专利名称：一种排丝机和用该排丝机制作刷式密封装置的方法
技术领域：
本发明涉及刷式密封(封严)，特别是一种用于制作减少航空发动机二次流路空气损失的刷式密封装置的自动排丝机和用该排丝机制作刷式密封装置的方法。
背景技术：
刷式密封是一种能显著减少航空发动机二次流路空气损失的新技术，所用刷式密封装置是沿用多年的篦齿密封最简单、最实用、最有效的换代产品。实际应用表明，仅在航空发动机一处或几处关键部位采用刷式密封代替篦齿密封，就可使发动机的推力提高1% 3%，燃油消耗下降3% 5%。因此，采用刷式密封技术能显著提高发动机的性倉泛。
刷式密封装置的结构分为焊接结构和钣金扣压式结构。受技术条件的限制，我国目前生产的航空发动机所用刷式密封装置还都采用焊接结构。
国内航空发动机制造业制作焊接结构的刷式密封装置均采用手工排丝，其生产效率低，劳动强度大，加工质量不稳定。在手工排丝过程中，需要进行缠丝、制作刷束、排列刷束等工序，不仅时间长、工作繁琐，而且质量难以控制，受人为影响因素较多。手工排丝制造的刷环在排丝角度、刷丝总数量、刷丝均匀性等方面精度较低，直接影响刷式封严的质量和使用效果。
本申请人曾在CN101430007B专利申请中公开了一种采用手工与专用工装相结合的刷式密封装置制造方法。该方法虽可在一定程度上提高工效和减轻劳动强度，但尚存在许多缺陷:一是所需工序较多(包括缠丝、制作刷束、排列刷束、组装和焊接刷环等)，且工序繁杂，耗费工时较多，易出现质量问题；二是手工操作精度很难保证，如上所述，排丝角度控制、刷环刷丝总数量控制、刷丝均匀性控制等受人为因素影响，产品质量不稳定；三是生产效率仍较低，工人劳动强度仍较大。发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够代替人工实现自动化排丝的排丝机和用该排丝机制作刷式密封装置的方法，为减轻工人劳动强度、提高生产效率和产品质量创造条件。
为实现上述目的，本发明提供的排丝机包括安装在机架上的穿梭环和安装在机台上的排丝盘驱动机构；穿梭环所在平面与机台的台面垂直，穿梭环上有绕线轮，穿梭环通过三个穿梭环导轮安装在机架前部的半圆形开口上，穿梭环由主传动带传动，主传动带通过转接轮和导轮与传动轮相接，传动轮与主电机相接；排丝盘驱动机构包括排丝盘支撑机构和排丝盘传动带，排丝盘支撑机构由位于同一圆周上、对称分布的两个排丝盘支撑轮和两个排丝盘支撑调节轮组成，两个排丝盘支撑调节轮前后位置可调，排丝盘传动带由对称安装在机台上的四个排丝轮和与其中一个排丝轮相接的排丝电机传动，四个排丝轮中位于右上角的排丝轮为前后位置可调的排丝传动带调节轮；穿梭环从排丝盘支撑轮和盘丝盘支撑调节轮支撑的排丝盘中垂直穿越。用上述排丝机制作刷式密封装置的方法，按以下步骤进行:I)组装排丝盘:将两个刷式密封装置的内环板上下重叠放在一起，利用排丝工装将其固定；排丝工装由与重叠的两内环板总高度相等的外夹环和内夹环组成，外夹环和内夹环将两个重叠的内环板夹紧成一体；2)通过调整排丝盘支撑调节轮的位置将组装好的排丝盘置于排丝机的排丝盘支撑轮和排丝盘支撑调节轮上；通过调整排丝传动带调节轮的位置，使排丝传动带紧度适中；3)将缠有刷丝(可用倒线机完成)的绕线轮安装在排丝机的穿梭环上，将刷丝的端头固定到排丝盘上；4)根据排丝偏置角度(本实施例为