发动机燃烧室高温燃气密封方法及密封结构与流程

本发明属于发动机机械密封结构，具体涉及一种发动机燃烧室高温燃气密封方法及密封结构。

背景技术：

1、推进剂进入液体火箭发动机燃烧室，在燃烧室内雾化、混合、燃烧，产生高温、高压、高速流动的燃烧气体。当发动机头部和身部为异种材料，且无法焊接时，其结构需设计成活连接方式。在发动机头部和身部的活连接处，需添加密封装置，防止高温、高压、高速的燃气泄漏，造成不利影响。传统发动机的密封结构采用空心金属o形圈的软密封或实心金属环的硬密封。空心金属o形圈材料压缩性较好，但价格高昂；实心金属环材料便宜，但压缩性较差，加工条件苛刻(实心金属环的厚度一般在2mm以上，对其端面的平面度和粗糙度有较高的要求，导致加工条件苛刻)。这两种密封结构均有缺点和局限性，不利于低成本的使用。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种发动机燃烧室高温燃气密封方法及密封结构，满足发动机燃烧室高温、高压、高速燃气的密封性及可靠性要求，且密封结构价格便宜，加工条件简单，结构简单，密封性能良好，可靠性高。

2、为了实现上述目的，本发明采用以了下技术方案：

3、发动机燃烧室高温燃气密封方法，用于发动机头部和身部为异种材料且无法焊接的发动机，身部内包含燃烧室，且密封方法包括：

4、在身部和发动机头部装配过程中，通过装配时的挤压作用力使得身部的装配端面与发动机头部的装配端面之间且位于燃烧室一端的外侧形成一条闭合的、由金属变形而形成的密封结构，密封结构至少包含两个平面，且两个平面与身部的装配端面的夹角不同。

5、进一步，所述密封结构在发动机头部的装配端面上形成一个向着发动机头部内部的凹陷。

6、进一步，所述密封结构还包括垂直于燃烧室轴线的平面。该平面与前述的两个平面构成了密封结构的三个不同密封面。

7、发动机燃烧室高温燃气密封结构，用于发动机头部和身部为异种材料且无法焊接的发动机，身部内包含燃烧室，密封结构包括：

8、密封尖角，所述密封尖角位于身部的装配端面上，且密封尖角为一条环绕燃烧室闭合的环形凸起结构；

9、密封凹槽，所述密封凹槽位于发动机头部的装配端面上，且密封凹槽为一条闭合的、环形凹陷结构，密封凹槽形成的凹陷空间至少能够容纳密封尖角位于身部装配端面外侧的一部分体积；这里可以理解为密封尖角不必完全进入密封凹槽内，只需将密封垫片挤压变形后与密封凹槽的表面贴合即可，从而降低了密封尖角和密封凹槽的加工要求；

10、密封垫片，所述密封垫片位于密封尖角和密封凹槽之间，且密封垫片为厚度小于等于0.3mm的、热膨胀系数大于发动机头部和身部材料的热膨胀系数的、实心结构的金属圆环件；

11、连接件，所述连接件穿过身部连接至发动机头部的装配端面上。

12、作为一种选择，所述密封尖角为截面呈v形的环形凸起结构，所述密封凹槽为截面呈v形的环形凹陷结构。

13、作为一种选择，所述密封垫片为两个轴向端面均为平面的、实心结构的金属圆环件。

14、作为一种选择，所述密封垫片的外环直径与内环直径之差大于密封凹槽的槽宽。

15、作为一种选择，所述身部包含法兰结构，在法兰结构对应的身部的装配端面上开有螺纹通孔，所述发动机头部的装配端面上开有螺纹盲孔，所述连接件为连接螺钉，连接螺钉穿过身部装配端面上的螺纹通孔连接至发动机头部装配端面上的螺纹盲孔内。

