[發(fā)明專利]一種小型固體火箭發(fā)動機擺動噴管球面動密封結(jié)構

無效

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• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103867823A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊敬賢;沈鐵華;張亮;楊威;羅驕;牛祿;鄭慶;婁德全;涂鵬
• 申請（專利權）人: 上海新力動力設備研究所
• 主分類號: F16L27/06
• 分類號: F16L27/06
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發(fā)明涉及航空航天小型固體火箭發(fā)動機推力矢量技術領域，具體涉及一種小型固體火箭發(fā)動機用擺動噴管高壓球面動密封技術。

背景技術

固體火箭發(fā)動機的推力矢量技術屬于航天動力技術的關鍵，特別是新型小型固體火箭發(fā)動機推力矢量技術的發(fā)展長期制約了低層空間航天飛行器的技術發(fā)展，小型固體火箭發(fā)動機推力矢量技術的發(fā)展是固體火箭發(fā)動機技術研究的一個重要領域，采用小型珠承或者球窩結(jié)構的擺動噴管技術是小型固體火箭發(fā)動機推力矢量技術的重要研究方向，其具有結(jié)構簡單，伺服作動力小等優(yōu)點。制約小型珠承或球窩結(jié)構擺動噴管技術發(fā)展的一項關鍵技術就是動密封技術。

小型球窩和珠承結(jié)構擺動噴管動密封結(jié)構是擺動噴管的重要部件，是實現(xiàn)球窩和珠承結(jié)構擺動噴管在發(fā)動機工作過程中穩(wěn)定可靠工作的關鍵結(jié)構。目前在航空航天領域小型珠承和球窩結(jié)構的擺動噴管中的動密封結(jié)構普遍采用的是橡膠O形密封圈結(jié)構。此類橡膠O形圈在通常的靜密封、平面或線性動密封中已經(jīng)有很成熟的應用，應用于球面動密封的橡膠O形密封圈，由于橡膠O形密封圈采用的橡膠材料在動摩擦下的應力狀態(tài)比較復雜；而且橡膠材料的動摩擦系數(shù)偏大，因此摩擦副間相互運動負載比較大；同時在珠承和球窩擺動噴管中的動密封結(jié)構中采用的橡膠O形密封圈在動態(tài)下O形密封圈本身會存在扭轉(zhuǎn)情況，產(chǎn)生更為復雜的密封特性；再有就是小型固體火箭發(fā)動機珠承和球窩擺動噴管其動密封結(jié)構的摩擦面相對運動速度變化比較大，通常要求快速啟動，快速停止，時間通常在1秒內(nèi)完成；密封面上下游之間的壓差較大、一般＞10MPa；應用工況的溫度變化范圍較大，在-50℃～+200℃；密封介質(zhì)存在固態(tài)顆粒，這些都對采用橡膠O形密封圈造成很大困難，以上的諸多因素限制了小型珠承和球窩擺動噴管技術的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問難是小型固體火箭發(fā)動機珠承和球窩擺動噴管之間缺乏的球面動密封；為了解決所述問題，本發(fā)明提供一種小型固體火箭發(fā)動機珠承和球窩擺動噴管密封結(jié)構。

本發(fā)明提供的小型固體火箭發(fā)動機擺動噴管球面動密封結(jié)構，包括：可動陽球體，從兩側(cè)覆蓋在所述可動陽球體的上游密封球面和下游密封球面；位于所述上游密封球面外側(cè)的上游陰球體；位于所述下游密封球面的下游陰球體；所述上游陰球體與下游陰球體通過連接螺栓連接；所述上游陰球體與下游陰球體對接面處安裝有靜密封圈；所述上游陰球體與下游陰球體對接面緊鄰所述上游密封球面和下游密封球面處具有矩形缺口，所述矩形缺口內(nèi)安裝有聚四氟乙烯夾套，所述聚四氟乙烯夾套內(nèi)安裝有彈性支撐件，所述聚四氟乙烯夾套在所述彈性支撐件作用下緊貼所述矩形缺口的邊緣。???

進一步，所述可動陽球體在噴管工作過程中繞其球面部分的球心可作全軸向擺動，其余結(jié)構不運動。

進一步，所述上游密封球面、下游密封球面同球心。

進一步，所述聚四氟乙烯夾套采用聚四氟乙烯材料整體加工；所述的聚四氟乙烯夾套為唇形結(jié)構，唇口方向為壓強高一側(cè)；所述的聚四氟乙烯夾套唇形結(jié)構在工作時，唇口要有一定的開口度。

進一步，所述彈性支撐件和聚四氟乙烯夾套在安裝中具有一定的徑向預壓縮；彈性支撐件采用高溫不銹鋼空心結(jié)構。本發(fā)明所提出的小型固體火箭發(fā)動機珠承和球窩擺動噴管動密封結(jié)構利用了聚四氟乙烯的耐高溫、可壓縮、潤滑等特性，結(jié)合珠承和球窩擺動噴管的工作特性，它通過在圓柱面和球面匹配的結(jié)構空間中安裝預壓縮的基體為聚四氟乙烯空心密封圈，在保證結(jié)構的高溫、高壓、高熱流密度、高介質(zhì)顆粒、高運動特性下的可靠密封的同時，提高了結(jié)構的可靠性，空心密封圈結(jié)構使得結(jié)構質(zhì)量更輕。

本發(fā)明小型固體火箭發(fā)動機珠承和球窩擺動噴管動密封結(jié)構與現(xiàn)有技術相比，具有可靠性高、密封穩(wěn)定、球面摩擦系數(shù)小等特點；還具有溫度適用范圍更廣、結(jié)構簡單、伺服力矩小等優(yōu)點；并且對固體火箭發(fā)動機密封結(jié)構的高顆粒含量動密封有更好的適應性，具有自潤滑性能好，電絕緣性強、膨脹系數(shù)小，在高溫高壓下和高轉(zhuǎn)速下有極好的耐磨性、耐酸堿性、耐腐蝕性等優(yōu)點。

附圖說明

圖?1是本發(fā)明提供的小型固體火箭發(fā)動機擺動噴管球面動密封結(jié)構示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的小型固體火箭發(fā)動機擺動噴管球面動密封結(jié)構的區(qū)域A的局部放大示意圖。

具體實施方式