CN109883621A - 一种套筒式结构密封部位漏率检测方法 - Google Patents

Abstract

一种套筒式结构密封部位漏率检测方法，包括：封闭所述外壳体的第一端，通过所述第一连接接口向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体，保压一定时间，通过所述第二连接接口给所述外壳体抽真空；检测抽真空所得气体中的所述示漏气体的浓度，并根据所述示漏气体的浓度确定所述套筒式结构密封部位漏率。本发明有效地实现了符合设计要求的套筒式结构密封部位漏率的高精度检测，保证了该结构件装入液体火箭发动机密封性检测要求。

Description

一种套筒式结构密封部位漏率检测方法

技术领域

本发明涉及一种液体火箭发动机点火装置内密封部位漏率的检测方法及装置，属于密封检测技术领域。

背景技术

点火器是重型运载液氧煤油液体火箭发动机的重要组件，用于贮存点火剂，在发动机启动时为燃气发生器和推力室提供点火剂，并在发动机工作时，作为向燃气发生器供应燃料的通道。为便于快速安装/拆卸，套筒式化学点火器被越来越多的应用到液体火箭发动机中。如图1所示，套筒式点火器包括嵌套设置的点火导管7和外壳体6，外壳体6两端分别设有入口和出口，以便于与发动机其他部件连接。套筒式化学点火器的点火导管7可以快速安装/拆卸，装配时先将外壳体6与发动机管路(图中未示出)连接，需安装点火导管7时，再将加注点火剂的点火导管7装入外壳体6内；发动机更换点火器时不需要拆卸管路上外壳体6，只需抽出外壳体6内部点火导管7，更换新品，外壳体6可以重复使用，节约成本，使用方便。

点火器外壳体6和点火导管7既要顺利安装，又要实现可靠密封，目前外壳体6与点火导管7在入口端(图1中左端)的径向静密封结构由两道密封结构组成，主要防止50MPa高压煤油向外泄露和空气进入煤油管路中，密封结构内外压差较大，这两道密封结构均采用氟四挡圈与O型圈结合方式；外壳体6与点火导管7在出口端(图1中右端)的密封结构主要防止点火导管出口的点火剂向点火导管和外壳体间的间隙泄露，内外压差较小，为确保点火导管7与外壳体6的顺利安装，如图1所示，采用收缩的楔形密封面结构，O型圈密封。

为了保证点火器在发动机状态安装时密封可靠，套筒式化学点火器在交付前需要对密封部位进行泄漏率值检测，保证可靠密封。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足之处，提供了一种套筒式结构密封部位漏率检测方法，通过密封外壳体第一端，且通过外壳体上的第一连接接口给所述外壳体空腔内充示漏气体，通过外壳体上的第二连接接口给从所述外壳体内腔抽真空，根据所抽气体内示漏气体的含量即可实现对套筒式结构密封部位的漏率检测，该方法检测精度达到泄漏率值不大于1.3×10^-9Pa.m³/s。

本发明的技术解决方案是：

一种套筒式结构密封部位漏率检测方法，所述套筒式结构包括外壳体和内筒，所述外壳体靠近第一端的侧壁上设有第一连接接口，第二端设有第二连接接口，所述内筒为两端封闭的筒状结构，设置在所述外壳体内与所述外壳体形成夹层，所述内筒的两端与所述外壳体之间设有密封件以使所述夹层密封，所述方法包括：

通过所述第一连接接口向所述夹层内充示漏气体，保压一定时间，分别通过所述外壳体的第一端和所述第二连接接口给所述外壳体抽真空；

检测抽真空所得气体中的所述示漏气体的浓度，并根据所述示漏气体的浓度确定所述套筒式结构密封部位漏率。

在一可选实施例中，所述套筒式结构为套筒式化学点火器，所述内筒为点火导管，所述点火导管靠近第一端的部位为圆筒状，靠近第二端的部位为锥筒段，所述点火导管第一端的外侧壁上设有至少一第一密封件安装槽，用于安装挡圈和第一O型密封圈，所述点火导管的锥筒过渡段设有第二密封件安装槽，用于安装第二O型密封圈。

