[发明专利]一种高温动密封结构及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其涉及一种高温动密封结构及其设计方法。

背景技术

工业领域许多设备或组件在相邻部件之间存在变化的密封间隙。在某些场合，为防止高温高速热气流进入低温低压结构(如密封间隙)，需加入能适应变化间隙的动密封结构。动密封结构在阻隔高温气流同时还需满足防热性能要求。在长时高温密封(大于1000℃)以及大的密封间隙变化情况下，传统密封结构已经无法满足要求。这种用于极限高温高速热气流环境的密封结构常用于航空航天领域，如超燃冲压发动机动密封或高超声速飞行器控制翼面密封。

动密封结构工作过程中处于受压状态，以保证与密封面紧密贴合。密封结构不仅要承受高温(大于1000摄氏度)氧化环境，还要对不断变化的间隙进行有效密封，即密封件必须具备较好的回弹性以适应时变的密封间隙。在高温环境中，常规的密封结构动存在两方面的不足：一方面，其材料本身的性能会衰减，另一方面，密封结构会发生塑性变形和蠕变变形，因此，在密封间隙不断闭合张开的过程中易导致密封不严，从而使高温气流流入低温结构区域，最终导致整体结构失效。

因此，现有技术中存在对能够对处于高温环境的时变间隙进行有效密封的技术的需要。

发明内容

本发明的实施例提供了一种高温动密封结构及其设计方法，具备较好的回弹性以适应时变的密封间隙，能够对高温环境的时变密封间隙进行有效密封，防止热气流从间隙直接流入低温结构区域。

根据本发明的一个方面，提供了一种高温动密封结构的设计方法，包括：

S1、根据密封间隙的形状和大小，确定编织套管的形状和尺寸，编织所述编织套管；

S2、根据所述编织套管的形状和尺寸以及密封间隙的变化范围，确定弹簧管的参数，并沿着所述编织套管的轴向方向将所述弹簧管植入所述编织套管内；所述弹簧管具有径向弹性和可收缩性，其自然状态下的直径大于所述编织套管的内径；

S3、向所述编织套管内的中空部分填充耐高温隔热材料，所述耐高温隔热材料具有柔韧性。

优选地，在步骤S1之前，所述设计方法进一步包括：

根据高温动密封结构的服役温度，确定所述维编织套管的材料。

优选地，所述编织套管的材料包括陶瓷纤维。

优选地，所述陶瓷纤维包括硅酸铝纤维，和/或氧化铝陶瓷纤维。

优选地，所述弹簧管为由多根金属丝螺旋交错编织而成的圆管网状结构。

优选地，所述沿着所述编织套管的轴向方向将所述弹簧管植入所述编织套管内具体为：

将所述弹簧管拉伸后，沿着所述编织套管的轴向方向从所述编织套管的一端植入所述编织套管内；

解除对所述弹簧管的拉伸，所述弹簧管沿着径向方向扩张，并与所述编织套管的内壁紧密贴合。

优选地，所述弹簧管的轴向力F和径向力P的关系为：