CN117780926A - 一种蠕动填缝式密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蠕动填缝式密封装置，包括战斗部端盖，战斗部端盖上装有密封盖板，密封盖板包括盖板主体和密封凸台，密封凸台为从上到下直径逐渐减小的环形体结构，密封凸台的外侧面与密封盖板安装槽内壁之间的间隙为环形窄缝，环形窄缝为从上到下直径逐渐增大的环形体结构，密封凸台下方依次设置有柔性密封圈、加压垫片以及内圈弹簧和外圈弹簧。本发明为柔性密封圈设计了蠕动的空间，该空间为一个环形窄缝，柔性密封圈在蠕动后能够将该环形窄缝堵住，由于该环形窄缝为发生泄漏的必经之处，因此当该环形窄缝被堵住后，体爆轰战斗部内部的液体无法泄漏，实现了密封。

Description

一种蠕动填缝式密封装置

技术领域

本发明属于密封技术领域，涉及一种密封装置，特别涉及一种蠕动填缝式密封装置。

背景技术

体爆轰战斗部内部装填高能燃料，通过炸药爆炸抛撒驱动作用，高能燃料被抛撒到空气中，高能燃料雾化并与空气混合，形成大范围的活性云团，再经炸药二次起爆，活性云团产生体爆轰，释放出强烈的冲击波，冲击波威力超过多倍质量TNT的爆炸威力，是威力最大的非核武器之一。体爆轰战斗部内部装填的高能燃料含有液相材料，因此，体爆轰战斗部中与高能燃料接触的各个部位都需具有密封性，体爆轰战斗部的壳体、前后端盖、装药口、穿电缆线管和抛撒药管等机械接口都需满足密封要求，体爆轰战斗部装药口直径为80mm。

常新龙等人在文献中报道：战斗部密封材料主要采用橡胶。橡胶具有良好的弹性，橡胶与金属壳体挤压接触时，会在压力作用下发生弹性变形，进而与金属壳体良好的贴合，实现密封效果。但体爆轰战斗部内部的高能液相燃料具有强腐蚀性，高能液相燃料与橡胶发生化学反应，反应后的橡胶发生老化，失去回弹性，不再起到密封作用,一旦体爆轰战斗部发生泄露，将导致重大事故。

聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学反应，能够满足与高能液相燃料的相容性，聚四氟乙烯材料做成的密封圈可以在体爆轰战斗部上长期使用。吴迪菲等人在文献中报道：聚四氟乙烯具有优良的物化性质，是一种较好的密封材料，广泛应用于国防、航空航天、医学、石油化工、电子、机械等许多领域的密封装置上。但是聚四氟乙烯密封材料自身固有的缺陷，其耐蠕变性能差，聚四氟乙烯密封材料在压力作用下蠕动变形后会变得松弛，不再具有回弹性，无法与金属壳体良好的挤压贴合，进而失去了密封效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供了一种蠕动填缝式密封装置，解决现有技术中体爆轰战斗部的密封圈在变得松弛后，无法与金属壳体良好的挤压贴合，从而丧失密封功能的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种蠕动填缝式密封装置，包括战斗部端盖，战斗部端盖中心的开口处为装药口，装药口外侧的战斗部端盖上开设有密封盖板安装槽，密封盖板安装槽内安装有密封盖板。

所述的密封盖板包括一体化设置的盖板主体和密封凸台，密封盖板安装槽外侧的战斗部端盖和盖板主体上均开设有螺纹安装孔，螺纹安装孔内安装有紧定螺钉，盖板主体设置在装药口的正上方并且能够将装药口完全覆盖；密封凸台为从上到下直径逐渐减小的环形体结构，密封凸台设置在密封盖板安装槽的顶部内，密封凸台的外侧面与密封盖板安装槽内壁之间的间隙为环形窄缝，环形窄缝为从上到下直径逐渐增大的环形体结构。

所述的密封盖板安装槽的底部从内到外依次设置有内圈弹簧和外圈弹簧，内圈弹簧和外圈弹簧为同轴设置，内圈弹簧的外直径小于外圈弹簧的内直径；内圈弹簧和外圈弹簧的上方设置有加压垫片，加压垫片安装在密封盖板安装槽内；加压垫片的上方设置有柔性密封圈，柔性密封圈安装在密封盖板安装槽内。

所述的内圈弹簧的顶端与加压垫片底部的内侧部分紧密相接触，所述的外圈弹簧与加压垫片底部的外侧部分紧密相接触，加压垫片的顶部与柔性密封圈的底部紧密相接触，柔性密封圈顶部的内侧部分与密封凸台紧密相接触，柔性密封圈顶部的外侧部分在受到挤压时能够进入环形窄缝。

