一種紫外光電感應(yīng)器的定位夾具及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種紫外光電感應(yīng)器的定位夾具及其安裝方法，定位夾具為同軸分段圓柱結(jié)構(gòu)，其上段小圓柱外徑與聚四氟乙烯襯套下端內(nèi)徑間隙配合，小圓柱端面有球面凹槽，球面凹槽的球心處于定位夾具中心軸線上，球面半徑等于紫外光電管底部球面半徑，小圓柱厚度與球面凹槽最大深度之差等于紫外光電感應(yīng)器設(shè)計要求的紫外光電管底部與聚四氟乙烯襯套底部的裝配間距。本發(fā)明以定位夾具為工具，可以實現(xiàn)對紫外火焰探測器的有效定位，并對粘結(jié)、固定、防震作用的單組份硫化硅橡膠的間隙、用量進行有效控制，無需施工后再進行清理。既保證了裝配技術(shù)的流程化、標準化，也提高了裝配效率。
【專利說明】一種紫外光電感應(yīng)器的定位夾具及其安裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紫外火焰探測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及紫外光電感應(yīng)器的定位夾具及其安裝方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國產(chǎn)航空發(fā)動機主要采用離子火焰探測器，然而紫外火焰探測器與離子火焰 探測器相比響應(yīng)速度快，檢測間隔遠，環(huán)境適應(yīng)性好，可靠性高。研發(fā)紫外火焰探測器是紫 外火焰探測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0003] 目前對紫外火焰探測器中的紫外光電感應(yīng)器所采用的裝配方法，手工工序較多， 對裝配間隙和紫外放電管的定位無法實現(xiàn)，不能有效保證紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之 間的間隙要求和裝配尺寸要求，影響了紫外放電管對由雙凸球面鏡折射匯聚后的光線的光 譜感應(yīng)，對探測區(qū)域有無火焰無法實現(xiàn)準確的檢測，影響了紫外火焰探測器的工作范圍和 工作精度。
[0004] 目前紫外光電感應(yīng)器的安裝靠手工墊云母板對紫外光電管進行定位，用⑶414單 組份硫化硅橡膠進行粘結(jié)、定位后；用南大704單組份硫化硅橡膠進行灌裝，密封、粘結(jié)。在 裝配時，GD414單組份硫化硅橡膠進行填充與后續(xù)填充的南大704硅橡膠填充時有流出現(xiàn) 象，無法確定用量；同時硅橡膠出現(xiàn)外流時，需要后續(xù)清理，多余的硅橡膠不易清理并出現(xiàn) 碎屑難清理干凈等問題。硫化硅橡膠硫化室溫周期緩慢，影響裝配進度。手工裝配過程帶 來的人為因素較多，尺寸無法保證，一次裝配超差率超過60%，且紫外光電管會出現(xiàn)傾斜， 接收到的雙球面折射的光信號減弱，造成光電效應(yīng)不明顯，影響發(fā)動機燃燒室火焰測試。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中紫外光電感應(yīng)器的安裝問題，本發(fā)明提出了一種紫外光電感應(yīng) 器的定位夾具及其安裝方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 所述一種紫外光電感應(yīng)器的定位夾具，其特征在于：定位夾具為同軸分段圓柱結(jié) 構(gòu)，其中定位夾具上段小圓柱外徑與紫外光電感應(yīng)器的聚四氟乙烯襯套下端內(nèi)徑間隙配 合,定位夾具上段小圓柱端面有球面凹槽,球面凹槽的球心處于定位夾具中心軸線上,球面 半徑等于紫外光電管底部球面半徑，定位夾具上段小圓柱厚度與球面凹槽最大深度之差等 于紫外光電感應(yīng)器設(shè)計要求的紫外光電管底部與聚四氟乙烯襯套底部的裝配間距。
[0008] 所述一種紫外光電感應(yīng)器的安裝方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :將定位夾具置于表面平整的工作臺上，并在定位夾具表面貼一層脫模薄 膜；垂直裝入聚四氟乙烯襯套，使定位夾具上段小圓柱套入聚四氟乙烯襯套下端，且聚四氟 乙烯襯套下端面與定位夾具臺階面貼合；
