CN108098254B - 一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置及方法，涉及端面密封生产加工领域；包括计算机、台架、标尺、弹力上压盘、温控下压盘、插入式温度传感器和底座；其中，底座为矩形结构；温控下压盘固定安装在底座的上表面；插入式温度传感器从底座的侧壁插入底座内部；台架为梯子状结构，台架固定安装在底座上表面，且温控下压盘设置在台架之间；弹力上压盘设置在台架的中部，且弹力上压盘对应位于温控下压盘的上方；底座通过侧壁的接口与计算机连接；本发明通过对压装力、压装速度、温度等精确控制，使静环的热压工艺得到有效保证，方法简单、易于实现，通用性强。

Description

一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置及方法
技术领域
本发明涉及一种端面密封生产加工领域，特别是一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置及方法。
背景技术
国内外液体火箭发动机端面密封静环大多采用镶嵌式静环结构，镶嵌式静环由石墨环过盈镶嵌在金属静环座上而成，相比整体式静环，镶嵌式静环具有更好的强度和刚度，其主要原理是利用金属热胀冷缩，将石墨环压入加热膨胀的金属静环座中，待金属静环座冷却后与石墨环过盈联接。目前静环热压的通用加工方法为：首先在烘箱内将金属静环座加热膨胀；其次取出静环座，并迅速在压力机上将石墨环压入金属静环座中；最后通过自然冷却，实现静环座与石墨环的过盈连接。但生产过程中压装力、压装速度等工艺参数无法量化，并且加热装置与压力装置分离，经常出现石墨环裂纹、切边、静环座压伤等质量问题，导致产品批次性报废甚至发动机故障，静环的热压工艺长期制约着我国液体火箭发动机端面密封可靠性的进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置及方法，通过对压装力、压装速度、温度等精确控制，使静环的热压工艺得到有效保证，方法简单、易于实现，通用性强。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，包括计算机、台架、弹力上压盘、温控下压盘、插入式温度传感器和底座；其中，底座为矩形结构；温控下压盘固定安装在底座的上表面；插入式温度传感器从温控下压盘的侧壁插入温控下压盘内部；台架固定安装在底座上表面，且温控下压盘设置在台架之间；弹力上压盘设置在台架的中部，且弹力上压盘对应位于温控下压盘的上方；底座通过侧壁的接口与计算机连接。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述的台架为梯子状结构；弹力上压盘水平设置在台架两个立杆之间，且弹力上压盘可水平沿竖直方向在台架之间移动。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述的台架两个立杆相对内侧设置有标尺；通过标尺实现精确移动弹力上压盘。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述弹力上压盘包括上接头、锁紧螺母、连接器、压块螺栓、上压块和下压块；其中，下压块位于底端；上压块固定安装在下压块的上表面；上压块与下压块通过压块螺栓固定连接；连接器固定安装在上压块的上表面；锁紧螺母固定安装在连接器的上表面；上接头固定安装在锁紧螺母的上表面。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述上压块和下压块采用球面连接；实现下压块下表面的平面度调整。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述弹力上压盘内部设置有力传感器，实现实时检测弹力变化。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述温控下压盘包括垫块螺栓、上垫块、下垫块、电热丝和保温层；其中，保温层为上表面带有锥柱形凹槽的矩形结构；电热丝设置在保温层内部，且电热丝环绕在锥柱形凹槽的周围；下垫块设置在锥柱形凹槽的底部；上垫块固定安装在下垫块的上表面；上垫块和下垫块采用球面连接；上垫块和下垫块通过垫块螺栓连接，通过调整垫块螺栓实现上垫块平面度的调整；温控下压盘内部设置有内置温度传感器；外部产品放置在锥柱形凹槽内。