一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复装置和方法与流程

本发明属于航空发动机装配制造领域，涉及航空发动机外部管路装配修理技术，特别涉及一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复装置和方法。

背景技术：

航空发动机外部管路密封形式主要采用锥面密封，密封结构示意图见附图1。这种密封形式所选用的密封元件一般采用金属材料，能够很好的满足航空发动机燃油和滑油管路15℃至210℃工作条件下的密封需求。但是这种密封形式对密封面S精度要求很高，对内锥密封元件1和外锥密封元件8的锥面均有着色检查要求，密接度不小于80％，沿圆周不间断。若在装配时因为操作不当造成锥面S损伤，将导致密封失效。

目前排除这种密封失效现象的主要工艺方法是：将密封元件拆下，进行修复加工或更换新件。但是在一般情况下，由于内锥密封元件是与管路焊接为一体，外锥密封元件与其安装座设计为一体，因此所有密封元件均不易分解，需通过机械加工手段将其与相应连接部分切断。密封元件修复加工完成后或更换新件后则又需要重新与原先连接部分焊接为一体，进行热处理后方可再次使用。

采用这种工艺方法有以下几个缺点：

首先，修复周期很长。从机械切断拆分下，然后再焊接补加工后的或新的密封元件，再进行热处理，整个周期大约需要7到10天。对于外场使用来说，如何不具备修复条件，需要进行返厂修理，运输周期则需要3至8天。

其次，修复成本过高。该工艺方法，工序多、中转多、对设备要求高，成本自然不会低。同时要使考虑的返厂修理的运输成本，修复成本将进一步增加。

另外，修复可操作性差。对于部分外锥密封元件，若与其连接的主题结构尺寸很大，焊接后无法进入热处理炉，该工艺将不可实现。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提出了一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复装置和方法，降低该类零件修复的周期和成本，为外场受损外部管路快速复装提供保障。

本发明是通过下述的技术方案实现的：

一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复装置，包括内锥面修复装置和外锥面修复装置；内锥面修复装置包括内锥面研磨棒和压紧螺套，内锥面研磨棒一端设计为外锥体，外锥体大端直径尺寸大于锥面密封结构的内锥密封元件锥面大端直径，外锥体锥面的外法线夹角名义值与内锥面密封元件内法线夹角相同，外锥体锥面与内锥密封元件锥面密接度不小于80％，沿圆周不间断，内锥面研磨棒另一端为尾柄，尾柄直径小于压紧螺套内部通孔直径；压紧螺套设有柱形外螺纹，螺纹与锥面密封结构的外套螺母内螺纹相耦合，压紧螺套与外套螺母配合用于压紧内锥面研磨棒；

外锥面修复装置包括外锥面研磨棒和外套压紧螺母，外锥面研磨棒一端为内锥体，内锥体大端直径大于锥面密封结构的外锥密封元件锥面大端直径，内锥体锥面的外法线夹角名义值与外锥面密封元件内法线夹角相同，内锥体锥面与外锥面密封元件锥面密接度不小于80％，沿圆周不间断，外锥面研磨棒另一端为尾柄，尾柄直径小于外套压紧螺母内部通孔直径；外套压紧螺母为与外锥面密封元件耦合装配的外套螺母，外套压紧螺母用于压紧外锥面研磨棒。

进一步，压紧螺套末端为六棱柱。

进一步，内锥面研磨棒另一端尾柄与外锥体连接部分为圆柱形光杆，光杆直径比压紧螺套内部通孔直径小0.1mm；外锥面研磨棒(6)尾柄与外锥连接部分为圆柱形光杆，光杆直径尺寸比外套压紧螺母内部通孔直径小0.1mm。

进一步，内锥面研磨棒尾柄另一端为带滚花的手柄，手柄直径比压紧螺套内部通孔直径小0.5mm；外锥面研磨棒尾柄另一端为带滚花的手柄。

进一步，内锥面研磨棒和外锥面研磨棒选用铸铁类耐磨材料制成。

进一步，压紧螺套和外套压紧螺母选用不锈钢类防锈蚀材料制成。

一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复方法：针对受损的内锥密封元件，选择相匹配的内锥面研磨棒和压紧螺套，在内锥面研磨棒的锥面上均匀涂抹研磨膏，内锥面研磨棒和内锥密封元件锥面贴合后拧紧压紧螺套；然后沿着压紧螺套拧紧方向的反方向旋转压紧螺套，旋转角度10°至40°，使得内锥面研磨棒能够自由旋转即可；手持内锥面研磨棒尾柄部分，一边向内锥密封元件施加推力，一边旋转内锥面研磨棒，达到研磨内锥密封元件的目的；

