CN115570355B - 一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高超声速高温风洞技术领域，公开了一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法。喷注器面板串腔气密性检测装置采用装配式结构，包括上壳体、待检测的喷注器面板隔板和下壳体；下壳体外接中压氮气管路。安装检测方法先安装待检测的喷注器面板和隔板，再安装上壳体，最后安装下壳体，得到喷注器面板串腔气密性检测装置；检测过程中，首先在喷注器面板燃料腔注入纯净水没过燃料喷嘴离心孔，再中压氮气管路增压，使喷注器面板空氧腔压力达到测试要求，最后观察水面气泡，查看各氧化剂喷嘴与喷注器面板的环形钎焊焊缝是否漏气，以及燃料喷嘴与氧化剂喷嘴装配后尾部径向密封是否失效，喷注器面板的燃料腔与空氧腔是否存在串腔隐患。

Description

一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法

技术领域

本发明属于高超声速高温风洞技术领域，具体涉及一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法。

背景技术

在风洞中开展高超声速飞行器以及超燃冲压发动机试验时，需要模拟马赫数、压力、温度、氧含量等参数，通常采用空气加热器对试验气体进行加热。燃烧加热器由于成本较低、启动迅速、运行时间长以及可以提供高焓、高压的来流条件而得到广泛的应用。燃烧加热器与液体火箭发动机的工作原理基本一致，均是将燃烧剂和氧化剂经喷注器喷入燃烧室，完成掺混和燃烧等过程，产生高温高压的燃气。

喷注器面板的主要作用是对燃料和氧化剂进行合理分配，并实现燃料和氧化剂的雾化和掺混，喷注器面板是燃烧加热器的核心部件，根据流量不同，同一喷注器面板上布置的喷嘴数量一般为几个至几百个，喷嘴的结构形式以及缩进长短也各有不同。为了保证氧化剂集液腔与燃料集液腔之间不发生串腔，喷嘴、燃料面板、富氧空气面板多采用真空钎焊形成整体式喷注器面板。但是，对于开展地面试验的燃烧加热器而言，由于状态参数众多，对应的喷注器面板种类也较多，如果不能在点火试验前排除每套喷注器面板的串腔隐患，在试验过程中发生回火、爆燃等状况，导致喷注器面板或其他加热器设备报废，成本代价较大。

当前，亟需发展一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法。

本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法，其特点是，所述的喷注器面板串腔气密性检测装置采用装配式结构，装配式结构包括上壳体、待检测的喷注器面板、隔板和下壳体；喷注器面板具有整体式长隔板喷嘴、装配式喷嘴和整体式喷嘴三种喷嘴，三种喷嘴的中心为燃料喷嘴，燃料喷嘴外部套装氧化剂喷嘴；下壳体通过氮气接头外接中压氮气管路；所述的安装检测方法包括以下步骤：

S10.组合安装待检测的喷注器面板和隔板，得到组合体Ⅰ；

将隔板放置在喷注器面板的出口面上，再将隔板的内圈凸台插入喷注器面板进行定位，确保隔板与喷注器面板的同轴度符合安装要求，并且隔板的螺纹孔与喷注器面板的燃料喷嘴一一对应；

在每个压紧螺栓的端头安装胶头铝塞，再将压紧螺栓通过隔板的螺纹孔一一旋入对应的燃料喷嘴，直至每个压紧螺栓前端的胶头铝塞均顶紧对应的燃料喷嘴，确保每个燃料喷嘴出口完全密封，测试时喷注器面板空氧腔内的氮气不会从燃料喷嘴的燃料喷嘴离心孔漏出；为了适应缩进长短不同的燃料喷嘴，安装完成后，各压紧螺栓的旋入深度不同，各压紧螺栓的高度参差不齐；

各压紧螺栓安装完成后，隔板和喷注器面板之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅲ实现端面密封；

S20.组合安装组合体Ⅰ和上壳体，得到组合体Ⅱ；

将组合体Ⅰ装入上壳体内，喷注器面板的喷注器面板燃料腔的端面通过上壳体内腔的限位台阶贴合上壳体的内腔端面，实现组合体Ⅰ与上壳体的轴向限位和定位，同时实现隔板外圈上均布的螺钉孔与上壳体外圈上均布的螺纹孔Ⅰ一一对应；