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述底座的侧壁设置有上段温控表、下段温控表和急停开关；其中，下段温控表分别与电热丝和内置温度传感器连接，实现对温控下压盘内温度进行显示和控制；上段温控表与插入式温度传感器连接，只显示温控下压盘锥柱形凹槽内外部产品的温度；同时通过设定温度要求值，控制下段温控表工作。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，热压方法包括如下步骤：
步骤(一)、将外部产品放置于温控下压盘上，控制温控下压盘对外部产品加热；下降温控上压盘，使温控上压盘与外部产品上端面接触，缓缓施加50～100N压力后，迅速抬起温控上压盘；
步骤(二)、将外部产品水平旋转180°，通过计算机控制压装程序，对外部产品进行压装。
在上述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，所述步骤(一)中，温控下压盘的加热温度为300℃；所述步骤(二)中，压装速度为2mm/min，压装力为7000N，持续时间为60s。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明通过对压装力、压装速度、温度的精确控制，保证了压装冲击载荷的一致性，使静环的热压工艺得到有效保证，提高了静环产品的热压精度及质量；
(2)本发明实现了静环座加热与石墨环压装的同步，并通过温度闭环控制，保证了压装过程中产品处于恒温状态，避免了因温度变化导致石墨环与静环座过盈量变化，出现石墨环切边、破裂等问题。
附图说明
图1为本发明热压装置示意图；
图2为本发明弹力上压盘结构示意图；
图3为本发明温控下压盘结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为热压装置示意图，由图可知，一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置，其特征在于：包括计算机1、台架2、弹力上压盘3、温控下压盘4、插入式温度传感器5和底座6；其中，底座6为矩形结构；温控下压盘4固定安装在底座6的上表面；插入式温度传感器5从温控下压盘4的侧壁插入温控下压盘4内部；台架2固定安装在底座6上表面，且温控下压盘4设置在台架2之间；弹力上压盘3设置在台架2的中部，且弹力上压盘3对应位于温控下压盘4的上方；底座6通过侧壁的接口与计算机1连接。底座6的侧壁设置有上段温控表61、下段温控表62和急停开关63；其中，下段温控表62分别与电热丝44和内置温度传感器连接，实现对温控下压盘4内温度进行显示和控制；上段温控表61与插入式温度传感器5连接，只显示温控下压盘4锥柱形凹槽内外部产品的温度；同时通过设定温度要求值，控制下段温控表62工作。
其中，台架2为梯子状结构；弹力上压盘3水平设置在台架2两个立杆之间，且弹力上压盘3可水平沿竖直方向在台架2之间移动。台架2两个立杆相对内侧设置有标尺21；通过标尺21实现精确移动弹力上压盘3。弹力上压盘3内部设置有力传感器，实现实时检测弹力变化。
如图2所示为弹力上压盘结构示意图，由图可知，弹力上压盘3包括上接头31、锁紧螺母32、连接器33、压块螺栓34、上压块35和下压块36；其中，下压块36位于底端；上压块35固定安装在下压块36的上表面；上压块35与下压块36通过压块螺栓34固定连接；连接器33固定安装在上压块35的上表面；锁紧螺母32固定安装在连接器33的上表面；上接头31固定安装在锁紧螺母32的上表面。其中，上压块35和下压块36采用球面连接；实现下压块36下表面的平面度调整。
如图3所示为温控下压盘结构示意图，由图可知，温控下压盘4包括垫块螺栓41、上垫块42、下垫块43、电热丝44和保温层45；其中，保温层45为上表面带有锥柱形凹槽的矩形结构；电热丝44设置在保温层45内部，且电热丝44环绕在锥柱形凹槽的周围；下垫块43设置在锥柱形凹槽的底部；上垫块42固定安装在下垫块43的上表面；上垫块42和下垫块43采用球面连接；上垫块42和下垫块43通过垫块螺栓41连接，通过调整垫块螺栓41实现上垫块42平面度的调整；温控下压盘4内部设置有内置温度传感器；外部产品放置在锥柱形凹槽内。
