專利名稱：高壓密封裝置o形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法的制作方法
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(zhǎng)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(guò)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(méi)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(wú)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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?，使得擋圈沒(méi)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(méi)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(wèn)題的關(guān)鍵。如能采取措施使斜切口重新連接起來(lái)，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(jiǎn)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](méi)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(wú)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(lái)的裝配過(guò)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(guò)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(méi)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)氺30°角，然后逆向后退15°角左右，以蠕動(dòng)的方法來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)分析研究，本發(fā)明的創(chuàng)新過(guò)程及詳細(xì)方案具體如下。充氣組件擰入與之配合的氣瓶殼體時(shí)，通過(guò)尺寸鏈計(jì)算，得出氣瓶端面與充氣組件端面尺寸達(dá)到某一尺寸時(shí)，充氣組件上的“O”形橡膠圈與氣瓶孔口端面正好接觸。此時(shí)，螺旋進(jìn)給量控制在前進(jìn)> 50°角，然后逆向后退25°角，采用“進(jìn)二退一”以蠕動(dòng)的方法來(lái)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)生對(duì)擋圈的擠壓力，使“O”形橡膠圈和擋圈順利通過(guò)與之配合的氣瓶孔口端面。一旦充氣組件上的密封元件“O”形橡膠圈和擋圈通過(guò)氣瓶孔口端面后就可以直接擰入到止動(dòng)點(diǎn)。該方案關(guān)鍵點(diǎn)是通過(guò)來(lái)回往復(fù)以蠕動(dòng)的方法來(lái)釋放大部分“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，而較小的端面擠壓力不會(huì)使聚四氟乙烯擋圈切口部分滑移突出。用該蠕動(dòng)的方法進(jìn)行充氣組件裝配，氦檢合格率已達(dá)80%左右。該裝配方法的特點(diǎn)是使“O”形橡膠圈不停地向前蠕動(dòng)，故稱為蠕動(dòng)裝配法。試驗(yàn)表明采用蠕動(dòng)裝配法的確找到了富有成效性的解決方案，但應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)蠕動(dòng)裝配法提高裝配合格率。因此應(yīng)進(jìn)一步減少對(duì)擋圈的擠壓變形作用，通過(guò)分析，“O”形圈蠕動(dòng)時(shí)，前進(jìn)氺50°角，然后逆向后退25°角的方法還是不足以釋放更多“O”形橡膠圈對(duì)擋圈作用的擠壓力，還存在個(gè)別擋圈突出的現(xiàn)象。采取的措施是將蠕動(dòng)區(qū)間再縮小，螺旋進(jìn)給量控制在前進(jìn)氺30°角，然后逆向后退15°角左右。如圖3所示，前進(jìn)氺30°角時(shí)，“O”形橡膠圈向前運(yùn)動(dòng)，并在摩擦力的作用下向后擠壓擋圈，由于轉(zhuǎn)動(dòng)角度小，擋圈受到的擠壓力不大，只產(chǎn)生彈性變形，使得切口略微脹開。后退15°角左右時(shí)，使“O”形橡膠圈得以伸展。而擋圈不再受到擠壓，擠壓力的消失使得擋圈恢復(fù)原來(lái)的形狀，切口復(fù)原。結(jié)果如圖4所示。
重復(fù)這個(gè)過(guò)程，“O”形橡膠圈就能不斷向前運(yùn)動(dòng)，而擋圈不斷釋放所承受的擠壓力，同時(shí)也不斷向前運(yùn)動(dòng)，直到“O”形橡膠圈和擋圈均順利通過(guò)氣瓶孔口端面。以上述手法裝配的首批產(chǎn)品，經(jīng)測(cè)試全部合格，初步驗(yàn)證了這方法的可行性。目前，用螺旋進(jìn)給量控止在前進(jìn)氺30°角，然后逆向后退15°角左右，以蠕動(dòng)的方法來(lái)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)生向后的擠壓力的裝配法，經(jīng)多次小批量裝配均達(dá)到100%的合格率，從而驗(yàn)證了這一裝配方法的可行性。而該裝配手法不乏為一種創(chuàng)新的安裝手段，對(duì)類似于這種結(jié)構(gòu)的密封裝置裝配有借鑒作用，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供了 一種新的裝配思路。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為“O”形圈和擋圈失效示意圖，其中，擋圈22°切口處尖角沒(méi)有正常進(jìn)入密封槽內(nèi)，承壓后導(dǎo)致“O”形橡膠圈從該部位突出而泄漏；圖2為檔圈受“O”形圈擠壓失效示意圖；圖3為前進(jìn)氺30°角時(shí)密封件狀態(tài)示意圖，螺旋進(jìn)給量須控止在前進(jìn)氺30°角；圖4為后退15°角時(shí)密封件狀態(tài)示意圖；圖3和圖4給出了以蠕動(dòng)的方法來(lái)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)生向后的擠壓力的裝配法；圖5為蠕動(dòng)進(jìn)給裝配法達(dá)到效果示意圖，經(jīng)多次小批量裝配均達(dá)到100%的合格率，從而驗(yàn)證了這一裝配方法的可行性。圖中:1為O形圈，2為密封槽，3為擋圈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)高壓充氣組件密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，其旋入的螺紋為M8X0.75，而“O”形橡膠圈選用Φ6.2X1。具體裝配過(guò)程如下:(1)0.75mm的行程等分為24個(gè)扇形區(qū)間；(2)高壓充氣組件擰入與之配合的氣瓶殼體時(shí)，通過(guò)測(cè)量和手感來(lái)判別“O”形橡膠圈與氣瓶殼體端面接觸，此時(shí)，螺旋進(jìn)給量須控止在前進(jìn)> 30°角；(3)逆向后退15°角左右，以蠕動(dòng)的方法來(lái)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；(4)反復(fù)步驟(2)和步驟(3)，只要使旋入量達(dá)2圈，高壓充氣組件上的密封元件“O”形橡膠圈和擋圈通過(guò)孔端面后就可以直接擰入到止動(dòng)點(diǎn)。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種高壓密封裝置O形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法，其特征在于，包括步驟:螺旋進(jìn)給量控止在前進(jìn)氺30°角，然后逆向后退15°角左右，以蠕動(dòng)的方法來(lái)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(guò)與之配合的孔端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置O形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法，其特征在于，O形橡膠圈和擋圈順利通過(guò)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)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓密封裝置O形橡膠圈及擋圈蠕動(dòng)裝配法，包括步驟螺旋進(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(lái)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(guò)與之配合的孔端面；O形橡膠圈和擋圈順利通過(guò)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)。本發(fā)明通過(guò)蠕動(dòng)的方法來(lái)伸展釋放大部分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，而較小的端面擠壓力不會(huì)使聚四氟乙烯擋圈不受徑向約束的切口尖邊部分突出。
文檔編號(hào)B25B27/14GK103121203SQ201310046019
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者趙春華 申請(qǐng)人:上海空間推進(jìn)研究所