本发明还具有如下技术特征：

所述的加压垫片受到的来自外圈弹簧的挤压力为来自内圈弹簧的挤压力的1.5～1.8倍。

所述的密封凸台的外侧面为圆锥面，密封凸台外侧面的圆锥面母线与轴线夹角为15°～20°。

所述的柔性密封圈的材质为聚四氟乙烯。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明的蠕动填缝式密封装置为柔性密封圈设计了蠕动的空间，该空间为一个环形窄缝，柔性密封圈在蠕动后能够将该环形窄缝堵住，由于该环形窄缝为发生泄漏的必经之处，因此当该环形窄缝被堵住后，体爆轰战斗部内部的液体无法泄漏，实现了密封。

附图说明

图1为蠕动填缝式密封装置的整体结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-战斗部端盖，2-装药口，3-密封盖板安装槽，4-密封盖板，5-紧定螺钉，6-环形窄缝，7-内圈弹簧，8-外圈弹簧，9-加压垫片，10-柔性密封圈。

401-盖板主体，402-密封凸台。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出了一种蠕动填缝式密封装置，如图1所示，包括战斗部端盖1，战斗部端盖1为体爆轰战斗部的端盖，战斗部端盖1为圆形板状结构，战斗部端盖1中心的开口处为装药口2；装药口2外侧的战斗部端盖1上开设有密封盖板安装槽3，密封盖板安装槽3为圆环形结构；密封盖板安装槽3内安装有密封盖板4。

密封盖板4包括一体化设置的盖板主体401和密封凸台402，盖板主体401为圆形板状结构，密封盖板安装槽3外侧的战斗部端盖1和盖板主体401上均开设有螺纹安装孔，螺纹安装孔内安装有紧定螺钉5，盖板主体401设置在装药口2的正上方并且能够将装药口2完全覆盖；密封凸台402为从上到下直径逐渐减小的环形体结构，密封凸台402设置在密封盖板安装槽3的顶部内，密封凸台402的外侧面与密封盖板安装槽3内壁之间的间隙为环形窄缝6，环形窄缝6为从上到下直径逐渐增大的环形体结构。

密封盖板安装槽3的底部从内到外依次设置有内圈弹簧7和外圈弹簧8，内圈弹簧7和外圈弹簧8为同轴设置，内圈弹簧7的外直径小于外圈弹簧8的内直径；内圈弹簧7和外圈弹簧8的上方设置有加压垫片9，加压垫片9安装在密封盖板安装槽3内；加压垫片9的上方设置有柔性密封圈10，柔性密封圈10安装在密封盖板安装槽3内。

内圈弹簧7的顶端与加压垫片9底部的内侧部分紧密相接触，外圈弹簧8与加压垫片9底部的外侧部分紧密相接触，加压垫片9的顶部与柔性密封圈10的底部紧密相接触，柔性密封圈10顶部的内侧部分与密封凸台402紧密相接触，柔性密封圈10顶部的外侧部分在受到挤压时能够进入环形窄缝6。

本实施例中，内圈弹簧7向上挤压加压垫片9，进而向上挤压柔性密封圈10内圈部分，外圈弹簧8向上挤压加压垫片9，进而向上挤压柔性密封圈10外圈部分；柔性密封圈10内圈部分主要与密封盖板4接触，实现与机械零件的密封，柔性密封圈10外圈部分主要进入环形窄缝6，将环形窄缝6堵住，并与环形窄缝6紧密贴合实现密封。因此，内圈弹簧7和外圈弹簧8的功能是不同的。内圈弹簧7只需要提供满足柔性密封圈10与密封盖板4接触，实现密封的力就可以。外圈弹簧8需要提供柔性密封圈10进入环形窄缝6，将环形窄缝6堵住，并与环形窄缝6紧密贴合的力，外圈弹簧8需要提供的力比内圈弹簧7需要提供的力大。

作为本实施例的一种具体方案，加压垫片9受到的来自外圈弹簧8的挤压力为来自内圈弹簧7的挤压力的1.5倍。当外圈弹簧8所提供的力比内圈弹簧7所提供的力大的很少时，由于柔性密封圈10发生蠕动需要的力大，柔性密封圈10与金属零件密封需要的力小，若这两种力差别不大，提供给柔性密封圈10发生蠕动的力与密封的力相同时，此力不足以使柔性密封圈10发生足够的蠕动，提供给柔性密封圈10密封的力与发生蠕动的力相同时，柔性密封圈10与金属零件挤压程度过大，容易发生裂纹损坏，导致泄漏。当外圈弹簧8所提供的力比内圈弹簧7所提供的力大的很多时，又容易将加压垫片9在不平衡的力的作用下发生内外倾斜，向上运动的过程中容易发生卡主的现象，无法实现本发明的效果。

