封需求，从而影响发动机性能及安全。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，该密封结构为面密封结构，具有更好的密封性能，同时可以自适应因热胀等原因造成的密封空间改变，保证密封性能。

本申请实施例提供以下技术方案：一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，所述弹性金属密封结构装配于可动调节板与固定侧壁之间，包括：

耳座，所述耳座固定在所述可动调节板上；

异形弹性金属密封片，所述异形弹性金属密封片包括头部固定段、挤压段、调节板密封段、侧壁密封段；所述头部固定段与所述可动调节板固定连接；

连接板，所述连接板的一端与所述耳座转动连接；

压块，所述压块上设置连接耳，所述压块通过所述连接耳与所述连接板的另一端转动连接，所述压块与所述侧壁密封段的内侧接触压紧；

当装配所述固定侧壁后，所述异形弹性金属密封片在挤压作用下发生变形，并产生弹性反作用力，使所述异形弹性金属密封片的所述调节板密封段与所述可动调节板接触压紧，形成面密封，所述挤压段与所述连接板接触挤压，所述侧壁密封段的外侧与所述固定侧壁接触压紧，形成面密封。

进一步地，所述挤压段与所述调节板密封段之间包括第一弹性变形段，所述弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。

进一步地，所述调节板密封段与所述侧壁密封段之间包括第二弹性变形段，所述第二弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。

进一步地，所述调节板密封段的长度大于所述挤压段和所述侧壁密封段的长度。

进一步地，所述侧壁密封段的尾部向所述侧壁密封段的内侧延伸并卷曲，形成尾部限位段。

进一步地，所述连接板由多个子板横向排列装配构成。

进一步地，所述头部固定段和所述挤压段之间还包括弹性过渡段。

进一步地，所述头部固定段、弹性过渡段、挤压段、第一弹性变形段、调节板密封段、第二弹性变形段、侧壁密封段、尾部限位段一体式成型，构成所述异形弹性金属密封片。

进一步地，所述连接板的两端分别通过连接销轴与所述耳座和所述连接耳转动连接。

进一步地，所述耳座和所述异形弹性金属密封片的所述头部固定段均通过螺钉固定在所述可动调节板上。

本发明实施例的弹性金属弹性密封结构具有以下有益效果：

1.本发明结构零件数量少，结构简单可靠，可作为二元矢量喷管可动调节板与固定侧壁之间的一种密封结构；

2.本发明结构与发动机喷管连接简单，弹性金属密封片仅与喷管有一处连接位置，易于更换，有较高的装配性和可维护性；

3.本发明结构中的弹性金属密封片可随密封空间的改变具有自适应调整功能，可保证在不同状态下与可动调节板和固定侧壁的有效压紧密封，密封稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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是本发明实施例中二元矢量喷管调节片与固定侧壁结构示意图；

图2是本发明实施例中的弹性金属密封结构示意图；

图3是本发明另一实施例中的弹性金属密封结构示意图；

图4是本发明实施例中的弹性金属密封结构装配示意图；

图5是本发明实施例中的弹性金属密封结构另一状态装配示意图；

其中，1-耳座；2-异形弹性金属密封片；3-连接板；4-压块；5-第一连接销轴；6-第二连接销轴；7-可动调节板；8-固定侧壁；2a-挤压段与连接板的接触面；2b-侧壁密封段与压块的接触面；2c-调节板密封段与可动调节板的接触面；2d-侧壁密封段与固定侧壁的接触面；2e（2e'）、2f（2f'）、2g（2g'）-“几”形发夹结构；h（h'）-密封空间。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明实施例的一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构在可动调节板与固定侧壁之间的装配位置。

如图2所示，本发明第一实施例的一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，所述弹性金属密封结构装配于可动调节板7与固定侧壁8之间，包括：

耳座1，所述耳座1固定在所述可动调节板7上；

异形弹性金属密封片2，所述异形弹性金属密封片2包括头部固定段、挤压段、调节板密封段、侧壁密封段；所述头部固定段与所述可动调节板7固定连接；

连接板3，所述连接板3的一端与所述耳座1转动连接；

压块4，所述压块4上设置连接耳，所述压块4通过所述连接耳与所述连接板3的另一端转动连接，所述压块4与所述侧壁密封段的内侧接触压紧；

当装配所述固定侧壁8后，所述异形弹性金属密封片2在挤压作用下发生变形，并产生弹性反作用力，使所述异形弹性金属密封片2的所述调节板密封段与所述可动调节板7接触压紧，形成面密封，所述挤压段与所述连接板3接触挤压，所述侧壁密封段的外侧与所述固定侧壁8接触压紧，形成面密封。

