CN110815116B - 一种阀门预偏装配工装及阀门装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀门预偏装配工装及阀门装配方法，采用钢球与预定心盖消除大膜片在装入阀门时因外圈与内圈之间的位移差而产生的弹性回量，从而实现阀门的可靠装配、解决主阀座密封面无法闭合的问题，其装配方法简单、高效，且在同类产品中具有一定的通用性；一次性装配出能够满足后续各项试验性能指标，性能稳定可靠的阀门。

Description

一种阀门预偏装配工装及阀门装配方法

技术领域

本发明属于阀门装配技术领域，具体涉及一种阀门预偏装配工装及阀门装配方法。

背景技术

在航天领域，活门类产品属于运载火箭飞行过程中有动作类的产品，主要由活阀与活门座相配合，保证活门的气密要求，使用时依靠气体或工具推开，工作完成后自动关闭，密封性是其主要指标(如外气密漏率≤1×10^-6Pa·m³/s，内气密漏率不大于4泡/min)。箭体内活门是一种单点失效产品，可靠性要求极高，一个活门失效会直接导致发射失败。本发明涉及到的阀门，全箭体设计使用一套，无备份，安装在箱体上，失效会造成箱体变形甚至破裂，从而造成飞行失败。

如说明书附图1、2所示，阀门是根据工作需要时，通过控制腔壳体上的接管嘴通入一定压力气体将活门强制性打开，但在不工作的时候必须保持关闭状态并具有良好的密封性能。因此，在装配完成后必须保证活门的密封性及工作性能，现有阀门所述阀门包括主壳体、主阀座、主活塞、弹簧、导向盘、垫片、大膜片、硬心、螺母、控制腔、压紧螺环、小活塞、堵盖，所述主阀座、主活塞从左向右依次设置于主壳体内，所述主活塞的左端与主阀座抵接、右端延伸至主壳体开口处，所述导向盘套接于主活塞上且与主壳体螺接，所述弹簧设置于主阀座与导向盘之间，所述垫片、大膜片、硬心、螺母、控制腔依次套设于主活塞穿出导向盘的一端，所述压紧螺环套设于控制腔外部并与壳体开口处螺接，所述小活塞设置于主活塞端部与控制腔之间，所述堵盖设置于控制腔的开口处，其中，所述大膜片的外圈嵌设于主壳体内壁的台阶环与控制腔之间，所述大膜片的内圈夹紧于垫片与硬心之间，但在以往的装配经验中，由于垫片连接大膜片的端部相对于主壳体内壁连接大膜片的台阶环端部具有向左的一段距离h，旋紧螺母与压紧螺环后，大膜片的内圈相对于外圈具有一个向左的位移，装配大膜片后，由于大膜片具有弹性，大膜片内圈带动主活塞向右回弹一段距离，主活塞拉动硬心带动整个活阀向右运动一个很小的位移量，从而脱离主阀座使活门无法密封，现有技术中，操作人员根据经验对阀门进行装配，装配后进行气密性检测检测不合格的阀门则需要拆卸后再次装配至密封性合格，这造成操作人员劳动量大，且装配效率低。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种阀门预偏装配工装及阀门装配方法采用本发明提供的预偏装配工装与方法对阀门进行装配，可以消除装配后大膜片的回弹，从而实现密封。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种阀门预偏装配工装，包括钢珠与预定心盖，所述预定心盖替换所述堵盖并与控制腔的开口处螺接，所述钢珠嵌设于主活塞端部与预定心盖之间，转动所述预定心盖，预定心盖通过钢珠推动主活塞及其上的导向盘、垫片、大膜片、硬心、螺母向主壳体内移动，所述预定心盖端部设置与钢珠适配的锥面。

本发明还提供一种利用上述阀门预偏装配工装进行阀门装配的方法，包括以下步骤：

步骤1、由于垫片连接大膜片的端部相对于主壳体内壁连接大膜片的台阶环端部具有向左的一段距离h，旋紧螺母与压紧螺环后，大膜片的内圈相对于外圈具有一个向左的位移，装配大膜片后，由于大膜片具有弹性，大膜片内圈带动主活塞向右回弹一段距离，根据以上原理，测量大膜片的回弹量，测量装配大膜片前主活塞端部与主壳体左端面的距离h₀，测量装配大膜片后主活塞端部与主壳体左端面的距离h₁，则大膜片带动主活塞的回弹量：h₂＝h₀-h₁；

