用于高振动频率下的真空舱动密封结构的制作方法

本发明属于综合环境条件下试验设备的密封应用领域，涉及一种用于高振动频率下的真空舱动密封结构。

背景技术：

随着飞行器飞行的马赫数越来越高，相应的气动加热问题亦越来越严重，其局部最高温度可达1400℃以上，这对地面环境结构热试验也提出了非常高的技术要求。面临着苛刻气动加热环境的同时，还时常伴随剧烈的振动，这会引起隔热材料或防热结构的错位、分离和脱落，影响隔热性能和正常飞行，因此需要开展热振动耦合环境试验，以检验防热结构在高温下的抗振动能力。传统石英灯模拟温度最高只能达到1200℃，而对于1200℃以上的辐射加热环境则普遍采用石墨加热技术。

在热振动地面模拟试验过程中，一方面为避免石墨在高温环境下与空气中的氧气发生反应后失去加热性能，需要将石墨加热器置于真空舱内的真空或非氧环境；另一方面因振动台尺寸、重量大等因素只能放置于真空舱外，需要对振动台与真空舱间的衔接部分进行密封设计，以保证振动激励的顺利施加。

目前，热振动试验所用的振动台规格为5～10吨，其顶端断面尺寸在450～700mm之间，振动频率为5～2000hz(300～120000次/分钟)，单次振动持续时间为0.5～1个小时，振动行程最高可达50mm。现有工艺设备应用较为广泛的两种机械密封方式为焊接金属波纹管机械密封(简称波纹管密封)和推压式弹簧机械密封(简称弹簧密封)，其中波纹管密封因其追随性好的优点而被更多场合优先选用。

虽然波纹管密封技术日益成熟和完善，但其同样存在易失弹或破裂、寿命短的缺点。实验和实际应用表明，当波纹管的失弹量超过设计初始压缩量的18％～20％时，整个波纹管机械密封就会发生泄漏。此外，国产波纹管机械密封的使用寿命平均1a左右，进口波纹管机械密封可达2a以上，且必须采用各种冲洗和冷却等措施，以降低摩擦温升，防止结焦、热裂、波纹管失弹、波纹管断裂、泵抽空、密封件老化等而导致的密封失效。为此，必然消耗大量的冲洗油和冷却水，造成运行费用高，能耗量大，而且密封可靠性差，安全性低，维修成本高。

技术实现要素：

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述问题，本发明提出一种真空舱动密封结构，本发明的动密封结构具有更长使用寿命、更高可靠性以及更低耗能，且能够解决高振动频率下真空舱密封结构易失效的问题。

本发明的技术解决方案：

本发明提供一种用于高振动频率下的真空舱动密封结构，包括：

连接部，置于所述真空舱内，与真空舱舱壁连接固定，其具有一中心通孔和若干通槽，其中，所述通槽沿中心通孔壁周向设置；

振动台转接工装，穿过所述连接部的中心通孔，与真空舱外的振动台连接，且上述通槽与振动台转接工装相邻一侧为开口；

密封组件，置于上述通槽内，用于热振动试验前后，实现与所述振动台转接工装之间的密封。

进一步的，所述中心通孔的直径比振动台转接工装直径大5～10mm；

进一步的，所述连接部材质优选为碳钢或不锈钢；

进一步的，所述连接部优选为密封法兰；

进一步的，所述的密封法兰优选为具有中心通孔的圆柱体；

进一步的，所述的通槽的横截面优选为长方形

进一步的，所述通槽至少为两个，且间隔进行设置；

进一步的，所述的密封组件优选为充气密封圈；

进一步的，所述的充气密封圈可由外部气源通过充气管道进行充气；

进一步的，所述的充气密封圈材质优选为硅橡胶。

本发明相比于现有技术的有益效果：

本发明的动密封结构具有更长使用寿命、更高可靠性以及更低耗能，且能够解决高振动频率下真空舱密封结构易失效的问题。

与现有的弹簧密封和波纹管密封相比，本发明的新型动密封结构安装更为简便、使用寿命更长、耗能更低及后续维修更为便利的优点，具体表现在：

现有的机械密封技术在高振动频率下螺纹管和弹簧密封容易发生失弹或破裂，且进一步会导致试验的中断，造成比较严重的损失；而本发明中的关键部件充气密封圈，由于在振动台振动过程中一直与振动转接工装保持临界接触，因此，不易发生磨损破坏现象，这有效的保证了振动台振动激励的顺利施加，确保了热振动试验过程的连续性和持久性，提高了设备的使用价值。

现有的机械密封结构在发生破坏之后，只能进行整体更换，进而需要比较长的更换周期；而本发明中的密封结构由于采用组合式的安装，能够实现破坏部位的单独更换，大大的降低了维修成本，并有力的缩短了更换周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于高振动频率下的真空舱动密封结构的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的用于高振动频率下的真空舱动密封结构的一种实施例的俯视图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

参见图1，根据本发明的具体实施例提供了一种用于高振动频率下的真空舱动密封结构，其包括：

连接部1，置于所述真空舱内，与真空舱舱壁4连接固定，其具有一中心通孔和若干通槽，其中，所述通槽沿中心通孔壁周向设置；

振动台转接工装3，穿过所述连接部1的中心通孔，与真空舱外的振动台连接，且上述通槽与振动台转接工装3相邻一侧为开口；

密封组件2，置于上述通槽内，用于热振动试验前后，实现与所述振动台转接工装3之间的密封。

应用此种配置方式，通过在连接组件上设置通孔和通槽，一方面实现振动台转接工装的固定，实现振动台转接工装与舱外的振动台的连接，另一方面，在通槽内设置密封组件，在热振动试验前后，实现了与所述振动台转接工装3之间的密封，保证了振动台振动激励的顺利施加，确保了热振动试验过程的连续性和持久性，提高了设备的使用价值。该配置方式采用组合式的安装，能够实现破坏部位的单独更换，大大的降低了维修成本，并有力的缩短了更换周期。此种配置方式，既能使得石墨加热器等加热元件置于真空舱内的真空或非氧环境能，避免石墨在高温环境下与空气中的氧气发生反应后失去加热性能；另一方面又能在满足振动台与真空舱间的衔接部分的密封效果的基础上，实现与振动台的连接。