本发明实施例基于喷管可动调节板7和固定侧壁8之间的高温密封需求，设计了一种弹性金属密封结构，如图2所示。该结构主要由耳座1、异形弹性金属密封片2、连接板3、压块4、第一连接销轴5、第二连接销轴6组成。其中异形弹性金属密封片2与连接板3的接触面定义为2a、与压块的接触面定义为2b、与可动调节板的接触面定位为2c、与固定侧壁的接触面定义为2d。

该结构在具体实施时，耳座1和异形弹性金属密封片2的顶端均与可动调节板7用螺钉连接固定，连接板3的上端与耳座1通过第一连接销轴5连接，两者可相对转动，连接板3的下端与压块4通过第二连接销轴6连接，也可相互转动。异形弹性金属密封片2在自然状态下有一定的弹性伸缩量，可保证压块4可装入弹性金属片内，接触面2a和2b在装配于密封空间之前并未完全压紧。

本发明实施例中，所述挤压段与所述调节板密封段之间包括第一弹性变形段，所述弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。所述调节板密封段与所述侧壁密封段之间包括第二弹性变形段，所述第二弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。

具体实施时，如图4-图5所示，图4-图5为本发明的弹性金属密封结构装配示意图，图5代表密封空间h在工作中改变为h'后的结构示意，其中的2e（2e'）、2f（2f'）、2g（2g'）为异形弹性金属密封片2上的三处“几”形发夹结构。耳座1和异形弹性金属密封片2的前端固定在可动调节板7上，当固定侧壁8固定在喷管相应位置时，由于异形弹性金属密封片2设计有一定的弹性伸缩量，在密封空间h的限制下接触面2c与可动调节板7完全压紧，接触面2d与固定侧壁8完全压紧。同时，异形弹性金属密封片2受到挤压产生弹性反作用力施加于接触面2a，使连接板3始终受到一个绕第一连接销轴5逆时针转动的力矩，并通过压块4传递至接触面2b，确保异形弹性金属密封片2末端的侧壁密封段与固定侧壁8完全压紧，由于压块4与连接板3可相互转动，因此可以保证压块4始终紧贴于接触面2b。当发动机工作状态改变，在材料热膨胀等因素下密封空间发生改变，如图5所示，此时连接板3倾角发生改变，并作用于接触面2a和接触面2b处，在反作用力下使异形弹性金属密封片2上的“几”形发夹结构发生弹性变形，变形后状态为“几”形发夹结构2e'、2f'、2g'，以自适应密封空间的改变，保持密封性能，异形弹性金属密封片2始终能保证其接触面2c和接触面2d的完全压紧状态，始终保持有效密封。

可选的，所述调节板密封段的长度大于所述挤压段和所述侧壁密封段的长度。当异形弹性金属密封片2受到挤压时，“几”形发夹结构发生弹性变形，为了确保异形弹性金属密封片2在被挤压变形后的稳定性，本实施例中优选的所述调节板密封段的长度大于所述挤压段和所述侧壁密封段的长度，使得所述调节板密封段和所述可动调节板7之间的接触面2c较大，保证所述调节板密封段在所述可动调节板7上不会发生移动，确保稳定性。

由图4-图5的装配示意图可以看出，本发明实施例的弹性金属密封结构装配于喷管可动调节板与固定侧壁之间，可动调节板为转动件，固定侧壁为固定件，发动机高温燃气充满可动调节板与固定侧壁形成的矩形通道中，由于可动调节板需要转动，与固定侧壁之间为间隙配合，如果此处不作任何密封处理，高温燃气则会通过此间隙泄露，影响发动机性能及安全。因此本实施例的弹性金属密封结构可随密封空间的改变具有自适应调整功能，可保证在不同状态下与可动调节板和固定侧壁的有效压紧密封，密封稳定性好。

本发明的第二实施例中，所述侧壁密封段的尾部向所述侧壁密封段的内侧延伸并卷曲，形成尾部限位段，所述尾部限位段设置为卷曲状，可便于压块4装入弹性金属片内，同时在尾部限位段的弯钩结构作用下不会脱出，对压块4起到限位作用。