将各短内六角圆柱头螺钉装配组合式密封垫圈Ⅱ后，依次穿过隔板的螺钉孔和喷注器面板，旋入上壳体的螺纹孔Ⅰ，完成组合体Ⅰ和上壳体的组合安装；

各短内六角圆柱头螺钉安装完成后，喷注器面板和上壳体之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅱ实现端面密封；同时，通过上壳体的内腔端面设置的O型密封圈Ⅰ实现喷注器面板串腔气密性检测装置的上端面密封；

S30.组合安装组合体Ⅱ和下壳体，得到喷注器面板串腔气密性检测装置；

将下壳体覆盖在组合安装组合体Ⅱ的隔板上，各短内六角圆柱头螺钉的螺钉头分别沉入下壳体端面上预先设置的、与各短内六角圆柱头螺钉的螺钉头相匹配的凹台中；通过各短内六角圆柱头螺钉和对应的凹台，实现组合体Ⅱ与下壳体的轴向限位和定位；同时实现下壳体外圈上均布的螺钉孔与上壳体外圈上均布的螺纹孔Ⅱ一一对应；上壳体上的螺纹孔Ⅰ和螺纹孔Ⅱ交错分布；

将各长内六角圆柱头螺钉装配组合式密封圈Ⅰ后，依次穿过下壳体、隔板和喷注器面板，旋入上壳体的螺纹孔Ⅱ，完成组合体Ⅱ和下壳体的组合安装；

各长内六角圆柱头螺钉安装完成后，下壳体和之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅳ实现喷注器面板串腔气密性检测装置的下端面密封；同时完成了喷注器面板串腔气密性检测装置的整体密封，即实现了喷注器面板空氧腔密封；

S40.检查喷注器面板是否存在串腔现象；

S41.在喷注器面板燃料腔注入纯净水，纯净水的高度没过燃料喷嘴离心孔；

S42.在下壳体的氮气接头处安装压力表后接入中压氮气管路，通过中压氮气管路为喷注器面板空氧腔充入氮气，并进行增压，直至喷注器面板空氧腔的压力达到测试要求；

S43.观察喷注器面板燃料腔的纯净水水面是否有气泡，如果有气泡产生，则喷注器面板燃料腔与喷注器面板空氧腔之间存在串腔隐患，或者喷注器面板的喷嘴与燃料面板的环形钎焊焊缝之间存在漏气隐患，或者装配式喷嘴的燃料喷嘴与氧化剂喷嘴在装配后尾部径向密封出现失效；

S44.根据气泡的具体位置，判断漏气的原因，再采取对应措施排除漏气。

进一步地，所述的中压氮气管路的压力范围为4MPa~6MPa，喷注器面板空氧腔在检测时的腔内压力为5MPa。

本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法使用的喷注器面板串腔气密性检测装置将上壳体、待检测的喷注器面板、隔板、下壳体采用螺钉紧固的方式依次连接。胶头铝塞塞入喷注器面板的燃料喷嘴出口处，带有压紧螺栓的隔板安装在喷注器面板出口面上方后旋入压紧螺栓顶紧胶头铝塞使所有燃料喷嘴出口完全密封，套入上壳体后用带有组合密封垫圈的内六角圆柱头螺钉锁紧，同时喷注器面板燃料腔后端面与上壳体利用O型密封圈完全密封，最后在隔板上方安装下壳体后用带有组合密封垫圈的内六角圆柱头螺钉锁紧。隔板上压紧螺栓可调节旋入深度来适应缩进长短不同的燃料喷嘴，每段外圈接触面之间配有O型密封圈，保证可靠密封，螺钉配套的组合密封垫圈也能使每个螺钉孔密封不漏气。气密性检测过程中，首先在喷注器面板燃料腔注入少量纯净水没过燃料喷嘴离心孔，之后在下壳体接头处安装压力表后接入中压氮气管路增压，使喷注器面板空氧腔压力达到测试要求，最后通过观察水面气泡可以看出每个氧化剂喷嘴与面板的环形钎焊焊缝处是否漏气，同时也可以看出，燃料喷嘴与氧化剂喷嘴装配后尾部径向密封是否失效，喷注器面板燃料腔与空氧腔是否存在串腔隐患。