在一可选实施例中，所述通过所述第一连接接口向所述夹层内充示漏气体，之前还包括：

给所述挡圈加热使所述挡圈涨大，将涨大后的所述挡圈套在所述点火导管的第一密封件安装槽处，降温使所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内；

然后将所述第一O型密封圈安装到所述第一密封件安装槽内，将所述第二O型密封圈安装到所述第二密封件安装槽内，得到装配好的点火导管；

将装配好的点火导管插入所述外壳体内，得到套筒式化学点火器。

在一可选实施例中，所述挡圈为氟四挡圈，将所述挡圈加热至115～125℃，保持10～20min使所述挡圈涨大，将涨大的所述挡圈套在所述点火导管的第一密封件安装槽处，在3～8min内降至室温，使所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内。

在一可选实施例中，当所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内后，给所述挡圈涂覆润滑脂；所述第一O型密封圈和第二O型密封圈涂覆润滑脂后再进行装配。

在一可选实施例中，所述通过所述第一连接接口向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体包括：

在所述第一连接接口安装入口接嘴组件，通过所述入口接嘴组件与气源的气体管路连接，通过所述气源向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体。

在一可选实施例中，所述第一连接接口带有外螺纹，且内腔为倒锥台结构，所述入口接嘴组件包括入口接嘴、外套螺母及第一接嘴密封件，所述入口接嘴第一端为与所述第一连接接口内腔匹配的倒锥台结构，第二端为气体管路接嘴，且中部直径小于所述锥台结构大端直径，所述外套螺母一端带有定位压环，另一端带有与所述第一连接接口外螺纹适配的内螺纹，装配时，先将所述入口接嘴第一端插入所述第一连接接口的内腔中并通过所述第一接嘴密封组件密封，然后将所述外套螺母套在所述入口接嘴外部，拧紧所述外套螺母与所述第一连接接口，使所述定位压环挤压所述入口接嘴的锥台结构的大端面。

在一可选实施例中，所述通过所述第二连接接口给所述外壳体抽真空，包括：

在所述第二连接接口安装出口接嘴组件，通过所述出口接嘴组件与真空泵的抽气管路连接，通过所述真空泵给所述外壳体抽真空。

在一可选实施例中，所述第二连接接口外套设有连接螺母，所述出口接嘴组件包括出口接嘴和第二接嘴密封件，所述出口接嘴一端设有外螺纹另一端用于与所述真空泵的抽气管路连接，所述出口接嘴与所述连接螺母螺纹连接，与所述第二连接接口通过所述第二接嘴密封件密封。

在一可选实施例中，所述示漏气体为氦气，通过氦质谱检测抽真空所得气体中的氦气浓度。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明实施例提供的套筒式结构密封部位漏率检测方法，通过密封外壳体第一端，且通过外壳体上的第一连接接口给所述外壳体空腔内充示漏气体，通过外壳体上的第二连接接口给从所述外壳体内腔抽真空，根据所抽气体内示漏气体的含量即可实现对套筒式结构密封部位的漏率检测，该方法检测精度达到10^-10Pa.m³/s。

(2)本发明实施例提供的装配方法可以避免装配时因挡圈应力变形导致的密封性能下降，避免误判。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种套筒式结构密封部位漏率检测方法示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种套筒式结构密封部位漏率检测方法，如图1所示，所述套筒式结构为套筒式化学点火器，包括外壳体6和点火导管7，所述外壳体6靠近第一端(图1中左端)的侧壁上设有第一连接接口61，第二端设有第二连接接口62，所述点火导管7为两端封闭的筒状结构，从所述外壳体6第一端插入所述外壳体6内，且与所述外壳体形成夹层，所述点火导管7的两端与所述外壳体6之间设有密封件以使所述夹层密封，所述方法包括：

