CN118030843B - 密封结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种密封结构。该密封结构包括：第一构件、密封头和密封圈；第一构件呈筒状，第一构件的端部包括依次连接的内侧面、连接面和第一端面；连接面环绕第一构件的中轴线设置且与第一构件的中轴线之间呈设计角度，设计角度大于0度且小于90度；密封头包括呈筒状的主体部、以及设置于主体部的外侧的第一延伸部；主体部包括位于第一延伸部一侧且被构造为伸入第一构件的连接部；第一延伸部被构造为与第一端面抵接，连接部远离第一延伸部的部分被构造为与内侧面抵接。密封圈被构造为夹设于连接面与连接部靠近第一延伸部的部分之间。本申请实施例提供的密封结构能够既便于手动对接，又便于手动脱拔。

Description

密封结构

技术领域

本申请涉及液体火箭技术领域，具体而言，本申请涉及一种密封结构。

背景技术

液体火箭的燃料为煤油，煤油为常温推进剂，其状态稳定，因此，液体火箭的燃料通常可以提前加注、提前脱落。在加注燃料的过程中燃料箱与液体火箭上的固定端的对接，一般在对接面采用密封圈(例如O形圈)密封以形成密封结构，并采用手动对接、手动脱拔。

目前，密封结构通常为端面密封或径向密封。其中，端面密封难以实现手动对接，且密封圈易掉落。径向密封所需的脱拔力较大，难以实现手动脱拔。

发明内容

本申请针对相关技术的缺点，提出一种密封结构，用以解决相关技术存在的不易手动对接、手动脱拔的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种密封结构，包括：

第一构件，呈筒状，所述第一构件的端部包括依次连接的内侧面、连接面和第一端面；所述连接面环绕所述第一构件的中轴线设置且与所述第一构件的中轴线之间呈设计角度，所述设计角度大于0度且小于90度；

密封头，包括呈筒状的主体部、以及设置于所述主体部的外侧的第一延伸部；所述主体部包括位于所述第一延伸部一侧且被构造为伸入所述第一构件的连接部；所述第一延伸部被构造为与所述第一端面抵接，所述连接部远离所述第一延伸部的部分被构造为与所述内侧面抵接；

密封圈，被构造为夹设于所述连接面与所述连接部靠近所述第一延伸部的部分之间。

在一个可能的实现方式中，所述连接部的外侧且靠近所述第一延伸部处设有凹槽，所述密封圈部分设于所述凹槽内；

在连接状态下，所述连接部位于所述第一构件内，所述密封圈抵持于所述连接面。

在一个可能的实现方式中，所述连接面自所述内侧面朝远离所述第一构件的中轴线的方向延伸至所述第一端面。

在一个可能的实现方式中，所述连接面为环绕所述第一构件的中轴线设置的圆锥面。

在一个可能的实现方式中，所述设计角度大于0度且小于45度。

在一个可能的实现方式中，所述密封圈在自由状态下的横截面呈矩形；

或者，所述密封圈在自由状态下的横截面呈直角梯形。

在一个可能的实现方式中，密封结构还包括自所述第一延伸部远离所述主体部一侧弯折延伸的第二延伸部，所述第二延伸部与所述连接部之间形成容纳空间；

在连接状态下，所述第一构件部分位于所述容纳空间内。

在一个可能的实现方式中，密封结构还包括呈筒状的壳体，所述壳体包括依次连接且形成阶梯状的第一内壁面、第一连接面、第二内壁面、第二连接面和第三内壁面；

所述密封结构还包括以下至少一项：

所述第一内壁面位于所述第一构件和所述第二延伸部的外侧；

所述主体部还包括位于所述第一延伸部另一侧的第二部分，所述第二内壁面位于所述第二部分的外侧；

所述密封结构还包括弹性件，所述弹性件夹设于所述第二连接面与所述第二部分之间。

在一个可能的实现方式中，所述第一构件包括呈阶梯状的第一外壁面和第二外壁面；

所述第一内壁面位于所述第二延伸部的外侧并与所述第二外壁面抵接；所述第二延伸部的内壁与所述第一外壁面抵接。

在一个可能的实现方式中，所述第一构件还包括与所述内侧面相连的第二端面，所述连接部位于所述内侧面和所述第二端面围成的凹陷内。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

由于密封圈设置于第一构件的内侧面和第一端面之间的连接面上，形成介于端面密封与径向密封之间的一种密封结构，相比于端面密封结构，利用倾斜设置的连接面可将较小的轴向力放大为较大的法向力，法向力提供密封比压，即用较小的轴向力可实现较大的密封比压，较小的轴向力有利于手动对接，并且脱拔后密封圈不易掉落；相比于径向密封结构，密封结构的内外压差在内侧面和第一端面之间的连接面上，脱拔不受内外压差影响，脱拔无卡滞风险，有利于手动脱拔。总而言之，本申请实施例提供的密封结构，能够既便于手动对接，又便于手动脱拔。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种密封结构的剖面示意图；

