CN102410106B - 冲压发动机用异型腔体高温密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲压发动机的高温密封方法，包括以下步骤：a、制备密封圈；b、形成密封槽；c、清洁所述密封槽；d、在密封槽内均匀涂抹耐高温粘接剂，将所述密封圈放置在所述密封槽内；e、将保护装置与所述密封圈用所述耐高温粘结剂相连并用装配工装固定；f、升温固化；和g、去除装配工装。根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法，新颖独特，设计方法简单、占用空间小、装配操作简单、具有高可靠性、高实用性等特点，经过多次地面热态试验考核后，连接结构仍保持完整，可靠性高，解决了发动机燃烧室热结构开口部位的高温连接密封难题。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种冲压发动机用异型腔体高温密封方法。
背景技术
被动热防护结构的发动机采用轻质、耐高温、抗氧化、耐冲刷的陶瓷基复合材料作为燃烧室的耐烧蚀层、柔性保温材料作为隔热层，该结构方案在提高发动机燃烧效率、增加发动机功率、简化发动机结构的同时，也给发动机的被动热防护结构设计带来较大难度。冲压发动机燃烧室是燃料与来流空气混合燃烧的地方，因此金属壳体、耐烧蚀层以及隔热层(后两者统称为防热层)必须加工出进气口，以便引入燃料和来流空气。燃烧室防热层开口后，破坏了防热层的完整性，开口部位存在金属壳体、耐烧蚀层以及隔热层不同材料的多处界面，且开口部位的工作环境恶劣：温度和压力不均匀，温度在500℃～1500℃之间，压力在0.2MPa～0.8MPa之间，受高速气流冲刷，气流速度约100m/s～150m/s，此外燃气含氧量达到20％。由于隔热层几乎无强度，且进入燃烧室中的气流为燃油混合气体，其通过开口部位的界面进入到隔热层中，产生化学反应，影响被动热防护结构的正常工作。为保证被动热防护结构的正常工作，在发动机整个工作过程中必须保证高温气体不从开口部位向防热层内泄漏。
由于发动机工作环境的高温、强氧化性气氛、高速气流冲刷等特点，复合材料自身的脆性，以及装配空间和装配方法的限制，常用的密封结构无法实现有效的密封。因此，陶瓷基复合材料耐烧蚀层开口部位的高温密封技术成为冲压发动机热结构研制的关键技术。
防热层开口部位的高温密封技术目前尚未见到相关的设计和工艺方法的报道。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种具有设计方法简单、占用空间小、装配操作简单、具有高可靠性、高实用性的冲压发动机的高温密封方法。
根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法，包括以下步骤：a、采用石墨制备具有预定形状的密封圈；b、在冲压发动机的燃烧室和/或尾喷管的预定部位形成与所述密封圈相适配的密封槽；c、清洁所述密封槽；d、在密封槽内均匀涂抹耐高温粘接剂，将所述密封圈放置在所述密封槽内；e、将保护装置与所述密封圈用所述耐高温粘结剂相连并用装配工装固定；f、升温固化：将完成b-e步骤的发动机燃烧室和/或尾喷管在室温、干燥空气环境中放置4～24h；然后整体放入烘干箱中随炉自由升温至75-90℃，并保温1-3.5h；接着自由升温至100-130℃，并保温2-3h；然后自由升温至170-180℃，并保温1.5-3h；最后随炉冷却至室温；和g、去除装配工装。
根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法，新颖独特，设计方法简单、占用空间小、装配操作简单、具有高可靠性、高实用性等特点，经过多次地面热态试验考核后，连接结构仍保持完整，可靠性高，解决了发动机燃烧室热结构开口部位的高温连接密封难题。
另外，根据本发明上述实施例的冲压发动机的高温密封方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例的冲压发动机的高温密封方法，所述密封圈的密度为1.4g/cm3～1.8g/cm3。
根据本发明的一个实施例的冲压发动机的高温密封方法，采用无水乙醇或丙酮清洁所述密封槽。
根据本发明的一个实施例的冲压发动机的高温密封方法，所述保护装置为保护圈以使其形状与异型腔体的形状相适应，对密封圈进行保护，防止高速气流对密封圈的冲刷和破坏。
根据本发明的一个实施例的冲压发动机的高温密封方法，所述装配工装为压紧工装，能够将密封圈紧密地或完整地填充在密封槽内。
