[發(fā)明專利]高壓密封裝置O形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310046019.5
• 申請(qǐng)日: 2013-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN103121203A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上?？臻g推進(jìn)研究所
• 主分類號(hào): B25B27/14
• 分類號(hào): B25B27/14
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及某武器系統(tǒng)小型高壓氣瓶的充氣組件裝配，其要求在42MPa內(nèi)壓上，貯存氣體10年以上不能泄漏。

背景技術(shù)

某小型高壓氣瓶貯存的氣體是為某武器系統(tǒng)在發(fā)射準(zhǔn)備階段提供制冷源，制冷劑氣體在氣瓶中呈高壓狀態(tài)，啟動(dòng)后經(jīng)毛細(xì)管節(jié)流后，在其前端擴(kuò)散產(chǎn)生冷流。該小型高壓氣瓶貯存氣體壓力為42MPa，為滿足高可靠性和長期貯存的需要，要求其在10年以上貯存期內(nèi)泄漏量不能超過一定值。為保證漏率指標(biāo)，該氣瓶的高壓密封裝置的裝配是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

在航天領(lǐng)域，對(duì)于高壓靜密封裝置常用的密封方式有金屬環(huán)墊、“O”形橡膠密封圈加擋圈等密封方式。如采用金屬環(huán)墊密封方式,則要施加比較大的擰緊力矩，以使金屬密封墊產(chǎn)生足夠的密封比壓。由于該氣瓶體積較小，充氣組件直徑小，且要裝入深孔中，難以施加大擰緊力矩，故而選擇“O”形橡膠密封圈加擋圈的密封結(jié)構(gòu)。

為了保證密封，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，將充氣組件上的“O”形橡膠圈的壓縮量控制在上限。按此要求進(jìn)行了相應(yīng)的裝配、測(cè)試和氦檢，結(jié)果所裝7件產(chǎn)品氦檢數(shù)據(jù)全部超差。分解充氣組件后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品上的擋圈沒有正常進(jìn)入密封槽，擋圈22°切口尖角在擠壓作用下變形或被“切”，承受高壓后無擋圈支承的“O”形橡膠圈從密封槽中擠出，從而喪失密封能力。兩者失效示意圖如圖1所示。

發(fā)明內(nèi)容

通常，“O”形圈裝配時(shí)需在“O”形圈表面涂一薄層潤滑脂，減少“O”形圈裝配時(shí)與金屬件的摩擦力，防止橡膠件扭曲變形。但是，該氣瓶的制冷劑直接對(duì)光學(xué)元件制冷，工藝規(guī)定不得使用潤滑脂以防止污染。

橡膠件作為一種超彈體，形狀可以有較大改變而體積不能改變。由于“O”形圈未涂潤滑脂導(dǎo)致摩擦力增大，且壓縮量較大，當(dāng)“O”形圈旋入充氣組件時(shí)，在較大的壓縮量和摩擦力增加的作用下，“O”形圈必然產(chǎn)生比正常狀態(tài)下更大的變形。為保證擋圈能裝入密封槽內(nèi)，擋圈開了一個(gè)22°斜切口，由于切口存在，擋圈不再是一個(gè)整體環(huán)形結(jié)構(gòu)，在不大的擠壓力作用下，擋圈就開始向外翻轉(zhuǎn)直至突出。由于不能使用潤滑脂，“O”形圈在裝配時(shí)必然對(duì)擋圈產(chǎn)生相當(dāng)大的擠壓作用，而聚四氟乙烯材料與金屬表面的摩擦力極小，從而導(dǎo)致?lián)跞η锌诓糠指紫蛲饣仆怀觯沟脫跞]有正常進(jìn)入與之配合的孔內(nèi)，這就解釋了為何產(chǎn)品擋圈沒有正常進(jìn)入密封槽的現(xiàn)象。擋圈受擠失效示意圖如圖2所示。

根據(jù)分析可知，要提高裝配質(zhì)量，采取相應(yīng)的措施使擋圈正常裝入密封槽是解決問題的關(guān)鍵。

如能采取措施使斜切口重新連接起來，使得擋圈成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，則能極大提高抗擠壓的能力。擋圈為聚四氟乙烯材料，非金屬連接可以采用膠接的連接方法。采用的粘結(jié)劑為502膠水，該膠水連接強(qiáng)度滿足要求，施工簡便，固化時(shí)間極短。隨即對(duì)新一批產(chǎn)品進(jìn)行了裝配工藝試驗(yàn)，再次裝配充氣組件并進(jìn)行測(cè)試，氦檢合格率有所提高。分解后結(jié)果表明，氦檢不合格的主要原因有兩個(gè)，一個(gè)是膠水不足，導(dǎo)致?lián)跞η锌谔帥]有連接上，致使擋圈失效；另一個(gè)是膠水太多，擋圈切口完全連接上，但多余的膠水淌入密封槽內(nèi)，膠接了“O”形圈，使得“O”形圈硬化喪失了彈性變形能力，從而無法起到密封作用。

膠接的工藝方法，雖能有不錯(cuò)密封效果，但膠水的量難以控制，且涂膠的部位不易掌握。多余膠水易形成碎末，成為多余物，且一致性差，對(duì)批量生產(chǎn)而言不是一個(gè)合理的工藝方法。

雖然第一次裝配方法改進(jìn)效果有限，但證明了降低擋圈變形，減少“O”形圈對(duì)擋圈的擠壓作用的工藝改進(jìn)方向是正確的。分析原來的裝配過程，“O”形圈是一次旋入，擋圈持續(xù)承受到擠壓作用。改變一下思路，如果在裝配過程中，能不斷地釋放一些擋圈承受的擠壓力，在“O”形圈及擋圈全部裝配就位時(shí)，擋圈沒有被擠出就可以達(dá)到裝配要求。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種高壓密封裝置O形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法，螺旋進(jìn)給量控止在前進(jìn)≯30°角，然后逆向后退15°角左右，以蠕動(dòng)的方法來向前伸展釋放O形橡膠圈徑向壓縮變形及橡膠摩擦阻尼而產(chǎn)生向后的擠壓力，使O形橡膠圈和擋圈順利通過與之配合的孔端面。這樣較小的端面擠壓力不會(huì)使聚四氟乙稀擋圈切口部分突出。

優(yōu)選地，O形橡膠圈和擋圈順利通過與之配合的孔端面后，直接擰入O形橡膠圈和擋圈到止動(dòng)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，通過分析研究，本發(fā)明的創(chuàng)新過程及詳細(xì)方案具體如下。