一种液体火箭发动机端面密封静环的热压装置的热压方法包括如下步骤：
步骤(一)、将外部产品放置于温控下压盘4上，控制温控下压盘4对外部产品加热；温控下压盘4的加热温度为300℃；下降温控上压盘3，使温控上压盘3与外部产品上端面接触，缓缓施加50～100N压力后，迅速抬起温控上压盘3；
步骤(二)、将外部产品水平旋转180°，通过计算机1控制压装程序，对外部产品进行压装。压装速度为2mm/min，压装力为7000N，持续时间为60s。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种液体火箭发动机端面密封静环的热压方法，其特征在于：包括计算机(1)、台架(2)、弹力上压盘(3)、温控下压盘(4)、插入式温度传感器(5)和底座(6)；其中，底座(6)为矩形结构；温控下压盘(4)固定安装在底座(6)的上表面；插入式温度传感器(5)从温控下压盘(4)的侧壁插入温控下压盘(4)内部；台架(2)固定安装在底座(6)上表面，且温控下压盘(4)设置在台架(2)之间；弹力上压盘(3)设置在台架(2)的中部，且弹力上压盘(3)对应位于温控下压盘(4)的上方；底座(6)通过侧壁的接口与计算机(1)连接；
所述的台架(2)为梯子状结构；弹力上压盘(3)水平设置在台架(2)两个立杆之间，且弹力上压盘(3)可水平沿竖直方向在台架(2)之间移动；
所述的台架(2)两个立杆相对内侧设置有标尺(21)；通过标尺(21)实现精确移动弹力上压盘(3)；
所述弹力上压盘(3)包括上接头(31)、锁紧螺母(32)、连接器(33)、压块螺栓(34)、上压块(35)和下压块(36)；其中，下压块(36)位于底端；上压块(35)固定安装在下压块(36)的上表面；上压块(35)与下压块(36)通过压块螺栓(34)固定连接；连接器(33)固定安装在上压块(35)的上表面；锁紧螺母(32)固定安装在连接器(33)的上表面；上接头(31)固定安装在锁紧螺母(32)的上表面；
所述上压块(35)和下压块(36)采用球面连接；实现下压块(36)下表面的平面度调整；
热压方法包括如下步骤：
步骤(一)、将外部产品放置于温控下压盘(4)上，控制温控下压盘(4)对外部产品加热；下降温控上压盘(3)，使温控上压盘(3)与外部产品上端面接触，缓缓施加50～100N压力后，迅速抬起温控上压盘(3)；温控下压盘(4)的加热温度为300℃；
步骤(二)、将外部产品水平旋转180°，通过计算机(1)控制压装程序，对外部产品进行压装；压装速度为2mm/min，压装力为7000N，持续时间为60s；
实现将石墨环压入金属静环座中。
2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压方法，其特征在于：所述弹力上压盘(3)内部设置有力传感器，实现实时检测弹力变化。
3.根据权利要求2所述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压方法，其特征在于：所述温控下压盘(4)包括垫块螺栓(41)、上垫块(42)、下垫块(43)、电热丝(44)和保温层(45)；其中，保温层(45)为上表面带有锥柱形凹槽的矩形结构；电热丝(44)设置在保温层(45)内部，且电热丝(44)环绕在锥柱形凹槽的周围；下垫块(43)设置在锥柱形凹槽的底部；上垫块(42)固定安装在下垫块(43)的上表面；上垫块(42)和下垫块(43)采用球面连接；上垫块(42)和下垫块(43)通过垫块螺栓(41)连接，通过调整垫块螺栓(41)实现上垫块(42)平面度的调整；温控下压盘(4)内部设置有内置温度传感器；外部产品放置在锥柱形凹槽内。
4.根据权利要求3所述的一种液体火箭发动机端面密封静环的热压方法，其特征在于：所述底座(6)的侧壁设置有上段温控表(61)、下段温控表(62)和急停开关(63)；其中，下段温控表(62)分别与电热丝(44)和内置温度传感器连接，实现对温控下压盘(4)内温度进行显示和控制；上段温控表(61)与插入式温度传感器(5)连接，只显示温控下压盘(4)锥柱形凹槽内外部产品的温度；同时通过设定温度要求值，控制下段温控表(62)工作。
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