一種高溫熱密封件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高溫熱密封件，以耐高溫纖維或耐高溫纖維與耐高溫合金金屬絲的混合纖維為原料，采用1×1四步法矩形或圓形三維編織而成，形成橫截面為矩形或圓形的具有三維編織結(jié)構(gòu)的管狀編織物，再將管狀編織物首尾接合，得到高溫熱密封件。該密封件具有三維編織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維束在管狀編織物內(nèi)基本伸直、多方向取向，可以仿形編織出各種規(guī)格、形狀，多孔結(jié)構(gòu)為材料提供了良好的壓縮性及回彈性。
【專利說明】
一種高溫熱密封件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及高溫熱密封材料領(lǐng)域，具體為一種高溫熱密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器在飛行階段經(jīng)歷超高聲速的飛行過程，由于氣動載荷的作用，將承受高熱負荷和高溫氣體沖擊。高壓熱氣流進入低壓部件縫隙內(nèi)，若不進行防熱處理，熱氣流將損壞間隙底部低溫部件進而導(dǎo)致飛行器失控。在這樣的環(huán)境下，必須采用優(yōu)異的熱防護系統(tǒng)對飛行器進行保護，其中各種部段及活動部位的高溫下長時間密封則是整個熱防護系統(tǒng)內(nèi)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此需要高溫熱密封件以阻止熱氣流沿熱防護系統(tǒng)的連接縫隙進入飛行器內(nèi)部。
[0003]由于飛行過程中各種載荷的作用，熱密封部位的間隙尺寸會發(fā)生變化，密封結(jié)構(gòu)會發(fā)生部分永久變形，不能較好的適應(yīng)密封接觸面，通過密封結(jié)構(gòu)的熱氣流增加，導(dǎo)致低溫部件損壞甚至失效。因此，高溫熱密封件必須具備良好的壓縮回彈性能，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)縫隙的變化，維持與熱密封面緊密接觸，保證熱密封的可靠性?，F(xiàn)階段，高溫熱密封件主要有兩種:陶瓷片熱密封件和編織結(jié)構(gòu)熱密封件JASA-GRC中心研究了冷壓燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)α碳化硅和冷壓燒結(jié)氮化硅等材料，并開發(fā)設(shè)計了輔助熱密封件回彈的預(yù)載荷裝置，但是陶瓷片屬于脆性材料，易碎，不能用于拐角處的熱密封。此后，NASA-GRC中心設(shè)計了基線熱密封件，由彈性骨架，內(nèi)部填充高溫棉，外部包覆編織護套組成，但是熱密封結(jié)構(gòu)在1038°C下暴露7min后發(fā)生永久變形并失去彈性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型擬解決的技術(shù)問題是，提供一種高溫熱密封件，該密封件具有三維編織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維束在管狀編織物內(nèi)基本伸直、多方向取向，可以仿形編織出各種規(guī)格、形狀，多孔結(jié)構(gòu)為材料提供了良好的壓縮性及回彈性。
[0005]本實用新型解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種高溫熱密封件，以耐高溫纖維或耐高溫纖維與耐高溫合金金屬絲的混合纖維為原料，采用I X I四步法矩形或圓形三維編織而成，形成橫截面為矩形或圓形的具有三維編織結(jié)構(gòu)的管狀編織物，再將管狀編織物首尾接合，得到高溫熱密封件；
[0006]所述耐高溫纖維為石英纖維、Nextel纖維、氧化鋁纖維、莫來石纖維或硅酸鋁纖維中的至少一種;所述耐高溫合金金屬絲為GH4169、Inconel X-750或Rene 41金屬絲中的至少一種。
[0007]所述耐高溫纖維與耐高溫合金金屬絲的混合纖維中耐高溫纖維與耐高溫合金金屬絲的混編體積比為2-15:1。
[0008]所述三維編織結(jié)構(gòu)為三維四向編織結(jié)構(gòu)或三維五向編織結(jié)構(gòu)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:原材料均為耐高溫材料，因此熱密封件耐高溫性好。具有三維編織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維束在管狀編織物內(nèi)基本伸直、多方向取向，可以仿形編織出各種規(guī)格、形狀，多孔結(jié)構(gòu)為材料提供了良好的壓縮性及回彈性;耐高溫纖維與耐高溫合金金屬絲材料通過束內(nèi)混合，金屬絲可均勻混編分布在管狀編織物中；紗線細度以及混編比例可調(diào)，從而改變管狀編織物內(nèi)孔隙尺寸和分布，以滿足氣密性的要求;所述高溫熱密封件截面可變化，尺寸范圍廣。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型高溫熱密封件實施例1的最終產(chǎn)品示意圖；
