一种粉末储箱内活塞密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了粉末储箱用活塞密封装置，包括设置于粉末储箱内的活塞主体，活塞主体将粉末储箱分割为独立的流化腔和驱动腔；在活塞主体的靠近驱动腔的侧壁安装有O型橡胶圈，O型橡胶圈与粉末储箱紧密贴合；在活塞主体的靠近流化腔的侧壁安装有Y型聚四氟乙烯套，Y型聚四氟乙烯套与粉末储箱过盈配合。该粉末储箱用活塞密封装置，实现高压气体的有效密封及粉体颗粒的平稳推动。

A Piston Sealing Device in Powder Tank

The invention discloses a piston sealing device for powder storage tank, which comprises a piston main body arranged in the powder storage tank, the piston main body divides the powder storage tank into an independent fluidization chamber and a driving chamber; an O-type rubber ring is installed on the side wall of the piston main body near the driving chamber, and an O-type rubber ring is closely connected with the powder storage tank; and a Y-type polytetrafluoroethylene is installed on the side wall of the piston main body near the fluidization chamber. Ethylene sleeve, Y-type PTFE sleeve and powder tank interference fit. The powder storage tank uses piston sealing device to realize effective sealing of high pressure gas and smooth driving of powder particles.

【技术实现步骤摘要】
一种粉末储箱内活塞密封装置
本专利技术属于粉末发动机
，具体涉及一种粉末储箱内活塞密封装置。
技术介绍
粉末推进剂供给系统是粉末发动机的核心部件，其粉末推进剂输送稳定性和颗粒流量调节特性直接影响颗粒燃料的点火和燃烧性能，进而影响发动机多脉冲启动和推力调节等功能。粉末推进剂供给为活塞推动气流夹带式，系统主要由粉末储箱、活塞、驱动与流化气路、位移传感器和球阀等部件组成。具体工作原理为：工作时同时开启流化气和驱动气阀门，粉末储箱内颗粒在气体作用下进行流化并在储箱收敛处形成具有一定速度的气固两相流进入输送管道，由于粉末输出会导致粉箱流化区域形成空腔，此时活塞在驱动气作用下向前推动粉末运动，将流化空腔填满，如此形成粉末的动态稳定供给。通过调节流化气和活塞运动速度，即可实现粉末流量的调节。在现有的火箭发动机及汽车发动机等领域中，涉及到的运动活塞密封对象一般包括气-气密封、气-液密封以及液-液密封等，针对其各自的密封方式在各领域中已有大量应用实践或不同程度的研究。而对于粉末发动机用粉末储箱中的运动活塞，其需要密封的对象形态为高压气体/颗粒组合形式，气密性及防卡粉能力的好坏直接影响到粉末供给系统的供粉性能，从而影响到发动机的整体工作性能，因此对活塞密封技术提出了更高要求。