通过所述第一连接接口61向所述套筒结构的外壳体6内充示漏气体，保压一定时间，分别通过外壳体6的第一端和所述第二连接接口62给所述外壳体6抽真空；具体地，通过从外壳体6的第一端抽真空，检测左侧密封部位漏率，通过从所述第二连接接口62抽真空检测右侧密封部位漏率。检测抽真空所得气体中的所述示漏气体的浓度，并根据所述示漏气体的浓度确定所述套筒式结构密封部位漏率。

具体地，本发明实施例中，为提高检测精度，示漏气体优选氦气。充示漏气体的压强优选0.45～0.55MPa，保压时间优选5～10min；抽真空时间为5～25min。

本发明实施例提供的套筒式结构密封部位漏率检测方法，通过密封外壳体第一端，且通过外壳体上的第一连接接口给所述外壳体空腔内充示漏气体，通过外壳体上的第二连接接口给从所述外壳体内腔抽真空，根据所抽气体内示漏气体的含量即可实现对套筒式结构密封部位的漏率检测，该方法检测精度达到10^-10Pa.m³/s。

如图1所示，在一可选实施例中，所述点火导管7靠近第一端(左)的部位为圆筒状，靠近第二端(右端)的部位为锥筒段，所述点火导管7第一端的外侧壁上设有两个第一密封件安装槽71，一个第一密封件安装槽71容设一挡圈10和一第一O型密封圈9，所述点火导管7的锥筒过渡段设有第二密封件安装槽72，用于容设第二O型密封圈11，所述通过所述第一连接接口61向所述套筒结构的外壳体6内充示漏气体，之前还包括：

给所述挡圈10加热使所述挡圈10涨大，将涨大后的所述挡圈10套在所述点火导管7的第一密封件安装槽71处，降温使所述挡圈10固定在所述第一密封件安装槽72内；优选通过厚度为0.1～0.2mm的金属圆管将挡圈10固定在第一密封件安装槽71内，实现定型降温。

然后将所述第一O型密封圈9安装到所述第一密封件安装槽71内，将所述第二O型密封圈11安装到所述第二密封件安装槽72内，得到装配好的点火导管。

外壳体安装在发动机上之后呈竖直状态，因而在装配点火导管时，竖直插入即可，易保证同轴度，但是在外壳体尚未安装在发动机上时，由于外壳体结构尺寸较大，试验时需将点火导管水平装入外壳体内，导致点火导管在与外壳体装配过程中使挡圈产生塑性变形直径变大，点火导管与外壳体装配完成后，会导致由于挡圈扭曲产生的密封性下降，无法准确评价点套管结构应用在发动机上时的密封性，造成误判；通过上述装配方法可以避免装配时因挡圈应力变形导致的密封性能下降，避免误判。

在一可选实施例中，所述挡圈为氟四挡圈，将所述挡圈加热至115～125℃，保持10～20min使所述挡圈涨大，将涨大的所述挡圈套在所述点火导管的第一密封件安装槽处，在3～8min内降至室温，使所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽71内。

对于长径比大于≥5的套筒结构，当所述挡圈10固定在所述第一密封件安装槽71内后，给所述挡圈10涂覆润滑脂；所述第一O型密封圈9和第二O型密封圈11涂覆润滑脂后再进行装配，以减少装配时的摩擦，避免由于摩擦导致的密封性能失真。

在一可选实施例中，所述通过所述第一连接接口向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体包括：

在所述第一连接接口61安装入口接嘴组件，通过所述入口接嘴组件与气源的气体管路连接，通过所述气源向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体。