本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法，能够用于检查整体式喷嘴或装配式喷嘴与喷注器面板的环形焊缝处、装配式喷嘴的燃料内喷嘴与氧化剂喷外嘴装配后尾部径向密封处是否存在漏气，还能够检查喷注器面板氧化剂集液腔与燃料集液腔是否存在串腔隐患，确保试验安全。

附图说明

图1为本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法使用的喷注器面板串腔气密性检测装置的剖视图；

图2为本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法使用的喷注器面板串腔气密性检测装置的A局部放大图；

图3为本发明的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法使用的喷注器面板串腔气密性检测装置的B局部放大图。

图中，1.上壳体；2.O型密封圈Ⅰ；3.喷注器面板；4.整体式长隔板喷嘴；5.装配式喷嘴；6.整体式喷嘴；7.O形密封圈Ⅱ；8.O形密封圈Ⅲ；9.O形密封圈Ⅳ；10.下壳体；11.长内六角圆柱头螺钉；12.组合式密封圈Ⅰ；13.隔板；14.压紧螺栓；15.胶头铝塞；16.氮气接头；17.短内六角圆柱头螺钉；18.组合式密封垫圈Ⅱ；19.环形钎焊焊缝；20.燃料喷嘴离心孔；21.燃料喷嘴；22.氧化剂喷嘴；23.喷注器面板燃料腔；24.喷注器面板空氧腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

实施例1

如图1~图3所示，本实施例的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法使用的喷注器面板串腔气密性检测装置采用装配式结构，装配式结构包括上壳体1、待检测的喷注器面板3、隔板13和下壳体10；喷注器面板3具有整体式长隔板喷嘴4、装配式喷嘴5和整体式喷嘴6三种喷嘴，三种喷嘴的中心为燃料喷嘴21，燃料喷嘴21外部套装氧化剂喷嘴22；下壳体10通过氮气接头16外接中压氮气管路；所述的安装检测方法包括以下步骤：

S10.组合安装待检测的喷注器面板3和隔板13，得到组合体Ⅰ；

将隔板13放置在喷注器面板3的出口面上，再将隔板13的内圈凸台插入喷注器面板3进行定位，确保隔板13与喷注器面板3的同轴度符合安装要求，并且隔板13的螺纹孔与喷注器面板3的燃料喷嘴21一一对应；

在每个压紧螺栓14的端头安装胶头铝塞15，再将压紧螺栓14通过隔板13的螺纹孔一一旋入对应的燃料喷嘴21，直至每个压紧螺栓14前端的胶头铝塞15均顶紧对应的燃料喷嘴21，确保每个燃料喷嘴21出口完全密封，测试时喷注器面板空氧腔24内的氮气不会从燃料喷嘴21的燃料喷嘴离心孔20漏出；为了适应缩进长短不同的燃料喷嘴21，安装完成后，各压紧螺栓14的旋入深度不同，各压紧螺栓14的高度参差不齐；

各压紧螺栓14安装完成后，隔板13和喷注器面板3之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅲ8实现端面密封；

S20.组合安装组合体Ⅰ和上壳体1，得到组合体Ⅱ；

将组合体Ⅰ装入上壳体1内，喷注器面板3的喷注器面板燃料腔23的端面通过上壳体1内腔的限位台阶贴合上壳体1的内腔端面，实现组合体Ⅰ与上壳体1的轴向限位和定位，同时实现隔板13外圈上均布的螺钉孔与上壳体1外圈上均布的螺纹孔Ⅰ一一对应；

将各短内六角圆柱头螺钉17装配组合式密封垫圈Ⅱ18后，依次穿过隔板13的螺钉孔和喷注器面板3，旋入上壳体1的螺纹孔Ⅰ，完成组合体Ⅰ和上壳体1的组合安装；

各短内六角圆柱头螺钉17安装完成后，喷注器面板3和上壳体1之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅱ7实现端面密封；同时，通过上壳体1的内腔端面设置的O型密封圈Ⅰ2实现喷注器面板串腔气密性检测装置的上端面密封；

