CN106441725B - 一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备 - Google Patents

Abstract

一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，它由上定位板、上压板、下定位板、下压板、气路接头和O型密封圈组成；方形换热器中框上部位于中间，穿过上压板中间的方形孔，然后顶部进入上定位板的凹槽内定位，同时在上定位板的O型密封圈定位槽内放置O型密封圈；上定位板和上压板通过螺栓连接并提供压紧力以保证O型密封圈发生弹性变形达到密封效果；气路接头焊接在上压板的中部通气孔处；下定位板及下压板位置装配关系与上定位板与上压板的位置装配关系相同；本发明组装和拆卸都比较方便；工装零件中相互配对耦合的一系列槽对方形换热器进行了精确定位；独特的O型密封圈密封形式保证了整体工装的高压气体密封性能。

Description

一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备

技术领域

本发明涉及一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，它适用于方形换热器高压气体检测渗漏，并为气压检测构件的定位提供夹具，属于航空宇航科学技术领域。

背景技术

新型换热器内部流道通入高压临界态液氦作为冷却源,因此换热器的高压气密性对换热效率具有重大的影响,本工装设备有效地解决了方形换热器高压气密性检测困难的问题。

随着航空发动机动力性的不断提升，其冷却系统也必须能达到匹配的冷却性能。因此，高效的换热设备成为研究者们的主要研究目标之一。新型航空发动机具有高马赫数、高换热效率等特点，这对换热器的要求更高，传统的换热器很难达到要求，为此必须研究出一种结构更加紧凑、换热系数更高的换热器。

该工装设备主要由定位装置、压紧装置、弹性密封元件、联接原件等组成。该工装设备的主要作用是将方形换热器中框固定于正确的位置,同时通过联接元件将尾部高压氦气通入方形外热气并保证密封面不发生氦气泄漏，从而可以有效的检测方形换热器的高压气密性。

检测气密性的方法有传统气泡法、压力降法和压力差法。传统气泡法是在密闭的工件腔体内通入一定压力的气体，将工件沉放入水中，或者其它液体中，观察是否有气泡溢出，有就是说有空气泄漏出来，就视为不密封，无气泡产生就是没有空气泄漏出来，则是密封的。或者在工件表面涂肥皂水，观察是否有气泡产生。如果产生了气泡则是有空气从腔里泄漏出来，就是不密封了。压力降法是在密闭的工件腔体内通入一定压力的气体，静止一段时间，再次检测气体的压力，观察压力是否有降低，根据压力的变化来判断是否有泄漏。有泄漏的肯定就是不密封了。压力差法：原理与压力降法类似，但此方法检测密封性更好。在密闭的工件腔体内通入一定压力的气体，同时在一个标准罐体内通入同样压力的气体，静止一段时间，观察标准罐体内的压力与工件内的压力差。这个比压力降法的精度要高，它可以排除环境温度变化带来的压力偏差。

为保证方形换热器中框与工装设备接触面密封良好不发生氦气泄漏，本工装采用了O型圈密封方式。O形密封圈安装在沟槽和被密封面之间，有一定压缩量，由此产生的反弹力给予被密封的光滑面和沟槽底面以初始的压缩应力。从而起到密封作用。当被密封的液体压力增大时，O形圈的变形也随之增大，从而传递给密封面的压力也增大，密封的作用也增大。这就是O形密封圈具有良好密封能力的原因。

传统的工装夹具种类繁多。按种类使用特点可分为万能通用工装、专用性工装、可调工装，以及组合工装。万能通用工装夹具包括虎钳、卡盘、吸盘等，有比较大的通用性，其结构已定型，尺寸、规格已成系列化；专用性工装，为某种产品的装夹而专门设计，服务对象专一，针对性很强，如车床工装夹具、焊接工装夹具、铣床工装夹具等；可调夹具用于更换或调整元件的专用夹具；组合夹具由不同形状、规格和用途的夹具组合而成，适用于新产品试制。夹具应具有足够的强度和刚度、夹紧的可靠性、便于零部件的装卸等基本要求。

此类型换热器包含数量极多的密集排列的微径薄壁管，对气密性的要求极高，因此对其进行高压气密性检测对于保证产品质量非常重要。传统的通用性气压检测工装很难运用到微径薄壁管换热器的气压检测中，因此急需设计一种专一的气压检测工装设备。本发明针对微径薄壁管方形换热器的复杂结构特点，提出了一种适用于该类型换热器进行高压气密性检测的工装。

发明内容

(1)目的

本发明的目的是提供一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，它是一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，它为该类型换热器的气密性检测难题提供了良好的解决方法。它克服了传统工装不能满足该换热器结构复杂无法有效定位及密封的不足，保证了气密性检测时的精确定位和高压气体的密封性，为该类型换热器的产品质量提供了可靠有效的的的检验方法。