[0010] 步驟2 :清潔紫外光電管表面，將紫外光電管垂直置于定位夾具的球面凹槽上，并 位于聚四氟乙烯襯套中間；
[0011] 步驟3 :采用GD414單組份硫化硅橡膠對紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之間的裝 配間隙進行填充，其中GD414單組份硫化硅橡膠填充量由紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之 間的裝配間隙尺寸計算得到；并對⑶414單組份硫化硅橡膠硫化：裝置整體在室溫下放置 36h后，放入干燥箱，隨干燥箱升溫至70±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至120±2°C，保溫6h后關(guān) 閉電源，隨干燥箱自然降溫至室溫；
[0012] 步驟4 :采用南大704單組份硫化硅橡膠填充⑶414單組份硫化硅橡膠上方的紫 外光電管與聚四氟乙烯襯套之間間隙，其中南大704單組份硫化硅橡膠填充量由要求的南 大704單組份硫化娃橡膠軸向尺寸計算得到；并對南大704單組份硫化娃橡膠硫化：裝置 整體在室溫下放置48± 12h后，放入干燥箱，隨干燥箱升溫至70±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至 120 ± 2 °C，保溫6h后關(guān)閉電源，隨干燥箱自然降溫至室溫；
[0013] 步驟5 :將定位夾具脫模，清潔雙凸球面鏡表面，將由紫外光電管與聚四氟乙烯襯 套組成的光電管組件與雙凸球面鏡組裝成一體，形成紫外光電感應(yīng)器。
[0014] 有益效果
[0015] 本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)裝配過程的標準化，流水化程序，提高裝配合格率。解決 紫外光電感應(yīng)器的探測紫外光波長區(qū)間問題及紫外光電管的規(guī)格、標準問題；解決裝配過 程中定位夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，并實現(xiàn)對紫外放電管的定位。解決裝配時粘結(jié)劑用量及使 用方法，并解決粘結(jié)劑硫化后不易清理的難題。解決裝配后紫外光電管組件裝配工藝流程 設(shè)計問題，并對裝配間隙和裝配尺寸實現(xiàn)定位與保障。解決單組份硫化硅橡膠的快速硫化 工藝制度及溫度制度。
[0016] 本發(fā)明以定位夾具為工具，可以實現(xiàn)對紫外火焰探測器的有效定位，并對粘結(jié)、固 定、防震作用的單組份硫化硅橡膠的間隙、用量進行有效控制，無需施工后再進行清理。既 保證了裝配技術(shù)的流程化、標準化，也提高了裝配效率。其產(chǎn)品紫外火焰探測器通過了廠內(nèi) 試驗考核，并隨發(fā)動機通過了長試，工作狀態(tài)良好。整個裝配過程嚴格按工藝設(shè)計程序，實 現(xiàn)裝配標準化、流水化作業(yè)，合格率從60%提高到了 100%。由于夾具與間隙部位密切接 觸，阻斷了硅橡膠的外流，后續(xù)不需要再清理，節(jié)省了工作流程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1 :紫外光電管組件裝配圖；
[0018] 其中：1、紫外光電管，2、聚四氟乙烯襯套，3、南大704單組份硫化硅橡膠，4、⑶414 單組份硫化娃橡膠，5、定位夾具。裝配后4的間隙厚度為I. 12mm?I. 84_，并保證紫外光 電管堅直，裝配尺寸3. Ctam?3. 5謹、7. 5謹?8. 5謹如圖1。
[0019] 圖2:定位夾具結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖3 :紫外光電感應(yīng)器圖；
[0021] 其中：6、紫外光電管組件；7、雙凸球面鏡，8、緊固螺釘。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明：
[0023] 采用紫外火焰探測技術(shù)可探測航空發(fā)動機燃燒室產(chǎn)生的不可見波長ISOnm? 290nm的紫外光。其充氣紫外光電管作為敏感元件，探測不可見的紫外光輻射。