当前已有的各种形式的活塞密封方式均不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种粉末储箱用活塞密封装置，实现高压气体的有效密封及粉体颗粒的平稳推动。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，粉末储箱用活塞密封装置，包括设置于粉末储箱内的活塞主体，活塞主体将粉末储箱分割为独立的流化腔和驱动腔；在活塞主体的靠近驱动腔的侧壁安装有O型橡胶圈，O型橡胶圈与粉末储箱紧密贴合；在活塞主体的靠近流化腔的侧壁安装有Y型聚四氟乙烯套，Y型聚四氟乙烯套与粉末储箱过盈配合。进一步地，该Y型聚四氟乙烯套包括环形本体，环形本体设外唇边和内唇边，外唇边的高度高于内唇边；且套设时，外唇边和内唇边均朝向流化腔侧；外唇边由上到下包括一体连接的尖部段、由上到下收缩的喇叭体和第二柱状体，Y型聚四氟乙烯套通过尖部段与粉末储箱过盈配合。进一步地，该第二圆柱体与内唇边间形成环形卡槽。进一步地，在活塞主体对应流化腔的端面上，安装有用于紧固Y型聚四氟乙烯套的压板，压板包括圆片状压板主体以及由该压板主体边缘向内折弯形成的折边，折边与压板主体相垂直、且插入到Y型聚四氟乙烯套内。进一步地，该压板通过锁紧螺栓安装在活塞主体上。进一步地，该折边插入到Y型聚四氟乙烯套的环形卡槽内。本专利技术还公开了一种粉末储箱，该粉末储箱内安装有上述的粉末储箱用活塞密封装置。本专利技术粉末储箱用活塞密封装置具有如下优点：1.既防止了驱动腔与流化腔之间漏气现象的发生，又避免了微小粉体颗粒进入活塞主体与粉末储箱内壁之间的间隙中。2.粉末储箱工作压力可达5MPa以上，粉末供给质量流率稳定度可达±3％。附图说明图1是本专利技术的粉末储箱用活塞密封装置的结构示意图；图2是Y型聚四氟乙烯套的剖面示意图；图3是Y型聚四氟乙烯套外唇边结构示意图；图4是供给实验中的粉末推进剂供给质量流率曲线与活塞位移曲线图；其中：1.活塞主体，2.O型橡胶圈，3.Y型聚四氟乙烯套，4.压板，5.锁紧螺栓，6.流化腔，7.驱动腔，8.粉末储箱；9.上圆柱体；10.下圆柱体；3-1.环形本体；3-2.外唇边；3-21.尖部段；3-22.喇叭体；3-23.第二柱状体；3-3.内唇边；3-4.环形卡槽。具体实施方式本专利技术中的粉末储箱用活塞密封装置应用于粉末发动机用粉末推进剂供给系统，综合考虑粉末推进剂的点火燃烧性能以及流化输运性能，粉末推进剂颗粒直径一般为20μm左右，因此需要采用一种具有合适结构和材料的运动活塞来确保其在推动粉末床体向前移动的过程中不出现卡粉以及漏气等情况。粉末推进剂供给系统中使用的活塞密封形式与现有其他发动机或机械设备中活塞密封形式有很大区别，其密封对象为颗粒/气体组合方式，如何实现高压气体的有效密封与粉体颗粒的平稳推动及防卡粉是其关键技术。如图1所示，该粉末储箱用活塞密封装置包括设置于粉末储箱8内的活塞主体1，活塞主体1将粉末储箱分割为独立的流化腔6和驱动腔7；在活塞主体1的靠近驱动腔7的侧壁安装有O型橡胶圈2，O型橡胶圈2与粉末储箱8紧密贴合；在活塞主体1的靠近流化腔6的侧壁安装有Y型聚四氟乙烯套3，Y型聚四氟乙烯套3与粉末储箱8过盈配合。活塞主体1的具体结构为，包括上下一体连接的上圆柱体9和下圆柱体10，且上圆柱体9的直径小于下圆柱体10的直径，下圆柱体10的直径与粉末储箱8的内径相一致；上圆柱体9上套设有Y型聚四氟乙烯套3，其外侧壁用于贴于粉末储箱8的内侧壁面；下圆柱体10的外壁上、且不与上圆柱体9相连接处绕其一周开设有环形凹槽11，环形凹槽11内套设有O型橡胶圈2。O型橡胶圈2动态密封性能优良，工作寿命高，广泛应用于液压与气压传动系统中，本专利技术中采用O型橡胶圈2实现活塞运动过程中驱动腔7与流化腔6之间高压气体的密封。