本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域，具體地，涉及航天推進(jìn)系統(tǒng)中管路對(duì)外接口的密封堵頭裝置，尤其涉及一種針對(duì)管路密封可靠性要求高，需要長期在軌運(yùn)行的航天飛行器的航天推進(jìn)系統(tǒng)密封堵頭。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星、火箭、飛船以及空間站等航天器的推進(jìn)系統(tǒng)均有對(duì)外的測試管路接口，為了保證航天器推進(jìn)系統(tǒng)的密封性能，所有管路接口在發(fā)射前均需要使用密封堵頭進(jìn)行密封，其密封的可靠性直接影響飛行任務(wù)的成敗。

而目前傳統(tǒng)的密封堵頭在裝配到密封對(duì)象上后，只能實(shí)現(xiàn)一道或二道密封，密封性能不是很高；另外，形成的密封副大多數(shù)只依賴橡膠密封圈，飛行器長期在軌飛行后橡膠密封圈接觸推進(jìn)劑容易老化失效，不具備長期密封的性能。因此，需要研制一種具備多道密封且可以保證長期密封可靠性的新型密封堵頭形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有航天推進(jìn)系統(tǒng)中密封堵頭密封形式單一、長期密封可靠性不高的缺陷，本發(fā)明提出了一種新型的具備多密封形式，高可靠性的航天推進(jìn)系統(tǒng)密封堵頭。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種航天推進(jìn)系統(tǒng)密封堵頭，其特征在于，包括壓緊螺母和密封軸塞；所述密封軸塞沿水平方向依次包括軸肩結(jié)構(gòu)、連接軸段結(jié)構(gòu)、密封軸段結(jié)構(gòu)和密封錐面結(jié)構(gòu)；所述壓緊螺母設(shè)置在軸肩結(jié)構(gòu)外側(cè)；

所述軸肩結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有端面密封墊圈，所述密封軸段結(jié)構(gòu)上設(shè)置有主橡膠密封圈和副橡膠密封圈。

優(yōu)選地，所述主橡膠密封圈靠近密封錐面結(jié)構(gòu)一側(cè)，副橡膠密封圈靠近連接軸段結(jié)構(gòu)一側(cè)。

優(yōu)選地，所述密封軸段結(jié)構(gòu)上設(shè)置有前環(huán)形凹槽和后環(huán)形凹槽，所述前環(huán)形凹槽內(nèi)放置主橡膠密封圈，后環(huán)形凹槽內(nèi)放置副橡膠密封圈；所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的深度分別為對(duì)應(yīng)的主橡膠密封圈或副橡膠密封圈截面直徑的90％，所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的寬度分別為對(duì)應(yīng)的主橡膠密封圈或副橡膠密封圈截面直徑的1.2倍。所述限定的環(huán)形凹槽的高度和寬度可保證密封軸段與待密封接口的第一內(nèi)孔配合時(shí)，由橡膠密封圈的壓縮變形量和膠圈截面變形后的輪廓包絡(luò)，所形成的有效接觸密性能在可靠的密封要求范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的外沿均分別設(shè)有r＝0.3mm的倒圓角。該倒圓角的設(shè)置可避免橡膠密封圈在裝配過程中或密封壓縮狀態(tài)下，被環(huán)形凹槽外沿銳邊損傷密封圈表面，進(jìn)而影響橡膠圈的密封效果。

優(yōu)選地，所述密封軸段結(jié)構(gòu)的外壁緊貼待密封接口的第一內(nèi)孔孔壁。

優(yōu)選地，所述連接軸段結(jié)構(gòu)的直徑小于密封軸端結(jié)構(gòu)的直徑。

優(yōu)選地，所述肩軸結(jié)構(gòu)的直徑與端面密封墊圈的直徑相同，且肩軸結(jié)構(gòu)的直徑大于待密封接口的內(nèi)徑。

優(yōu)選地，所述密封錐面結(jié)構(gòu)的錐面夾角為50～70°，配合處圓跳動(dòng)公差不大于7級(jí)。

優(yōu)選地，所述密封錐面結(jié)構(gòu)的錐面經(jīng)表面處理后的硬度值比待密封接口的硬密封接觸處的硬度值小30～50hbs，在該硬度差范圍內(nèi)，可保證密封錐面結(jié)構(gòu)的硬密封接觸處產(chǎn)生一定的局部變形，形成一圈硬密封接觸面。過小的硬度差值產(chǎn)生的局部變形小，形成的密封接觸面不足以保證可靠的硬密封；過大的硬度差，會(huì)使得密封錐面結(jié)構(gòu)局部發(fā)生較大程度的材料屈服失效，考慮到應(yīng)力松弛現(xiàn)象，同樣會(huì)降低長期密封的可靠性。