针对上述问题，通过部分理论计算，召集有相关工作经验的工作人员集体商议讨论，并将以上问题进行分解，每个模块单独进行实验评估，最终认为，加压垫片9的下端的外圈弹簧8的挤压力为内圈弹簧7的1.5～1.8倍时，加压垫片9在内外圈弹簧8的作用下不会发生过大的倾斜，也不会被卡主；同时内圈弹簧7提供的力足以使柔性密封圈10内圈与密封盖板4贴合实现密封，外圈弹簧8提供的力足以使柔性密封圈10进入环形窄缝6，将环形窄缝6堵住，而且柔性密封圈10内圈也不会因为被挤压的力过大发生破坏，保证能够良好地实现密封效果。

作为本实施例的一种具体方案，密封凸台402的外侧面为圆锥面；密封凸台402的内侧面为圆柱面，密封凸台402的下端面为圆环面；密封凸台402外侧面的圆锥面母线与轴线夹角为15°～20°。密封凸台402外侧面的圆锥面母线与轴线夹角对密封效果是有影响的，密封凸台402外侧面的圆锥面母线与轴线夹角太大时，环形窄缝6的宽度随之变大，将环形窄缝6堵住需要柔性密封圈10发生蠕动的量太多，若柔性密封圈10的蠕动量不足，则难以将柔性密封圈10堵住，难以实现密封，而且环形窄缝6宽度太大，柔性密封圈10向上蠕动后，由于空间太大，被挤压的程度变小，密封效果变差。而密封凸台402外侧面的圆锥面母线与轴线夹角太小时，环形窄缝6的下端开口太小，柔性密封圈10进入环形窄缝6的入口太小，柔性密封圈10只能从一个很小的入口向环形窄缝6中蠕动，柔性密封圈10向环形窄缝6中蠕动的阻力太大，柔性密封圈10蠕动一部分后，由于阻力太大，无法完全将环形窄缝6堵死，密封效果减弱。

针对上述问题，通过部分理论计算，发现只有当密封凸台402外侧面的圆锥面母线与轴线夹角为15°～20°时，环形窄缝6的下端开口合适，柔性密封圈10蠕动后即能够将环形窄缝6堵住，又能够和环形窄缝6紧密贴合，实现良好的密封效果。

作为本实施例的一种具体方案，柔性密封圈10的材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有良好的防腐蚀性。

本发明的蠕动填缝式密封装置的使用方法具体包括如下步骤：

步骤一，装置安装：

将加压垫片9与战斗部端盖1装配；将柔性密封圈10与战斗部端盖1装配；将密封盖板4与战斗部端盖1装配。

步骤二，进行密封：

将紧定螺钉5安装在密封盖板4上，紧定螺钉5会给予密封盖板4向下的力，密封凸台402向下挤压柔性密封圈10，柔性密封圈10向下挤压加压垫片9使得内圈弹簧7和外圈弹簧8受到压缩，内圈弹簧7和外圈弹簧8给予加压垫片9持续向上的力，加压垫片9持续给予柔性密封圈10向上的力，柔性密封圈10的外圈部分在持续挤压力作用下发生蠕动，而后进入环形窄缝6中并将环形窄缝6堵住，由于该环形窄缝6为体爆轰战斗部壳体内部装药泄漏的必经之处，环形窄缝6被堵住后，内部燃料无法泄漏，实现了密封。

本发明的蠕动填缝式密封装置的工作原理如下：

体爆轰战斗部内部的高能燃料具有较强的腐蚀性，常规的橡胶密封圈被腐蚀，只有聚四氟乙烯材料不被腐蚀，因此，采用柔性密封圈10，但聚四氟乙烯材料有另外一个缺点，在压力作用下发生蠕动，蠕动后变的松弛，无法与金属件紧密贴合，失去密封效果。

