CN218439556U - 动密封结构及可调喷管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动密封结构及可调喷管，动密封结构包括：密封壳体，密封壳体具有密封槽，密封壳体背离密封槽的开口的一端用于和可调喷管的调节板固定连接；密封条，设置在密封槽内，密封条的一部分位于密封槽外，密封条位于密封槽外的部分的表面为弧形面，弧形面用于与可调喷管的固定侧壁密封配合；压板，设置在密封槽内；弹性件，设置在密封槽内，弹性件、压板和密封条依次抵接。采用该方案，将密封条位于密封槽外的部分的表面设置成弧形面，且弧形面与可调喷管的固定侧壁密封配合，通过设置弧形面增大了密封条和固定侧壁的接触面积，并且通过压板使密封条受到的弹力更均匀，从而提高了动密封结构的密封效果。

Description

动密封结构及可调喷管

技术领域

本实用新型涉及航空发动机、高超声速飞行器技术领域，具体而言，涉及一种动密封结构及可调喷管。

背景技术

目前，可调喷管具有结构简单、可靠性高、隐身性能好等优点，新一代航空发动机及采用飞发一体化设计方案的高超声速飞行器大都采用此类结构。可调喷管通常由固定侧壁和往复运动的调节板组成，为降低二者配合处的泄漏量与相对磨损情况，需要设置动密封。然而喷管工作于高温、高压的恶劣工作环境，且随着喷管复合材料的使用及结构设计简化需求，喷管局部位置已逐渐取消冷却装置的设置，使得其工作温度超过1500℃，这对于动密封的性能与寿命是一个巨大的挑战。

现有技术中有采用在调节板两侧开矩形槽结构并设置密封条的方案，该结构虽简单，但密封条径向跟随性差、变形大，不能满足高温下长时间、多次使用的功能需求。还有采用弹簧的预紧实现密封条与侧壁的紧密接触的方案，然而其零组件繁多、结构复杂，对加工及装配精度要求极高，否则在高温下工作易导致调节板与固定侧壁卡死。因此，现有技术的动密封存在无法耐受超高温的环境工况、结构复杂、可靠性低、密封效果差的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种动密封结构及可调喷管，以解决现有技术中的动密封结构密封效果差等问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种动密封结构，包括：密封壳体，密封壳体具有密封槽，密封壳体背离密封槽的开口的一端用于和可调喷管的调节板固定连接；密封条，设置在密封槽内，密封条的一部分位于密封槽外，密封条位于密封槽外的部分的表面为弧形面，弧形面用于与可调喷管的固定侧壁密封配合；压板，设置在密封槽内；弹性件，设置在密封槽内，弹性件、压板和密封条依次抵接。

进一步地，密封条的横截面为圆形，压板为平板，动密封结构还包括填充物，填充物填充在压板、密封条和密封槽的侧壁三者之间的间隙内。

进一步地，密封条包括纤维内芯和包裹纤维内芯的纤维编织外套，纤维编织外套和固定侧壁密封配合。

进一步地，密封条的横截面为圆形，密封槽的开口为缩口结构，密封槽的开口宽度小于密封条的直径。

进一步地，弹性件为弹簧，密封槽的槽底沿长度方向间隔设置有多个盲孔，弹性件为多个，每个弹性件的一端均对应设置在一个盲孔内。

进一步地，密封壳体背离密封槽开口的一端具有限位槽，限位槽用于和调节板限位配合，动密封结构还包括紧固件，紧固件用于将限位槽的侧壁和调节板固定连接。

进一步地，动密封结构还包括密封垫，密封垫设置在限位槽内，密封垫用于和调节板密封配合。

进一步地，压板为陶瓷材料，弹性件的材料为钛锆钼合金，密封条为纤维材料。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种可调喷管，可调喷管包括喷管筒体、调节板、固定侧壁和上述的动密封结构，调节板通过转动副和喷管筒体连接，固定侧壁和喷管筒体固定连接，密封壳体的一端和调节板固定连接，密封条和固定侧壁密封配合。

