一種毛細管密封連接結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種毛細管密封連接結構，包括毛細管(1)、彈性體(2)、被連接件(3)、壓緊套(4)和外套螺母(5)。所述圓環形的彈性體(2)套在毛細管(1)上，其外壁面與被連接件(3)的密封孔的內壁面接觸。彈性體(2)的一個端面與被連接件(3)接觸，另一個端面與壓緊套(4)的一個端面接觸。壓緊套(4)的另一個端面與外套螺母(5)接觸，外套螺母(5)與被連接件(3)的螺紋配合，并向壓緊套(4)施加壓力，使彈性體(2)變形，實現密封，并通過摩擦力使毛細管(1)不發生軸向移動。本實用新型結構簡單、拆裝方便、毛細管變形小、對毛細管的污染小。
【專利說明】
一種毛細管密封連接結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種毛細管密封連接結構，尤其是一種適用于航天器推進系統地面測試用的金屬毛細管密封連接結構。
【背景技術】
[0002]航天器推進系統地面測試中，需要對金屬毛細管進行打壓、高壓檢漏、流量壓降、沖洗和潔凈度檢查等多項測試，所有測試過程都要對毛細管進行密封連接，要求連接結構可快速安裝和拆卸，不能損傷毛細管，不能影響毛細管的尺寸精度，不能產生多余物污染，密封結構的耐壓和漏率達到要求，例如耐壓8MPa，氦質譜檢漏檢測的漏率小于I X 10—4Pa.L/s0
[0003]通常的做法是先在毛細管上真空釬焊轉接頭，打壓試驗和高壓檢漏完成后再切除轉接頭。這種方法成本高，生產效率很低，切除轉接頭時容易污染毛細管內部和試驗介質，對后續使用造成安全隱患，必須再進行多次沖洗。沖洗采用注射器、洗耳球等工具手工按壓密封，效率低，容易導致毛細管變形，對于長的毛細管，由于流阻很大，手工沖洗尤其困難。
[0004]中國專利CN102239408公開了另一種毛細管連接結構，其密封位置在毛細管管口附近，利用毛細管管口外周的環形密封件發生彈性變形產生密封作用，該環形密封件在毛細管前端頭的區域內包圍毛細管，毛細管的前端頭通過環形密封件的變形相對毛細管插口被密封。該結構的缺點是:必須對毛細管口預處理，操作難度大和成本高，制約了裝配效率，對于薄壁的毛細管，端面鋒利而薄弱，多次拆裝密封后，容易從密封件上切下多余物，影響毛細管和測試介質的潔凈度，同時毛細管自身也容易變形。這些都將制約了該方法在航天器推進系統地面測試中的應用效果和安全性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單、拆裝方便、毛細管變形小、污染小的毛細管密封連接方法。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:
[0007]—種毛細管密封結構，包括毛細管、彈性體、被連接件、壓緊套和外套螺母。被連接件內有凸字形圓柱階梯空腔，其中直徑較小的空腔作為毛細管插入孔，直徑較大的空腔作為密封孔，毛細管前端插入毛細管插入孔。圓環形的彈性體套在毛細管上，彈性體的外壁面與密封孔的內壁面接觸，彈性體的一個端面與毛細管插入孔和密封孔的交接端面接觸，另一個端面與壓緊套的一個端面接觸;壓緊套另一個端面與外套螺母的一個端面接觸，外套螺母與被連接件螺紋連接，壓緊套內有供毛細管穿過的圓柱孔，壓緊套的一個外壁面與密封孔的內壁面接觸。外套螺母通過壓緊套向彈性體施加軸向壓力，彈性體被壓縮發生變形，實現毛細管插入孔和密封孔的密封。
[0008]所述彈性體的內壁面與毛細管的外壁面之間為過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.1mnin
[0009]所述彈性體的外壁面與被連接件的密封孔內壁面之間為過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.1_。
[0010]所述壓緊套與外套螺母接觸的壓緊套的端面和外套螺母的端面的粗糙度在Ra3.2以上。
[0011]所述壓緊套上的外圓柱面與所述被連接件的密封孔的內壁面之間為間隙配合。
[0012]所述毛細管插入孔的另一側有內徑比插入孔直徑和毛細管外徑小的限位孔，用于限制毛細管插入深度。
[0013]所述彈性體為O型圈。
[0014]所述毛細管的材料為不銹鋼、鈦合金或高溫合金。
[0015]所述被連接件、壓緊套或外套螺母的材料是金屬或工程塑料。
[0016]所述被連接件上有與外界連接的接口或堵頭。
[0017]本實用新型與現有技術相比的優點在于:
[0018](I)本實用新型的零件少，成本低，裝配和拆卸效率高；
[0019](2)密封位置在毛細管遠離管口的外圓柱面上，對毛細管端面質量要求不高，避免了密封過程中毛細管管口承壓導致的變形和多余物污染；