图2为本申请实施例提供的一种密封结构的爆炸图；

图3为本申请实施例提供的一种密封结构中的第一构件的剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的一种密封结构中的密封头的剖面示意图；

图5为本申请实施例提供的一种密封结构中的壳体的剖面示意图；

图6为本申请实施例提供的一种密封结构的连接面的受力图。

附图标记的说明：

100-密封结构；

11-第一构件；

111-内侧面；112-连接面；113-第一端面；114-第二端面；115-第一外壁面；116-第二外壁面；

12-密封头；

121-主体部；121a-连接部；121b-第二部分；

122-第一延伸部；

123-第二延伸部；

13-密封圈；

14-壳体；

141-第一内壁面；142-第一连接面；143-第二内壁面；144-第二连接面；145-第三内壁面；

15-弹性件；

20-凹槽。

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“A和/或B”可以实现为“A”，或者实现为“B”，或者实现为“A和B”。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在加注燃料的过程中燃料箱与液体火箭上的固定端的对接，一般在对接面采用密封圈(例如O形圈)密封以形成密封结构，并采用手动对接、手动脱拔。

目前，密封结构通常为端面密封或径向密封。其中，端面密封需要较大的轴向力实现密封比压，轴向力较大导致对接力较大，难以实现手动对接，且密封圈易掉落。径向密封在脱拔过程中密封圈内外存在较大压力差，所需的脱拔力较大，难以实现手动脱拔。

本申请提供的密封结构，旨在解决相关技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

本申请实施例提供了一种密封结构100，如图1至图5所示，包括：第一构件11、密封头12和密封圈13。

第一构件11呈筒状，第一构件11的端部包括依次连接的内侧面111、连接面112和第一端面113；连接面112环绕第一构件11的中轴线OO’设置且与第一构件11的中轴线OO’之间呈设计角度α，设计角度α大于0度且小于90度。

密封头12包括呈筒状的主体部121、以及设置于主体部121的外侧的第一延伸部122；主体部121包括位于第一延伸部122一侧且被构造为伸入第一构件11的连接部121a；第一延伸部122被构造为与第一端面113抵接，连接部121a远离第一延伸部122的部分被构造为与内侧面111抵接。

密封圈13被构造为夹设于连接面112与连接部121a靠近第一延伸部122的部分之间。

由于本申请实施例提供的密封圈13设置于第一构件11的内侧面111和第一端面113之间的连接面112上，形成介于端面密封与径向密封之间的一种密封结构100，相比于端面密封结构100，利用倾斜设置的连接面112可将较小的轴向力放大为较大的法向力，法向力提供密封比压，即用较小的轴向力可实现较大的密封比压，较小的轴向力有利于手动对接，并且脱拔后密封圈13不易掉落；相比于径向密封结构100，密封结构100的内外压差在内侧面111和第一端面113之间的连接面112上，脱拔不受内外压差影响，脱拔无卡滞风险，有利于手动脱拔。总而言之，本申请实施例提供的密封结构100，能够既便于手动对接，又便于手动脱拔。

参见图1、图2和图4，可选的，在一些实施例中，连接部121a的外侧且靠近第一延伸部122处设有凹槽20，密封圈13部分设于凹槽20内。

在连接状态下，连接部121a位于第一构件11内，密封圈13抵持于连接面112。

也就是说，密封头12的连接部121a的凹槽20与第一延伸部122齐平，密封圈13一部分位于密封头12的连接部121a的凹槽20内，另一部分位于密封头12的连接部121a的凹槽20外，从而在密封圈13抵持于连接面112的前提下，保证第一构件11的第一端面113与密封头12的第一延伸部122抵接，提高第一构件11与密封头12之间的密封性。

参见图1、图2和图3，可选的，在一些实施例中，连接面112自内侧面111朝远离第一构件11的中轴线OO’的方向延伸至第一端面113。

也就是说，连接面112朝向第一构件11外部设置，而不是面向第一构件11设置。换言之，从正对第一端面113的方向朝第一构件11的内部看，第一构件11的连接面112处呈敞口状，使得脱拔无卡滞风险，有利于手动脱拔。

参见图1、图2和图3，可选的，在一些实施例中，连接面112为环绕第一构件11的中轴线OO’设置的圆锥面。如此设置，便于第一构件11的加工制造，能够降低制造成本。

可以理解的是，在连接面112自内侧面111朝远离第一构件11的中轴线OO’的方向延伸至第一端面113的情况下，连接面112也可以为阶梯状，波浪形等。

参见图1、图2和图3，可选的，在一些实施例中，设计角度α大于0度且小于45度。如此设置，能够避免为达到所需的密封比压需要较大的密封力的问题，进一步有利于手动对接。