45° )和排丝总圈数(本实施例为100000圈)设置排丝机主电机和排丝电机的转动控制程序；5)接通电源，启动排丝机主电机和排丝电机，由排丝机的穿梭环带动绕线轮将刷丝按设定的角度缠绕在排丝盘上，完成排丝后，排丝机自动停机；6)将完成排丝的排丝盘从排丝机上取下，将刷式密封装置的两个外环板分别置于排丝盘的上下、并与排丝盘中上下两个刷式密封装置的内环板对齐，然后用两个环形装配压板通过夹具将刷式密封装置的两个外环板在与内环板保持同轴的情况下压紧，将装配压板和排丝盘固定成一体；7)利用刀具沿刷式密封装置的两个外环板的外面将刷丝进行切割，将排丝工装的内夹环和外夹环分离；8 )将夹持在刷式密封装置的两个外环板和内环板间的刷丝的外端与刷式密封装置的外环板和内环板进行焊接，焊接后进行热处理；9)热处理后将装配压板拆卸，分解后制得两个独立的刷式密封装置。所述步骤I)中排丝工装的外夹环的内径与刷式密封装置的内环板的外径相同，内夹环的外径略小于刷式密封装置的内环板的内径，内夹环的外圆上有对称分布的一组“」”形缺口，在缺口内侧的内夹环上钻孔、攻丝并装入顶丝，通过向内拧进顶丝使内夹环缺口外侧部分向外涨大，与外夹环一起将两个重叠的内环板夹紧成一体。所述外夹环由多块端部带有对接缺口的圆弧形板块相互对接组成，并由螺钉连接成整环。与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、利用本发明提供的排丝机可取代人工实现刷式密封装置的自动排丝，并可实现一次加工同时完成两个密封装置的排丝，不仅减轻了工人的劳动强度，而且提高了生产效率。2、排丝机按编制的控制程序进行排丝，不受人为因素影响，排丝精度提高，排丝角度公差由±5°提高到±1° ;刷丝的数量误差可以由原来的100000±200提高到100000±20 ;刷丝每匝之间的排距保持恒定，排列精度可达0.02mm;刷丝厚度的整体误差提高到±0.15mm，制得的刷式密封装置产品质量明显提高。3、排丝过程稳定，极少出现断丝现象，可节约五分之一左右的刷丝。
图1为本发明排丝机的三维立体示意图；图2为图1排丝机的侧视图；图3为图1排丝机的俯视图；图4为排丝盘结构示意图；图5为图4排丝盘内夹环的局部剖视图；图6为图4排丝盘外夹环的局部剖视图；图7为排丝后的排丝盘结构示意图；图8为图5的D向视图；图9为切割刷丝前排丝盘与装配压板组装示意图；图10为刷式密封装置完成制作后工装拆卸示意图；图中:1-主电机，2-传动轮，3-主传动带，4-排丝盘支撑调节轮，5-排丝轮，6_排丝盘，7-排丝盘支撑轮，8-导轮，9-排丝传动带调节轮，10-排丝盘传动带，11-排丝电机，12-转接轮，13-穿梭环导轮，14-绕线轮，15-穿梭环，16-机架，17-机台，18-(刷式密封装置的)内环板，19-外夹环，20-内夹环，21-顶丝，22-刷丝，23-(刷式密封装置的)外环板，24-装配压板。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。