CN109374213A - 一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法 - Google Patents

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翟晓
姜文英
顾筠
田振宇
谷红
王建利
田晓娟
张龙飞
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Observation And Control Technology Research Institute Of Xi'an Space Dynamic
Xian Aerospace Propulsion Institute
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Observation And Control Technology Research Institute Of Xi'an Space Dynamic
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Abstract

本发明提出一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法，试验装置包括外压顶盖、前裙端堵盖、后裙端堵盖、连接螺栓、外压螺栓、外压容器和支承框。本发明利用自带密封结构的外压螺栓连接前、后裙端堵盖与试验件，对内翻边结构的连接孔处进行密封。由于外压螺栓带有密封圈和密封槽，在螺栓安装孔处构成局部密封结构，因此可以在前、后裙端堵盖螺栓安装孔分度圆处进行均匀分布，对堵盖形成一致的外压密封作用，防止试验时加压介质在安装孔处由于压强差而导致泄漏。

Description

一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及固体发动机外压试验技术领域，具体为一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法。
背景技术
固体发动机壳体外气密试验是属于检验发动机整体气密性能的一类试验。在试验前，必须用前、后裙端堵盖将发动机前、后裙密封，然后再将壳体置于外压容器内进行外气密试验。
传统的前、后裙端面密封方法为：利用前、后裙端堵盖的密封槽和密封圈将整个壳体密封。由于此方法密封位置在堵盖螺栓安装孔分度圆以内，因此仅适用于发动机前、后裙为外翻边结构。某些型号发动机前、后裙为内翻边结构，使用此方法进行前、后裙端堵盖设计时，由于壳体内腔与堵盖螺栓安装孔相通，因此在充压时会在安装孔处发生泄漏，无法满足外压载荷要求。
发明内容
基于现有试验技术的不足，本发明提出一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法，主要解决固体发动机前、后裙为内翻边结构的壳体外气密试验时螺栓安装孔处外压介质泄漏的问题。
本发明的技术方案为：
所述一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置，其特征在于：包括外压顶盖、前裙端堵盖、后裙端堵盖、连接螺栓、外压螺栓、外压容器和支承框；
所述前裙端堵盖以及后裙端堵盖的连接面上开有密封槽，密封槽内安装有密封圈；前裙端堵盖的连接面与固体发动机的前裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构固定连接；后裙端堵盖的连接面与固体发动机的后裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构固定连接；
所述外压螺栓包括六角头和螺杆，六角头与螺杆之间为径向凸起台阶段，径向凸起台阶段朝向螺杆的台阶面上开有密封槽，槽内装有O型密封圈；
支承框安装在外压容器底部，带有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的试验件吊装在支承框内，外压容器顶部密封连接外压顶盖；
从前裙端堵盖以及后裙端堵盖上引出有压力传感器，在外压容器上也安装有压力传感器。
进一步的优选方案，所述一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置，其特征在于：所述外压螺栓的密封槽宽度值B0根据外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸确定，外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸根据外压螺栓的安装孔位置以及发动机裙外径确定；外压螺栓的密封槽内安装的O型圈直径d0根据公式
确定，其中ε为相对压缩量，取0.3；外压螺栓的密封槽深度H0根据公式
H0＝(1-ε)d0
确定。
上述试验装置的安装方法，其特征在于：首先通过连接螺栓将固体发动机壳体堵头分别与固体发动机前、后开口连接固定；然后将密封圈分别置于前裙端堵盖和后裙端堵盖的密封槽内；吊起前裙端堵盖，将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致；翻转固体发动机，吊起后裙端堵盖，将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致；之后将外压容器竖立置于防爆地坑内，吊起支承框水平放置于外压容器底部；再将安装有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的固体发动机整体吊起，并落在支承框上；吊装外压顶盖，用连接螺栓将外压顶盖与外压容器固定，即可进行外气密试验。
有益效果
在传统的发动机壳体外气密试验中，发动机壳体前、后裙端的密封方法为利用前、后裙端堵盖的密封圈进行。但是，此方法的局限在于：发动机壳体前、后裙必须为外翻边结构，对于内翻边结构的发动机壳体会发生外压介质泄漏的问题。
本发明提出的针对内翻边结构的固体发动机外气密试验装置，利用自带密封结构的外压螺栓连接前、后裙端堵盖与试验件，对内翻边结构的连接孔处进行密封。由于外压螺栓带有密封圈和密封槽，在螺栓安装孔处构成局部密封结构，因此可以在前、后裙端堵盖螺栓安装孔分度圆处进行均匀分布，对堵盖形成一致的外压密封作用，防止试验时加压介质在安装孔处由于压强差而导致泄漏。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：内翻边结构固体发动机外气密试验装置示意图；
