論述了航天發(fā)動(dòng)機(jī)閥門中金屬波紋管動(dòng)密封零泄漏技術(shù)的密封原理。介紹了金屬波紋管動(dòng)密封的構(gòu)成、加工、試驗(yàn)以及在航天閥門中低溫、高壓、高溫工況下的應(yīng)用。

1、概述

　　零泄漏的金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù)不僅是液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的關(guān)鍵技術(shù),也是各行各業(yè)(航天、航空、艦艇、石油和化工等)使用閥門的關(guān)鍵技術(shù)。特別是在低溫、高溫、高壓、有毒及腐蝕性的介質(zhì)中使用的閥門,確保在閥門開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)動(dòng)作中零泄漏,是閥門研制、設(shè)計(jì)和使用的難點(diǎn)和關(guān)鍵,也是確保航天液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、航空、艦艇、石油和化工等介質(zhì)輸送系統(tǒng)工作安全可靠的難點(diǎn)和關(guān)鍵。由于金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封的零泄漏,機(jī)械式動(dòng)密封難于實(shí)現(xiàn)零泄漏,所以許多國(guó)家在航天技術(shù)閥門領(lǐng)域、閥門技術(shù)領(lǐng)域都進(jìn)行了金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù)的大量研究和應(yīng)用。

　　我國(guó)從70年代開(kāi)始,在航天的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門上使用金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù),特別是液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門采用了金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù)后,取得了多個(gè)型號(hào)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門研制成功。多年來(lái), 4個(gè)型號(hào)液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的多種閥門中采用金屬波紋管從8種已增加到約30種,零泄漏的金屬波紋管動(dòng)密封在液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門使用中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置。

2、金屬波紋管動(dòng)密封

2.1、結(jié)構(gòu)

　　閥門中的金屬波紋管動(dòng)密封是通過(guò)金屬波紋管組合件實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。金屬波紋管組合件一般由金屬波紋管、法蘭連接件和蓋連接件組成(圖1) 。金屬波紋管靠波紋管彈性薄板材料的強(qiáng)度和彈性,在金屬波紋管組合件中與閥瓣一起移動(dòng)時(shí)進(jìn)行拉伸或壓縮,阻隔氣控腔和介質(zhì)腔之間的泄漏,起零泄漏動(dòng)密封的作用,并承受著介質(zhì)腔和氣控腔的壓力差的作用。最常用的波紋管形式是多層U形金屬波紋管,圖2是常用三層U形金屬波紋管的剖視立體圖。金屬波紋管組合件通過(guò)法蘭盤連接件與閥門殼體連接成一體。蓋連接件與閥瓣直接或間接相連,靠氣控或介質(zhì)壓力的驅(qū)動(dòng),使閥瓣移動(dòng)起開(kāi)、關(guān)和調(diào)節(jié)作用。3個(gè)金屬零件由手工或自動(dòng)氬弧焊焊接、電子束焊焊接和錫焊焊接等。

5、結(jié)語(yǔ)

　　液氫和液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的研制證明, 金屬波紋管動(dòng)密封技術(shù)是確保低溫、高壓、高溫的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門零泄漏動(dòng)密封關(guān)鍵技術(shù), 是有效和可靠的閥門動(dòng)密封技術(shù)。

　　(1) 金屬波紋管動(dòng)密封相對(duì)機(jī)械式密封, 具有零泄漏、無(wú)接觸、無(wú)摩擦和無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn), 在低溫技術(shù)領(lǐng)域中是可靠和安全的閥門動(dòng)密封。

　　(2) 金屬波紋管動(dòng)密封不僅可用于液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門, 也可應(yīng)用于一般液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門, 不僅可用于國(guó)防(火箭、導(dǎo)彈、艦艇和原子能) 閥門, 也可用于民用(石油、化工、水力、煤炭) 閥門中, 實(shí)現(xiàn)零泄漏。

　　(3) 除在低溫技術(shù)領(lǐng)域外, 在特殊工況下的高溫、有毒和腐蝕等介質(zhì)閥門中使用時(shí), 金屬波紋管動(dòng)密封也是可靠和安全的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。

　　(4) 雙曲率肋式波紋管和S 形波紋管是兩種有使用價(jià)值和有應(yīng)用前途的閥門零泄漏動(dòng)密封元件。

參考文獻(xiàn)

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