CN114986413B - 火箭发动机喷管粘接夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，包括底板、锥形芯座、螺杆、第一压板和第二压板，所述底板、锥形芯座、螺杆依次沿着同一轴线固定连接，所述第一压板和第二压板沿着中垂线开孔，所述第一压板为桶形结构，第一压板倒扣后通过开孔连接到螺杆的一端，所述第二压板通过开孔连接到螺杆上，第二压板设置在第一压板的桶形结构内；本发明可实现非金属收敛段小端面高出金属外壳小端面的喷管前段结构粘接夹紧功能；可以实现喷管前段金属外壳、非金属收敛段和喉衬的一体化粘接，显著提高生产效率。

Description

火箭发动机喷管粘接夹紧装置
技术领域
本发明涉及航天设备的加工制造领域，具体涉及到一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置。
背景技术
喷管是火箭发动机的能量转换装置，通过控制排气膨胀将燃烧室产生的燃气能量有效地转化为动能，进而提供推力。喷管通常由喷管前段、喷管后段、喉衬、尾段等组成，其中，喷管前段的金属壳体和非金属内衬(收敛段)、喷管后段的金属壳体和非金属内衬(扩散段)、喉衬和前、后段采用粘接工艺连接。所用粘接剂为室温固化环氧胶粘剂，其固化方式有两种，环境温度不低于15℃固化7天或随烘箱升温至70-75℃固化2小时，通常为提高效率和产能，采用烘箱固化的方式，固化过程中，必须保持一定的粘接压紧力，否则可能出现局部粘接不良或脱粘的情况。
公开专利(CN113799031A)公开了一种用于壳体内衬粘接的组合夹紧装置，通过在壳体两端施加压板和拉杆的形式，通过拉伸的作用力对非金属表面施加挤压力。这种方式是传统火箭喷管中常用的工艺，能很好的解决喷管的组装工艺。
但是，随着技术的前进，喷管结构趋于多样，对于复杂多样的结构经常需要进行二次挤压固定安装，但是就目前的夹紧装置是无法满足需要的，目前的装置对于新的结构，往往会带来无法对装配件进行准确定位，装配件可以在较大范围内移动，可能导致装配件受力不均，严重影响粘接面间隙的大小及配合间隙间胶液的流量，进而导致局部粘接不良甚至贯穿性脱粘；
而复杂结构存在施加夹紧力一定时间后，若有过剩胶液溢出，需要分解夹紧装置对溢出的胶液进行清理，避免多余胶液固化后清理工作时间长、难度大，且存在清理过程中损伤喷管零件的风险，，多次的反复拆装的情况，严重影响生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的火箭发动机喷管粘接夹紧装置，以解决传统喷管粘接夹紧工装无法适应现有喷管结构粘接夹紧要求，可靠性差，合格率低，功能单一等缺陷，通过支座锥形自定心设计实现对装配件的准确定位，降低粘接缺陷的产生，提升产品质量；同时设置金属外壳压板和喉衬压板，可实现喷管前段组件的一体化粘接，显著提高生产效率；金属外壳压板和喉衬压板上加工观察孔，同时起到减重作用，通过观察孔能实时观察粘接部位胶液溢出情况，方便及时清理过剩的胶液，避免反复拆装。该发明克服现有技术缺陷，能适用现有喷管前段、后段粘接生产，结构上更加可靠，保证产品质量，提高合格率，同时优化粘接工艺，显著提产品高生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，包括底板、锥形芯座、螺杆、第一压板和第二压板，
所述底板、锥形芯座、螺杆依次沿着同一轴线固定连接，所述第一压板和第二压板沿着中垂线开孔，
所述第一压板为桶形结构，第一压板倒扣后通过开孔连接到螺杆的一端，
所述第二压板通过开孔连接到螺杆上，第二压板设置在第一压板的桶形结构内。
在上述技术方案中，所述底板的中心处设置有两端贯通的开孔，开孔的目的用于对底板自身的减重。
在上述技术方案中，所述锥形芯座为桶形结构，包括直线段和锥形段。
在上述技术方案中，底板上设置有定位槽，锥形芯座的开口端连接在定位槽内，锥形芯座与底座之间通过焊接连接为一体。
在上述技术方案中，所述第一压板的底部与侧壁上、第二压板上分别设置有观察用的窗口，窗口不但有观察的作用，还能同时起到对自身的减重目的。
在上述技术方案中，当用于夹紧喷管时，所述喷管包括金属外壳、粘结在金属外壳内壁的第一非金属段、同轴连接在第一非金属段内的第二非金属段，
所述螺杆同轴穿过喷管后从喷管前端伸出依次穿过第二压板和第一压板，所述第二压板的一端与第二非金属段端面接触，所述第一压板的一端与金属外壳端面接触，底板与喷管后端的第一非金属段端面接触，所述螺杆上连接有两个螺母分别用于压接第一压板和第二压板。
在上述技术方案中，所述第二压板与第二非金属段之间粘贴设置有保护垫。
在上述技术方案中，与第二压板接触的所述第二非金属段伸出第一非金属段外。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)该夹紧装置可实现非金属收敛段小端面高出金属外壳小端面的喷管前段结构粘接夹紧功能；
(2)传统喷管粘接夹紧装置功能单一，该夹紧装置可以实现喷管前段金属外壳、非金属收敛段和喉衬的一体化粘接，显著提高生产效率；
