一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复Ω型密封副 专利技术说明

工程元件,部件;绝热;紧固件装置的制造及其应用技术一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副技术领域1.本发明属于密封结构领域，特别是涉及一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副。背景技术：2.地外天体采样返回任务星壤样品密封技术一直是研究者比较关注的话题，密封性能的好坏直接关乎地面数据分析的准确性与真实性。目前采样返回任务中使用的密封方案主要有橡胶圈密封、金属刀口密封以及两者的冗余结合方案，在其各自的工作环境下具有较好的密封效果。3.而原位提取分析任务，与采样返回任务不同之处在于星壤样品无需带回地面而直接在轨进行提取分析。星壤挥发分须高达900℃才能被充分提取，且原位提取分析任务的长寿命特点使得密封件须具有耐高温及可重复使用性。橡胶密封件由于耐温性较差且高温会产生杂质挥发性气体，而金属刀口所需力载荷较大且仅供单次使用。目前，缺少这样一种耐温适应性较好且性能稳定、可重复使用性能较好的密封组件。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明旨在提出一种环境适应性、可重复使用性较好的星壤加热炉可重复ω型密封副，以解决当前密封方案存在的不足，使密封组件环境适应性更好、性能更稳定且可重复使用性较好。5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，包括若干塑性密封层、弹性外圈和刚性内圈，所述弹性外圈和刚性内圈呈ω型，所述弹性外圈过盈配合于刚性内圈外，所述弹性外圈的开口端安装有塑性密封层，所述塑性密封层受到弹性外圈施力解压接触炉体密封面，形成密封副。6.更进一步的，所述塑性密封层采用聚四氟乙烯材料。7.更进一步的，所述弹性外圈采用无氧铜材料。8.更进一步的，适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副整体固定于炉盖上，炉盖由外部施力机构施力，弹性外圈受到挤压，产生弹性变形，同时挤压刚性内圈，刚性内圈提供反力支撑弹性外圈，弹性外圈提供密封力，挤压塑性密封层接触炉体，形成自紧密封。9.更进一步的，所述刚性内圈朝向加热炉内部一侧留有气孔，方便内部气压充入刚性内圈内。10.更进一步的，星壤样品在加热炉内受热产生挥发分，炉内密闭空间内产生一定的压强，而炉外为真空环境，挥发分气体通过刚性内圈内侧的孔进入塑性密封层表面和炉体密封面之间的泄露通道泄露，而塑性密封层通过施加密封力减小泄露通道，保证密封效果。11.更进一步的，星壤样品送到加热炉炉盖后，施力机构带动炉盖沿炉体方向缓缓运动，塑性密封层与炉体发生接触并产生塑性变形填充塑性密封层的密封表面微观不平度，弹性外圈发生弹性变形，为接触面提供反力，从而增大既定密封力载，提升密封效果。12.与现有技术相比，本发明所述的一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副的有益效果是：13.(1)本发明的密封组件克服了橡胶材料耐温缺陷及金属刀口使用次数缺陷，安全可靠性较好。塑性材料作为密封面和上接触面挤压产生塑性变形，保证密封效果，弹性环和刚性环配合提供接触刚度，保证密封圈的重复密封性能，同时使塑性密封层和炉体紧密接触，保证均匀接触。14.(2)本发明中起主要密封作用的ω型密封副，依靠弹性外圈和刚性内圈挤压接触，弹性外圈在既定力载作用下产生弹性变形，阶梯增力，弹塑性结合，保证密封效果。15.(3)本发明密封件材料环境适应性好，密封件受力条件较好，密封件可重复使用性能较好。附图说明16.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：17.图1为本发明所述的密封副的结构示意图；18.图2为本发明所述的密封副与密封面挤压的示意图；19.图例说明：1-密封层，2-弹性外圈，3-刚性内圈。具体实施方式20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。21.一、具体实施方式一，参见图1-2说明本实施方式，一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，包括若干塑性密封层1、弹性外圈2和刚性内圈3，所述弹性外圈2和刚性内圈3呈ω型，所述弹性外圈2过盈配合于刚性内圈3外，所述弹性外圈2的开口端安装有塑性密封层1，所述塑性密封层1受到弹性外圈2施力解压接触炉体密封面，形成密封副。22.其中塑性密封层1采用环境适应性好、性能稳定的聚四氟乙烯材料，固定于弹性外圈2上。所述弹性外圈2采用无氧铜材料。23.所述刚性内圈3朝向加热炉内部一侧留有气孔，方便内部气压充入刚性内圈3内。24.弹性外圈2过盈配合于刚性内圈3外，保证工作过程中弹性外圈2和刚性内圈3紧密接触，整体结构紧凑可靠。25.本发明针对星壤原位加热提取的密封方案由ω型密封副产生弹塑性变形，形成密封环境。