进一步地，密封壳体的材料和调节板相同，和/或密封壳体的材料和固定侧壁相同。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种动密封结构，包括：密封壳体，密封壳体具有密封槽，密封壳体背离密封槽的开口的一端用于和可调喷管的调节板固定连接；密封条，设置在密封槽内，密封条的一部分位于密封槽外，密封条位于密封槽外的部分的表面为弧形面，弧形面用于与可调喷管的固定侧壁密封配合；压板，设置在密封槽内；弹性件，设置在密封槽内，弹性件、压板和密封条依次抵接。采用该方案，将密封条位于密封槽外的部分的表面设置成弧形面，且弧形面与可调喷管的固定侧壁密封配合，通过设置弧形面增大了密封条和固定侧壁的接触面积，从而提高了动密封结构的密封效果，同时也降低了对可调喷管的固定侧壁表面质量和平面度的加工精度要求，节约了生产成本。在本方案中，在自由状态和装机状态下时，密封条在弹性件的作用下被限制在压板和密封壳体之间；在工作状态下时，由于调节板和固定侧壁之间的热膨胀差值会减小密封壳体和固定侧壁之间的间隙，因此密封条会往朝向调节板的一侧移动，此时弹性件被压缩，故而增大了密封条和固定侧壁之间的接触面积，进而提高了动密封结构的密封效果。其中，通过将弹性件、压板和密封条依次抵接，这样便于将弹性件的集中弹力均匀的施加至密封条。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例二提供的可调喷管的剖视图；

图2示出了图1中密封条的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、密封壳体；11、密封槽；111、缩口结构；112、盲孔；

20、密封条；21、纤维内芯；22、纤维编织外套；

30、压板；

40、弹性件；

50、填充物；

60、紧固件；

70、密封垫；

80、调节板；

90、固定侧壁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例一提供了一种动密封结构，包括：密封壳体10，密封壳体10具有密封槽11，密封壳体10背离密封槽11的开口的一端用于和可调喷管的调节板80固定连接；密封条20，设置在密封槽11内，密封条20的一部分位于密封槽11外，密封条20位于密封槽11外的部分的表面为弧形面，弧形面用于与可调喷管的固定侧壁90密封配合；压板30，设置在密封槽11内；弹性件40，设置在密封槽11内，弹性件40、压板30和密封条20依次抵接。

采用该方案，将密封条20位于密封槽11外的部分的表面设置成弧形面，且弧形面与可调喷管的固定侧壁90密封配合，通过设置弧形面增大了密封条20和固定侧壁90的接触面积，从而提高了动密封结构的密封效果，同时也降低了对可调喷管的固定侧壁90表面质量和平面度的加工精度要求，节约了生产成本。其中，在自由状态和装机状态下时，密封条20在弹性件40的作用下被限制在压板30和密封壳体10之间；在工作状态下时，由于调节板80和固定侧壁90之间的热膨胀差值会减小密封壳体10和固定侧壁90之间的间隙，因此密封条20会往朝向调节板80的一侧移动，此时弹性件40被压缩，故而增大了密封条20和固定侧壁90之间的接触面积，提高了动密封结构的密封效果。利用本方案的动密封结构，能够自适应配合间隙的变化以保证良好的密封性。其中，通过将弹性件40、压板30和密封条20依次抵接，这样便于将弹性件40的集中弹力均匀的施加至密封条20。

其中，密封条20的横截面为圆形，压板30为平板，动密封结构还包括填充物50，填充物50填充在压板30、密封条20和密封槽11的侧壁三者之间的间隙内。通过将填充物50填充在压板30、密封条20和密封槽11的侧壁三者之间的间隙内，这样填充物50能够起到密封作用，保证了压板30、密封条20和密封槽11的侧壁三者之间的密封效果。

具体地，填充物50采用纤维材料，可选氧化铝纤维、硅酸铝纤维、碳纤维等。采用上述材料，具有耐高温的优点，这样可满足动密封结构在超高温环境下的使用要求。

具体地，密封条20包括纤维内芯21和包裹纤维内芯21的纤维编织外套22，纤维编织外套22和固定侧壁90密封配合。采用纤维编织外套22包裹住纤维内芯21，能够对纤维内芯21起到保护、密封和隔热的作用；由于均采用纤维材料，因此具备一定的柔性和良好的耐磨性，当密封条20装机后在弹性件40弹性力的作用下与固定侧壁90接触并产生一定的变形从而增大接触面积以保证良好的密封性。