優(yōu)選地，所述的待密封接口的硬密封接觸處設(shè)有r＝0.5mm的倒圓角。一方面可避免硬密封接觸處的銳邊對(duì)密封錐面結(jié)構(gòu)造成縱向劃傷，另一方面可減輕硬密封接觸處的應(yīng)力集中。

本發(fā)明的密封對(duì)象是與密封堵頭配合的待密封接口。整個(gè)密封堵頭與密封對(duì)象之間可形成三類共四道密封形式：密封錐面結(jié)構(gòu)上的錐形密封面與密封對(duì)象之間形成的第一道硬密封；主橡膠密封圈、副橡膠密封圈分別與密封對(duì)象之間形成的第二道和第三道徑向密封；端面密封墊圈與密封對(duì)象之間形成的第四道端面密封。

密封錐面結(jié)構(gòu)上錐形密封面與密封對(duì)象之間的第一道硬密封實(shí)現(xiàn)方式為：通過壓緊螺母把密封錐面結(jié)構(gòu)的錐形密封面壓緊到密封對(duì)象的內(nèi)部孔徑臺(tái)階結(jié)構(gòu)上，使密封錐面結(jié)構(gòu)的前端伸入第二內(nèi)孔中，形成一道錐面金屬與臺(tái)階金屬的線性密封帶類型的硬密封副。

主橡膠密封圈和副橡膠密封圈分別與密封對(duì)象之間的第二道和第三到徑向密封實(shí)現(xiàn)方式為：在密封軸塞的密封軸段結(jié)構(gòu)上，裝配主橡膠密封圈和副橡膠密封圈，在密封軸塞插入到密封對(duì)象中時(shí)，兩道橡膠密封圈會(huì)發(fā)生彈性壓縮變形，與密封對(duì)象7之間形成主、副兩道徑向密封副。

端面密封墊圈與密封對(duì)象之間的第四道端面密封實(shí)現(xiàn)方式為：通過壓緊螺母壓緊密封軸塞，裝配在其上的端面密封圈發(fā)生軸向壓縮變形，與密封對(duì)象的接口端面之間形成一道端面密封副。

所述密封軸塞零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式包含四個(gè)部分：1)密封錐面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)第一道硬密封副；2)裝配主密封圈和副密封圈的密封軸段設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)第二和第三到徑向密封副；3)與端面密封圈配合的軸肩設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)第四道端面密封副；4)用于連接2)項(xiàng)和3)項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的連接軸段結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)該密封堵頭具有4道密封副，綜合密封性能高于傳統(tǒng)密封堵頭；

2)該密封堵頭具備的密封副有3類不同的密封形式，即使在單一類型密封副失效的情況下，也仍有2類密封形式可以保證密封，大大提高密封的可靠性和長壽命性能。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明密封軸塞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明密封墊圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明密封堵頭進(jìn)行密封時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：壓緊螺母1；密封軸塞2；軸肩結(jié)構(gòu)21；連接軸段結(jié)構(gòu)22；密封軸段結(jié)構(gòu)23；密封錐面結(jié)構(gòu)24；后環(huán)形凹槽25；前環(huán)形凹槽26；端面密封墊圈3；副橡膠密封圈4；主橡膠密封圈5；錐形密封面6；待密封接口7；第一內(nèi)孔71；第二內(nèi)孔72；硬密封接觸處73。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

本實(shí)施例提供了一種航天推進(jìn)系統(tǒng)密封堵頭，如圖1-圖3所示，包括壓緊螺母1和密封軸塞2；所述密封軸塞2沿水平方向依次包括軸肩結(jié)構(gòu)21、連接軸段結(jié)構(gòu)22、密封軸段結(jié)構(gòu)23和密封錐面結(jié)構(gòu)24；所述壓緊螺母1設(shè)置在軸肩結(jié)構(gòu)21外側(cè)；

所述軸肩結(jié)構(gòu)21的內(nèi)側(cè)設(shè)置有端面密封墊圈3，所述密封軸段結(jié)構(gòu)23上設(shè)置有主橡膠密封圈5和副橡膠密封圈4。