塑性密封层1受到弹性外圈2施力解压接触炉体密封面，形成一个完整的密封副。可重复ω型密封副整体固定于炉盖上，炉盖由外部施力机构施力，弹性外圈2受到挤压，产生弹性变形，同时挤压刚性内圈3，刚性内圈3提供反力支撑弹性外圈2，弹性外圈3提供密封力，挤压塑性密封层1接触炉体，形成自紧密封。26.塑性密封层1、弹性外圈2和刚性内圈3组成了ω型密封副，塑性密封层1挤压接触炉体形成良好密封。星壤样品送到加热炉炉盖后，施力机构带动炉盖沿炉体方向缓缓运动，塑性密封层1与炉体发生接触并产生塑性变形填充密封圈微观不平度，弹性外圈2发生弹性变形，为接触面提供反力，从而增大既定密封力载，提升密封效果。此后密封力保持恒定，建立初始密封条件。27.星壤样品在加热炉内受热产生挥发分，炉内密闭空间内产生一定的压强，而炉外为真空环境，挥发分气体通过刚性内圈3内侧的孔进入塑性密封层1表面和炉体密封面之间的泄露通道泄露，而塑性密封层1通过施加密封力减小泄露通道，保证密封效果。单次星壤样品分析结束后会通过弃样机构进行样品丢弃并为下次分析做准备，密封件会经历上述相同步骤。28.随着密封件使用次数的增加，密封件表面会发生磨损并残余变形累积，密封力会减小，密封效果会下降甚至失效，在逐渐下降的过程中，通过逐渐增加密封力密封，实现重复密封。29.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。技术特征：1.一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：包括若干塑性密封层(1)、弹性外圈(2)和刚性内圈(3)，所述弹性外圈(2)和刚性内圈(3)呈ω型，所述弹性外圈(2)过盈配合于刚性内圈(3)外，所述弹性外圈(2)的开口端安装有塑性密封层(1)，所述塑性密封层(1)受到弹性外圈(2)施力解压接触炉体密封面，形成密封副。2.根据权利要求1所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：所述塑性密封层(1)采用聚四氟乙烯材料。3.根据权利要求1所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：所述弹性外圈(2)采用无氧铜材料。4.根据权利要求1、2或3所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副整体固定于炉盖上，炉盖由外部施力机构施力，弹性外圈(2)受到挤压，产生弹性变形，同时挤压刚性内圈(3)，刚性内圈(3)提供反力支撑弹性外圈(2)，弹性外圈(2)提供密封力，挤压塑性密封层(1)接触炉体，形成自紧密封。5.根据权利要求1所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：所述刚性内圈(3)朝向加热炉内部一侧留有气孔，方便内部气压充入刚性内圈(3)内。6.根据权利要求5所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：星壤样品在加热炉内受热产生挥发分，炉内密闭空间内产生一定的压强，而炉外为真空环境，挥发分气体通过刚性内圈(3)内侧的孔进入塑性密封层(1)表面和炉体密封面之间的泄露通道泄露，而塑性密封层(1)通过施加密封力减小泄露通道，保证密封效果。7.根据权利要求1所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：星壤样品送到加热炉炉盖后，施力机构带动炉盖沿炉体方向缓缓运动，塑性密封层(1)与炉体发生接触并产生塑性变形填充塑性密封层(1)的密封表面微观不平度，弹性外圈(2)发生弹性变形，为接触面提供反力，从而增大既定密封力载，提升密封效果。8.根据权利要求1所述的适应月尘环境的星壤加热炉可重复ω型密封副，其特征在于：随着密封件使用次数的增加，密封件表面会发生磨损并残余变形累积，密封力会减小，密封效果会下降甚至失效，在逐渐下降的过程中，通过阶梯增加密封力的形式保证密封效果，实现重复密封。技术总结本发明提出了一种适应月尘环境的星壤加热炉可重复Ω型密封副，属于密封结构领域。解决了当前密封方案存在的不足，使密封组件环境适应性更好、性能更稳定且可重复使用性较好的问题。该密封副包括若干塑性密封层、弹性外圈和刚性内圈，弹性外圈和刚性内圈呈Ω型，弹性外圈过盈配合于刚性内圈外，弹性外圈的开口端安装有塑性密封层，塑性密封层受到弹性外圈施力解压接触炉体密封面，形成密封副。本发明依靠弹性外圈和刚性内圈挤压接触，弹性外圈在既定力载作用下产生弹性变形，阶梯增力，弹塑性结合，保证密封效果。保证密封效果。保证密封效果。技术研发人员：王印超 唐钧跃 姜生元 王学慧 张宏安 吴立世 张伟伟 张志恒 阎成 邓宗全受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：2023.01.18技术公布日：2023/6/28









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