[0024] 本實施例中需要裝配的紫外光電管組件及紫外光電感應(yīng)器，其工作原理是：發(fā)動 機燃燒室油氣混合氣燃燒時，產(chǎn)生紫外輻射，經(jīng)石英凸透鏡聚焦后擊穿敏感介質(zhì)紫外光電 管內(nèi)氣體，紫外光電管導通，輸出電壓信號。通過輸出電壓信號的數(shù)據(jù)段判斷燃燒室內(nèi)火焰 燃燒情況，在輸出電壓有效值滿足〇?6V時，判定燃燒室火焰熄滅；在輸出電壓有效值滿足 IOV?50V時，判定燃燒室火焰正在燃燒。
[0025] 充氣紫外光電管作為敏感元件，其規(guī)格為GD-30高溫紫外光電管，要求耐溫條 件-55°C?250°C ;電氣參數(shù)滿足：開啟汞燈光源條件下，輸出反饋信號（15V?35V)，關(guān)閉 萊燈光源條件下，輸出反饋信號〇?6V。
[0026] 而采用本實施例中的定位夾具及安裝方法，是用定位夾具來替代原來的云母板， 保證紫外光電管堅直裝配位置。為實現(xiàn)紫外火焰探測器的探測功能，在裝配時，紫外光電管 與聚四氟乙烯襯套之間需保證有I. 12mm?I. 84mm的間隙和3. Omm?3. 5mm裝配尺寸，并 用GD414單組份硫化硅橡膠進行填充，硅橡膠起粘結(jié)、固定紫外光電管的作用。與后續(xù)填充 的南大704硅橡膠一起將紫外光電管固定、粘結(jié)在聚四氟乙烯襯套中，并保證紫外光電管 堅直。硅橡膠除起粘結(jié)、固定作用外，還起減震作用，防止工作時紫外光電管碎裂或出現(xiàn)故 障。
[0027] 所以，本實施例中采用紫外光電感應(yīng)器的定位夾具如圖2所示，定位夾具為同軸 分段圓柱結(jié)構(gòu)，其中定位夾具上段小圓柱外徑與紫外光電感應(yīng)器的聚四氟乙烯襯套下端內(nèi) 徑間隙配合，定位夾具上段小圓柱端面有球面凹槽，球面凹槽的球心處于定位夾具中心軸 線上，球面半徑等于紫外光電管底部球面半徑，保證能與紫外光電管球面的充分接觸，定位 夾具上段小圓柱厚度與球面凹槽最大深度之差等于紫外光電感應(yīng)器設(shè)計要求的紫外光電 管底部與聚四氟乙烯襯套底部的裝配間距。定位夾具特定的尺寸設(shè)計既保證定位安裝間隙 及安裝尺寸，又能保障紫外光電管的定位及堅直安裝。同時保證單組份硫化硅橡膠的灌鑲 填充時不流出，避免后續(xù)清理。同時考慮夾具的輕量化和使用效率，定位夾具材料選用硬鋁
[0028] 利用上述定位夾具進行紫外光電感應(yīng)器安裝的步驟為：
[0029] 步驟1 :將定位夾具5置于表面平整的工作臺上，并在定位夾具表面貼一層脫模薄 膜，利于夾具的脫模并防止硅橡膠灌注時逸出。垂直裝入聚四氟乙烯襯套2,使定位夾具上 段小圓柱套入聚四氟乙烯襯套下端，且聚四氟乙烯襯套下端面與定位夾具臺階面貼合，如 圖1所示。
[0030] 步驟2 :用脫脂棉蘸取無水乙醇清潔紫外光電管1表面，將紫外光電管垂直置于定 位夾具的球面凹槽上，并位于聚四氟乙烯襯套2中間；定位夾具保證紫外光電管與聚四氟 乙烯襯套之間距離為I. 12mm?I. 84mm間隙及紫外光電管底部與聚四氟乙烯襯套底部的裝 配尺寸3. 3mm。
[0031] 步驟3 :采用0. 45ml⑶414單組份硫化硅橡膠4對紫外光電管與聚四氟乙烯襯 套之間的裝配間隙進行填充，其中GD414單組份硫化硅橡膠填充量0. 45ml由紫外光電管 與聚四氟乙烯襯套之間的裝配間隙尺寸計算得到；并對GD414單組份硫化硅橡膠硫化：裝 置整體在室溫下放置36h后，放入干燥箱，隨干燥箱升溫至70±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至 120 ± 2°C，保溫6h后關(guān)閉電源，隨干燥箱自然降溫至室溫。⑶414單組份硫化硅橡膠作用是 將紫外光電管1粘結(jié)在聚四氟乙烯襯套2上；硅橡膠充分硫化后生成適合有機硅粘結(jié)劑粘 結(jié)的表面，這種底涂既能提高粘結(jié)強度，又起到粘結(jié)、固定作用，也起防震作用，保護紫外光 電管在工作情況下不會受損。