步骤2、根据大膜片回弹量h₂计算预定心盖旋转角度ω，设预定心盖螺距为p，则：

ω＝360°×h₂/p；

步骤3、设计并加工装配工装，保证钢珠尺寸大小可放置于主活塞右端的顶尖孔与预定心盖的锥孔之间不掉落，且装配钢珠后预定心盖能拧入控制腔的开口处；

步骤4、安装主阀座、主活塞、弹簧，采用顶开工具从主壳体左端插入主阀座中部的通孔以将主活塞向右顶出一段距离，然后将导向盘旋紧于主壳体内；

步骤5、将垫片套在主活塞上，垫片端面与主活塞装垫片处贴平；

步骤6、将大膜片、硬心和螺母依次套设于主活塞上，大膜片与主壳体内壁的台阶环端贴平；将硬心装入压紧大膜片，将螺母拧到主活塞杆上，压紧硬心，此时，大膜片处于自然不变形状态；

步骤7、安装控制腔和压紧螺环，将控制腔装入主壳体内，在不接触大膜片的同时调整控制腔周向位置使其符合设计要求的方向，然后沿轴向轻压大膜片，把压紧螺环装入主壳体，转动压紧螺环使控制腔在主壳体与压紧螺环之间具有活动间隙；

步骤8、把小活塞从控制腔开口处装入到主活塞端部；

步骤9、安装阀门预偏装配工装：

①、使用组合夹具将步骤8中的整个阀门固定且控制腔端朝上，将钢珠放置在主活塞杆小端顶尖孔处，保证控制腔周向方向大致不变，同时将预定心盖旋进控制腔开口处，当主活塞刚接触到主阀座时，预定心盖受阻同时停止旋进；

②、将控制腔朝预定心盖施加力矩的反方向旋转出角度ω；

③、用力矩扳手在预定心盖上施加一较大力矩，带动控制腔沿旋进方向再次旋转角度ω，控制腔复位，此过程中主活塞从接触主阀座到继续下压的过程中产生了h₂的变形量，带动大膜片也产生h₂的位移，由于控制腔并未完全压紧大膜片，因此大膜片是在松弛状态产生的位移，并未产生导致大膜片张力变大的更多变形；

④、用力矩扳手施加力矩拧紧压紧螺环，使控制腔压紧大膜片，固定大膜片位置；

⑤、卸掉预定心盖和钢珠，此时，大膜片处于内圈与外圈同时夹紧状态，回弹力已不足以带动整个主活塞脱离主阀座，从而活门实现密封；

步骤10、将堵盖安装于控制腔开口处，堵盖端面与活塞右端面具有间隙，以保证主活塞行程，完成控制腔组的装配。

具体的，所述钢珠尺寸与主活塞顶尖处适配，所述预定心盖的端部设置与钢珠适配的锥面，尺寸适配的钢珠与预定心盖可以保证在步骤9中预定心盖与主活塞顶尖处将钢珠夹紧且不掉落。

本发明的有益效果为：

(1)、本发明提供的阀门预偏装配工装及阀门装配方法，采用钢珠与预定心盖消除大膜片在装入阀门时因外圈与内圈之间的位移差而产生的弹性回量，可以实现阀门的可靠装配、解决主阀座密封面无法闭合的问题，其装配方法简单、高效，且在同类产品中具有一定的通用性；一次性装配出能够满足后续各项试验性能指标，性能稳定可靠的阀门。

附图说明

图1、2为现有阀门示意图；

图3为实施例中阀门装配示意图；

图4为预定心盖示意图。

其中，1为主壳体，2为主阀座，3为主活塞，4为弹簧，5为导向盘，6为垫片，7为大膜片，8为压紧螺环，9为硬心，10为螺母，11为控制腔，12为堵盖，13为小活塞，14为钢珠，15为预定心盖，151为锥面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1至4所示，本实施例提供一种阀门预偏装配工装，阀门包括主壳体1、主阀座2、主活塞3、弹簧4、导向盘5、垫片6、大膜片7、硬心9、螺母10、控制腔11、压紧螺环8、小活塞13、堵盖12，主阀座2、主活塞3从左向右依次设置于主壳体1内，主活塞3的左端与主阀座2抵接、右端延伸至主壳体1开口处，导向盘5套接于主活塞3上且与主壳体1螺接，弹簧4设置于主阀座2与导向盘5之间，垫片6、大膜片7、硬心9、螺母10、控制腔 11依次套设于主活塞3穿出导向盘5的一端，压紧螺环8套设于控制腔11外部并与主壳体1 开口处螺接，小活塞13设置于主活塞3端部与控制腔11之间，堵盖12设置于控制腔11的开口处，其中，大膜片7的外圈嵌设于主壳体1内壁的台阶环与控制腔11之间，大膜片7的内圈夹紧于垫片6与硬心9之间，转动预定心盖15，预定心盖15通过钢珠14推动主活塞3 及其上的导向盘5、垫片6、大膜片7、硬心9、螺母10向主壳体1内移动，钢珠14尺寸与主活塞3顶尖处适配，预定心盖15的端部设置与钢珠14适配的锥面151。