可以理解的是，设计角度α可以为大于0度且小于90度的任意角度，例如，10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度等，均可以实现既便于手动对接，又便于手动脱拔。

本实施例中，密封圈13可以为O形圈。

参见图1和图2，可选的，在一些实施例中，密封圈13在自由状态下的横截面呈矩形；或者，密封圈13在自由状态下的横截面呈直角梯形。

参见图1、图2和图4，密封头12的连接部121a的凹槽20的横截面可以呈矩形，连接面112为环绕第一构件11的中轴线OO’设置的圆锥面，密封圈13在对接状态下的横截面呈直角梯形。密封头12的连接部121a的凹槽20的内壁面、密封头12的第一延伸部122的部分表面以及第一构件11的圆锥面围成第一空间，第一空间密的横截面呈直角梯形，封圈在对接状态下设于第一空间内。

当采用在自由状态下的横截面呈直角梯形的密封圈13，由于密封圈13在自由状态下的形状与第一空间的形状匹配，从而仅需较小的轴向力即可实现对接，有利于手动对接。

当采用在自由状态下的横截面呈矩形的密封圈13，密封圈13能够在对接力的作用下被挤压为直角梯形，从而在保证密封性的前提下降低密封圈13的制造成本。

可以理解的是，密封圈13在自由状态下的横截面也可以呈圆形、椭圆形等，在对接力的作用下密封圈13的形状均可以被挤压成与第一空间适配的形状，以保证密封结构100的密封性。

参见图1、图2和图3，可选的，在一些实施例中，第一构件11还包括与内侧面111相连的第二端面114，连接部121a位于内侧面111和第二端面114围成的凹陷内。

参见图1、图2和图4，可选的，在一些实施例中，密封结构100还可以包括自第一延伸部122远离主体部121一侧弯折延伸的第二延伸部123，第二延伸部123与连接部121a之间形成容纳空间；在连接状态下，第一构件11部分位于容纳空间内。

换言之，连接部121a卡持于第一构件11的内侧面111，第一延伸部122抵接于第一构件11的第一端面113，第二延伸部123卡持于第一构件11的与内侧面111相对设置的外侧面。从图1的剖面角度来看，连接部121a、第一延伸部122以及第二延伸部123形成U形结构，第一构件11的一端卡持于U形结构内。从立体结构的角度来看，连接部121a和第二延伸部123可以为同心圆筒，第一构件11的一端卡持于连接部121a和第二延伸部123之间。

通过将第一构件11的一端卡持于同心圆筒的连接部121a和第二延伸部123之间，使得第一构件11与密封头12之间的连接更加稳固。

参见图1、图2和图5，可选的，在一些实施例中，密封结构100还可以包括呈筒状的14，14包括依次连接且形成阶梯状的第一内壁面141、第一连接面142、第二内壁面143、第二连接面144和第三内壁面145。

密封结构100还包括以下至少一项：

第一内壁面141位于第一构件11和第二延伸部123的外侧。

主体部121还包括位于第一延伸部122另一侧的第二部分121b，第二内壁面143位于第二部分121b的外侧。

密封结构100还包括弹性件15，弹性件15夹设于第二连接面144与第二部分121b之间。

其中，弹性件15可以为波形弹簧，也可以为弹片等具有弹性的结构。

由于第一内壁面位于第一构件11和第二延伸部123的外侧，从而能够提高第一构件11和密封头12的连接处的密封性，避免在加注燃料的过程中出现燃料泄漏的情况。

由于第一内壁面位于第一构件11和第二延伸部123的外侧，第二内壁面位于主体部121的第二部分121b的外侧，即阶梯状的14卡持于密封头12并延伸至第一构件11的外侧，从而不仅能够实现14与第一构件11的连接，还能避免14与第一构件11之间发生相对移动。

由于弹性件15夹设于14的第二连接面144与密封头12的第二部分121b之间，从而能够避免在加注燃料的过程中因振动等外力损坏密封结构100的密封性。

参见图1、图2和图3，可选的，在一些实施例中，第一构件11包括呈阶梯状的第一外壁面115和第二外壁面116。

第一内壁面141位于第二延伸部123的外侧并与第二外壁面116抵接；第二延伸部123的内壁与第一外壁面115抵接。

可选的，实际应用中，第一构件11还包括连接第一外壁面115和第二外壁面116的第三连接面。

如此设置，使得第一构件11的第二外壁面和密封头12的第二延伸部123的外侧齐平，从而能够在保证第一构件11的一端卡持于密封头12的连接部121a和第二延伸部123形成的U形结构内的前提下，便于14卡持于第一构件11和密封头12的外侧，有利于第一构件11、密封头12以及14的安装。

