在航空航天技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，飛行器各組件性能要求愈發(fā)嚴(yán)苛，尤其是密封組件。傳統(tǒng)壓力傳感器用組合密封墊圈（密封件）在高壓、高低溫、強振動環(huán)境下，密封性能易受影響，甚至泄漏，威脅飛行器安全。廣東東晟密封科技有限公司研發(fā)的“一種防脫落式組合密封墊圈（密封件）”（專利號：202421036450.1），通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化與材料創(chuàng)新，有效解決了上述問題。

 

一、技術(shù)背景與現(xiàn)有技術(shù)缺陷

在飛行器泵或缸系統(tǒng)中，壓力傳感器是監(jiān)測和傳輸壓力數(shù)據(jù)的關(guān)鍵組件，其密封性能至關(guān)重要?，F(xiàn)有組合密封墊圈（密封件）（公稱壓力400kgf/cm，工作溫度-25~80℃）由橡膠內(nèi)圈和金屬外圈組成，金屬外圈套于橡膠內(nèi)圈外，二者硫化壓膠時粘住。但因橡膠內(nèi)圈與金屬外圈粘合面光滑無限位，在高壓、強振動環(huán)境下，金屬外圈易與橡膠內(nèi)圈脫落。而且，其適應(yīng)溫度范圍窄，溫度低于-25℃時橡膠內(nèi)圈脆裂，高于80℃時短時老化，導(dǎo)致密封性能下降甚至失效。

 

二、防脫落式組合密封墊圈（密封件）的核心技術(shù)方案

該密封墊圈（密封件）包括密封內(nèi)圈和金屬外圈，金屬外圈套于密封內(nèi)圈外。密封內(nèi)圈外壁設(shè)一圈限位臺和兩圈密封臺，限位臺位于兩圈密封臺之間，金屬外圈也在兩圈密封臺之間，其內(nèi)壁設(shè)一圈限位槽，與限位臺限位配合。

 

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

1.1、限位與密封結(jié)構(gòu)：金屬外圈內(nèi)邊緣設(shè)兩圈內(nèi)倒角，與兩圈密封臺對應(yīng)配合。金屬內(nèi)圈內(nèi)壁、限位槽和內(nèi)倒角經(jīng)噴砂處理后與密封內(nèi)圈粘結(jié)，且二者粘結(jié)強度大于密封內(nèi)圈扯斷強度。

 

1.2、高度與斜面設(shè)計：密封內(nèi)圈高度大于金屬外圈，外壁兩邊緣設(shè)斜面，兩圈密封臺在斜面之間，斜面顯露于金屬外圈。密封內(nèi)圈內(nèi)壁邊緣設(shè)圓角，通過斜面與密封臺連接。

 

1.3、截面形狀設(shè)計：密封臺截面呈三角形，限位臺截面呈V形且高度更高。限位槽呈V形，與限位臺形狀匹配。

 

2、材料創(chuàng)新應(yīng)用

2.1、密封內(nèi)圈：采用氟醚橡膠制成，其耐化學(xué)藥品性、耐熱性、耐溶劑性、耐等離子體性優(yōu)異，氣體和液體滲透性低，耐燃燒性能和電氣絕緣性能良好，摩擦磨損性能及熱傳導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)低，適合高溫密封。

 

2.2、金屬外圈：由316不銹鋼制成，在304不銹鋼基礎(chǔ)上加入Ni、Cr、Mo元素，密度更高，抗腐蝕性強，尤其在酸堿性環(huán)境下，鉬的加入增強耐蝕性，還具有良好耐高溫性能，不易生銹，滿足飛行器材料要求。

 

三、技術(shù)優(yōu)勢與性能提升

1、防脫落與密封性能強化

通過金屬外圈內(nèi)壁與密封內(nèi)圈外壁的限位設(shè)計，實現(xiàn)對密封內(nèi)圈的限位，增加二者接觸面積，提高密封性能。物理限位方式有效防止密封內(nèi)圈在高壓、強振動等極端條件下脫落。當(dāng)螺紋擰緊，密封內(nèi)圈上下端V型凸起被壓縮，分別與泵體安裝槽內(nèi)壁和壓力傳感器螺紋端平面貼緊，實現(xiàn)密封，防止流體或氣體泄漏。

 

2、寬溫適應(yīng)性突破

氟醚橡膠材料使密封內(nèi)圈能適應(yīng)-55~200℃的寬溫度范圍。在-55℃低溫環(huán)境下不脆裂，200℃高溫環(huán)境下不短時老化，拓展了應(yīng)用場景。

 

3、可靠性與耐久性提升

金屬外圈內(nèi)壁、限位槽和內(nèi)倒角的噴砂處理，增強了與密封內(nèi)圈的粘連性。密封內(nèi)圈與金屬外圈粘結(jié)強度大于密封內(nèi)圈扯斷強度，提高了整體結(jié)構(gòu)可靠性。316不銹鋼材質(zhì)的金屬外圈抗腐蝕性和耐高溫性，保障了密封墊圈（密封件）在復(fù)雜環(huán)境下的耐久性。

 

四、應(yīng)用場景與實施效果

該防脫落式組合密封墊圈（密封件）主要套在壓力傳感器外螺紋上，用于密封連通飛行器的泵或缸。安裝時，將其套于壓力傳感器外螺紋，再安裝到泵體，泵體通過密封內(nèi)圈與壓力傳感器密封連接，金屬外圈位于泵體安裝槽內(nèi)。

 

在實際應(yīng)用中，其獨特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能確保壓力傳感器在各種復(fù)雜工作環(huán)境中保持穩(wěn)定密封性能，保障飛行器安全穩(wěn)定運行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，它解決了傳統(tǒng)密封墊圈（密封件）在極端條件下易脫落、溫度適應(yīng)范圍窄的問題，提升了航空航天密封組件的可靠性。

 

 

 

 

 

 

 

‌廣東東晟密封科技有限公司‌.一種防脫落式組合密封墊圈（密封件）：中國，202421036450.1PP.2024.（

注：實用新型專利公告日需補充具體日期）

 

張明等.航空密封技術(shù)進展[J].航空學(xué)報,2023,44(5):102-115.

（針對寬溫域密封材料研究背景）

 

ASTMD2000.StandardClassificationSystemforRubberProducts[S].2022.

（氟醚橡膠性能評價標(biāo)準(zhǔn)）

 

NASA-HDBK-5010.ThreadedFastenerReliability[Z].2021.

（航空緊固件振動環(huán)境設(shè)計規(guī)范）