CN111396686A - 一种连续可调喉部高压封堵装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种连续可调喉部高压封堵装置及其方法，包括：底座、外套筒和内套筒、弹性圈；内套筒依次包括第一端部、第一导向段和外螺纹；外套筒依次包括第二端部、第二导向段和内螺纹；外套筒套设在内套筒上，外套筒与内套筒通过外螺纹和内螺纹螺接在一起，内套筒与外套筒的轴向相对位置可调；第一端部伸出第二端部并且沿周向设置具有凹槽的凸起，第二端部设置沟槽，弹性圈通过凹槽与沟槽的配合套设在内套筒上或挤压变形密封收敛扩张型装置的喉部；以及外套筒上具有内螺纹的一端与底座固定连接。本公开还提供了一种连续可调喉部高压封堵方法。本公开装置密封性能好、安全可靠、操作简单。

Description

一种连续可调喉部高压封堵装置及其方法

技术领域

本公开涉及火箭发动机检测领域，尤其涉及一种连续可调喉部高压封堵装置及其方法。

背景技术

火箭发动机是使用化学推进剂作为能源和工质，工作时处于高温、高压状态，因此发动机在生产过程中需要进行一系列打压和气密试验，用以检测产品的气密性和强度。主要包括检验火箭发动机的焊接接头及其他连接部位的致密性、密封结构的密封性能，产品的宏观性能，包括产品是否产生变形。

火箭发动机一般使用收敛-扩张型的拉法尔喷管，推力室内型面是由多段曲面形状组成的，如果密封面选择不当，在进行液压试验时将产生很大的轴向作用力，容易碰伤发动机喉部。在以往的火箭发动机气密及打压试验中，经常使用“锥形头+胶圈”形式的装置挤压发动机喷管喉部进行密封，试验过程中很容易出现密封失效及密封装置碰伤发动机喉部的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种操作简单、密封性能好、安全可靠、连续可调的火箭发动机喷管喉部高压封堵装置及方法。

根据本公开的一个方面，一种连续可调喉部高压封堵装置，包括：底座、外套筒和内套筒、弹性圈；

所述内套筒依次包括第一端部、第一导向段和外螺纹；

所述外套筒依次包括第二端部、第二导向段和内螺纹；

所述外套筒套设在内套筒上，所述外套筒与内套筒通过所述外螺纹和内螺纹螺接在一起，所述内套筒与外套筒的轴向相对位置可调；

所述第一端部伸出第二端部并且沿周向设置具有凹槽的凸起，所述第二端部设置沟槽，所述弹性圈通过所述凹槽与沟槽的配合套设在内套筒上或挤压变形密封收敛扩张型装置的喉部；以及

所述外套筒上具有内螺纹的一端与所述底座固定连接。

根据本公开的至少一个实施方式，在所述底座中心范围设置用于嵌入所述收敛扩张型装置的出口的凹陷，所述凹陷周向固定所述收敛扩张型装置；

所述凹陷、内套筒、外套筒与喉部的轴向中心线重合。

根据本公开的至少一个实施方式，所述外套筒上具有内螺纹的一端外侧还具有第二外螺纹；

通过所述第二外螺纹外套筒与所述底座螺接，使得外套筒与底座之间的轴向相对位置连续可调。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括导管，所述导管与所述内套筒上远离第一端部的另一端部固定连接，所述导管用于测量液体或气体流量。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括连接杆，所述连接杆一端与所述底座固定连接，所述连接杆的另一端与收敛扩张型装置的入口固定连接，使得所述收敛扩张型装置轴向固定在所述底座上。

根据本公开的至少一个实施方式，所述连接杆为多个。

根据本公开的至少一个实施方式，所述弹性圈处于松弛状态时，所述弹性圈与底座上表面的距离大于所述喉部最小径与底座上表面的距离为1-3mm。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括支撑架，所述支撑架与底座固定连接，所述支撑架用于所述底座的支撑。

根据本公开的至少一个实施方式，所述导管与内套筒的连接为螺纹连接。

根据本公开的另一方面，提供了一种连续可调喉部高压封堵方法，其特征在于，应用于上述的连续可调喉部高压封堵装置，包括：

调整外套筒与底座之间的距离，使得弹性圈高于喉部最小径处1-3mm；

收敛扩张型装置出口嵌入到底座凹陷中；

安装连接杆，将收敛扩张型装置与封堵装置固定压紧；

调整内套筒与外套筒的相对位置，挤压弹性圈变形对喉部预密封；以及

对收敛扩张型装置进行密封试验。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的实施方式的连续可调喉部高压封堵装置的示意图。

图2是根据本公开的实施方式的固定了火箭发动机的高压封堵装置示意图。

图3是根据本公开的实施方式的连续可调喉部高压封堵装置剖面示意图。

附图标记：1-外套筒；2-内套筒；3-弹性圈；4-底座；5-连接杆；6-导管；7-支撑架；8-收敛扩张型装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