S30.组合安装组合体Ⅱ和下壳体10，得到喷注器面板串腔气密性检测装置；

将下壳体10覆盖在组合安装组合体Ⅱ的隔板13上，各短内六角圆柱头螺钉17的螺钉头分别沉入下壳体10端面上预先设置的、与各短内六角圆柱头螺钉17的螺钉头相匹配的凹台中；通过各短内六角圆柱头螺钉17和对应的凹台，实现组合体Ⅱ与下壳体10的轴向限位和定位；同时实现下壳体10外圈上均布的螺钉孔与上壳体1外圈上均布的螺纹孔Ⅱ一一对应；上壳体1上的螺纹孔Ⅰ和螺纹孔Ⅱ交错分布；

将各长内六角圆柱头螺钉11装配组合式密封圈Ⅰ12后，依次穿过下壳体10、隔板13和喷注器面板3，旋入上壳体1的螺纹孔Ⅱ，完成组合体Ⅱ和下壳体10的组合安装；

各长内六角圆柱头螺钉11安装完成后，下壳体10和之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅳ9实现喷注器面板串腔气密性检测装置的下端面密封；同时完成了喷注器面板串腔气密性检测装置的整体密封，即实现了喷注器面板空氧腔24密封；

S40.检查喷注器面板3是否存在串腔现象；

S41.在喷注器面板燃料腔23注入纯净水，纯净水的高度没过燃料喷嘴离心孔20；

S42.在下壳体10的氮气接头16处安装压力表后接入中压氮气管路，通过中压氮气管路为喷注器面板空氧腔24充入氮气，并进行增压，直至喷注器面板空氧腔24的压力达到测试要求；

S43.观察喷注器面板燃料腔23的纯净水水面是否有气泡，如果有气泡产生，则喷注器面板燃料腔23与喷注器面板空氧腔24之间存在串腔隐患，或者喷注器面板3的喷嘴与燃料面板的环形钎焊焊缝19之间存在漏气隐患，或者装配式喷嘴5的燃料喷嘴21与氧化剂喷嘴22在装配后尾部径向密封出现失效；

S44.根据气泡的具体位置，判断漏气的原因，再采取对应措施排除漏气。

进一步地，所述的中压氮气管路的压力范围为4MPa~6MPa，喷注器面板空氧腔24在检测时的腔内压力为5MPa。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法，其特征在于，所述的喷注器面板串腔气密性检测装置采用装配式结构，装配式结构包括上壳体（1）、待检测的喷注器面板（3）、隔板（13）和下壳体（10）；喷注器面板（3）具有整体式长隔板喷嘴（4）、装配式喷嘴（5）和整体式喷嘴（6）三种喷嘴，三种喷嘴的中心为燃料喷嘴（21），燃料喷嘴（21）外部套装氧化剂喷嘴（22）；下壳体（10）通过氮气接头（16）外接中压氮气管路；所述的安装检测方法包括以下步骤：

S10.组合安装待检测的喷注器面板（3）和隔板（13），得到组合体Ⅰ；

将隔板（13）放置在喷注器面板（3）的出口面上，再将隔板（13）的内圈凸台插入喷注器面板（3）进行定位，确保隔板（13）与喷注器面板（3）的同轴度符合安装要求，并且隔板（13）的螺纹孔与喷注器面板（3）的燃料喷嘴（21）一一对应；

在每个压紧螺栓（14）的端头安装胶头铝塞（15），再将压紧螺栓（14）通过隔板（13）的螺纹孔一一旋入对应的燃料喷嘴（21），直至每个压紧螺栓（14）前端的胶头铝塞（15）均顶紧对应的燃料喷嘴（21），确保每个燃料喷嘴（21）出口完全密封，测试时喷注器面板空氧腔（24）内的氮气不会从燃料喷嘴（21）的燃料喷嘴离心孔（20）漏出；为了适应缩进长短不同的燃料喷嘴（21），安装完成后，各压紧螺栓（14）的旋入深度不同，各压紧螺栓（14）的高度参差不齐；

