航空臨界低溫應用中的密封解決方案

2019年09月03日

眾所周知,太空設備制造商和設計工程師常常要花無數個小時測試火箭運載系統中的關鍵部件,比如在臨界低溫應用中,密封件的泄漏率仍是最容易引發危險的因素之一,所以控制泄漏率是非常具有挑戰性的工作,如果泄漏率過高,可能會導致災難性的故障。這就是為什么火箭上的密封的解決方案特別是那些用于儲罐和進料管線的密封方案,必須符合非常嚴格的規范。

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除了泄漏率之外,為了追求解決方案的全面性,也必須考慮在臨界低溫環境下對于其他性能壓力因素的影響。硬件的重量和密封件安裝難易度是這兩個需要額外考慮的因素,它們都取決于安裝過程中密封件所需的壓縮力。變形后的彈簧的回彈性和在動態下的運行情況等其他因素,也是提高密封件密封壽命的關鍵標準。

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如果密封件需要的壓縮力較高,則需要更大、更高強度的螺栓將密封件固定到位。這些螺栓的變化看起來不明顯,但是當你考慮航空中低溫密封件應用的場合,比如火箭上,你會發現這會使螺栓的數量會變得相當多。你不但需要考慮密封件需要的螺栓數量、還有每個儲罐的所需的密封件數量、每級火箭的儲罐數量,甚至火箭的級數,因此額外增加的螺栓重量會變得非常明顯。如果你把需要高壓縮力的金屬密封件切換為圣戈班 OmniSeal? RACO?彈簧蓄能密封圈后,你會發現,僅螺栓一個零件就能為每枚火箭省去 88 公斤的重量。考慮到火箭發射或著陸時每公斤的額外成本,這可能會在降低硬件重量和最終成本節約方面“與眾不同”。

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OmniSeal? RACO?解決方案在承受由火箭系統承受的典型力導致的變形量增大后,還能提供更高的回彈率。這使得密封件更加可靠,特別是在重復使用之后,這種可靠性正是未來空間探索的方向。

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