(2)技术方案

本发明一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，见图1所示，它由上定位板(1)、上压板(2)、下定位板(3)、下压板(4)、气路接头(5)和O型密封圈(6)组成；他们之间的位置关系是：用本检测工装设备所检测的方形换热器,其中框上部位于中间，穿过上压板(2)中间的方形孔，然后顶部进入上定位板(1)的凹槽内定位，同时在上定位板(1)的O型密封圈(6)定位槽内放置O型密封圈(6)；上定位板(1)和上压板(2)通过螺栓连接并提供压紧力以保证O型密封圈(6)发生弹性变形达到密封效果；气路接头(5)焊接在上压板(2)的中部通气孔处；下定位板(3)及下压板(4)位置装配关系与上定位板(1)与上压板(2)的位置装配关系相同；

所述上定位板(1),它的形状构造是：通过块状坯料加工制成,首先沿长度方向加工方形凹槽及O型密封圈(6)定位槽，然后在槽底面加工一通气孔圆孔和气路接头(5)的定位孔，最后加工12个圆孔用于与上压板(2)固定；

所述上压板(2),它的形状构造是：通过块状坯料经过钻孔和切割改制而成,在块状坯料中间加工可以通过换热器中框的方形定位槽，并加工12个圆孔与上定位板(1)固定；

所述下定位板(3),它的形状构造是：通过块状坯料加工制成,沿长度方向加工方形凹槽及O型密封圈(6)定位槽；方形凹槽需倒角以免与换热器中框装配时发生干涉；然后加工12个圆孔用于与下压板(4)固定；

所述下压板(4),它的形状构造是：结构形式与上压板(2)完全相同；

所述气路接头(5),它的形状构造是：可以圆棒料加工而成,首先在圆棒上钻通气孔，然后在一侧加工出37°锥面用来与气瓶外接球头连接并密封；最后在加工出六角面用来安装，并加工螺纹；

所述O型密封圈(6)，它的形状构造是：为按照方形换热器端部尺寸定制,材料为丁晴橡胶；

该工装设备在工作时，首先是把上压板(2)、下压板(4)安装在方形换热器端部，然后在端头处套上O型密封圈(6)，之后将方形换热器端部插入上定位板(1)、下定位板(3)的定位槽当中，同时将O型密封圈(6)塞入上定位板(1)、下定位板(3)的密封定位槽中，最后用螺栓将上定位板(1)与上压板(2)及下定位板(3)与下压板(4)固定并将O型密封圈(6)压缩，实现定位及端面密封的作用。

其中，上定位板(1)及下定位板(3)长度均为240mm，厚度为20mm，宽度为80mm；上定位板(1)及下定位板(3)的方形定位槽长度为175.3mm，宽度为18.1mm，深度为11.6mm；O型密封圈(6)的定位槽长度为181.24mm，宽度为24.04mm，深度为2mm。

其中，上压板(2)及下压板(4)的外形尺寸长度均为240mm，厚度为5mm，宽度为80mm；上压板(2)及下压板(4)的定位通孔长度为175.3mm，宽度为18.1mm，圆角为R1。

其中，气路接头(5)中通孔直径为长度45mm，锥面角度为37°，夹持部位为24mm正六角，螺纹规格为M22×1.5。

其中，O型密封圈(6)为圆截面封闭环形丁晴橡胶，直径为环形内径周长为365mm。

(3)优点和功效

本发明是基于方形换热器高压气体密封性检测难的问题，率先根据方形换热器结构特点提出的切实有效的高压气密性检测方案。优点主要体现在：组装和拆卸都比较方便；工装零件中相互配对耦合的一系列槽对方形换热器进行了精确定位；独特的O型密封圈密封形式保证了整体工装的高压气体密封性能。

附图说明

图1本发明所述工装设备装配示意图。

图2本发明上定位板示意图。

图3本发明上/下压板示意图。

图4本发明下定位板示意图。

图5本发明气路接头示意图。

图6本发明O型密封圈示意图。

图中的序号说明如下：

1.上定位板；2.上压板；3.下定位板；4.下压板；5.气路接头；

6.O型密封圈

具体实施方式

见图1—图6所示，本发明一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，它主要包括上定位板1、上压板2、下定位板3、下压板4、气路接头5、O型密封圈6等零件组成。他们之间的位置关系是：方形换热器端部穿过上压板2及下压板4中部槽，然后在两端套上O型密封圈6，之后端部插入上定位板1及下定位板3的槽内配合耦合，实现定位，然后通过螺栓固定上压板1与上定位板2、下压板4与下定位板3，实现O型密封圈6压缩，保证端面的密封。气路接头5焊接于上定位板1中部的圆形孔中，用于与外接气路连接。