(3)传统喷管粘接夹具无定位功能，该夹紧装置通过支座锥形自定心设计实现对装配件的精确定位，保证各装配件间粘接间隙和胶液流量均匀，减少固化后粘接缺陷，提升产品质量，提高生产效率和效益；
(4)该夹紧装置在压板上设置观察孔，可及时发现并清理溢出的过剩胶液，避免反复拆装，且能大幅降低胶液涂抹过多情况下固化后的清胶工作的时间和难度，提高生产效率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
其中：1是金属外壳，2是第一非金属段，3是第二非金属段，4是第一压板，5是第二压板，6是底板，7是螺杆，8是锥形芯座，9是保护垫。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例要针对的对象的发动机喷管包括三部分，金属外壳1、第一非金属段2和第二非金属段3，其中第一非金属段2为收敛段，第二非金属段3为喉衬，第一非金属段2同轴设置在金属外壳1的内壁，第二非金属段3同轴连接到第一非金属段2上，三者之间通过粘合剂粘贴。
本实施例中包括有一个底板6，固定焊接在底板6上的锥形芯座8，固定焊接在锥形芯座8上的螺杆7，用于对第二非金属段3进行压制的第二压板5和用于对金属外壳1进行压制的第一压板4，其具体的结构如下。
为了降低整体质量，在所述底板6的中心加工减重通孔，在底板6上加工与锥形芯座8匹配的安装定位槽。所述锥形芯座8包括直线段和锥形段，构成与第二非金属段3内部相互匹配的外形。锥形芯座8通过锥形自定心设计，可满足较高的同轴度要求，实现装配件自动扶正对中，保证装配件受力的均匀性。锥形芯座8的底部与底板6之间相互焊接，在锥形芯座8的顶部中心焊接螺杆7，螺杆7、锥形芯座8、底板6相互之间成中心轴对称布局。
当金属外壳1、第一非金属段2和第二非金属段3相互连接后，将压紧装置从喷管的后端伸入，螺杆7从喷管的前端伸出。第二压板5的中心开孔放置在第二非金属段3的端面，螺杆7穿过第二压板5后用螺栓连接在螺杆7上，通过螺栓压紧第二压板5。第一压板4位桶形结构，倒扣在金属外壳1的端面，第一压板4的底部中心开孔，螺杆7从开孔伸出，并用螺栓连接到螺杆7上压紧第一压板4；底板6在喷管的尾部上与第一非金属段2的端面接触。
因为采用同轴结构设计，可以使得第一压板4、第二压板5、螺杆7、锥形芯座8、底板6在连接后进行自适应的调整，从而确保相互之间的同轴度不会发生偏移，且本实施可以同时对喷管内部的非金属收敛段和金属外壳进行压紧。
在本实施例中，第二非金属段3是整个喷管的喉衬，在进行夹紧的过程中需要对其进行保护，避免因为夹紧力受到损伤。因此，在第二压板5与第二非金属段3之间设置一层保护垫9，保护垫9为橡胶材质，通过粘接的方式固定在第二压板5与第二非金属段3之间。
在本实施例中，观察夹紧装置的胶液溢出是必不可少的环节，因此在桶形结构的第一压板4上设置有若干个观察窗，观察窗可以设置在第一压板4的底部，也可以设置在第一压板4的侧壁。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，所述喷管包括金属外壳、粘结在金属外壳内壁的第一非金属段、同轴连接在第一非金属段内的第二非金属段，其特征在于，所述夹紧装置包括底板、锥形芯座、螺杆、第一压板和第二压板，
所述底板、锥形芯座、螺杆依次沿着同一轴线固定连接，所述第一压板和第二压板沿着中垂线开孔，
所述第一压板为桶形结构，第一压板倒扣后通过开孔连接到螺杆的一端，
所述第二压板通过开孔连接到螺杆上，第二压板设置在第一压板的桶形结构内，
所述锥形芯座为桶形结构，包括直线段和锥形段，
底板上设置有定位槽，锥形芯座的开口端连接在定位槽内，锥形芯座与底座之间通过焊接连接为一体；
所述螺杆同轴穿过喷管后从喷管前端伸出依次穿过第二压板和第一压板，所述第二压板的一端与第二非金属段端面接触，所述第一压板的一端与金属外壳端面接触，底板与喷管后端的第一非金属段端面接触，所述螺杆上连接有两个螺母分别用于压接第一压板和第二压板。
2.根据权利要求1所述的一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，其特征在于所述底板的中心处设置有两端贯通的开孔。
3.根据权利要求1所述的一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，其特征在于所述第一压板的底部与侧壁上、第二压板上分别设置有观察用的窗口。
4.根据权利要求1所述的一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，其特征在于所述第二压板与第二非金属段之间粘贴设置有保护垫。
5.根据权利要求1所述的一种火箭发动机喷管粘接夹紧装置，其特征在于与第二压板接触的所述第二非金属段伸出第一非金属段外。
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某动力部件喷管复合内衬粘接技术及力矩范围研究;乔韬;;电子质量(第06期);8-10 *

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