如图2和3所示，上述Y型聚四氟乙烯套3包括环形本体3-1，环形本体设外唇边3-2和内唇边3-3，外唇边3-2的高度高于内唇边3-3；且套设时，外唇边3-2和内唇边3-3均朝向流化腔6侧；外唇边3-2由上到下包括一体连接的尖部段3-21、由上到下收缩的喇叭体3-22和第二柱状体3-23，Y型聚四氟乙烯套3通过尖部段3-21与粉末储箱8过盈配合。第二圆柱体3-23与内唇边3-3间形成环形卡槽3-4。唇边朝向上部流化腔6侧的原因如下：由于O型橡胶圈2已将驱动腔7与流化腔6内的气体进行了隔离，因而初始时刻Y型密封圈3唇边前后两侧压力均与流化腔6内气体压强相等，从而其两侧所受气体压强作用力大致相等。而当活塞推动粉体颗粒床体向前运动时，Y型密封圈3唇边因受到粉体颗粒的周向挤压作用而产生压缩微变形，使其与粉末储箱8内壁面之间配合更加紧密，从而巧妙的利用了Y型圈的“自封作用”，同时也很好地防止了微小粉末颗粒进入活塞与粉末储箱内壁之间的间隙中使活塞运动受阻。在Y型圈的材料选择上之所以选择聚四氟乙烯，是因为其具有摩擦系数极低、不粘、自润滑等优异的物理性能，可减小其起动阻力，使之从起动到运行整个过程都十分平稳，并且其与橡胶相比具有一定的硬度，可以防止其唇口在受到粉体颗粒较大的挤压作用力时发生过大变形甚至是产生翻折，在其发生翻折的过程中必然会有部分微小粉体颗粒进入其与粉箱内壁面之间，上述两过程均会增大整个活塞与粉箱内壁面之间的摩擦阻力，而后者更为严重，从而会造成活塞平稳运行受到影响甚至卡住无法再次起动。综上，选用O型橡胶圈2与Y型聚四氟乙烯套3相组合的活塞密封方法既能起到良好的气密作用，又能保证在平稳推动整个粉体颗粒床体向前运行的过程中不出现摩擦阻力突然增大以及粉体进入活塞与粉箱内壁之间使活塞卡住的现象，从而能够为粉末推进剂正常稳定供给提供可靠保障。为固定Y型聚四氟乙烯套3，在所活塞主体1对应流化腔6的端面上，安装有用于紧固Y型聚四氟乙烯套3的压板4，压板4包括圆片状压板主体以及由该压板主体边缘向内折弯形成的折边，折边与压板主体相垂直、且插入到Y型聚四氟乙烯套3内。压板4通过锁紧螺栓5安装在活塞主体1上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.粉末储箱用活塞密封装置，其特征在于，包括设置于粉末储箱(8)内的活塞主体(1)，所述活塞主体(1)将粉末储箱分割为独立的流化腔(6)和驱动腔(7)；在活塞主体(1)的靠近驱动腔(7)的侧壁安装有O型橡胶圈(2)，所述O型橡胶圈(2)与粉末储箱(8)紧密贴合；在活塞主体(1)的靠近流化腔(6)的侧壁安装有Y型聚四氟乙烯套(3)，所述Y型聚四氟乙烯套(3)与粉末储箱(8)过盈配合。

【技术特征摘要】
1.粉末储箱用活塞密封装置，其特征在于，包括设置于粉末储箱(8)内的活塞主体(1)，所述活塞主体(1)将粉末储箱分割为独立的流化腔(6)和驱动腔(7)；在活塞主体(1)的靠近驱动腔(7)的侧壁安装有O型橡胶圈(2)，所述O型橡胶圈(2)与粉末储箱(8)紧密贴合；在活塞主体(1)的靠近流化腔(6)的侧壁安装有Y型聚四氟乙烯套(3)，所述Y型聚四氟乙烯套(3)与粉末储箱(8)过盈配合。2.根据权利要求1所述的粉末储箱用活塞密封装置，其特征在于，所述Y型聚四氟乙烯套(3)包括环形本体(3-1)，所述环形本体设外唇边(3-2)和内唇边(3-3)，所述外唇边(3-2)的高度高于内唇边(3-3)；且套设时，所述外唇边(3-2)和内唇边(3-3)均朝向流化腔(6)侧；所述外唇边(3-2)由上到下包括一体连接的尖部段(3-21)、由上到下收缩的喇叭体(3-22)和第二柱状体(3-23)，所述Y型聚四氟乙烯套(3)通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小飞，胡颖，胡旭，吕翔，胡春波，何国强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61