根据本公开的第一实施方式，提供了一种连续可调喉部高压封堵装置，包括：底座、外套筒和内套筒、弹性圈；内套筒依次包括第一端部、第一导向段和外螺纹；外套筒依次包括第二端部、第二导向段和内螺纹；外套筒套设在内套筒上，外套筒与内套筒通过外螺纹和内螺纹螺接在一起，内套筒与外套筒的轴向相对位置可调；第一端部伸出第二端部并且沿周向设置具有凹槽的凸起，第二端部设置沟槽，弹性圈通过凹槽与沟槽的配合套设在内套筒上或挤压变形密封收敛扩张型装置的喉部；以及外套筒上具有内螺纹的一端与底座固定连接。外套筒套设在内套筒外面，内套筒的两端均伸出外套筒，其中第一端部具有凸起，凸起上具有可以容纳弹性圈的凹槽，可选地，外套筒的外径与第一端部凸起的外径相同，外套筒第二端部则设置有与凹槽配合使用的沟槽，用来固定松弛状态的弹性圈(弹性圈套设在内套筒凸起的凹槽中)，或者凹槽与沟槽相互配合挤压弹性圈，使得弹性圈的外径增大从而变形后密封收敛扩张型装置的喉部。可选地，外套筒的外径小于被封堵装置喉部的最小径。外套筒的第二导向段和内套筒的第一导向段相配合、尺寸相适应用来改变外套筒与内套筒之间的轴向相对位置时的导向。外套筒的内螺纹与内套筒的外螺纹相互配合可以将内套筒固定在外套筒上，通过内套筒的旋转，外套筒与内套筒的轴向相对位置变化，当相对位置减小时，就会挤压弹性圈，从而对收敛扩张型装置的喉部进行预密封，随着试验压力的升高，弹性圈进行自紧式密封，密封性能好，安全可靠，密封压力可达15Mpa，通过内套筒的旋转，外套筒与内套筒的轴向相对位置增加时，弹性圈恢复松弛状态，则解除了对喉部的密封，使得密封装置从被测装置中抽出。可选地，弹性圈可以为胶圈，也可以为其它具有弹性可变形的可密封的套圈。可选地，在内套筒伸出外套筒连接在外螺纹的一段上还设置有旋转把手，通过把手上的施力旋转内套筒，从而挤压弹性圈。

其中外套筒具有内螺纹的一端与底座固定连接，可选地，外套筒上具有内螺纹的一端外侧还具有第二外螺纹，而底座上具有底座内螺纹，通过第二外螺纹和底座内螺纹的相互配合，外套筒与底座之间的轴向相对位置连续可调，试验前通过外套筒与底座之间的螺纹调节内套筒高度，进而调节弹性圈的密封位置，在产品一致性较差的情况下也能保证密封性能。

可选地，在底座中心范围内还设置用于嵌入收敛扩张型装置的出口的凹陷，凹陷用于收敛扩张型装置的周向固定；凹陷与收敛扩张型装置出口轴向精密定位，保证外套筒与内套筒与喉部同心，安全性高，即凹陷、内套筒、外套筒与喉部的轴向中心线重合。

可选地，在内套筒上远离第一端部的另一端部固定连接有导管，导管可用于测量液体或气体流量，导管可以为出水管，导管与内套筒的连接可以为螺纹连接(内套筒端部具有外螺纹，导管具有内螺纹)，也可以其它方式连接在内套筒上。

可选地，在底座上还设置有连接杆，其中一端与底座固定连接，例如螺纹连接，连接杆的另一端与被测装置(收敛扩张型装置)的入口端部可拆卸连接，例如螺纹连接，通过连接杆的固定，使得收敛扩张型装置轴向固定在底座上。通过连接杆的轴向固定与底座凹陷的周向固定，保证了被测装置固定在底座上。

可选地，连接杆的数量根据收敛扩张型装置需要测试的压力不同设置为多个，保证测试收敛扩张型装置的稳定性。

可选地，在弹性圈未受到挤压时的松弛状态下，弹性圈与底座上表面的距离大于喉部最小径与底座上表面的距离，即弹性圈的高度要调整为高于喉部最小径1-3mm，优选地为1.5-2mm。