进一步的，作为本发明的一个具体实施例，为了简化装置结构及降低成本，将所述的连接部1配置为密封法兰；

在本发明中，所述密封法兰置于真空舱内，与真空舱舱壁4之间进行固定连接，且进一步通过垫圈保证两者的密封性；

应用此种配置方式，一方面利用密封法兰的连接作用实现与真空舱的连接，且通过垫圈保证了两者的密封性，并为振动台转接工装的固定提供条件，其中心通孔用于振动台转接工装的安装；

在本发明中，为了提高装置的结构紧凑性及操作舒适性，将所述的密封法兰配置为具有中心通孔的圆柱体；

进一步的，所述的连接部1的材质优选为碳钢或不锈钢；

进一步的，作为本发明的一个具体实施例，为了便于密封组件2的安装以及简化结构，将所述通槽的横截面配置为长方形；

在本发明中，所述通槽用于密封组件2的安装与支撑，为了保证振动台转接工装的密封性，所述的通槽至少为两个，且进行间隔设置；

进一步的，作为本发明的一个具体实施例，为了更好的实现振动台转接工装3与连接部1的密封性，将所述的密封组件2配置为可充气密封圈；

在本发明中，所述的可充气密封圈可由外部气源6通过充气管道5对其进行充气；

优选的，所述的充气密封圈材质为硅橡胶；

应用此种配置方式，在热振动试验前，首先完成上述动密封结构的安装；然后在真空舱抽真空阶段，基于可充气密封圈的特性，通过控制充气流量的多少，实现充气密封圈对振动台转接工装的密封，保证抽真空过程中密封接口处不会出现漏气；当真空舱抽真空过程完成后，对充气密封圈实现定量卸压，让充气密封圈与振动台装接工装之间形成临界接触，不仅能够保证热振动试验过程中密封接口处的密封性，维持真空舱内的真空度；而且能够保证真空舱外振动台产生的激励顺利施加到真空舱内的试验件上。

进一步的，作为本发明的一个具体实施例，将连接部1的中心通孔的直径设置为比振动台转接工装3的直径大5～10mm；

应用此种配置方式，一方面便于振动台转接工装放入中心孔，另一方面待充气密封圈充入一定压力的气体后，能够实现与转接工装的接触密封，从而保证整个结构的密封性。

为了对本发明有进一步的了解，下面结合附图1和2对本发明的用于高振动频率下的真空舱动密封结构进行详细说明。

如图1和2所示，作为本发明的一个具体实施例，所述的用于高振动频率下的真空舱动密封结构包括：

连接部1，置于所述真空舱内，与真空舱舱壁4连接固定，其具有一中心通孔和若干通槽，其中，所述通槽沿中心通孔壁周向设置；

振动台转接工装3，穿过所述连接部1的中心通孔，与真空舱外的振动台连接，且上述通槽与振动台转接工装3相邻一侧为开口；

密封组件2，置于上述通槽内，用于热振动试验前后，实现与所述振动台转接工装3之间的密封；

其中，所述的连接部1配置密封法兰，该密封法兰为具有中心通孔的圆柱体，且与真空舱舱壁4进行连接，并通过垫圈确保两者的密封性，保证了连接部1与真空舱的密封；所述的振动台转接工装4配置为主体结构为圆柱体，所述圆柱体穿过上述中心通孔，并与真空舱外的振动台连接，为了确保振动台转接工装3与密封法兰之间的密封，密封法兰的中心通孔壁的周向设置有截面为长方体的通槽，且通槽为两个，进行间隔设置，该通槽与振动台转接工装3相邻一侧为开口；进一步的，将所述的密封组件2配置为可充气密封圈，并置于上述通槽内，通过外部气源6通过充气管道6对其进行充气，在真空舱抽真空阶段，通过控制充气流量的多少，实现充气密封圈对振动台转接工装3的密封，保证抽真空过程中密封接口处不会出现漏气；当真空舱抽真空过程完成后，对充气密封圈实现定量卸压，让充气密封圈与振动台装接工装3之间形成临界接触，不仅能够保证热振动试验过程中密封接口处的密封性，维持真空舱内的真空度；而且能够保证真空舱外振动台产生的激励顺利施加到真空舱内的试验件上；并且还将密封法兰中心通孔的直径设置为比振动台转接工装3的直径大5～10mm。

本发明提供的用于高振动频率下的真空舱动密封结构，一方面，采用组合式的安装，能够实现破坏部位的单独更换，大大的降低了维修成本，并有力的缩短了更换周期；另一方面，在确保连接部与真空舱整体的密封性的基础上，为振动台转接工装的固定提供条件，又通过充气密封圈的设置实现转接工装与连接部之间的密封，既能使得石墨加热器等加热元件置于真空舱内的真空或非氧环境能，避免石墨在高温环境下与空气中的氧气发生反应后失去加热性能；又能在满足振动台与真空舱间的衔接部分的密封效果的基础上，实现与振动台的连接，保证了振动台振动激励的顺利施加。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。