[0032] 步驟4 :采用I. 45ml南大704單組份硫化硅橡膠填充⑶414單組份硫化硅橡膠 上方的紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之間間隙，其中南大704單組份硫化硅橡膠填充量 I. 45ml由要求的南大704單組份硫化硅橡膠軸向尺寸計算得到，如圖1中填充完南大704 單組份硫化硅橡膠后，從聚四氟乙烯襯套上端到南大704單組份硫化硅橡膠的軸向要求距 離為8. 0mm。并對南大704單組份硫化硅橡膠硫化：裝置整體在室溫下放置48± 12h后，放 入干燥箱，隨干燥箱升溫至70 ±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至120 ±2°C，保溫6h后關(guān)閉電源，隨 干燥箱自然降溫至室溫。南大704單組份硫化硅橡膠將紫外光電管1固定、粘結(jié)在聚四氟 乙烯襯套2中，其作為鑲嵌材料，起固定，減震作用，保證紫外光電管位置堅直，不會出現(xiàn)偏 擺,傾斜。
[0033] 紫外光電管組件裝配完成后，為確保裝配程序的有效性和該方法的可行性，需要 對紫外光電管的垂直度和裝配尺寸進行檢測，檢測結(jié)果表明滿足垂直度〇. 15_和裝配尺 寸要求。
[0034] 步驟5 :將定位夾具脫模，用脫脂棉蘸取無水乙醇清潔雙凸球面鏡表面，按照附圖 3將由紫外光電管與聚四氟乙烯襯套組成的光電管組件與雙凸球面鏡組裝成一體，形成紫 外光電感應(yīng)器。該紫外光電感應(yīng)器工作時，將雙凸球面鏡接收到的發(fā)動機燃燒室火焰發(fā)出 的紫外輻射光譜光信號匯聚，穿過紫外光電管，擊穿紫外光電管內(nèi)的氣體，輸出電壓信號。 完成火焰輻射波長對電信號的轉(zhuǎn)換檢測。
[0035] 使用定位夾具后的感應(yīng)器隨產(chǎn)品試驗驗證合格，滿足產(chǎn)品使用要求，其效果對比 如下表1 :
[0036] 表1改進前后效果對比表
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種紫外光電感應(yīng)器的定位夾具，其特征在于：定位夾具為同軸分段圓柱結(jié)構(gòu)，其 中定位夾具上段小圓柱外徑與紫外光電感應(yīng)器的聚四氟乙烯襯套下端內(nèi)徑間隙配合，定位 夾具上段小圓柱端面有球面凹槽，球面凹槽的球心處于定位夾具中心軸線上，球面半徑等 于紫外光電管底部球面半徑，定位夾具上段小圓柱厚度與球面凹槽最大深度之差等于紫外 光電感應(yīng)器設(shè)計要求的紫外光電管底部與聚四氟乙烯襯套底部的裝配間距。
2. -種采用權(quán)利要求1所述定位夾具的紫外光電感應(yīng)器的安裝方法，其特征在于：包 括以下步驟： 步驟1 :將定位夾具置于表面平整的工作臺上，并在定位夾具表面貼一層脫模薄膜；垂 直裝入聚四氟乙烯襯套，使定位夾具上段小圓柱套入聚四氟乙烯襯套下端，且聚四氟乙烯 襯套下端面與定位夾具臺階面貼合； 步驟2 :清潔紫外光電管表面，將紫外光電管垂直置于定位夾具的球面凹槽上，并位于 聚四氟乙烯襯套中間； 步驟3 :采用GD414單組份硫化硅橡膠對紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之間的裝配間 隙進行填充，其中GD414單組份硫化硅橡膠填充量由紫外光電管與聚四氟乙烯襯套之間的 裝配間隙尺寸計算得到；并對⑶414單組份硫化硅橡膠硫化：裝置整體在室溫下放置36h 后，放入干燥箱，隨干燥箱升溫至70±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至120±2°C，保溫6h后關(guān)閉電 源，隨干燥箱自然降溫至室溫； 步驟4 :采用南大704單組份硫化娃橡膠填充GD414單組份硫化娃橡膠上方的紫外光 電管與聚四氟乙烯襯套之間間隙，其中南大704單組份硫化硅橡膠填充量由要求的南大 704單組份硫化娃橡膠軸向尺寸計算得到；并對南大704單組份硫化娃橡膠硫化：裝置整 體在室溫下放置48±12h后，放入干燥箱，隨干燥箱升溫至70±2°C保溫8h ;繼續(xù)升溫至 120 ± 2 °C，保溫6h后關(guān)閉電源，隨干燥箱自然降溫至室溫； 步驟5 :將定位夾具脫模，清潔雙凸球面鏡表面，將由紫外光電管與聚四氟乙烯襯套組 成的光電管組件與雙凸球面鏡組裝成一體，形成紫外光電感應(yīng)器。
【文檔編號】F16B11/00GK104260020SQ201410472517
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】楊江美, 黨騰華, 李忠祥, 石元元 申請人:陜西航空電氣有限責任公司