具体地，如图1所示，所述第一连接接口61带有外螺纹，且内腔为倒锥台结构，所述入口接嘴组件包括入口接嘴1、外套螺母2及第一接嘴密封件(包括第三垫圈3和第三O型密封圈4)，所述入口接嘴1第一端为与所述第一连接接口61内腔匹配的倒锥台结构，第二端为气体管路接嘴，且中部直径小于所述锥台结构大端直径，所述外套螺母2一端带有定位压环，另一端带有与所述第一连接接口外螺纹适配的内螺纹，装配时，先将所述入口接嘴1第一端插入所述第一连接接口61的内腔中并通过所述第一接嘴密封组件密封，然后将所述外套螺母2套在所述入口接嘴1外部，拧紧所述外套螺母2与所述第一连接接口61，使所述定位压环挤压所述入口接嘴的锥台结构的大端面。该结构入口接嘴组件能够在多次、反复检漏时均能与气源可靠密封连接，防止了连接部位密封不可靠、检测泄漏现象，保证密封部位高精度检测工作进行。

在一可选实施例中，所述通过所述第二连接接口给所述外壳体抽真空，包括：

在所述第二连接接口安装出口接嘴组件，通过所述出口接嘴组件与真空泵的抽气管路连接，通过所述真空泵给所述外壳体抽真空。

具体地，所述第二连接接口62外套设有连接螺母8，所述出口接嘴组件包括出口接嘴5和第二接嘴密封件，所述出口接嘴5一端设有外螺纹另一端用于与所述真空泵的抽气管路连接，所述出口接嘴5与所述连接螺母螺纹连接，与所述第二连接接口通过所述第二接嘴密封件密封。该结构出口接嘴组件能够在多次、反复检漏时均能与真空泵可靠密封连接，防止了连接部位密封不可靠、检测泄漏现象，保证密封部位高精度检测工作进行。

具体地，所述示漏气体为氦气，通过氦质谱检测抽真空所得气体中的氦气浓度。

以下为本发明的一个具体实施例：

如图1所示的套筒式化学点火器，包括外壳体6和点火导管7，外壳体6主体部位内径为Φ84.4mm，总长度为1054mm，点火导管7直筒部位外径为Φ82mm，总长度为966mm，所述点火导管7靠近右端的部位为锥筒段，所述点火导管7第一端的外侧壁上设有两个第一密封件安装槽71，一个第一密封件安装槽71容设一挡圈10和一第一O型密封圈9，其中，外壳体6左端密封部位的内径为点火导管左端密封部位的外径为所述点火导管7的锥筒过渡段设有第二密封件安装槽72，容设第二O型密封圈11，该点火器密封部位漏率值要求不大于1.3×10^-9Pa·m³·s^-1，在交付前，按照以下步骤对密封部位进行漏率检测：

(1)装配套筒式化学点火器：

先将两个外径为Φ88mm的氟四挡圈10放入120±5℃干燥箱内，预热20min，戴耐热手套取出后，立刻从点火导管左端各放入一个第一密封件安装槽71内，再用0.1mm厚铜皮圆筒工装将挡圈10箍紧固定在第一密封件安装槽71的左端，速冷保持5min，稳定尺寸处理。

在稳定处理后的挡圈10外表面均匀涂抹7804润滑脂。然后在第一O型密封圈9和第二O型密封圈11的外表面均匀涂抹7804润滑脂，分别放入各自槽内；用干净绸布蘸酒精擦洗干净点火导管外壁；再在点火导管外壁、外壳体左端内壁、右端端锥面均匀涂抹适量7804润滑脂。给密封圈表面擦抹润滑脂时，将润滑脂均匀的涂抹于干净的白绸布表面，从反面揉搓绸布，目视绸布表面有无堆积润滑脂存在时，将密封圈置于该白绸布内，均匀擦抹一周，保证密封圈表面有一层薄薄的油膜即可。

(2)按照图1所示，装配入口接嘴组件和出口接嘴组件，外壳体第一端装配一端部工装，所述端部工装为通用试验工装管路接口M14×1.5转接嘴，入口接嘴组件接通氦气源，出口接嘴组件和第一端接通真空泵，通过压力-真空室法对套筒式非金属密封结构进行漏率检测。

