一種高溫高壓條件下的動密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)密封的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種高溫高壓條件下的動密封裝置，其主要可以用于高超聲速變馬赫數(shù)風(fēng)洞中運動的噴管型面部件和靜止部件之間的密封。
【背景技術(shù)】
[0002]高超聲速風(fēng)洞是高超聲速技術(shù)研宄必不可少的地面設(shè)備，其作用是用來模擬高超聲速飛行過程中的氣流環(huán)境。為了模擬這種氣流環(huán)境，要求實驗氣流總溫總壓很高。風(fēng)洞噴管出口馬赫數(shù)4?7的情況下，一般要求總溫在900K?2100K之間，總壓在IMPa?6.5MPa之間。
[0003]高超聲速定馬赫數(shù)風(fēng)洞噴管結(jié)構(gòu)一般采用焊接方法連接各個部件，不存在密封問題。噴管與上游加熱器的連接需要密封，一般采用子母接口，內(nèi)襯黃銅墊圈進行密封。
[0004]中國科學(xué)院力學(xué)研宄所將要建設(shè)一座高超聲速變馬赫數(shù)風(fēng)洞，這種風(fēng)洞是在實驗過程中風(fēng)洞噴管出口實驗氣流馬赫數(shù)和其他狀態(tài)參數(shù)能夠根據(jù)試驗需要作連續(xù)變化的高超聲速風(fēng)洞，不但要求實驗氣流的總溫總壓很高，同時噴管的型面結(jié)構(gòu)在實驗中也根據(jù)要求連續(xù)運動以改變實驗馬赫數(shù)。運動的噴管型面部件和靜止部件之間，必須設(shè)計有效的密封以阻止氣流的泄漏，否則若有高溫高壓氣流經(jīng)過，將會帶來噴管設(shè)備的燒毀。因此這是變馬赫數(shù)噴管正常工作的關(guān)鍵。
[0005]但是由于工作條件的極端性，常規(guī)密封方法很難有效。上述子母結(jié)構(gòu)密封只能用于靜密封，即密封面不能相對運動。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的變馬赫數(shù)風(fēng)洞均為超聲速低焓風(fēng)洞，尚沒有建成的高超聲速變馬赫數(shù)風(fēng)洞，如NASA Langley研宄中心的變馬赫數(shù)噴管是常溫風(fēng)洞，日本JAXA的變馬赫數(shù)噴管也采用了常溫氣流。目前也沒有查到在如上所述的高溫高壓氣流條件下進行動密封的相關(guān)文獻資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫高壓條件下的動密封裝置，其能夠保證密封面相對運動不受限制，使用過程中密封面相對運動的阻力相對小，耐高溫高壓，抗氧化，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種高溫高壓條件下的動密封裝置，上方的第一密封面與下方的第二密封面相對運動，第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽，矩形槽內(nèi)填充石墨層。
[0008]由于第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽，所以保證了密封面相對運動不受限制；由于矩形槽內(nèi)填充自潤滑性的石墨層，所以使用過程中密封面相對運動的阻力相對小，耐高溫高壓，抗氧化，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的高溫高壓條件下的動密封裝置的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，這種高溫高壓條件下的動密封裝置，上方的第一密封面I與下方的第二密封面2相對運動，第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽3，矩形槽內(nèi)填充石墨層。
[0011]由于第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽，所以保證了密封面相對運動不受限制；由于矩形槽內(nèi)填充自潤滑性的石墨層，所以使用過程中密封面相對運動的阻力相對小，耐高溫高壓，抗氧化，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。
[0012]另外，所述石墨層包括柔性石墨層4。柔性石墨具有可壓縮性，所以能夠大大增強密封效果。
[0013]另外，所述柔性石墨層內(nèi)夾有金屬波紋板5 O柔性石墨層內(nèi)夾有金屬波紋板增加了密封的回彈力，更好地增強了密封效果。
[0014]另外，所述石墨層還包括硬質(zhì)石墨層6，所述柔性石墨層4在所述矩形槽3的底部，硬質(zhì)石墨層的上、下表面分別接觸第一密封面、柔性石墨層。硬質(zhì)石墨層具有耐磨性，可以增強該動密封裝置的使用壽命。
[0015]另外，所述柔性石墨層的寬度等于所述矩形槽的寬度，所述硬質(zhì)石墨層的寬度小于所述矩形槽的寬度。夾有金屬波紋板的柔性石墨層與矩形槽同寬，處于矩形槽底部，承擔(dān)密封壓力帶來的絕大部分材料變形；硬質(zhì)石墨層寬度小于矩形槽寬度，給下面的柔性石墨層留出擠壓變形空間，使受壓面壓得更緊實。
[0016]如圖1所示，在整個密封結(jié)構(gòu)中，密封平面垂直壓力和金屬波紋板的回彈力共同作用達到密封效果。
[0017]本發(fā)明的石墨密封結(jié)構(gòu)選材巧妙，結(jié)構(gòu)合理，工程上具有適用性、工藝性和經(jīng)濟性良好的優(yōu)點。
[0018]本發(fā)明可以用于任意尺寸高溫高壓運動部件密封的設(shè)計，上述實例是為了闡述本發(fā)明，不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限制。凡與本發(fā)明設(shè)計思路相同的實施方式均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高溫高壓條件下的動密封裝置，上方的第一密封面(I)與下方的第二密封面(2)相對運動，其特征在于:第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽(3)，矩形槽內(nèi)填充石墨層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓條件下的動密封裝置，其特征在于:所述石墨層包括柔性石墨層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫高壓條件下的動密封裝置，其特征在于:所述柔性石墨層內(nèi)夾有金屬波紋板(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫高壓條件下的動密封裝置，其特征在于:所述石墨層還包括硬質(zhì)石墨層￠)，所述柔性石墨層(4)在所述矩形槽(3)的底部，硬質(zhì)石墨層的上、下表面分別接觸第一密封面、柔性石墨層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫高壓條件下的動密封裝置，其特征在于:所述柔性石墨層的寬度等于所述矩形槽的寬度，所述硬質(zhì)石墨層的寬度小于所述矩形槽的寬度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫高壓條件下的動密封裝置,其能夠保證密封面相對運動不受限制，使用過程中密封面相對運動的阻力相對小，耐高溫高壓，抗氧化，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。這種高溫高壓條件下的動密封裝置，上方的第一密封面與下方的第二密封面相對運動，第一密封面為平板，第二密封面設(shè)有矩形槽，矩形槽內(nèi)填充石墨層。
【IPC分類】G01M9-04
【公開號】CN104819821
【申請?zhí)枴緾N201510184213
【發(fā)明人】李東霞, 張新宇, 林建民
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月17日