本实施例还提供利用上述阀门预偏装配工装进行阀门装配的方法，包括以下步骤：

步骤1、由于垫片6连接大膜片7的端部(图2中B面)相对于主壳体1内壁连接大膜片7的台阶环端部(图2中A面)具有向左的一段距离h，旋紧螺母10与压紧螺环8后，大膜片7的内圈相对于外圈具有一个向左的位移，装配大膜片7后，由于大膜片7具有弹性，大膜片7内圈带动主活塞3向右回弹一段距离，根据以上原理，测量大膜片7的回弹量，测量装配大膜片7前主活塞3端部(图1中C面)与主壳体1左端面(图1中D面)的距离h₀，测量装配大膜片7后主活塞3端部与主壳体1左端面的距离h₁，则大膜片7带动主活塞3的回弹量：h₂＝h₀-h₁；

步骤2、根据大膜片7回弹量h₂计算预定心盖15旋转角度ω，设预定心盖15螺距为p，则：

ω＝360°×h₂/p；

步骤3、设计并加工装配工装，保证钢珠14尺寸大小可放置于主活塞3右端的顶尖孔与预定心盖15的锥孔之间不掉落，且装配钢珠14后预定心盖15能拧入控制腔11的开口处；

步骤4、安装主阀座2、主活塞3、弹簧4，采用顶开工具从主壳体1左端插入主阀座2中部的通孔以将主活塞3向右顶出一段距离，然后将导向盘5旋紧于主壳体1内；

步骤5、将垫片6套在主活塞3上，垫片6端面与主活塞3装垫片6处贴平；

步骤6、将大膜片7、硬心9和螺母10依次套设于主活塞3上，大膜片7与主壳体1内壁的台阶环端贴平；将硬心9装入压紧大膜片7，将螺母10拧到主活塞3杆上，压紧硬心9，此时，大膜片7处于自然不变形状态；

步骤7、安装控制腔11和压紧螺环8，将控制腔11装入主壳体1内，在不接触大膜片7的同时调整控制腔11周向位置使其符合设计要求的方向，然后沿轴向轻压大膜片7，把压紧螺环8装入主壳体1，转动压紧螺环8使控制腔11在主壳体1与压紧螺环8之间具有活动间隙；

步骤8、把小活塞13从控制腔11开口处装入到主活塞3端部；

步骤9、安装阀门预偏装配工装：

①、使用组合夹具将步骤8中的整个阀门固定且控制腔11端朝上，将钢珠14放置在主活塞3杆小端顶尖孔处，保证控制腔11周向方向大致不变，同时将预定心盖15旋进控制腔11开口处，当主活塞3刚接触到主阀座2时，预定心盖15受阻同时停止旋进；

②、将控制腔11朝预定心盖15施加力矩的反方向旋转出角度ω；

③、用力矩扳手在预定心盖15上施加一较大力矩，带动控制腔11沿旋进方向再次旋转角度ω，控制腔11复位，此过程中主活塞3从接触主阀座2到继续下压的过程中产生了h₂的变形量，带动大膜片7也产生h₂的位移，由于控制腔11并未完全压紧大膜片7，因此大膜片7是在松弛状态产生的位移，并未产生导致大膜片7张力变大的更多变形；

