CN113247643A

CN113247643A - 一种浇注料斗用快速连接密封装置

Info

Publication number: CN113247643A
Application number: CN202110476960.5A
Authority: CN
Inventors: 王战玺; 田哲铭; 鱼涛; 汪信良; 杨华; 袁鋆泽; 张益铭; 陈航; 朱号锋; 李娟�; 姚卓晨; 李晓卫; 刘笑
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-08-13

Abstract

本发明一种浇注料斗用快速连接密封装置，属于机械设计制造及其自动化领域；包括料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件和气路控制；所述料斗法兰组件同轴密封安装于料斗的开口端；料斗法兰组件包括料斗法兰、料斗外螺纹、气缸和O型密封圈；外壳组件包括外壳、支撑球轴承、料斗内螺纹和销轴；料斗法兰和外壳组件之间通过料斗外螺纹和料斗内螺纹实现螺纹紧固连接，通由气路控制实现对各气缸的控制，在气缸伸缩过程中，带动气缸安装板沿周向运动，进而带动外壳旋转，实现快速密封连接。由于料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件、气路控制等结构，起到了快速连接与密封，解决了人工锁紧步骤繁琐、效率低下的问题，提高加工效率，缩短生产周期。

Description

一种浇注料斗用快速连接密封装置

技术领域

本发明属于机械设计制造及其自动化领域，具体涉及一种浇注料斗用快速连接密封装置。

背景技术

在航天发动机固体燃料浇注过程中，首先在发动机壳体上装配芯模及浇注工装，将带工装的发动机起吊到浇注缸内，盖上浇注盖，安装二次下料阀，再在二次下料阀上安装二次料斗，在其上安装二次料斗盖，在二次料斗盖上安装一次下料阀，最后其上安装一次料斗。阀门与料斗、料斗与料斗盖之间均为螺栓连接，其中阀门与料斗通过八个M16螺栓连接，料斗与料斗盖通过三十六个M16螺栓连接。通常阀门与料斗、料斗与料斗盖之间的锁紧是靠人工使用扭矩扳手拧紧螺栓连接法兰结构来完成机构的连接锁紧功能，人工锁紧存在效率、准确性、稳定性不足，有生产效率低、劳动强度大、装配精度低等缺点，并且人工锁紧非常耗费时间，经人工锁紧的浇注装置经常会气密性不足，导致浇注过程中需人工二次锁紧，费时费力。

现有技术专利：CN201620332557.X中介绍了一种快开门式压力容器快开装置，通过在筒体法兰上增设锁紧环定位装置实现锁紧环位置的调节，解决了传统结构易出现偏磨的问题，但是此结构无法实现上下法兰的自动对中，因此无法保证吊装过程中的快速对接功能，并且筒体法兰上的齿与锁紧环之间存在缝隙，若在松开过程中有内部药浆掉落至缝隙内将非常难以清理，并存在安全隐患。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种浇注料斗用快速连接密封装置，通过气缸驱动实现自动锁紧连接，并对法兰结构进行设计，提高生产安全系数，降低了人为因素对生产效率的影响。改进了现有连接方法，提高车间生产效率，改善工人工作环境，减小工人劳动强度。

本发明的技术方案是：一种浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：包括料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件和气路控制；所述料斗法兰组件同轴密封安装于料斗的开口端；

所述料斗法兰组件包括料斗法兰、料斗外螺纹、气缸和O型密封圈；所述料斗外螺纹为弧形板结构，其内弧面与料斗法兰外周面半径相同，外弧面中部设置有第一凸台，第一凸台下方开有外螺纹；多个料斗外螺纹沿周向均布于料斗法兰的外周面，各料斗外螺纹上的螺纹构成同一周面外螺纹，用于与外壳组件连接，第一凸台用于螺纹安装时的限位；多个气缸沿周向均布于料斗法兰的外周面，固定端分别通过气缸固定板安装于料斗法兰上，工作端的端头处设置有前端环；所述料斗法兰的内周面为锥形面，其内底面设置有密封圈槽，用于安装O型密封圈，实现与二次料斗盖的密封连接；

所述二次料斗盖的外周面为倒锥形，与所述料斗法兰锥形面配合安装，通过锥面实现定位与导向；

所述外壳组件包括外壳、支撑球轴承、料斗内螺纹和销轴；所述外壳是径向截面为L形的环形结构，若干支撑球轴承沿周向均布于外壳环形端面的内表面上，与二次料斗盖的上端面接触，在外壳旋转时，将滑动摩擦转换成滚动摩擦，从而减小摩擦力；所述料斗内螺纹为弧形板结构，其外弧面与外壳内周面半径相同，内弧面中部设置有第二凸台，第二凸台上方开有内螺纹；多个料斗内螺纹沿周向均布于外壳内周面，用于与料斗法兰外周面的料斗外螺纹配合安装，实现外壳与料斗法兰的固定连接，第二凸台用于螺纹连接时的限位；所述外壳下端面沿周向均布有多个销轴，销轴的轴向垂直于外壳下端面，并与气缸一一对应；所述气缸的前端环套装于销轴上，通过气路控制实现对各气缸的控制，在气缸伸缩过程中，带动气缸安装板沿周向运动，进而带动外壳旋转，实现快速密封连接。