所述主橡膠密封圈5靠近密封錐面結(jié)構(gòu)24一側(cè)，副橡膠密封圈4靠近連接軸段結(jié)構(gòu)23一側(cè)。

所述密封軸段結(jié)構(gòu)23上設(shè)置有前環(huán)形凹槽26和后環(huán)形凹槽25，所述前環(huán)形凹槽26內(nèi)放置主橡膠密封圈5，后環(huán)形凹槽25內(nèi)放置副橡膠密封圈4；所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的深度分別為對(duì)應(yīng)的主橡膠密封圈5或副橡膠密封圈4截面直徑的90％，所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的寬度分別為對(duì)應(yīng)的主橡膠密封圈5或副橡膠密封圈4截面直徑的1.2倍。

所述兩個(gè)環(huán)形凹槽的外沿均分別設(shè)有r＝0.3mm的倒圓角。

所述密封軸段結(jié)構(gòu)23的外壁緊貼待密封接口7的第一內(nèi)孔71孔壁。

所述連接軸段結(jié)構(gòu)22的直徑小于密封軸段結(jié)構(gòu)23的直徑。

所述肩軸結(jié)構(gòu)21的直徑與端面密封墊圈3的直徑相同，且肩軸結(jié)構(gòu)21的直徑大于待密封接口7的內(nèi)徑。

所述密封錐面結(jié)構(gòu)24的錐面夾角為50～70°。

所述密封錐面結(jié)構(gòu)24的錐面經(jīng)表面處理后的硬度值比待密封接口的硬密封接觸處73的硬度值小30～50hbs。

所述的待密封接口的硬密封接觸處73設(shè)有r＝0.5mm的倒圓角。

本發(fā)明的密封對(duì)象是與密封堵頭配合的待密封接口7。整個(gè)密封堵頭與密封對(duì)象之間可形成三類共四道密封形式：密封錐面結(jié)構(gòu)24上的錐形密封面6與密封對(duì)象之間形成的第一道硬密封；主橡膠密封圈5、副橡膠密封圈4分別與密封對(duì)象之間形成的第二道和第三道徑向密封；端面密封墊圈3與密封對(duì)象之間形成的第四道端面密封。

密封錐面結(jié)構(gòu)24上錐形密封面6與密封對(duì)象之間的第一道硬密封實(shí)現(xiàn)方式為：通過壓緊螺母1把密封錐面結(jié)構(gòu)24的錐形密封面6壓緊到密封對(duì)象的內(nèi)部孔徑臺(tái)階結(jié)構(gòu)上，使密封錐面結(jié)構(gòu)24的前端伸入第二內(nèi)孔72中，形成一道錐面金屬與臺(tái)階金屬的線性密封帶類型的硬密封副。

主橡膠密封圈5和副橡膠密封圈4分別與密封對(duì)象之間的第二道和第三到徑向密封實(shí)現(xiàn)方式為：在密封軸塞2的密封軸段結(jié)構(gòu)21上，裝配主橡膠密封圈5和副橡膠密封圈4，在密封軸塞2插入到密封對(duì)象中時(shí)，兩道橡膠密封圈會(huì)發(fā)生彈性壓縮變形，與密封對(duì)象之間形成主、副兩道徑向密封副。

端面密封墊圈3與密封對(duì)象之間的第四道端面密封實(shí)現(xiàn)方式為：通過壓緊螺母1壓緊密封軸塞2，裝配在其上的端面密封圈3發(fā)生軸向壓縮變形，與密封對(duì)象的接口端面之間形成一道端面密封副。

所述密封堵頭的裝配方法和使用方法如下：

1、把端面密封圈3裝配到密封軸塞2的軸肩結(jié)構(gòu)上；

2、把主橡膠密封圈5和副橡膠密封圈4裝配到密封軸塞2的密封軸段結(jié)構(gòu)上；

3、把已裝配端面密封墊圈3、主橡膠密封圈5、副橡膠密封圈4的密封軸塞2完全插入到密封對(duì)象中，保證密封軸塞2與密封對(duì)象之間相互對(duì)中；

4、通過力矩扳手按照設(shè)計(jì)的擰緊力矩(即用于保證端面密封墊圈3的壓縮量以及錐形密封面6的密封接觸應(yīng)力值)，擰緊壓緊螺母1，把密封軸塞2壓緊到密封對(duì)象上，形成4道密封副，完成密封堵頭對(duì)密封對(duì)象的密封。

本發(fā)明的密封堵頭具有如下的有益效果：

1)該密封堵頭具有4道密封副，綜合密封性能高于傳統(tǒng)密封堵頭；

2)該密封堵頭具備的密封副有3類不同的密封形式，即使在單一類型密封副失效的情況下，也仍有2類密封形式可以保證密封，大大提高密封的可靠性和長壽命性能。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。