(5)产品检测结果。进行点火导管与外壳体密封部位漏率检测，经过该方法检测，在给内腔充入0.45MPa纯氦气、保压5min时的密封部位漏率值，密封部位漏率值不大于1.3×10^-9Pa·m³·s^-1。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种套筒式结构密封部位漏率检测方法，所述套筒式结构包括外壳体和内筒，所述外壳体靠近第一端的侧壁上设有第一连接接口，第二端设有第二连接接口，所述内筒为两端封闭的筒状结构，设置在所述外壳体内与所述外壳体形成夹层，所述内筒的两端与所述外壳体之间设有密封件以使所述夹层密封，其特征在于，所述方法包括：

通过所述第一连接接口向所述夹层内充示漏气体，保压一定时间，分别通过所述外壳体的第一端和所述第二连接接口给所述外壳体抽真空；

检测抽真空所得气体中的所述示漏气体的浓度，并根据所述示漏气体的浓度确定所述套筒式结构密封部位漏率。

2.根据权利要求1所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述套筒式结构为套筒式化学点火器，所述内筒为点火导管，所述点火导管靠近第一端的部位为圆筒状，靠近第二端的部位为锥筒段，所述点火导管第一端的外侧壁上设有至少一第一密封件安装槽，用于安装挡圈和第一O型密封圈，所述点火导管的锥筒过渡段设有第二密封件安装槽，用于安装第二O型密封圈。

3.根据权利要求2所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述通过所述第一连接接口向所述夹层内充示漏气体，之前还包括：

给所述挡圈加热使所述挡圈涨大，将涨大后的所述挡圈套在所述点火导管的第一密封件安装槽处，降温使所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内；

然后将所述第一O型密封圈安装到所述第一密封件安装槽内，将所述第二O型密封圈安装到所述第二密封件安装槽内，得到装配好的点火导管；

将装配好的点火导管插入所述外壳体内，得到套筒式化学点火器。

4.根据权利要求3所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述挡圈为氟四挡圈，将所述挡圈加热至115～125℃，保持10～20min使所述挡圈涨大，将涨大的所述挡圈套在所述点火导管的第一密封件安装槽处，在3～8min内降至室温，使所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内。

5.根据权利要求3或4所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，当所述挡圈固定在所述第一密封件安装槽内后，给所述挡圈涂覆润滑脂；所述第一O型密封圈和第二O型密封圈涂覆润滑脂后再进行装配。

6.根据权利要求1所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述通过所述第一连接接口向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体，包括：

在所述第一连接接口安装入口接嘴组件，通过所述入口接嘴组件与气源的气体管路连接，通过所述气源向所述套筒结构的外壳体内充示漏气体。

7.根据权利要求6所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述第一连接接口带有外螺纹，且内腔为倒锥台结构，所述入口接嘴组件包括入口接嘴、外套螺母及第一接嘴密封件，所述入口接嘴第一端为与所述第一连接接口内腔匹配的倒锥台结构，第二端为气体管路接嘴，且中部直径小于所述锥台结构大端直径，所述外套螺母一端带有定位压环，另一端带有与所述第一连接接口外螺纹适配的内螺纹，装配时，先将所述入口接嘴第一端插入所述第一连接接口的内腔中并通过所述第一接嘴密封组件密封，然后将所述外套螺母套在所述入口接嘴外部，拧紧所述外套螺母与所述第一连接接口，使所述定位压环挤压所述入口接嘴的锥台结构的大端面。

8.根据权利要求1所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述通过所述第二连接接口给所述外壳体抽真空，包括：

在所述第二连接接口安装出口接嘴组件，通过所述出口接嘴组件与真空泵的抽气管路连接，通过所述真空泵给所述外壳体抽真空。

9.根据权利要求8所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述第二连接接口外套设有连接螺母，所述出口接嘴组件包括出口接嘴和第二接嘴密封件，所述出口接嘴一端设有外螺纹另一端用于与所述真空泵的抽气管路连接，所述出口接嘴与所述连接螺母螺纹连接，与所述第二连接接口通过所述第二接嘴密封件密封。

10.根据权利要求1所述的套筒式结构密封部位漏率检测方法，其特征在于，所述示漏气体为氦气，通过氦质谱检测抽真空所得气体中的氦气浓度。