在本实施例中，密封条20的横截面为圆形，密封槽11的开口为缩口结构111，密封槽11的开口宽度小于密封条20的直径。将密封槽11的开口设置成缩口结构111，且密封槽11的开口宽度小于密封条20的直径，这样能够防止密封条20在弹性件40的弹力作用下被挤出密封槽11，保证了密封条20在工作时的稳定性、可靠性。

具体地，弹性件40为弹簧，密封槽11的槽底沿长度方向间隔设置有多个盲孔112，弹性件40为多个，每个弹性件40的一端均对应设置在一个盲孔112内。设置多个盲孔112和多个弹性件40，且每个弹性件40的一端均对应设置在一个盲孔112内，进一步加强了弹性件40对密封条20的作用力。其中，将弹性件40设置成弹簧，具有较大的弹性变形能力，并且可吸收振动和冲击量。

具体地，密封壳体10背离密封槽11开口的一端具有限位槽，限位槽用于和调节板80限位配合，动密封结构还包括紧固件60，紧固件60用于将限位槽的侧壁和调节板80固定连接。设置限位槽，能够对调节板80起到限位作用；设置紧固件60，能够将限位槽的侧壁和调节板80进行连接。其中，紧固件60为螺栓。

其中，动密封结构还包括密封垫70，密封垫70设置在限位槽内，密封垫70用于和调节板80密封配合。将密封垫70设置在限位槽内，且密封垫70和调节板80密封配合，可防止动密封结构与调节板80的连接处发生泄漏。

在本实施例中，压板30为陶瓷材料，弹性件40的材料为钛锆钼合金，密封条20为纤维材料。将压板30设置成陶瓷材料，将弹性件40的材料设置成钛锆钼合金，将密封条20设置成纤维材料，这样保证了动密封结构在超高温(局部超过1500℃)环境下性能能够满足使用要求。其中，纤维材料可选用氧化铝纤维、硅酸铝纤维、碳纤维等。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例二提供了一种可调喷管，可调喷管包括喷管筒体、调节板80、固定侧壁90和上述的动密封结构，调节板80通过转动副和喷管筒体连接，固定侧壁90和喷管筒体固定连接，密封壳体10的一端和调节板80固定连接，密封条20和固定侧壁90密封配合。

采用该方案，将密封条20位于密封槽11外的部分的表面设置成弧形面，且弧形面与可调喷管的固定侧壁90密封配合，通过设置弧形面增大了密封条20和固定侧壁90的接触面积，从而提高了可调喷管的密封效果，同时也降低了对可调喷管的固定侧壁90表面质量和平面度的加工精度要求，节约了生产成本。其中，在自由状态和装机状态下时，密封条20在弹性件40的作用下被限制在压板30和密封壳体10之间；在工作状态下时，由于调节板80和固定侧壁90之间的热膨胀差值会减小密封壳体10和固定侧壁90之间的间隙，因此密封条20会往朝向调节板80的一侧移动，此时弹性件40被压缩，故而增大了密封条20和固定侧壁90之间的接触面积，提高了可调喷管的密封效果。利用本方案的可调喷管，能够自适应配合间隙的变化以保证良好的密封性。其中，调节板80通过转动副和喷管筒体连接，在驱动机构的驱动下可绕转动副转轴摆动，固定侧壁90与喷管筒体固定连接，使其相对位置无法发生改变，密封壳体10的一端和调节板80通过紧固件60进行连接，密封条20和固定侧壁90密封配合，用于防止运动副之间发生泄漏。具体地，紧固件60为螺栓。

其中，密封壳体10的材料和调节板80相同，和/或密封壳体10的材料和固定侧壁90相同。采用上述设置方式，用于满足可调喷管在超高温环境下性能满足使用要求。具体地，上述材料可以为碳/碳复合材料，即以碳为基体，由碳纤维或其制品增强的复合材料。

本方案中的动密封结构的装配方式如下：

在装配时，首先将弹性件40放置于盲孔112内，其次将压板30放置于密封槽内并利用专用压缩工装将压板30压缩至密封槽11槽底，再次将密封条20从侧向塞入密封槽11内并缓慢撤去上述专用压缩工装，最后将填充物50从侧向塞入密封条20与压板30之间。

