CN205424285U - 一种高温热密封件 - Google Patents

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焦亚男
方鹏
仇普霞
景媛媛
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Tianjin Polytechnic University
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Abstract

本实用新型公开了一种高温热密封件，以耐高温纤维或耐高温纤维与耐高温合金金属丝的混合纤维为原料，采用1×1四步法矩形或圆形三维编织而成，形成横截面为矩形或圆形的具有三维编织结构的管状编织物，再将管状编织物首尾接合，得到高温热密封件。该密封件具有三维编织网状结构，纤维束在管状编织物内基本伸直、多方向取向，可以仿形编织出各种规格、形状，多孔结构为材料提供了良好的压缩性及回弹性。

Description

一种高温热密封件
技术领域
本实用新型涉及高温热密封材料领域，具体为一种高温热密封件。
背景技术
飞行器在飞行阶段经历超高声速的飞行过程，由于气动载荷的作用，将承受高热负荷和高温气体冲击。高压热气流进入低压部件缝隙内，若不进行防热处理，热气流将损坏间隙底部低温部件进而导致飞行器失控。在这样的环境下，必须采用优异的热防护系统对飞行器进行保护，其中各种部段及活动部位的高温下长时间密封则是整个热防护系统内非常关键的环节，因此需要高温热密封件以阻止热气流沿热防护系统的连接缝隙进入飞行器内部。
由于飞行过程中各种载荷的作用，热密封部位的间隙尺寸会发生变化，密封结构会发生部分永久变形，不能较好的适应密封接触面，通过密封结构的热气流增加，导致低温部件损坏甚至失效。因此，高温热密封件必须具备良好的压缩回弹性能，以适应结构缝隙的变化，维持与热密封面紧密接触，保证热密封的可靠性。现阶段，高温热密封件主要有两种：陶瓷片热密封件和编织结构热密封件。NASA-GRC中心研究了冷压烧结氧化铝、烧结α碳化硅和冷压烧结氮化硅等材料，并开发设计了辅助热密封件回弹的预载荷装置，但是陶瓷片属于脆性材料，易碎，不能用于拐角处的热密封。此后，NASA-GRC中心设计了基线热密封件，由弹性骨架，内部填充高温棉，外部包覆编织护套组成，但是热密封结构在1038℃下暴露7min后发生永久变形并失去弹性。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种高温热密封件，该密封件具有三维编织网状结构，纤维束在管状编织物内基本伸直、多方向取向，可以仿形编织出各种规格、形状，多孔结构为材料提供了良好的压缩性及回弹性。
本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种高温热密封件，以耐高温纤维或耐高温纤维与耐高温合金金属丝的混合纤维为原料，采用1×1四步法矩形或圆形三维编织而成，形成横截面为矩形或圆形的具有三维编织结构的管状编织物，再将管状编织物首尾接合，得到高温热密封件；
所述耐高温纤维为石英纤维、Nextel纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维或硅酸铝纤维中的至少一种；所述耐高温合金金属丝为GH4169、InconelX-750或Rene41金属丝中的至少一种。
所述耐高温纤维与耐高温合金金属丝的混合纤维中耐高温纤维与耐高温合金金属丝的混编体积比为2-15:1。
所述三维编织结构为三维四向编织结构或三维五向编织结构。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：原材料均为耐高温材料，因此热密封件耐高温性好。具有三维编织网状结构，纤维束在管状编织物内基本伸直、多方向取向，可以仿形编织出各种规格、形状，多孔结构为材料提供了良好的压缩性及回弹性；耐高温纤维与耐高温合金金属丝材料通过束内混合，金属丝可均匀混编分布在管状编织物中；纱线细度以及混编比例可调，从而改变管状编织物内孔隙尺寸和分布，以满足气密性的要求；所述高温热密封件截面可变化，尺寸范围广。
附图说明
图1为本实用新型高温热密封件实施例1的最终产品示意图；
图2为本实用新型高温热密封件实施例1的三维四向编织结构示意图；其中：1为编织纱；
图3为本实用新型高温热密封件实施例2的三维五向编织结构示意图；其中，1为编织纱，2为轴纱。
具体实施方式
下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。
实施例1
制备本实用新型所述的高温密封件(参见图1)，其中，原材料为编织纱1(参见图2)；所述编织纱1为190tex空心石英玻璃纤维纱和GH4169金属丝，编织结构为三维四向结构。
编织参数为：截面为圆形；截面尺寸为Ф8mm；石英玻璃纤维细度190tex，石英纤维与GH4169金属丝混合材料的混编体积比为4.86:1；花节长度为4.0mm/个；编织角为28°；纱线排列为24列×8编织纱；三维四向结构。
按照编织参数，采用1×1四步法圆形三维编织方法，编织纱在编织机底盘上排列成一个圆环形状，由四步法编织运动规律进行整体编织，得到横截面为圆形的三维四向编织结构的管状编织物，再将管状编织物首尾接合，得到所述高温热密封件。
对该高温热密封件进行压缩回弹性能测试：通过单向压缩性能实验可知，三维四向编织结构高温热密封件具有良好的可压缩性，压缩应变可达到68％；通过循环压缩性能实验可知，首次压缩变形后瞬时能够达到近似完全回弹，随着循环次数的增加，回弹率逐渐下降，10次压缩循环后，回弹率仍可达到74％；通过应力松弛性能实验可知，应力松弛率在7200s后基本保持30％。
实施例2
制备本实用新型所述的高温热密封件，其中，原材料为编织纱1和轴纱2(参见图3)；所述编织纱1和轴纱2为190tex空心石英玻璃纤维纱，编织结构为三维五向结构。
编织参数为：截面为矩形；截面尺寸为8mm×4mm；编织纱1和轴纱2细度为190tex×2；花节长度为3.2mm/个；编织角为29°；纱线排列为10列×6编织纱，9列×5轴纱；三维五向结构。
按照编织参数，采用1×1四步法方形三维编织方法，编织纱线在编织机底盘上排列成一个矩形形状，由四步法编织运动规律进行整体编织，得到横截面为矩形的三维五向编织结构的管状编织物，再将管状编织物首尾接合，得到所述高温热密封件。
对该高温热密封件进行压缩回弹性能测试：通过单向压缩性能实验可知，三维五向编织结构高温热密封件具有良好的可压缩性，压缩应变可达到66％；通过循环压缩性能实验可知，首次压缩变形后瞬时能够达到近似完全回弹，随着循环次数的增加，回弹率逐渐下降，10次压缩循环后，回弹率仍可达到76％；通过应力松弛性能实验可知，应力松弛率在7200s后基本保持30％。
试验设备为长春机械科学研究院有限公司DDL200电子万能试验机。引用标准JJG139-1999《拉力、压力和万能试验机》。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种高温热密封件，其特征在于所述高温热密封件以耐高温纤维为原料，采用1×1四步法矩形或圆形三维编织而成，形成横截面为矩形或圆形的具有三维编织结构的管状编织物，再将管状编织物首尾接合，得到高温热密封件；
所述耐高温纤维为石英纤维、Nextel纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维或硅酸铝纤维。
2.根据权利要求1所述的高温热密封件，其特征在于所述三维编织结构为三维四向编织结构或三维五向编织结构。
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