16、采用上述密封结构的发动机燃烧室高温燃气密封方法，包括：

17、步骤一，将密封垫片放置在密封凹槽处；

18、步骤二，将身部的装配端面靠近发动机头部的装配端面，并将密封尖角压在密封垫片上使其不能移动；

19、步骤三，紧固连接件，使得身部的装配端面与发动机头部的装配端面逐渐压紧的同时密封垫片发生变形并逐渐进入密封凹槽中。

20、与现有的实心金属环密封相比，本发明通过降低密封垫片的厚度，同时选择延展性和塑性较好的金属，配合发动机头部和身部在装配时的作用力使得密封垫片在装配过程中实时变形形成多个密封面从而实现高温燃气的密封。由于密封垫片的厚度很薄，且延展性和塑性较好，于是在装配过程中通过挤压作用力能够很好地变形，从而充分填充在发动机头部和身部的装配面间隙之间形成带有不同坡度的密封面，降低了实心金属环端面平面度和粗糙度的苛刻加工条件要求。

21、与现有的空心金属环密封相比，本发明的密封垫片制作成本更低，采用常见的普通金属带材加工即可达到同样的效果。

22、由于本发明采用的密封垫片厚度较薄，且具备较好的延展性和塑性，于是在装配挤压力的作用下首先完成了第一次密封填充，当燃烧室产生高温燃气时，由于密封垫片的热膨胀系数大于发动机头部和身部材料的热膨胀系数并且厚度较薄，于是在高压和高温燃气作用下使得密封垫片发生热变形，进而实现了二次填充，强化了密封效果。

23、本发明避免了空心金属o形圈的软密封或实心金属环的硬密封各自的缺点，同时又满足了发动机燃烧室高温、高压、高速燃气的密封性及可靠性要求。更重要的是，本发明的密封方法及密封结构价格便宜，加工条件简单，结构简单，密封性能良好，可靠性高。

技术特征：

1.发动机燃烧室高温燃气密封方法，其特征在于：用于发动机头部(6)和身部(5)为异种材料且无法焊接的发动机，身部(5)内包含燃烧室(7)，且密封方法包括：

2.根据权利要求1的发动机燃烧室高温燃气密封方法，其特征在于：所述密封结构在发动机头部(6)的装配端面上形成一个向着发动机头部(6)内部的凹陷。

3.根据权利要求1的发动机燃烧室高温燃气密封方法，其特征在于：所述密封结构还包括垂直于燃烧室(7)轴线的平面。

4.发动机燃烧室高温燃气密封结构，其特征在于：用于发动机头部(6)和身部(5)为异种材料且无法焊接的发动机，身部(5)内包含燃烧室(7)，密封结构包括：

5.根据权利要求4所述的发动机燃烧室高温燃气密封结构，其特征在于：所述密封尖角(2)为截面呈v形的环形凸起结构，所述密封凹槽(3)为截面呈v形的环形凹陷结构。

6.根据权利要求4所述的发动机燃烧室高温燃气密封结构，其特征在于：所述密封垫片(1)为两个轴向端面均为平面的、实心结构的金属圆环件。

7.根据权利要求4所述的发动机燃烧室高温燃气密封结构，其特征在于：所述密封垫片(1)的外环直径与内环直径之差大于密封凹槽(3)的槽宽。

8.根据权利要求4所述的发动机燃烧室高温燃气密封结构，其特征在于：所述身部(5)包含法兰结构，在法兰结构对应的身部(5)的装配端面上开有螺纹通孔，所述发动机头部(6)的装配端面上开有螺纹盲孔，所述连接件为连接螺钉(4)，连接螺钉(4)穿过身部(5)装配端面上的螺纹通孔连接至发动机头部(6)装配端面上的螺纹盲孔内。

9.采用权利要求6所述密封结构的发动机燃烧室高温燃气密封方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种发动机燃烧室高温燃气密封方法及密封结构，包括密封垫片、密封尖角和密封凹槽，装配发动机头部和身部时，通过密封尖角将密封垫片挤压变形，形成一种类似于多重密封面效果的密封结构。当该密封结构设计成“V”型坡面形状时，改变了高温燃气的流动方向和流动速度，减小了高温燃气对密封结构的冲击。同时，坡面结构阻隔了高温燃气向外传递热量，减轻了外部密封压力。本发明的发动机燃烧室高温燃气密封结构和方法有效地提高了燃烧室密封可靠性，且密封结构成本低、加工简单。技术研发人员：伍家威,韦春花,谢彪,丁洋,陈宗受保护的技术使用者：贵州航天朝阳科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11