常见密封结构及航天飞机固体助推器连接

2023-08-02 理论教育版权反馈

【摘要】：下面介绍两种常见的密封结构。图3.14平垫圈密封结构平面式接触面；槽式接触面2.O形密封圈密封O形密封圈广泛地用于燃烧室壳体的可拆连接部位。图3.16O形密封圈安放与压缩量图3.17航天飞机固体助推器的连接和密封结构段间典型连接和密封；不同段间连接和密封

发动机的各个连接部位都应有良好的密封，以防止发动机工作时壳体内高温高压燃气外泄，以及保证在贮存和运输期间壳体的防潮和防腐。其作用主要体现在：

首先，保证发动机在工作时燃气不会外泄而导致破坏发动机的内弹道性能，甚至烧穿壳体的连接部位引起更大的事故。

其次，防止在低温下外界侵入的潮气会在药柱表面生成一层冰霜，使点火困难。

再次，防止在高空中由于壳体内的气压会与外界一样低所造成的点火困难。

pagenumber_ebook=139,pagenumber_book=130

图3.13　过盈配合连接

1—制动螺钉；2—喷管端面滚边

另外，可防止发动机在贮存和运输过程中药柱受潮变质。

因此，壳体连接部位的密封设计虽然简单却是十分重要的。下面介绍两种常见的密封结构。

1.平垫圈密封

平垫圈主要用于端面密封。其密封性与垫圈材料的弹性、接触面的形状以及预紧力的大小等有关。垫圈材料可采用退火紫铜和橡胶石棉板等。接触面的形状对密封性的好坏影响很大，若在接触面上开一至两条三角形截面的沟槽或突缘，可大大改善密封性，如图3.14（a）所示。槽式接触面的密封性又优于平面式接触面，且垫圈不易被压坏，如图3.14（b）所示。预紧力大小的计算可参阅机器零件课程。预紧力过大会加重螺纹或螺柱连接件的受力，甚至会压破垫片，使密封不可靠；预紧力过小又会缺少足够的密封压强，同样使密封不可靠。

pagenumber_ebook=139,pagenumber_book=130

图3.14　平垫圈密封结构

（a）平面式接触面；（b）槽式接触面

2.O形密封圈密封

O形密封圈广泛地用于燃烧室壳体的可拆连接部位。这种密封结构简单，装拆方便，密封可靠，通常只需一至两道密封圈即能可靠地达到密封效果。将耐热橡胶或塑料制成的O形密封圈放在密封槽内，依靠它在安装和受载后的压缩变形来实现密封，如图3.15所示。

pagenumber_ebook=139,pagenumber_book=130

图3.15　O形密封圈密封结构

（a）安装后；（b）受载后

O形密封圈密封结构的设计包括：选择密封圈的材料，确定其尺寸及压缩量，确定密封槽的形状和尺寸等。密封圈的材料应满足强度高、弹性和耐热性好等要求。常用作壳体密封圈的材料有硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶和聚四氟乙烯塑料等。密封圈的尺寸可选用标准规格，也可自行设计。标准O形密封圈的内径d1与截面直径d2的参考尺寸可参见相关机械设计手册。密封槽的截面形状可以是圆形的，也可以是矩形的，前者的密封性优于后者，安装后的密封圈应有适当的压缩量。

密封圈的回弹性必须能跟得上密封圈间隙因受压引起的增大变形，为防止密封圈在低温下失去回弹能力（见图3.16），可采用冲填耐热腻子、增设隔热层或选用新材料，并适当增加O形密封圈的截面尺寸；为防止燃气烧蚀密封圈，应在接近燃气内侧充填耐热腻子、增设隔热栅等措施（见图3.17（a）），同时根据发动机的不同部位的受力情况设计相应的连接结构和密封方式（见图3.17（b））。

pagenumber_ebook=140,pagenumber_book=131

图3.16　O形密封圈安放与压缩量

pagenumber_ebook=140,pagenumber_book=131

图3.17　航天飞机固体助推器（SSRB）的连接和密封结构

（a）段间典型连接和密封；（b）不同段间连接和密封

常见密封结构及航天飞机固体助推器连接

相关推荐