针对受损的外锥密封元件，选择相匹配的外锥面研磨棒和外套压紧螺母，在外锥面研磨棒的锥面上均匀涂抹研磨膏；外锥面研磨棒和外锥密封元件锥面贴合后拧紧外套压紧螺母；然后沿着外套压紧螺母拧紧方向的反方向旋转外套压紧螺母，使得外锥面研磨棒能够自由旋转即可；手持外锥面研磨棒尾柄部分，一边向外锥密封元件施加推力，一边旋转外锥面研磨棒，达到研磨的目的。

进一步，沿着压紧螺套拧紧方向的反方向旋转压紧螺套，旋转角度10°至40°；沿着外套压紧螺母拧紧方向的反方向旋转外套压紧螺母，旋转角度10°至40°。

本发明包括内锥面修复装置和外锥面修复装置；内锥面修复装置包括内锥面研磨棒和压紧螺套，外锥面修复装置包括外锥面研磨棒和外套压紧螺母，手持内锥面研磨棒尾柄部分，一边向内锥密封元件施加推力，一边旋转内锥面研磨棒，达到研磨内锥密封元件的目的；手持外锥面研磨棒尾柄部分，一边向外锥密封元件施加推力，一边旋转外锥面研磨棒，达到研磨的目的。采用该装置和方法研磨修复发动机外部管路锥面密封元件密封面时，操作简单快捷，修复效率大大提升，而且特别适合外场修复，可以规避密封元件返厂修复的繁琐工艺。

采用该装置和方法后可以有效的降低发动机外部管路锥面密封元件修复的周期和成本，且可以做到现修现用，避免零件返厂，为发动机的正常运转提供有力保障。

【附图说明】

图1锥面密封结构示意图

图2内锥面修复装置结构示意图

图3外锥面修复装置结构示意图

其中：1-内锥面研磨棒；2-压紧螺套；3-外套螺母；4-内锥密封元件；5-管子；6-外锥面研磨棒；7-外套压紧螺母；8-外锥密封元件；9-安装基体。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述：

如图2所示，内锥面修复装置包括：内锥面研磨棒1和压紧螺套2，附图2中的内锥密封元件4是受损元件，管子5是航空发动机上的管路，与内锥密封元件焊接为一体，外套螺母3在装配使用过程压紧内锥密封元件4。

内锥面修复装置和方法的实现方案如下：

内锥面研磨棒1选用铸铁类耐磨材料。内锥面研磨棒1一端设计为外锥体，外锥体小端直径为Φ4mm，外锥体大端直径尺寸设计为大于内锥密封元件4锥面大端直径，锥面的外法线夹角名义值设计为与内锥面密封元件4内法线夹角相同，配合着色检查要求为密接度不小于80％，沿圆周不间断。内锥面研磨棒1另一端设计为一个尾柄，尾柄与外锥连接部分设计为圆柱形光杆，光杆直径尺寸设计为比压紧螺套2内部通孔直径小0.1mm；尾柄另一端设计为一个带滚花的手柄，手柄直径尺寸设计为比压紧螺套2内部通孔直径小0.5mm。压紧螺套2选用不锈钢类防锈蚀材料。压紧螺套2一端设计为柱形外螺纹，螺纹的公称直径及螺距设计为与外套螺母3的内螺纹相耦合。压紧螺套2另一端设计为一个六棱柱。压紧螺套2的轴心设计有一个通孔，通孔的直径比管子5的内径小2mm。外套螺母3是与内锥密封元件4配合使用的紧固件，在装配时，用于压紧内锥密封元件4。内锥密封元件4和管子5焊接为一体，是航空发动机管路的一部分。

针对受损的内锥密封元件4，按照上述描述，选择相匹配的内锥面研磨棒1和压紧螺套2，按照附图2进行装配。装配前在内锥面研磨棒1的锥面上均匀涂抹研磨膏；内锥面研磨棒1和内锥密封元件4锥面贴合后拧紧压紧螺套2；沿着压紧螺套2拧紧方向的反方向旋转压紧螺套2，旋转角度约10°至40°，使得内锥面研磨棒1可以自由旋转即可；手持内锥面研磨棒1尾柄部分，一边向内锥密封元件4施加推力，一边旋转内锥面研磨棒1，达到研磨内锥密封元件4的目的。