本方案的优点如下：

(1)本方案提供的动密封结构及可调喷管，解决了超高温(最高超过1500℃)环境下可调喷管的调节板与固定侧壁之间往复运动的密封需求，以提高发动机的可靠性和工作特性。

(2)本方案提供的动密封结构及可调喷管，动密封结构采用模块化设计方案，以组件状态交付产品，具有结构简单、可靠性高、重量轻、尺寸小、易加工、贮存与运输便利、装配要求低等特点。

(3)本方案提供动密封结构及可调喷管，密封条是一种柔性结构，在弹簧载荷力作用下与固定侧壁接触并会适应固定侧壁的形状产生一定的变形从而增大接触面积以保证良好的密封性。此外，柔性结构降低了对固定侧壁表面质量与平面度的加工精度要求，可节约喷管的制造成本。

(4)本方案提供的动密封结构及可调喷管，密封条外套采用陶瓷等纤维材料编织而成，材料本身硬度高、磨损系数小，且密封条的柔性结构会自适应的变形从而维持密封比压不随调节板与固定侧壁的配合间隙产生大的变化，由此使得密封磨损小、寿命长，且磨损后或配合间隙变化后密封条补偿性好、密封效果好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动密封结构，其特征在于，包括：

密封壳体(10)，所述密封壳体(10)具有密封槽(11)，所述密封壳体(10)背离所述密封槽(11)的开口的一端用于和可调喷管的调节板(80)固定连接；

密封条(20)，设置在所述密封槽(11)内，所述密封条(20)的一部分位于所述密封槽(11)外，所述密封条(20)位于所述密封槽(11)外的部分的表面为弧形面，所述弧形面用于与所述可调喷管的固定侧壁(90)密封配合；

压板(30)，设置在所述密封槽(11)内；

弹性件(40)，设置在所述密封槽(11)内，所述弹性件(40)、所述压板(30)和所述密封条(20)依次抵接。

2.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述密封条(20)的横截面为圆形，所述压板(30)为平板，所述动密封结构还包括填充物(50)，所述填充物(50)填充在所述压板(30)、所述密封条(20)和所述密封槽(11)的侧壁三者之间的间隙内。

3.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述密封条(20)包括纤维内芯(21)和包裹所述纤维内芯(21)的纤维编织外套(22)，所述纤维编织外套(22)和所述固定侧壁(90)密封配合。

4.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述密封条(20)的横截面为圆形，所述密封槽(11)的开口为缩口结构(111)，所述密封槽(11)的开口宽度小于所述密封条(20)的直径。

5.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述弹性件(40)为弹簧，所述密封槽(11)的槽底沿长度方向间隔设置有多个盲孔(112)，所述弹性件(40)为多个，每个所述弹性件(40)的一端均对应设置在一个所述盲孔(112)内。

6.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述密封壳体(10)背离所述密封槽(11)开口的一端具有限位槽，所述限位槽用于和所述调节板(80)限位配合，所述动密封结构还包括紧固件(60)，所述紧固件(60)用于将所述限位槽的侧壁和所述调节板(80)固定连接。

7.根据权利要求6所述的动密封结构，其特征在于，所述动密封结构还包括密封垫(70)，所述密封垫(70)设置在所述限位槽内，所述密封垫(70)用于和所述调节板(80)密封配合。

8.根据权利要求1所述的动密封结构，其特征在于，所述压板(30)为陶瓷材料，所述弹性件(40)的材料为钛锆钼合金，所述密封条(20)为纤维材料。

9.一种可调喷管，其特征在于，所述可调喷管包括喷管筒体、调节板(80)、固定侧壁(90)和权利要求1至8中任一项所述的动密封结构，所述调节板(80)通过转动副和所述喷管筒体连接，所述固定侧壁(90)和所述喷管筒体固定连接，所述密封壳体(10)的一端和所述调节板(80)固定连接，所述密封条(20)和所述固定侧壁(90)密封配合。

10.根据权利要求9所述的可调喷管，其特征在于，所述密封壳体(10)的材料和所述调节板(80)相同，和/或所述密封壳体(10)的材料和所述固定侧壁(90)相同。

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