[發(fā)明專利]一種柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911193652.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110985783B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭茂琦;滿滿;邢力超;許光;張婷;王叢飛;羅盟;張聰;張立強(qiáng);丁建春;石佳;徐珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): F16L23/18
• 分類號(hào): F16L23/18;F16L23/032;F16J15/12
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封結(jié)構(gòu)，包括榫面法蘭、柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片、金屬限位環(huán)、槽面法蘭，通過(guò)復(fù)合墊片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)漏率、內(nèi)部流道長(zhǎng)度進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范的設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了密封效果，能夠從定量控制、多道冗余、溫度自緊等先進(jìn)密封要求從發(fā)，滿足深低溫推進(jìn)劑管路及其他系統(tǒng)的連接與密封要求，適用于火箭及導(dǎo)彈管路系統(tǒng)的連接與密封。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封結(jié)構(gòu)，屬于柔性石墨密封技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

柔性石墨密封技術(shù)是近年來(lái)較為成熟并廣泛采用的密封技術(shù)，經(jīng)過(guò)深加工的柔性石墨是一種非常優(yōu)異的密封材料，通過(guò)制成各種石墨墊圈和墊片起到密封各種部件的作用，優(yōu)質(zhì)的柔性石墨密封材料能夠耐高溫、耐深冷、抗腐蝕和熱膨脹率低等優(yōu)點(diǎn)，可以用于航天、航空、化工、石油、電力等行業(yè)的高低溫流體密封。

在傳統(tǒng)的石墨密封結(jié)構(gòu)件中，存在密封定量控制困難、密封泄漏通道短、無(wú)冗余性能等缺點(diǎn)，容易導(dǎo)致密封狀態(tài)評(píng)估困難、密封效果差等問(wèn)題，最終導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)失效、泄漏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的石墨密封結(jié)構(gòu)件容易出現(xiàn)的密封泄漏通道短、無(wú)冗余性能等問(wèn)題及密封過(guò)程中存在的密封定量控制困難，提出了一種柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片密封結(jié)構(gòu)，包括榫面法蘭、柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片、金屬限位環(huán)、槽面法蘭，所述榫面法蘭、槽面法蘭為對(duì)稱L型環(huán)狀結(jié)構(gòu)，榫面法蘭與槽面法蘭匹配對(duì)接并通過(guò)緊固螺釘固定形成法蘭密封結(jié)構(gòu)，并套裝于上下兩段推進(jìn)劑管路連接處外側(cè)，用于對(duì)管路對(duì)接處進(jìn)行進(jìn)一步密封的柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片安裝于榫面法蘭與槽面法蘭對(duì)接面上密封槽內(nèi)，防止緊固密封過(guò)程中柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片擠壓損壞的金屬限位環(huán)設(shè)置于榫面法蘭與槽面法蘭匹配對(duì)接面外側(cè)，對(duì)榫面法蘭與槽面法蘭進(jìn)行限位以控制柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片壓縮量，柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片在壓緊過(guò)程中擠壓變形以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑密封。

所述柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片包括柔性石墨層、金屬波齒骨架，所述柔性石墨層包裹于金屬波齒骨架上下兩側(cè)對(duì)金屬波齒骨架進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)進(jìn)行密封時(shí)，柔性石墨層、金屬波齒骨架產(chǎn)生形變直至柔性石墨層與金屬限位環(huán)接觸。

所述金屬波齒骨架上設(shè)置有N個(gè)金屬波齒，所述金屬波齒包括波齒頂端、圓弧曲桿，獲取波齒頂端在壓緊過(guò)程中受到壓縮預(yù)緊力F與金屬波齒頂端沿壓縮預(yù)緊力F方向形變位移L的關(guān)系式的具體步驟為：

(1)獲取圓弧曲桿任意截面彎矩M與壓縮預(yù)緊力F的關(guān)系式，具體為：

式中，R為該金屬波齒齒弧半徑，θ為圓弧曲桿任意截面處與端部支點(diǎn)圍成的圓心角；

(2)計(jì)算曲桿在壓縮預(yù)緊力F作用下曲桿變形能U及金屬波齒在壓縮預(yù)緊力F作用下變形做功W，具體為：

式中，E為材料的彈性模量，I為曲桿的截面慣性矩；

(3)根據(jù)能量法定律確定壓縮預(yù)緊力F與金屬波齒頂端沿壓縮預(yù)緊力F方向形變位移L的關(guān)系式，具體為：

W＝U

所述金屬波齒數(shù)量N確定方法具體步驟為：

(1)根據(jù)密封過(guò)程中推進(jìn)劑介質(zhì)及柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片內(nèi)外側(cè)壓力確定柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片漏率；

(2)根據(jù)步驟(1)所得漏率數(shù)據(jù)確定柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片內(nèi)泄漏通道長(zhǎng)度；