可选地，导管与内套筒的连接为螺纹连接，也可以为其它形式的固定连接，例如可以通过转接管、焊接等形式。

本公开还提供了一种连续可调喉部高压封堵方法，包括：

调整外套筒与底座之间的距离，使得弹性圈高于喉部最小径1-3mm；

收敛扩张型装置出口嵌入到底座凹陷中；

安装连接杆，将收敛扩张型装置与封堵装置固定压紧；

调整内套筒与外套筒的相对位置，挤压弹性圈变形对喉部预密封；以及

对收敛扩张型装置进行密封试验，试验后，拆除连接杆，吊离收敛扩张型装置。

本公开提供的连续可调喉部高压封堵装置及方法，

1.试验前通过胶圈托环与底座之间的螺纹调节压环高度，进而调节胶圈的密封位置，在产品一致性较差的情况下也能保证密封性能。

2.试验时通过胶圈压环与胶圈托环之间的螺纹拧紧压环，挤压胶圈对发动机喷管喉部进行预密封，随着试验压力的升高，胶圈进行自紧式密封，密封性能好，安全可靠，密封压力可达15MPa。

3.底座凹槽与火箭发动机喷管出口轴向精密定位，保证胶圈托环与压环与喉部同心，安全性高。

下面将结合具体实施例对上述连续可调喉部高压封堵装置及方法进行详细地说明。

本公开的连续可调喉部高压封堵装置，如图1所示的连续可调喉部高压封堵装置的结构示意图，以及如图3所示的连续可调喉部高压封堵装置的剖面结构示意图，可以包括底座4、外套筒1和内套筒2、弹性圈3。从图3中可以看出，内套筒2依次可以包括第一端部、第一导向段和外螺纹；外套筒依次包括第二端部、第二导向段和内螺纹；外套筒1套设在内套筒2上，外套筒1与内套筒2通过外螺纹和内螺纹的相互配合螺接在一起，内套筒2与外套筒1的轴向相对位置通过螺纹调节是可改变的；第一端部伸出第二端部并且沿周向设置具有凹槽的凸起，凹槽用来限制弹性圈3，第二端部设置沟槽，沟槽用来支撑住弹性圈3，弹性圈3通过凹槽与沟槽的配合套设在内套筒2上或挤压变形密封收敛扩张型装置8(例如火箭发动机喷管)的喉部；以及外套筒1上具有内螺纹的一端与底座4固定连接。

外套筒1套设在内套筒2外面，内套筒2的两端均伸出外套筒1，外套筒1的外径与第一端部凸起的外径相同，外套筒1第二端部则设置有与凹槽配合使用的沟槽，用来固定松弛状态的弹性圈3(弹性圈3套设在内套筒凸起的凹槽中)，或者凹槽与沟槽相互配合挤压弹性圈，使得弹性圈3的外径增大从而变形后密封收敛扩张型装置8的喉部。可选地，外套筒1的外径小于被封堵装置8喉部的最小径，可以从被封堵装置8的喉部穿过。外套筒1的第二导向段和内套筒2的第一导向段相配合、尺寸相适应用来改变外套筒1与内套筒2之间的轴向相对位置时的导向。外套筒1的内螺纹与内套筒2的外螺纹相互配合可以将内套筒2固定在外套筒1上，通过内套筒2的旋转，外套筒1与内套筒2的轴向相对位置变化，当相对位置减小时，就会挤压弹性圈3，从而对收敛扩张型装置8的喉部进行预密封，随着试验压力的升高，弹性圈3进行自紧式密封，密封性能好，安全可靠，密封压力可达15Mpa，通过内套筒2的旋转，外套筒1与内套筒2的轴向相对位置增加时，弹性圈3恢复松弛状态，则解除了对喉部的密封，使得密封装置从被测装置中抽出。可选地，弹性圈可以为胶圈，也可以为其它具有弹性可变形的可密封的套圈。可选地，在内套筒2伸出外套筒连接在外螺纹的一段上还设置有旋转把手，通过把手上的施力旋转内套筒2，从而挤压弹性圈3，使得挤压弹性圈3的外径变大，从而密封收敛扩张型装置8的喉部。

外套筒1具有内螺纹的一端与底座固定连接，可选地，外套筒1上具有内螺纹的一端外侧还具有第二外螺纹，而底座4上具有底座内螺纹，通过第二外螺纹和底座内螺纹的相互配合，外套筒1与底座4之间的轴向相对位置连续可调，试验前通过外套筒1与底座4之间的螺纹调节内套筒2高度，进而调节弹性圈3的密封位置与密封收敛扩张型装置8的喉部最小径的相对位置，在产品一致性较差的情况下也能保证密封性能。

在底座4上的中心范围内还设置用于嵌入收敛扩张型装置8的出口的凹陷，凹陷用于收敛扩张型装置的周向固定，凹陷与收敛扩张型装置8的出口周向定心；底座4上的凹陷与收敛扩张型装置8出口轴向精密定位，保证外套筒1与内套筒2与喉部同心，安全性高，即凹陷、内套筒2、外套筒1与喉部的轴向中心线重合。