本发明在柔性密封圈10的下端依次设置了加压垫片9以及内圈弹簧7和外圈弹簧8，内圈弹簧7和外圈弹簧8能够持续地为加压垫片9提供支撑力，加压垫片9在该支撑力的作用下，会持续的向上挤压柔性密封圈10，柔性密封圈10的上端与密封凸台402挤压接触，由于密封凸台402的下端面面积比柔性密封圈10上端面面积小，因此密封凸台402的下端面只与柔性密封圈10上端面内环接触，柔性密封圈10上端面外环是裸露的；柔性密封圈10上端面外环裸露之处向上是环形窄缝6，柔性密封圈10受到压力后，会发生蠕动，由于环形窄缝6下端缝隙宽，环形窄缝6上端缝隙窄，柔性密封圈10从下向上蠕动后，会逐渐将环形窄缝6堵住。

柔性密封圈10向越来越窄的环形窄缝6中蠕动的过程中，由于环形窄缝6越向上越窄，因此柔性密封圈10向上蠕动的量不变的前提下，缝越窄，越拥挤，挤压力越大，对于柔性密封圈10，加压力越大，密封效果越好。燃料从体爆轰战斗部内部向外泄露的路线为，先通过装药口2，再经过密封盖板安装槽3，最后经过环形窄缝6，然后泄露，环形窄缝6为泄露的必经之处，因此将环形窄缝6堵住后，必然能够保证燃料不会泄露。

实施例1的效果验证：

加工十个实施例1的蠕动填缝式密封装置，通过本发明的使用方法进行使用，内部装填腐蚀性燃料，保存三年后，均未发生泄漏，证明本发明有效。

实施例2：

本实施例给出了一种蠕动填缝式密封装置，该装置的具体结构与实施例1基本相同，区别在于：作为本实施例的一种具体方案，加压垫片9受到的来自外圈弹簧8的挤压力为来自内圈弹簧7的挤压力的1.8倍。

实施例2的效果验证：

加工十个实施例2的蠕动填缝式密封装置，通过本发明的使用方法进行使用，内部装填腐蚀性燃料，保存三年后，均未发生泄漏，证明本发明有效。

Claims (4)

1.一种蠕动填缝式密封装置，包括战斗部端盖(1)，战斗部端盖(1)中心的开口处为装药口(2)，装药口(2)外侧的战斗部端盖(1)上开设有密封盖板安装槽(3)，密封盖板安装槽(3)内安装有密封盖板(4)；其特征在于：

所述的密封盖板(4)包括一体化设置的盖板主体(401)和密封凸台(402)，密封盖板安装槽(3)外侧的战斗部端盖(1)和盖板主体(401)上均开设有螺纹安装孔，螺纹安装孔内安装有紧定螺钉(5)，盖板主体(401)设置在装药口(2)的正上方并且能够将装药口(2)完全覆盖；密封凸台(402)为从上到下直径逐渐减小的环形体结构，密封凸台(402)设置在密封盖板安装槽(3)的顶部内，密封凸台(402)的外侧面与密封盖板安装槽(3)内壁之间的间隙为环形窄缝(6)，环形窄缝(6)为从上到下直径逐渐增大的环形体结构；

所述的密封盖板安装槽(3)的底部从内到外依次设置有内圈弹簧(7)和外圈弹簧(8)，内圈弹簧(7)和外圈弹簧(8)为同轴设置，内圈弹簧(7)的外直径小于外圈弹簧(8)的内直径；内圈弹簧(7)和外圈弹簧(8)的上方设置有加压垫片(9)，加压垫片(9)安装在密封盖板安装槽(3)内；加压垫片(9)的上方设置有柔性密封圈(10)，柔性密封圈(10)安装在密封盖板安装槽(3)内；

所述的内圈弹簧(7)的顶端与加压垫片(9)底部的内侧部分紧密相接触，所述的外圈弹簧(8)与加压垫片(9)底部的外侧部分紧密相接触，加压垫片(9)的顶部与柔性密封圈(10)的底部紧密相接触，柔性密封圈(10)顶部的内侧部分与密封凸台(402)紧密相接触，柔性密封圈(10)顶部的外侧部分在受到挤压时能够进入环形窄缝(6)。

2.如权利要求1所述的蠕动填缝式密封装置，其特征在于，所述的加压垫片(9)受到的来自外圈弹簧(8)的挤压力为来自内圈弹簧(7)的挤压力的1.5～1.8倍。

3.如权利要求1所述的蠕动填缝式密封装置，其特征在于，所述的密封凸台(402)的外侧面为圆锥面，密封凸台(402)外侧面的圆锥面母线与轴线夹角为15°～20°。

4.如权利要求1所述的蠕动填缝式密封装置，其特征在于，所述的柔性密封圈(10)的材质为聚四氟乙烯。