根据本发明的一个实施例的冲压发动机的高温密封方法，所述升温固化步骤为：将完成b-e步骤的发动机燃烧室和/或尾喷管在室温、干燥空气环境中放置4～24h；然后整体放入烘干箱中随炉自由升温至80℃，并保温2h；接着自由升温至120℃，并保温2h；然后自由升温至180℃，并保温2h；最后随炉冷却至室温。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法。
如图1所示，根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法，包括以下步骤：
a、采用石墨制备具有预定形状的密封圈。
石墨具有耐高温、抗氧化性能良好的特性，因此成为制备密封圈的首选材料。密封圈可以是一体成形的，也可以是根据装配要求分段成形，但要保护各段之间的连接接口。所述密封圈的密度可以为1.4g/cm3～1.8g/cm3。
b、在冲压发动机的燃烧室和/或尾喷管的预定部位形成与所述密封圈相适配的密封槽。
也就是说，在冲压发动机的燃烧室和/或尾喷管的诸如开口部位等需要密封的部位分别加工出于所述密封圈相适配的密封槽。
c、清洁所述密封槽。例如，可以采用无水乙醇或丙酮清洁所述密封槽，要求做到表面光洁，不允许有凹坑、凸起等加工缺陷，不允许有颗粒、金属屑、胶粘剂等杂物。
d、在密封槽内均匀涂抹耐高温粘接剂，在室温中放置预定时间，例如可以是10分钟，然后将所述密封圈放置在所述密封槽内。
e、将保护装置与所述密封圈用所述耐高温粘结剂相连并用装配工装固定。
f、升温固化：将完成b-e步骤的发动机燃烧室和/或尾喷管在室温、干燥空气环境中放置第一预定时间，例如4～24h；然后整体放入烘干箱中随炉自由升温至第一预定温度，例如75-90℃，最好是80℃，并保温第二预定时间，例如1-3.5h，最好是2h；接着自由升温至第二预定温度，例如100-130℃，最好是120℃，并保温第三预定时间，例如2-3h，最好是2h；然后自由升温至第三预定温度，例如170-180℃，最好是180℃，并保温第四预定时间，例如1.5-3h，最好是2h；最后随炉冷却至室温。
g、去除装配工装。
根据本发明实施例的冲压发动机的高温密封方法，新颖独特，设计方法简单、占用空间小、装配操作简单、具有高可靠性、高实用性等特点，经过多次地面热态试验考核后，连接结构仍保持完整，可靠性高，解决了发动机燃烧室热结构开口部位的高温连接密封难题。
根据本发明的一个实施例，所述保护装置为为保护圈以使其形状与异型腔体的形状相适应，对密封圈进行保护，防止高速气流对密封圈的冲刷和破坏。
根据本发明的一些实施例，所述装配工作为压紧工装，能够将密封圈紧密地或完整地填充在密封槽内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用石墨制备具有预定形状的密封圈；
b、在冲压发动机的燃烧室和/或尾喷管的预定部位形成与所述密封圈相适配的密封槽；
c、清洁所述密封槽；
d、在密封槽内均匀涂抹耐高温粘接剂，将所述密封圈放置在所述密封槽内；
e、将保护装置与所述密封圈用所述耐高温粘结剂相连并用装配工装固定；
f、升温固化：将完成b-e步骤的发动机燃烧室和/或尾喷管在室温、干燥空气环境中放置4～24h；然后整体放入烘干箱中随炉自由升温至75-90℃，并保温1-3.5h;接着自由升温至100-130℃，并保温2-3h；然后自由升温至170-180℃，并保温1.5-3h；最后随炉冷却至室温；和
g、去除装配工装。
2.根据权利要求1所述的冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，所述密封圈的密度为1.4g/cm3～1.8g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，采用无水乙醇或丙酮清洁所述密封槽。
4.根据权利要求1或2所述的冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，所述保护装置为保护圈以使其形状与异型腔体的形状相适应，对密封圈进行保护，防止高速气流对密封圈的冲刷和破坏。
5.根据权利要求1或2所述的冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，所述装配工装为压紧工装，能够将密封圈紧密地或完整地填充在密封槽内。
6.根据权利要求1或2所述的冲压发动机的高温密封方法，其特征在于，所述升温固化步骤为：将完成b-e步骤的发动机燃烧室和/或尾喷管在室温、干燥空气环境中放置4～24h；然后整体放入烘干箱中随炉自由升温至80℃，并保温2h;接着自由升温至120℃，并保温2h；然后自由升温至180℃，并保温2h；最后随炉冷却至室温。
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