[0020](3)彈性體和毛細管的接觸面積可以通過調整彈性體的數量或軸向長度來改變，當接觸面積較大時，不需施加很大的壓力，就可實現可靠密封和摩擦固定效果，避免向毛細管施加過大的徑向壓力導致毛細管變形，也避免了彈性體損傷，有利于多次重復使用；
[0021](4)零件之間的最大間隙或最大過盈小，彈性體與毛細管之間處于過渡配合，在不拆卸整個連接結構的情況下，只需要擰松外套螺母，彈性體與毛細管之間的壓力和由此產生的摩擦力就基本或完全消失，可以輕松地將毛細管抽出、取下;裝配毛細管時，只需將毛細管插入連接結構中，擰緊外套螺母即可。并且由于彈性體與毛細管之間以及彈性體和被連接件之間的過渡配合的最大間隙或最大過盈小，只要施加很小的壓力，就可實現可靠密封和摩擦固定效果，擰緊外套螺母所需的力矩小，通常不用扳手即可實現，因此裝配和拆卸效率高；
[0022](5)毛細管與彈性體之間處于過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.10mm，有很好的定心對中作用，避免了毛細管口在裝配時對彈性體切割產生多余物污染；
[0023](6)被連接件上有與外接設備的接口，省略了釬焊工序和手工按壓操作，降低了勞動強度，并且能夠對長的毛細管進行高效操作，提高了生產效率；
[0024](7)壓緊套與外套螺母接觸的端面的粗糙度在Ra3.2以上，避免在外套螺母向壓緊套施加軸向壓力時，壓緊套轉動繼而引起彈性體的轉動，因而降低了彈性體磨損產生多余物的風險；
[0025](8)彈性體可以為標準O型圈，便于替換，成本低。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型毛細管密封連接結構的一種剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，毛細管密封連接結構包括毛細管1、彈性體2、被連接件3、壓緊套4和外套螺母5;被連接件3內有凸字形圓柱階梯空腔，毛細管I前端插入凸字形圓柱階梯空腔的直徑較小的毛細管插入孔;圓環形的彈性體2套在毛細管I上，彈性體2的外壁面與凸字形圓柱階梯空腔的直徑較大的密封孔的內壁面接觸，彈性體2的一個端面與毛細管插入孔和密封孔的交接端面接觸，另一個端面與壓緊套4的一個端面接觸，壓緊套4另一個端面與外套螺母5的一個端面接觸。
[0028]外套螺母5與被連接件3為螺紋連接，螺紋擰緊，外套螺母5向壓緊套4施加軸向壓力，在此壓力下，彈性體2被壓縮發生彈性和/或塑性變形，對毛細管I的外壁面和被連接件3的內壁面施加徑向壓力，并對毛細管插入孔和密封孔的交接端面施加軸向壓力，實現密封；壓緊套4內有圓柱孔供毛細管I穿過，壓緊套4的一個外壁面與密封孔的內壁面接觸;毛細管插入孔的另一側有內徑比插入孔直徑和毛細管外徑小的限位孔6，用于限制毛細管插入深度。
[0029]由于毛細管I的外壁面與彈性體2內壁之間的徑向壓力產生的摩擦力限制了毛細管I沿軸線方向的相對移動，特別是在流體介質壓力驅動下的移動。當流體介質壓力較高時，需要的摩擦力也加大，這可以通過增加彈性體2的軸向長度，和/或增加壓緊套4向彈性體2的壓力，以便提供足夠的摩擦力和密封性能，降低對毛細管的徑向壓力。彈性體屬于易耗損件，當表面磨損時需要更換。被連接件3上有與外界的接口，該接口形式和尺寸與實際需要連接的設備相匹配。
[0030]為了便于拆裝，上述零件之間在非壓緊狀態時，彈性體2的外壁面與毛細管I的內壁面之間以及彈性體2的外壁面與被連接件3的密封孔內壁面之間為過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.01mm。其它零件之間的孔軸配合都是小間隙配合。
[0031 ]壓緊套4與外套螺母5接觸的端面粗糙度在Ra3.2以上，從而摩擦力較小，避免在擰緊外套螺母5時，壓緊套4轉動繼而引起彈性體2的轉動，降低了彈性體2磨損產生多余物的風險。被連接件3與彈性體2接觸的密封表面的粗糙度也在Ra3.2以上，并且沒有貫穿接觸面的劃痕，以便保證密封性能。
[0032]本實用新型毛細管密封連接結構的首次裝配順序可以如下:先將外套螺母5、壓緊套4、彈性體2和被連接件3按圖1依次裝配，外套螺母5與被連接件3的螺紋擰上但不擰緊，再將毛細管I插入壓緊套4的內孔并一直深入到被連接件3的毛細管插入孔中，毛細管I的前端面距被連接件3的毛細管插入孔和密封孔的交接端面的距離大于2倍毛細管外徑，限位孔6限制毛細管I的最大插入深度。然后擰緊外套螺母5。
[0033]本實用新型毛細管密封連接結構的拆卸順序如下:擰松外套螺母5，此時彈性體2恢復原狀，與毛細管I的摩擦力減小或消失，可直接將毛細管I從密封連接結構中拔出。