[0011]圖2為本實用新型高溫熱密封件實施例1的三維四向編織結(jié)構(gòu)示意圖；其中:I為編織紗；
[0012]圖3為本實用新型高溫熱密封件實施例2的三維五向編織結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為編織紗，2為軸紗。
【具體實施方式】
[0013]下面給出本實用新型的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本實用新型，不限制本申請權(quán)利要求的保護范圍。
[0014]實施例1
[0015]制備本實用新型所述的高溫密封件(參見圖1)，其中，原材料為編織紗1(參見圖
2);所述編織紗I為190tex空心石英玻璃纖維紗和GH4169金屬絲，編織結(jié)構(gòu)為三維四向結(jié)構(gòu)。
[0016]編織參數(shù)為:截面為圓形;截面尺寸為Φ8_;石英玻璃纖維細度190tex，石英纖維與GH4169金屬絲混合材料的混編體積比為4.86:1；花節(jié)長度為4.0mm/個;編織角為28° ;紗線排列為24列X 8編織紗;三維四向結(jié)構(gòu)。
[0017]按照編織參數(shù)，采用IX I四步法圓形三維編織方法，編織紗在編織機底盤上排列成一個圓環(huán)形狀，由四步法編織運動規(guī)律進行整體編織，得到橫截面為圓形的三維四向編織結(jié)構(gòu)的管狀編織物，再將管狀編織物首尾接合，得到所述高溫熱密封件。
[0018]對該高溫熱密封件進行壓縮回彈性能測試:通過單向壓縮性能實驗可知，三維四向編織結(jié)構(gòu)高溫熱密封件具有良好的可壓縮性，壓縮應(yīng)變可達到68%;通過循環(huán)壓縮性能實驗可知，首次壓縮變形后瞬時能夠達到近似完全回彈，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，回彈率逐漸下降，10次壓縮循環(huán)后，回彈率仍可達到74% ;通過應(yīng)力松弛性能實驗可知，應(yīng)力松弛率在7200s后基本保持30 %。
[0019]實施例2
[0020]制備本實用新型所述的高溫熱密封件，其中，原材料為編織紗I和軸紗2(參見圖
3);所述編織紗I和軸紗2為190tex空心石英玻璃纖維紗，編織結(jié)構(gòu)為三維五向結(jié)構(gòu)。
[0021 ] 編織參數(shù)為:截面為矩形;截面尺寸為8mm X 4mm;編織紗I和軸紗2細度為190tex X2 ；花節(jié)長度為3.2mm/個;編織角為29° ；紗線排列為1列X 6編織紗，9列X 5軸紗;三維五向結(jié)構(gòu)。
[0022]按照編織參數(shù)，采用I X I四步法方形三維編織方法，編織紗線在編織機底盤上排列成一個矩形形狀，由四步法編織運動規(guī)律進行整體編織，得到橫截面為矩形的三維五向編織結(jié)構(gòu)的管狀編織物，再將管狀編織物首尾接合，得到所述高溫熱密封件。
[0023]對該高溫熱密封件進行壓縮回彈性能測試:通過單向壓縮性能實驗可知，三維五向編織結(jié)構(gòu)高溫熱密封件具有良好的可壓縮性，壓縮應(yīng)變可達到66%;通過循環(huán)壓縮性能實驗可知，首次壓縮變形后瞬時能夠達到近似完全回彈，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，回彈率逐漸下降，10次壓縮循環(huán)后，回彈率仍可達到76% ;通過應(yīng)力松弛性能實驗可知，應(yīng)力松弛率在7200s后基本保持30 %。
[0024]試驗設(shè)備為長春機械科學(xué)研究院有限公司DDL200電子萬能試驗機。引用標準JJG139-1999《拉力、壓力和萬能試驗機》。
[0025]本實用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種高溫熱密封件，其特征在于所述高溫熱密封件以耐高溫纖維為原料，采用IXI四步法矩形或圓形三維編織而成，形成橫截面為矩形或圓形的具有三維編織結(jié)構(gòu)的管狀編織物，再將管狀編織物首尾接合，得到高溫熱密封件； 所述耐高溫纖維為石英纖維、Nextel纖維、氧化鋁纖維、莫來石纖維或硅酸鋁纖維。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熱密封件，其特征在于所述三維編織結(jié)構(gòu)為三維四向編織結(jié)構(gòu)或三維五向編織結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F16L59/02GK205424285SQ201520801629
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年10月16日
【發(fā)明人】焦亞男, 方鵬, 仇普霞, 景媛媛
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)