如图2所示，在内套筒2上远离第一端部的另一端部固定连接有导管6，导管6可用于测量液体或气体流量，导管6可以为出水管或出气管，导管6与内套筒2的连接可以为螺纹连接(内套筒2端部具有外螺纹，导管6具有内螺纹，也可以，内套筒2端部具有内螺纹，导管6具有外螺纹，)，也可以其它方式连接在内套筒上，例如焊接等。

如图1所示，在底座4上还设置有连接杆5，其中一端与底座4固定连接，例如螺纹连接，连接杆5的另一端与被测装置(收敛扩张型装置8)的入口端部可拆卸连接，例如螺纹连接或者螺栓螺母连接，通过连接杆5的固定，使得收敛扩张型装置8轴向固定在底座上。通过连接杆5的轴向固定与底座4凹陷的周向固定，保证了被测装置固定在底座上。根据收敛扩张型装置8需要测试的压力不同可以设置为多个连接杆5，从而保证测试时的稳定性和安全性。

在测试前，也即弹性圈3未受到挤压时的松弛状态下，弹性圈3以及外套筒1和内套筒2,从收敛扩张型装置8的出口伸入，从喉部穿过，弹性圈3与底座4上表面的距离大于喉部最小径与底座4上表面的距离，即弹性圈3的高度要调整为高于喉部最小径处1-3mm，优选地为1.5-2mm。例如，收敛扩张型装置8喉部最小径到喷管出口的距离L1，已知底座4凹槽的深度L2，调整外套筒1使外套筒1高出底座4上表面L＝L1-L2+1.5，此时大胶圈3中心线高出发动机喷管喉部最小径处1.5mm。

具体地，本公开还提供了一种连续可调喉部高压封堵方法，包括：

第一步：调整外套筒2与底座4之间的距离，使得弹性圈3高于喉部最小径处1-3mm；

第二步：将收敛扩张型装置8(火箭发动机)缓慢落在底座4上，使火箭发动机喷管出口与底座4凹陷配合固定；

第三步：安装多个连接杆5，将封堵装置与火箭发动机8进行固定压紧；

第四步：旋转内套筒2，使内套筒2端部凸起上的凹槽与外套筒1端部的沟槽相互配合挤压大胶圈3变形对喷管喉部进行预密封，之后进行试验。

第五步：火箭发动机试验后，拆除连接杆5，吊离发动机。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，包括：底座、外套筒和内套筒、弹性圈；

所述内套筒依次包括第一端部、第一导向段和外螺纹；

所述外套筒依次包括第二端部、第二导向段和内螺纹；

所述外套筒套设在内套筒上，所述外套筒与内套筒通过所述外螺纹和内螺纹螺接在一起，所述内套筒与外套筒的轴向相对位置可调；

所述第一端部伸出第二端部并且沿周向设置具有凹槽的凸起，所述第二端部设置沟槽，所述弹性圈通过所述凹槽与沟槽的配合套设在内套筒上或挤压变形密封收敛扩张型装置的喉部；以及

所述外套筒上具有内螺纹的一端与所述底座固定连接。

2.如权利要求1所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，

在所述底座中心范围设置用于嵌入所述收敛扩张型装置的出口的凹陷，所述凹陷周向固定所述收敛扩张型装置；

所述凹陷、内套筒、外套筒与喉部的轴向中心线重合。

3.如权利要求1所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，

所述外套筒上具有内螺纹的一端外侧还具有第二外螺纹；

通过所述第二外螺纹外套筒与所述底座螺接，使得外套筒与底座之间的轴向相对位置连续可调。

4.如权利要求2所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，还包括导管，所述导管与所述内套筒上远离第一端部的另一端部固定连接，所述导管用于测量液体或气体流量。

5.如权利要求2所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆一端与所述底座固定连接，所述连接杆的另一端与收敛扩张型装置的入口固定连接，使得所述收敛扩张型装置轴向固定在所述底座上。

6.如权利要求5所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，所述连接杆为多个。

7.如权利要求2所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，所述弹性圈处于松弛状态时，所述弹性圈与底座上表面的距离大于所述喉部最小径与底座上表面的距离为1-3mm。

8.如权利要求2所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架与底座固定连接，所述支撑架用于所述底座的支撑。

9.如权利要求4所述的连续可调喉部高压封堵装置，其特征在于，所述导管与内套筒的连接为螺纹连接。

10.一种连续可调喉部高压封堵方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的连续可调喉部高压封堵装置，包括：

调整外套筒与底座之间的距离，使得弹性圈高于喉部最小径1-3mm；

收敛扩张型装置出口嵌入到底座凹陷中；

安装连接杆，将收敛扩张型装置与封堵装置固定压紧；

调整内套筒与外套筒的相对位置，挤压弹性圈变形对喉部预密封；以及

对收敛扩张型装置进行密封试验。

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