1-外压顶盖，2-前裙端堵盖，3-连接螺栓，4-外压螺栓，5-试验件，6-外压容器，7-后裙端堵盖，8-支承框；
图2：自带密封结构的外压试验螺栓结构示意图；
9-螺杆，10-密封槽，11-六角头，12—o形密封圈；
图3：内翻边结构固体发动机安装示意图；
13-前裙堵头，14-密封圈，15-内翻边结构，16-后裙堵头；
图4：内翻边结构固体发动机壳体外气密试验装置原理图
17-前裙压力传感器，18-外压容器压力传感器，19-空气，20-排气口，21-后裙压力传感器，22-充气口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的目的是提出一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置及其试验方法，主要解决固体发动机前、后裙为内翻边结构的壳体外气密试验时螺栓安装孔处外压介质泄漏的问题。
如图1所示，该内翻边结构固体发动机外气密试验装置包括外压顶盖1、前裙端堵盖2、后裙端堵盖7、连接螺栓3、外压螺栓4、外压容器6和支承框8。
所述前裙端堵盖以及后裙端堵盖的连接面上开有密封槽，密封槽内安装有密封圈；前裙端堵盖的连接面与固体发动机的前裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构固定连接；后裙端堵盖的连接面与固体发动机的后裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构固定连接。
如图2所示，外压螺栓自带密封结构；外压螺栓包括六角头和螺杆，六角头与螺杆之间为径向凸起台阶段，径向凸起台阶段朝向螺杆的台阶面上开有密封槽，而普通螺栓的六角头与螺杆之间为径向凸起台阶段的台阶面为平面。台阶面上的密封槽内装有O型密封圈，配合O形密封圈使用时可以对螺栓安装孔处进行密封。当固体发动机壳体前、后裙为内翻边结构时，使用此外压螺栓安装于前、后裙端堵盖的螺栓孔，可以防止充压介质在螺栓孔处发生泄漏。
在某些型号发动机裙端面为内翻边结构时，由于外压容器的密封圈、螺栓安装孔、裙外径的位置限制，外压螺栓的密封槽尺寸需要根据实际情况确定。
外压螺栓的密封槽宽度值B0根据外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸确定，外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸根据外压螺栓的安装孔位置以及发动机裙外径确定。外压螺栓的密封槽内安装的O型圈直径d0根据公式
确定，其中ε为相对压缩量，取0.3；外压螺栓的密封槽深度H0根据公式
H0＝(1-ε)d0
确定。
如图4所示，支承框安装在外压容器底部，带有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的试验件吊装在支承框内，外压容器顶部密封连接外压顶盖；从前裙端堵盖以及后裙端堵盖上引出有压力传感器，在外压容器上也安装有压力传感器。
上述试验装置的安装方法为：首先通过连接螺栓将固体发动机壳体堵头分别与固体发动机前、后开口连接固定；然后将密封圈分别置于前裙端堵盖和后裙端堵盖的密封槽内；吊起前裙端堵盖，将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致；翻转固体发动机，吊起后裙端堵盖，将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致。
之后将外压容器竖立置于防爆地坑内，吊起支承框水平放置于外压容器底部；再将安装有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的固体发动机整体吊起，并落在支承框上；吊装外压顶盖，用连接螺栓将外压顶盖与外压容器固定，即可进行外气密试验。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置，其特征在于：包括外压顶盖、前裙端堵盖、后裙端堵盖、连接螺栓、外压螺栓、外压容器和支承框；
所述前裙端堵盖以及后裙端堵盖的连接面上开有密封槽，密封槽内安装有密封圈；前裙端堵盖的连接面与固体发动机的前裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构固定连接；后裙端堵盖的连接面与固体发动机的后裙内翻边结构贴合密封，并通过外压螺栓将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构固定连接；
所述外压螺栓包括六角头和螺杆，六角头与螺杆之间为径向凸起台阶段，径向凸起台阶段朝向螺杆的台阶面上开有密封槽，槽内装有O型密封圈；
支承框安装在外压容器底部，带有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的试验件吊装在支承框内，外压容器顶部密封连接外压顶盖；
从前裙端堵盖以及后裙端堵盖上引出有压力传感器，在外压容器上也安装有压力传感器。
2.根据权利要求1所述一种内翻边结构固体发动机外气密试验装置，其特征在于：所述外压螺栓的密封槽宽度值B0根据外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸确定，外压螺栓径向凸起台阶段的径向尺寸根据外压螺栓的安装孔位置以及发动机裙外径确定；外压螺栓的密封槽内安装的O型圈直径d0根据公式
确定，其中ε为相对压缩量，取0.3；外压螺栓的密封槽深度H0根据公式
H0＝(1-ε)d0
确定。
3.一种权利要求1所述内翻边结构固体发动机外气密试验装置的安装方法，其特征在于：首先通过连接螺栓将固体发动机壳体堵头分别与固体发动机前、后开口连接固定；然后将密封圈分别置于前裙端堵盖和后裙端堵盖的密封槽内；吊起前裙端堵盖，将前裙端堵盖与固体发动机的前裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致；翻转固体发动机，吊起后裙端堵盖，将后裙端堵盖与固体发动机的后裙内翻边结构对准贴合，并将外压螺栓拧入螺栓安装孔，保证所有外压螺栓拧紧力矩一致；之后将外压容器竖立置于防爆地坑内，吊起支承框水平放置于外压容器底部；再将安装有前裙端堵盖以及后裙端堵盖的固体发动机整体吊起，并落在支承框上；吊装外压顶盖，用连接螺栓将外压顶盖与外压容器固定，即可进行外气密试验。
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