内锥面研磨棒1与内锥密封元件4的锥面有着色检查要求，密接度不小于80％，沿圆周不间断。这与航空发动机外部管路锥面密封的技术要求相同。通过这种设计，一方面保证了该装置的研磨工作面与待修复的锥面的同心，在研磨过程中能够确保研磨面贴合很好，不会二次损伤待修复密封元件；另一方面也保证了使用本装置和方法研磨修复的内锥密封元件4和与其相配合的密封元件的密接度，可以有效的恢复密封性能。

外锥面修复装置和方法发明技术方案

如图3所示，外锥面修复装置包括外锥面研磨棒6和外套压紧螺母7，附图3外锥密封元件8是受损元件，固定在发动机基体上。

外锥面修复装置和方法的实现方案如下：

外锥面研磨棒6选用铸铁类耐磨材料。外锥面研磨棒6一端设计为内锥体，内锥体小端直径为Φ4mm，内锥体大端直径尺寸设计为大于外锥密封元件8锥面大端直径，锥面的外法线夹角名义值设计为与外锥面密封元件8内法线夹角相同，配合着色检查要求为密接度不小于80％，沿圆周不间断。外锥面研磨棒6另一端设计为一个尾柄，尾柄与外锥连接部分设计为圆柱形光杆，光杆直径尺寸设计为比外套压紧螺母7内部通孔直径小0.1mm；尾柄另一端设计为一个带滚花的手柄，手柄直径尺寸设计为Φ5～Φ10mm。外套压紧螺母7选用不锈钢类防锈蚀材料，设计为与外锥密封元件耦合装配的外套螺母相同即可。外锥密封元件8和发动机基体焊接为一体，是航空发动机管路的一部分。

针对受损的外锥密封元件8，按照上述描述，选择相匹配的外锥面研磨棒6和外套压紧螺母7，按照附图3进行装配。装配前在外锥面研磨棒6的锥面上均匀涂抹研磨膏；外锥面研磨棒6和外锥密封元件8锥面贴合后拧紧外套压紧螺母7；沿着外套压紧螺母7拧紧方向的反方向旋转外套压紧螺母7，旋转角度约10°至40°，使得外锥面研磨棒6可以自由旋转即可；手持外锥面研磨棒6尾柄部分，一边向外锥密封元件8施加推力，一边旋转外锥面研磨棒6，达到研磨的目的。

外锥面研磨棒6的锥面与外锥密封元件8的锥面有着色检查要求，密接度不小于80％，沿圆周不间断，这与航空发动机外部管路锥面密封的技术要求相同，通过这种设计，一方面保证了该装置的研磨工作面与待修复的锥面的同心，在研磨过程中能够确保研磨面贴合很好，不会二次损伤待修复密封元件；另一方面也保证了使用本装置和方法研磨修复的外锥密封元件8和与其相配合的密封元件的密接度，可以有效的恢复密封性能。