所述头部固定段和所述挤压段之间还包括弹性过渡段。所述头部固定段、弹性过渡段、挤压段、第一弹性变形段、调节板密封段、第二弹性变形段、侧壁密封段、尾部限位段一体式成型，构成所述异形弹性金属密封片2。

本发明的第三实施例中，如图3所示，所述连接板3由多个子板横向排列装配构成。在实际生产装配过程中，由于连接板3的两端需要设置为弯曲的环状，以便于通过销轴与耳座和连接耳连接，使得整块连接板3加工不便，且不利于原料的节约，因此本实施例优选的采用多个子板横向排列装配构成所述连接板3，以解决加工不便的问题。

在本发明的上述实施例中，关键结构为异形弹性金属密封片2，如图4和图5所示，该结构上的2e、2f、2g三处“几”形发夹结构对整个密封结构起到重要作用。一方面“几”形发夹结构2e和2f自身具有一定的回弹力，该回弹力可保证接触面2a与连接板3压紧，使连接板3始终受到一个绕第一连接销轴5逆时针转动的力矩，并通过压块4传递至接触面2b，进一步传至接触面2d，使异形弹性金属密封片2末端侧壁密封段的平面结构始终压紧固定侧壁8，形成与固定侧壁8的面密封；另一方面，在“几”形发夹结构2g弹性压缩力、2e和2f回弹反作用力下，可异形确保弹性金属密封片2前端调节板密封段的平面结构始终压紧贴合可动调节板7，形成与可动调节板7的面密封。当密封空间状态改变时，“几”形发夹结构2e、2f、2g处本身具有很好的弹性功能，“几”形结构的圆心、折弯半径、“几”形斜角都会改变，以改变异形弹性金属密封片2的接触面2c和接触面2d之间的距离，并自适应密封空间改变，保持密封性能。在矢量喷管工作状态下，密封空间发生变化时，异形弹性金属密封片2始终受到挤压，具有回弹作用力，形成对可动调节板7和固定侧壁8的压紧保持，以达到有效密封。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，所述弹性金属密封结构装配于可动调节板与固定侧壁之间，其特征在于，包括：

耳座，所述耳座固定在所述可动调节板上；

异形弹性金属密封片，所述异形弹性金属密封片包括头部固定段、挤压段、调节板密封段、侧壁密封段；所述头部固定段与所述可动调节板固定连接；

连接板，所述连接板的一端与所述耳座转动连接；

压块，所述压块上设置连接耳，所述压块通过所述连接耳与所述连接板的另一端转动连接，所述压块与所述侧壁密封段的内侧接触压紧；

当装配所述固定侧壁后，所述异形弹性金属密封片在挤压作用下发生变形，并产生弹性反作用力，使所述异形弹性金属密封片的所述调节板密封段与所述可动调节板接触压紧，形成面密封，所述挤压段与所述连接板接触挤压，所述侧壁密封段的外侧与所述固定侧壁接触压紧，形成面密封。

2.根据权利要求1所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述挤压段与所述调节板密封段之间包括第一弹性变形段，所述弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。

3.根据权利要求2所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述调节板密封段与所述侧壁密封段之间包括第二弹性变形段，所述第二弹性变形段包括至少一个“几”形发夹结构。

4.根据权利要求1所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述调节板密封段的长度大于所述挤压段和所述侧壁密封段的长度。

5.根据权利要求3所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述侧壁密封段的尾部向所述侧壁密封段的内侧延伸并卷曲，形成尾部限位段。

6.根据权利要求1所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述连接板由多个子板横向排列装配构成。

7.根据权利要求5所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述头部固定段和所述挤压段之间还包括弹性过渡段。

8.根据权利要求7所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述头部固定段、弹性过渡段、挤压段、第一弹性变形段、调节板密封段、第二弹性变形段、侧壁密封段、尾部限位段一体式成型，构成所述异形弹性金属密封片。

9.根据权利要求1所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述连接板的两端分别通过连接销轴与所述耳座和所述连接耳转动连接。

10.根据权利要求1所述的用于喷管调节板与侧壁间的弹性金属密封结构，其特征在于，所述耳座和所述异形弹性金属密封片的所述头部固定段均通过螺钉固定在所述可动调节板上。

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