④、用力矩扳手施加力矩拧紧压紧螺环8，使控制腔11压紧大膜片7，固定大膜片7位置；

⑤、卸掉预定心盖15和钢珠14，此时，大膜片7处于内圈与外圈同时夹紧状态，回弹力已不足以带动整个主活塞3脱离主阀座2，从而活门实现密封；

步骤10、将堵盖12安装于控制腔11开口处，堵盖12端面与活塞右端面具有间隙，以保证主活塞3行程，完成控制腔11组的装配。

本实施例提供的工装与装配方法已实现多个批次同类型产品的装配，该方法装配出的产品后续各项试验指标均合格，密封性良好，装配效率显著提高。该方法同样可适用于同类型的产品装配，针对不同尺寸的同类型产品，只需计算相应数据，协调工装尺寸即可，通用性强，有较强的实用价值。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种阀门预偏装配工装，所述阀门包括主壳体、主阀座、主活塞、弹簧、导向盘、垫片、大膜片、硬心、螺母、控制腔、压紧螺环、小活塞、堵盖，所述主阀座、主活塞从左向右依次设置于主壳体内，所述主活塞的左端与主阀座抵接、右端延伸至主壳体开口处，所述导向盘套接于主活塞上且与主壳体螺接，所述弹簧设置于主阀座与导向盘之间，所述垫片、大膜片、硬心、螺母、控制腔依次套设于主活塞穿出导向盘的一端，所述压紧螺环套设于控制腔外部并与主壳体开口处螺接，所述小活塞设置于主活塞端部与控制腔之间，所述堵盖设置于控制腔的开口处，其中，所述大膜片的外圈嵌设于主壳体内壁的台阶环与控制腔之间，所述大膜片的内圈夹紧于垫片与硬心之间，其特征在于，所述阀门预偏装配工装包括钢珠与预定心盖，所述预定心盖替换所述堵盖并与控制腔的开口处螺接，所述钢珠嵌设于主活塞端部与预定心盖之间，转动所述预定心盖，预定心盖通过钢珠推动主活塞及其上的导向盘、垫片、大膜片、硬心、螺母向主壳体内移动。

2.根据权利要求1所述的阀门预偏装配工装，其特征在于，所述钢珠尺寸与主活塞顶尖处适配，所述预定心盖的端部设置与钢珠适配的锥面。

3.一种利用权利要求1所述的阀门预偏装配工装进行阀门装配的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、由于垫片连接大膜片的端部相对于主壳体内壁连接大膜片的台阶环端部具有向左的一段距离h，旋紧螺母与压紧螺环后，大膜片的内圈相对于外圈具有一个向左的位移，装配大膜片后，由于大膜片具有弹性，大膜片内圈带动主活塞向右回弹一段距离，根据以上原理，测量大膜片的回弹量，测量装配大膜片前主活塞端部与主壳体左端面的距离h₀，测量装配大膜片后主活塞端部与主壳体左端面的距离h₁，则大膜片带动主活塞的回弹量：h₂＝h₀-h₁；

步骤2、根据大膜片回弹量h₂计算预定心盖旋转角度ω，设预定心盖螺距为p，则：

ω＝360°×h₂/p；

步骤3、设计并加工装配工装，保证钢珠尺寸大小可放置于主活塞右端的顶尖孔与预定心盖的锥孔之间不掉落，且装配钢珠后预定心盖能拧入控制腔的开口处；

步骤4、安装主阀座、主活塞、弹簧，采用顶开工具从主壳体左端插入主阀座中部的通孔以将主活塞向右顶出一段距离，然后将导向盘旋紧于主壳体内；

步骤5、将垫片套在主活塞上，垫片端面与主活塞装垫片处贴平；

步骤6、将大膜片、硬心和螺母依次套设于主活塞上，大膜片与主壳体内壁的台阶环端贴平；将硬心装入压紧大膜片，将螺母拧到主活塞杆上，压紧硬心，此时，大膜片处于自然不变形状态；

步骤7、安装控制腔和压紧螺环，将控制腔装入主壳体内，在不接触大膜片的同时调整控制腔周向位置使其符合设计要求的方向，然后沿轴向轻压大膜片，把压紧螺环装入主壳体，转动压紧螺环使控制腔在主壳体与压紧螺环之间具有活动间隙；

步骤8、把小活塞从控制腔开口处装入到主活塞端部；

步骤9、安装阀门预偏装配工装：

①、使用组合夹具将步骤8中的整个阀门固定且控制腔端朝上，将钢珠放置在主活塞杆小端顶尖孔处，保证控制腔周向方向大致不变，同时将预定心盖旋进控制腔开口处，当主活塞刚接触到主阀座时，预定心盖受阻同时停止旋进；

②、将控制腔朝预定心盖施加力矩的反方向旋转出角度ω；

③、用力矩扳手在预定心盖上施加一较大力矩，带动控制腔沿旋进方向再次旋转角度ω，控制腔复位，此过程中主活塞从接触主阀座到继续下压的过程中产生了h₂的变形量，带动大膜片也产生h₂的位移，由于控制腔并未完全压紧大膜片，因此大膜片是在松弛状态产生的位移，并未产生导致大膜片张力变大的更多变形；

④、用力矩扳手施加力矩拧紧压紧螺环，使控制腔压紧大膜片，固定大膜片位置；

⑤、卸掉预定心盖和钢珠，此时，大膜片处于内圈与外圈同时夹紧状态，回弹力已不足以带动整个主活塞脱离主阀座，从而活门实现密封；

步骤10、将堵盖安装于控制腔开口处，堵盖端面与活塞右端面具有间隙，以保证主活塞行程，完成控制腔组的装配。

4.根据权利要求3所述阀门装配方法，其特征在于，所述钢珠尺寸与主活塞顶尖处适配，所述预定心盖的端部设置与钢珠适配的锥面。

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