各压紧螺栓（14）安装完成后，隔板（13）和喷注器面板（3）之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅲ（8）实现端面密封；

S20.组合安装组合体Ⅰ和上壳体（1），得到组合体Ⅱ；

将组合体Ⅰ装入上壳体（1）内，喷注器面板（3）的喷注器面板燃料腔（23）的端面通过上壳体（1）内腔的限位台阶贴合上壳体（1）的内腔端面，实现组合体Ⅰ与上壳体（1）的轴向限位和定位，同时实现隔板（13）外圈上均布的螺钉孔与上壳体（1）外圈上均布的螺纹孔Ⅰ一一对应；

将各短内六角圆柱头螺钉（17）装配组合式密封垫圈Ⅱ（18）后，依次穿过隔板（13）的螺钉孔和喷注器面板（3），旋入上壳体（1）的螺纹孔Ⅰ，完成组合体Ⅰ和上壳体（1）的组合安装；

各短内六角圆柱头螺钉（17）安装完成后，喷注器面板（3）和上壳体（1）之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅱ（7）实现端面密封；同时，通过上壳体（1）的内腔端面设置的O型密封圈Ⅰ（2）实现喷注器面板串腔气密性检测装置的上端面密封；

S30.组合安装组合体Ⅱ和下壳体（10），得到喷注器面板串腔气密性检测装置；

将下壳体（10）覆盖在组合安装组合体Ⅱ的隔板（13）上，各短内六角圆柱头螺钉（17）的螺钉头分别沉入下壳体（10）端面上预先设置的、与各短内六角圆柱头螺钉（17）的螺钉头相匹配的凹台中；通过各短内六角圆柱头螺钉（17）和对应的凹台，实现组合体Ⅱ与下壳体（10）的轴向限位和定位；同时实现下壳体（10）外圈上均布的螺钉孔与上壳体（1）外圈上均布的螺纹孔Ⅱ一一对应；上壳体（1）上的螺纹孔Ⅰ和螺纹孔Ⅱ交错分布；

将各长内六角圆柱头螺钉（11）装配组合式密封圈Ⅰ（12）后，依次穿过下壳体（10）、隔板（13）和喷注器面板（3），旋入上壳体（1）的螺纹孔Ⅱ，完成组合体Ⅱ和下壳体（10）的组合安装；

各长内六角圆柱头螺钉（11）安装完成后，下壳体（10）和之间通过接触端面上设置的O形密封圈Ⅳ（9）实现喷注器面板串腔气密性检测装置的下端面密封；同时完成了喷注器面板串腔气密性检测装置的整体密封，即实现了喷注器面板空氧腔（24）密封；

S40.检查喷注器面板（3）是否存在串腔现象；

S41.在喷注器面板燃料腔（23）注入纯净水，纯净水的高度没过燃料喷嘴离心孔（20）；

S42.在下壳体（10）的氮气接头（16）处安装压力表后接入中压氮气管路，通过中压氮气管路为喷注器面板空氧腔（24）充入氮气，并进行增压，直至喷注器面板空氧腔（24）的压力达到测试要求；

S43.观察喷注器面板燃料腔（23）的纯净水水面是否有气泡，如果有气泡产生，则喷注器面板燃料腔（23）与喷注器面板空氧腔（24）之间存在串腔隐患，或者喷注器面板（3）的喷嘴与燃料面板的环形钎焊焊缝（19）之间存在漏气隐患，或者装配式喷嘴（5）的燃料喷嘴（21）与氧化剂喷嘴（22）在装配后尾部径向密封出现失效；

S44.根据气泡的具体位置，判断漏气的原因，再采取对应措施排除漏气。

2.根据权利要求1所述的喷注器面板串腔气密性检测装置的安装检测方法，其特征在于，所述的中压氮气管路的压力范围为4MPa~6MPa，喷注器面板空氧腔（24）在检测时的腔内压力为5Mpa。

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