本发明的进一步技术方案是：所述快速连接密封装置整体为圆形结构。

本发明的进一步技术方案是：所述气缸的数量为3个。

本发明的进一步技术方案是：所述气路控制是由FESTO气缸、气缸电磁阀、倍福工控机与气源组成，在实施过程中，气源通气，通过工控机控制气缸电磁阀的开关，使气缸完成伸出与缩回的动作，从而带动外壳完成旋转进而锁紧或松开。

本发明的进一步技术方案是：所述气缸带动外壳旋转20-22度，能够将料斗内螺纹与料斗外螺纹实现螺纹紧固。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明提出的一种浇注料斗用快速连接密封装置，采用气路控制系统控制气缸伸缩，带动外壳旋转20-22度，使连接在外壳内部的料斗内螺纹与料斗法兰的料斗外螺纹配合，实现二次料斗与二次料斗盖的锁紧，同时增加O型密封圈来实现该装置的密封。二次料斗盖和料斗法兰的锥面配合，在装配的过程中，即使在在料斗盖和料斗法兰无法实现完全对中的情况下，也能完成导向实现定位，实现上下法兰的自动对中，从而保证吊装过程中的快速对接功能。

所述外壳在实现与料斗法兰紧固的同时，还能够保护整个连接装置在脱开的过程中不会有药物掉落至内部较难清理的地方。在外壳的环形端面上加装支撑球，将滑动摩擦转换成滚动摩擦，减小摩擦力，减小气缸尺寸和整体尺寸。

快速连接密封装置结构简单，工作效率高。由于料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件、气路控制等结构，起到了快速连接与密封料斗与二次料斗盖的作用，解决了人工锁紧步骤繁琐、效率低下的问题，在实际生产中使用该装置可有效地减少在线操作人员，减少劳动强度，提高加工效率，缩短生产周期。人工锁紧往往需耗时两小时，而快速连接密封装置仅需七秒，极大提高了效率，且密封性可在真空100Pa下保压24小时，密封性良好。

附图说明

图1为本发明的总体装配示意图；

图2为本发明的总体装配示意图剖视图；

图3为本发明的整套装置对接前准备状态示意图；

图4为本发明的锁紧装置锁紧前所处状态示意图；

图5为本发明的锁紧装置锁紧后所处状态示意图；

图6为本发明的二次料斗盖结构示意图；

图7为本发明的料斗法兰组件结构示意图；

图8为本发明的外壳组件结构示意图；

附图标记说明：1.二次料斗；2.销轴10mm×34mm；3.DSNU-63-100-PPV-A气缸；4.环形压板；5.气缸固定板；6.上法兰；7.外壳；8.前端环；9.料斗内螺纹；10.料斗外螺纹；11.径向定位块；12.支撑球轴承；13.O型密封圈Φ1400mm×7mm；14.料斗法兰；15.二次料斗盖。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1～图5，本发明一种浇注料斗用快速连接密封装置，包括料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件、气路控制；所述快速连接密封装置为圆形结构。

所述料斗法兰组件包括料斗法兰14、料斗外螺纹10、气缸固定板5以及O型密封圈13。料斗外螺纹10均布在料斗法兰14侧面，在连接锁紧的过程中与外壳7内侧固定的料斗内螺纹9相配合。气缸固定板5阵列布置在料斗法兰14侧面，用于固定气缸3，同时在气缸3伸缩过程中，气缸3在被销轴固定在气缸安装板5的情况下能够完成摆动动作，从而带动外壳7旋转。同时在底面开有密封圈槽，用于安装密封圈。

所述二次料斗盖16加工成倒锥形，与加工形成的料斗法兰锥面配合，实现定位与导向。

所述外壳7组件包括支撑球轴承12、料斗内螺纹9以及外壳7。支撑球轴承12安装在外壳7内部，在装配时主要支撑外壳7在料斗法兰14上方，同时在外壳7旋转时，将滑动摩擦转换成滚动摩擦，从而减小摩擦力。料斗内螺纹9均布安装在外壳7内部侧面，在连接锁紧的过程中与安装在料斗法兰14上的料斗外螺纹10配合。外壳7主要用来安装料斗内螺纹9和支撑球轴承12，同时保护整个连接装置在脱开的过程中不会有药物掉落至内部较难清理的地方。