可选的，实际应用中，第一构件11可以作为固定端，固定端可以通过螺栓固定在液体火箭的箭体上；弹性件15、密封头12、密封圈13均安装于14，弹性件15、密封头12、密封圈13以及14共同组成活动端，活动端与燃料罐连通。

密封头12可以压缩弹性件15，使得密封结构100在轴向方向有一定的活动量。通过手动推动活动端，抵抗弹性件15提供的轴向力，从而实现活动端与固定端的手动对接，使得弹性件15提供轴向密封力，密封圈13在锥面上形成锥面密封，保证介质(例如燃料)流通时不易泄漏，以实现给液体火箭加注燃料。

参见图6，图6为连接面112为圆锥面时的受力图。

图6中，F为弹性件15施加在圆锥面上的轴向力，Fn为法向密封力，α为连接面112与第一构件11的中轴线OO’之间的夹角(即，设计角度)，B为圆锥面的外缘和内缘之间的间距，D为圆锥面的外缘和内缘的中心点所构成圆的直径。

可知，轴向力F通过圆锥面转换为法向密封力Fn，Fn＝F/sinα，圆锥面的受力面积S＝3.14×D×B，在圆锥面上产生的密封比压p＝Fn/S。故用相对较小的轴向力F可得到较大的密封比压p，从而既有利于手动对接，又有利于手动脱拔。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

由于密封圈13设置于第一构件11的内侧面111和第一端面113之间的连接面112上，形成介于端面密封与径向密封之间的一种密封结构100，相比于端面密封结构100，利用倾斜设置的连接面112可将较小的轴向力放大为较大的法向力，法向力提供密封比压，即用较小的轴向力可实现较大的密封比压，较小的轴向力有利于手动对接，并且脱拔后密封圈13不易掉落；相比于径向密封结构100，密封结构100的内外压差在内侧面111和第一端面113之间的连接面112上，脱拔不受内外压差影响，脱拔无卡滞风险，有利于手动脱拔。总而言之，本申请实施例提供的密封结构100，能够既便于手动对接，又便于手动脱拔。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，相关技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，词语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。

Claims (8)

1.一种密封结构，其特征在于，包括：

第一构件，呈筒状，所述第一构件的端部包括依次连接的内侧面、连接面和第一端面；所述连接面环绕所述第一构件的中轴线设置且与所述第一构件的中轴线之间呈设计角度，所述设计角度大于0度且小于90度；

密封头，包括呈筒状的主体部、设置于所述主体部的外侧的第一延伸部以及自所述第一延伸部远离所述主体部一侧弯折延伸的第二延伸部；所述主体部包括位于所述第一延伸部一侧且被构造为伸入所述第一构件的连接部；所述第一延伸部被构造为与所述第一端面抵接，所述连接部远离所述第一延伸部的部分被构造为与所述内侧面抵接，所述第二延伸部与所述连接部之间形成容纳空间，在连接状态下，所述第一构件部分位于所述容纳空间内；

密封圈，被构造为夹设于所述连接面与所述连接部靠近所述第一延伸部的部分之间，所述连接部的外侧且靠近所述第一延伸部处设有凹槽，所述密封圈部分设于所述凹槽内；

呈筒状的壳体，所述壳体包括依次连接且形成阶梯状的第一内壁面、第一连接面、第二内壁面、第二连接面和第三内壁面；

所述密封结构还包括以下至少一项：

所述第一内壁面位于所述第一构件和所述第二延伸部的外侧；

所述主体部还包括位于所述第一延伸部另一侧的第二部分，所述第二内壁面位于所述第二部分的外侧；

所述密封结构还包括弹性件，所述弹性件夹设于所述第二连接面与所述第二部分之间。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，在连接状态下，所述连接部位于所述第一构件内，所述密封圈抵持于所述连接面。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述连接面自所述内侧面朝远离所述第一构件的中轴线的方向延伸至所述第一端面。

4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述连接面为环绕所述第一构件的中轴线设置的圆锥面。

5.根据权利要求1至4任一所述的密封结构，其特征在于，所述设计角度大于0度且小于45度。

6.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封圈在自由状态下的横截面呈矩形；

或者，所述密封圈在自由状态下的横截面呈直角梯形。

7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述第一构件包括呈阶梯状的第一外壁面和第二外壁面；

所述第一内壁面位于所述第二延伸部的外侧并与所述第二外壁面抵接；所述第二延伸部的内壁与所述第一外壁面抵接。

8.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述第一构件还包括与所述内侧面相连的第二端面，所述连接部位于所述内侧面和所述第二端面围成的凹陷内。