[0034]本實用新型毛細管密封連接結構的二次裝配順序可以如下:保持外套螺母5不擰緊，將毛細管I插入壓緊套4的內圓柱孔并一直深入到被連接件3內部的限位孔6，然后擰緊外套螺母5。
[0035]在本實施例中，毛細管I外徑為1.7mm，內徑為0.7mm，長度為2600mm，材料為lCrl8Ni9Ti不銹鋼，也可以是其他不銹鋼材料或者鈦合金或者高溫合金。彈性體2是GB/T3452.1-2005的標準O型圈，內徑為1.8mm，外徑為5.4mm，數量為2個。O型圈，便于替換，成本低，O型圈的數量也可以為別的數量。彈性體2的材料為丁腈橡膠，也可以是其他橡膠材料。被連接件3的密封孔內徑為5.5mm，與外套螺母5為螺紋連接，配合螺紋為M12 X I，限位孔6的內徑為1mm。毛細管I的前端面距被連接件3的毛細管插入孔和密封孔的交接端面的距離為10mm。被連接件3的左端是與外接測試設備匹配的接口為M12 X I螺紋和74°外錐面接口。被連接件3、壓緊套4或外套螺母5的材料為不銹鋼，也可以是鈦合金和鋁合金等金屬材料，以及尼龍和聚四氟乙烯等工程塑料。
[0036]試驗表明，在毛細管I中充入1MPa水壓，保持5min，密封接頭沒有滲漏、變形和毛細管I的相對移動。向毛細管I中充入5MPa氦氣，用真空室法對接頭進行氦質譜檢漏，實測漏率為8.5X10—6Pa.L/s。向毛細管I中通入2MPa的無水乙醇，維持流動狀態60min，密封接頭沒有出現滲漏。
【主權項】
1.一種毛細管密封連接結構，其特征在于:包括毛細管(I)、彈性體(2)、被連接件(3)、壓緊套(4)和外套螺母(5);被連接件(3)內有凸字形圓柱階梯空腔，其中直徑較小的空腔作為毛細管插入孔，直徑較大的空腔作為密封孔，毛細管(I)前端插入毛細管插入孔；圓環形的彈性體(2)套在毛細管(I)上，彈性體(2)的外壁面與密封孔的內壁面接觸，彈性體(2)的一個端面與毛細管插入孔和密封孔的交接端面接觸，另一個端面與壓緊套(4)的一個端面接觸，壓緊套(4)另一個端面與外套螺母(5)的一個端面接觸，壓緊套(4)內有供毛細管(I)穿過的圓柱孔，壓緊套(4)的一個外壁面與密封孔的內壁面接觸;外套螺母(5)與被連接件(3)螺紋連接，外套螺母(5)通過壓緊套(4)向彈性體(2)施加軸向壓力，彈性體(2)被壓縮發生變形，實現毛細管插入孔和密封孔的密封。2.根據權利要求1所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述彈性體(2)的內壁面與毛細管(I)的外壁面之間為過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.1_。3.根據權利要求2所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述彈性體(2)的外壁面與被連接件(3)的密封孔內壁面之間為過渡配合，最大間隙或最大過盈不大于0.1_。4.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述壓緊套(4)與外套螺母(5)的接觸端面的粗糙度在Ra3.2以上。5.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述壓緊套(4)上的外壁面與所述被連接件(3)的密封孔的內壁面之間為間隙配合。6.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述毛細管插入孔的另一側有內徑比插入孔直徑和毛細管外徑小的限位孔(6)，用于限制毛細管插入深度。7.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述彈性體(2)為O型圈。8.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述毛細管(I)的材料為不銹鋼、鈦合金或高溫合金。9.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述被連接件(3)、壓緊套(4)或外套螺母(5)的材料是金屬或工程塑料。10.根據權利要求1或2或3所述的一種毛細管密封連接結構，其特征在于:所述被連接件(3)上有與外界連接的接口或堵頭。
【文檔編號】F16L19/025GK205447024SQ201520857212
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年10月30日
【發明人】仝穎剛, 周怡秋, 吳耀武, 李勝軍, 冉榮
【申請人】北京控制工程研究所