该工装设备在工作时，将工装设备与方形换热器装配调试之后，将气路接头5与外部设备的球形密封接头连接，之后将工装设备与被测试件浸入水槽中，然后开启气压并逐渐增加至预定检测压力，并在此压力值保持检测标准规定的时间，在此期间观察被检测方形换热器的微径薄壁管及焊接处是否有气体渗漏，并记录检测时间内压力是否有下降。

其中，上定位板1及下定位板3长度均为240mm，厚度为20mm，宽度为80mm。方形定位槽长度为175.3mm，宽度为18.1mm，深度为11.6mm。O型密封圈定位槽长度为181.24mm，宽度为24.04mm，深度为2mm。

其中，上压板2及下压板4的外形尺寸长度均为240mm，厚度为5mm，宽度为80mm。定位通孔长度为175.3mm，宽度为18.1mm。四个圆角为R1。

其中，气路接头5中通孔直径为长度45mm，锥面角度为37°，夹持部位为24mm正六角，螺纹规格为M22×1.5。

其中，O型密封圈6为圆截面封闭环形丁晴橡胶，直径为环形内径周长为365mm。

Claims (5)

1.一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，其特征在于：它由上定位板(1)、上压板(2)、下定位板(3)、下压板(4)、气路接头(5)、O型密封圈(6)组成；它们之间的位置关系是：所述方形换热器的中框上部位于中间，穿过上压板(2)中间的方形孔，然后顶部进入上定位板(1)的方形凹槽内定位，同时在上定位板(1)的O型密封圈(6)定位槽内放置O型密封圈(6)；上定位板(1)和上压板(2)通过螺栓连接并提供压紧力以保证O型密封圈(6)发生弹性变形达到密封效果；气路接头(5)焊接在上定位板(1)的中部通气孔处；下定位板(3)及下压板(4)位置装配关系与上定位板(1)与上压板(2)的位置装配关系相同；

所述上定位板(1),它是通过块状坯料加工制成,首先沿长度方向加工方形凹槽及O型密封圈(6)定位槽，然后在方形凹槽底面加工一通气孔圆孔和气路接头(5)的定位孔，最后加工12个圆孔用于与上压板(2)固定；

所述上压板(2),它是通过块状坯料经过钻孔和切割改制而成,在块状坯料中间加工能通过换热器中框的方形孔，并加工12个圆孔与上定位板(1)固定；

所述下定位板(3),它是通过块状坯料加工制成,沿长度方向加工方形凹槽及O型密封圈(6)定位槽；方形凹槽需倒角以免与换热器中框装配时发生干涉；然后加工12个圆孔用于与下压板(4)固定；

所述下压板(4),其结构形式与上压板(2)相同；

所述气路接头(5),它是由圆棒料加工而成,首先在圆棒上钻通气孔，然后在一侧加工出37°锥面用来与气瓶外接球头连接并密封；最后在加工出六角面用来安装，并加工螺纹；

所述O型密封圈(6)，它是按照方形换热器端部尺寸定制,材料为丁晴橡胶；

该工装设备在工作时，首先是把上压板(2)、下压板(4)安装在方形换热器端部，然后在端头处套上O型密封圈(6)，之后将方形换热器端部插入上定位板(1)、下定位板(3)的方形凹槽当中，同时将O型密封圈(6)塞入上定位板(1)、下定位板(3)的O型密封圈(6)定位槽中，最后用螺栓将上定位板(1)与上压板(2)及下定位板(3)与下压板(4)固定并将O型密封圈(6)压缩，实现定位及端面密封的作用。

2.根据权利要求1所述的一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，其特征在于：该上定位板(1)及下定位板(3)长度均为240mm，厚度为20mm，宽度为80mm；上定位板(1)及下定位板(3)的方形凹槽长度为175.3mm，宽度为18.1mm，深度为11.6mm；O型密封圈(6)的定位槽长度为181.24mm，宽度为24.04mm，深度为2mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，其特征在于：该上压板(2)及下压板(4)的外形尺寸长度均为240mm，厚度为5mm，宽度为80mm；上压板(2)及下压板(4)的方形孔长度为175.3mm，宽度为18.1mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，其特征在于：该气路接头(5)中通孔直径为长度45mm，锥面角度为37°，夹持部位为24mm正六角，螺纹规格为M22×1.5。

5.根据权利要求1所述的一种用于微径薄壁管方形换热器高压气密性检测工装设备，其特征在于：该O型密封圈(6)为圆截面封闭环形丁晴橡胶，直径为环形内径周长为365mm。