所述气路控制是由FESTO气缸3、气缸电磁阀、倍福工控机与气源组成。在实施过程中，气源通气，通过工控机控制电磁阀的开关来使气缸完成伸出与缩回的动作，从而带动外壳完成旋转进而锁紧松开。

气缸3带动外壳7旋转20-22度，可将料斗内螺纹7与料斗外螺纹10实现配合。

料斗内螺纹7与料斗外螺纹10的在配合的情况下，能够实现整个装置的锁紧。

二次料斗盖15和料斗法兰14的锥面配合，在装配的过程中，即使在在二次料斗盖15和料斗法兰14无法实现完全对中的情况下，也能完成导向实现定位，实现上下法兰的自动对中，从而保证吊装过程中的快速对接功能。

加装支撑球12，将滑动摩擦转换成滚动摩擦，减小摩擦力，减小气缸尺寸和整体尺寸。

本实施实例快速连接密封装置由料斗法兰组件、料斗盖、外壳组件、DSNU-63-100-PPV-A气缸组成，作用在二次料斗与二次料斗盖之间，实现二次料斗与二次料斗盖的连接锁紧，并实现快速拆卸功能。所述料斗法兰组件包括料斗法兰15、料斗外螺纹10、气缸固定板5、气缸3、前端环8以及型号为Φ1400mm的O型密封圈组成。外壳组件包括二十四个支撑球轴承12、十二段料斗内螺纹9以及外壳7。工作前，二次料斗盖15上端与外壳组件、环形压板4以及径向定位块通过8个M18×18螺栓固连在一起，二次料斗上端与二次料斗盖15连接，连接处采用型号为Φ1400mm×7mm的O型密封圈进行密封。

工作过程中，首先将二次料斗部分及二次料斗盖部分进行对接。在对接过程中，由于起重机存在定位误差，可能会导致上下两部分无法实现完全同轴线，这时可通过料斗法兰14和料斗盖15之间加工形成的锥面配合，以此为装配导向实现快速对接。将外壳7上所带销轴插入前端环8中，完成对接。然后，气缸收缩，通过前端环8带动外壳7顺时针旋转20-22度，外壳内侧固定的十二段料斗外螺纹10与料斗法兰15侧面固定的十二段料斗内螺纹9配合，实现锁紧。锁紧后，内部形成密闭空腔，此时可实现对内部的抽真空工作，并且保证达到密封的效果。当需要装置松开时，释放内部真空至大气压后，通过电磁阀控制气缸伸出，前端环8带动外壳7逆时针旋转20-22度，此时外壳内侧固定的十二段料斗外螺纹10与料斗法兰14侧面固定的十二段料斗内螺纹9之间位置错开，即完成松开。

外壳组件在机构工作过程中，可有效防止杂质落入机构内部，造成机构损坏或安全事故。外壳组件中的二十四个支撑球轴承12支撑在外壳7与料斗盖15之间，减小旋转过程中的摩擦力，延长装置的使用寿命。料斗法兰上有用于安装O型密封圈的密封槽。

本实例的操作过程

步骤一、操作人员完成料斗盖与外壳组件的连接。

步骤二、操作人员接通气缸气路以及控制电路，用于控制气缸完成伸缩动作。

步骤三、操作人员将料斗盖与外壳组件吊装至料斗法兰上方，使整套装置处于对接的准备状态。

步骤四、将外壳上所带销轴插入气缸前端环中，完成对接。

步骤五、通过气缸电磁阀控制气缸收缩，带动外壳旋转完成锁紧。

步骤六、待装置完成工作后，通过气缸电磁阀控制气缸伸出，推动外壳旋转，完成松开，此时状态与步骤四状态相同，松开后即可将料斗盖与外壳组件吊离料斗法兰，完成脱开。

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

1.一种浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：包括料斗法兰组件、二次料斗盖、外壳组件和气路控制；所述料斗法兰组件同轴密封安装于料斗的开口端；

2.根据权利要求1所述浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：所述快速连接密封装置整体为圆形结构。

3.根据权利要求1所述浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：所述气缸的数量为3个。

4.根据权利要求1所述浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：所述气路控制是由FESTO气缸、气缸电磁阀、倍福工控机与气源组成，在实施过程中，气源通气，通过工控机控制气缸电磁阀的开关，使气缸完成伸出与缩回的动作，从而带动外壳完成旋转进而锁紧或松开。

5.根据权利要求1所述浇注料斗用快速连接密封装置，其特征在于：所述气缸带动外壳旋转20-22度，能够将料斗内螺纹与料斗外螺纹实现螺纹紧固。