内锥面修复装置和方法的具体实施方式如下：

内锥面修复装置和方法原理示意图见附图2。

(1)内锥面研磨棒1选用铸铁类耐磨材料，是本装置和方法的主要工作元件，内锥面研磨棒1与内锥面密封元件4的锥面配合着色检查要求为密接度不小于80％，沿圆周不间断；

(2)压紧螺套2与外套螺母3通过螺纹耦合连接，用于固定内锥面研磨棒1，同时使得内锥面研磨棒1的尾柄光杆部分可以在其通孔内自由旋转；

(3)外套螺母3是与内锥密封元件4配合使用的紧固件，在装配时用于压紧内锥密封元件4；

(4)内锥密封元件4是待修复的密封元件，与管子5焊接为一体，是航空发动机管路的一部分；

(5)在使用该装置和方法修复内锥密封元件4时，需按照附图2进行装配，装配前在内锥面研磨棒1的锥面上均匀涂抹研磨膏；

(6)内锥面研磨棒1和内锥密封元件4锥面贴合后拧紧压紧螺套2；

(7)沿压紧螺套2拧紧方向的反方向旋转压紧螺套2，旋转角度约10°至40°，使得手持内锥面研磨棒1时可以自由旋转即可；

(8)手持内锥面研磨棒1尾柄部分，一边向内锥密封元件4施加推力，一边旋转内锥面研磨棒1，在内锥面研磨棒1和研磨膏的共同作用下达到研磨内锥密封元件4的目的；

(9)待修复内锥密封元件4表面损伤研磨修复完成后，需要进行清洗烘干工序，方可进行复装。

外锥面修复装置和方法的具体实施方式如下：

外锥面修复装置和方法原理示意图见附图3。

(1)外锥面研磨棒6选用铸铁类耐磨材料，是本装置和方法的主要工作元件，外锥面研磨棒6与外锥面密封元件8的锥面配合着色检查要求为密接度不小于80％，沿圆周不间断；

(2)压紧外套螺母7与外锥面密封元件8通过螺纹耦合连接，用于固定外锥面研磨棒6，同时使得外锥面研磨棒6的尾柄光杆部分可以在其通孔内自由旋转；

(3)外锥密封元件8是待修复的密封元件，焊接在发动机上，可以视为航空发动机管路的一部分；；

(4)在使用该装置和方法修复外锥密封元件8时，需按照附图3进行装配，装配前在外锥面研磨棒6的锥面上均匀涂抹研磨膏；

(5)外锥面研磨棒6和外锥密封元件8锥面贴合后拧紧压紧外套螺母7；

(6)沿压紧外套螺母7拧紧方向的反方向旋转压紧外套螺母7，旋转角度约10°至40°，使得手持外锥面研磨棒6时可以自由旋转即可；

(7)手持外锥面研磨棒6尾柄部分，一边向外锥密封元件8施加推力，一边旋转，在外锥面研磨棒6和研磨膏的共同作用下达到研磨外锥密封元件8的目的；

(8)待修复内锥密封元件4表面损伤研磨修复完成后，需要进行清洗烘干工序，方可进行复装。

应用实例

《某型发动机燃油总管锥面接嘴损伤修复工艺优化方案》

某型发动机是在研动力装置，由甲厂向乙厂配套提供燃油总管。在总装过程中，由于操作不慎，导致燃油总管组件上一个分管的锥面接嘴密封面划伤，装配完成后进行密封试验时发现存在打压液体滴露现象，该分管密封失效。

由于乙厂没有制造修复加工燃油总管的设备，为了尽快解决该问题，制定了将燃油总管返回甲厂修理的措施，并将意见反馈给甲厂。甲厂接到消息后，制定了燃油总管锥面接嘴损伤修复工艺方案：切下密封元件—在专用设备上进行机加修复—固熔热处理—焊接—密封性检查—时效热处理—流量调试—入库发运，初步估计需要周期20天，费用约4.5万元。由于研制任务十分迫切，在乙厂得到甲厂的修复方案后，表示若因修复燃油总管耽误20天时间，势必将拖延总装进度，不能接受该方案，一时陷入僵局。

为了缩短燃油总管锥面接嘴修复周期，降低返修成本，确保型号研制任务交付，经过对锥面密封原理的分析，设计出一种航空发动机外部管路锥面密封研磨修复装置和方法。由于该装置和方法设计简单巧妙，仅用了1天就完成了该装置的制造加工，设计者用了7分钟在现场就完成了锥面接嘴的修复工作，经过现场打压试验，密封失效现象消失。

该装置和方法的使用，避免了燃油总管的返厂修复工作，为采用锥面密封元件的航空发动机外部管路提供一种高效的修复表面损伤的方案，易于现场操作，极大地降低了该类零件的返修周期和成本。

根据对该型在研发动机外部管路的跟踪了解，由于在试车过程中需要不断的分解检查，在分解复装5次以内时，密封元件几乎无损伤；但是当分解复装20次时，已有约35％的密封元件都遭受了不同程度的损伤，密封失效。按照单台修复35件密封元件计算，若按照老工艺进行返厂修复，单台预计价格在80万左右，维修周期需要一个月。而采用本装置和方法后，每次分解即可进行维护性修复，无需返厂，单台维修成本降低至约7000元，维修周期降低至约4小时。

7)在切割时利用线切割或砂轮切割去除增加的工艺补缩筋，并打磨干净。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。