结合图1至图3，本发明排丝机包括安装在机架16上的穿梭环15和安装在机台17上的排丝盘驱动机构；穿梭环15所在平面与机台的台面垂直，穿梭环上有绕线轮14，穿梭环通过三个穿梭环导轮13安装在机架16前部的半圆形开口上，穿梭环由主传动带3传动，主传动带3通过转接轮12和导轮8与传动轮2相接，传动轮2与主电机I相接；排丝盘驱动机构包括排丝盘支撑机构和排丝盘传动带10，排丝盘支撑机构由位于同一圆周上、对称分布的两个排丝盘支撑轮7和两个排丝盘支撑调节轮4组成，两个排丝盘支撑调节轮4前后位置可调，安装排丝盘时先将排丝盘支撑调节轮向内移动，将排丝盘置入定位后再移回原位并加锁定，排丝盘传动带10由对称安装在机台17上的四个排丝轮5和与其中一个排丝轮相接的排丝电机11传动，四个排丝轮中位于右上角的排丝轮为前后位置可调的排丝传动带调节轮9，用于调节排丝传动带的松紧度，排丝传动带紧度调好后将其锁定；穿梭环15从排丝盘支撑轮7和排丝盘支撑调节轮4支撑的排丝盘6中垂直穿越。结合图4至图10，利用上述排丝机制作刷式密封装置的方法按以下步骤进行:1.组装排丝盘6:将两个刷式密封装置的内环板18上下重叠放在一起，利用排丝工装将其固定；排丝工装由与重叠的两内环板18总高度相等的外夹环19和内夹环20组成，外夹环的内径与刷式密封装置的内环板18的外径相同，内夹环20的外径略小于内环板18的内径，为便于组装和拆卸，外夹环19由多块如图6所示端部带有对接缺口的圆弧形板块相互对接组成，并由螺钉连接成整环，在内夹环20的外圆上对称加工若干个如图5所示的“」”形缺口，在缺口内侧的内夹环上钻孔、攻丝并装入顶丝21，通过向内拧进顶丝21使内夹环缺口外侧部分向外涨大，与外夹环一起将两个刷式密封装置的内环板夹紧成一体；2.通过调整排丝盘支撑调节轮4的位置将组装好的排丝盘置于排丝机的排丝盘支撑轮7和排丝盘支撑调节轮4上；通过调整排丝传动带调节轮9的位置，使排丝传动带10紧度适中；3.将缠有刷丝的绕线轮14安装在排丝机的穿梭环15上，将刷丝的端头固定到排丝盘6上；4.根据排丝偏置角度(本实施例为45° )和排丝总圈数(本实施例为100000圈)设置排丝机主电机I和排丝电机11的转动控制程序；5.接通电源，启动排丝机主电机和排丝电机，由排丝机的穿梭环带动绕线轮将刷丝22按设定的角度缠绕在排丝盘上，完成排丝后，排丝机自动停机；6.将完成排丝的排丝盘从排丝机上取下，将刷式密封装置的两个外环板23分别置于排丝盘的上下、并与排丝盘中上下两个刷式密封装置的内环板18对齐，然后用两个环形装配压板24通过夹具将刷式密封装置的两个外环板23在与内环板保持同轴的情况下压紧，将装配压板24和排丝盘固定成一体；7.利用刀具沿刷式密封装置的两个外环板的外面将刷丝22进行切割，将排丝工装的内夹环20和外夹环19分离；8.将夹持在刷式密封装置的两个外环板和内环板间的刷丝的外端与刷式密封装置的外环板和内环板进行焊接，焊接后进行热处理；9.热处理后将装配压板24拆卸，分解后制得两个独立的刷式密封装置。
权利要求
1.一种排丝机，其特征在于:包括安装在机架(16)上的穿梭环(15)和安装在机台(17)上的排丝盘驱动机构；穿梭环(15)所在平面与机台的台面垂直，穿梭环上有绕线轮(14)，穿梭环通过三个穿梭环导轮(13)安装在机架(17)前部的半圆形开口上，穿梭环由主传动带(3)传动，主传动带(3)通过转接轮(12)和导轮(8)与传动轮(2)相接，传动轮(2)与主电机(I)相接；排丝盘驱动机构包括排丝盘支撑机构和排丝盘传动带(10)，排丝盘支撑机构由位于同一圆周上、对称分布的两个排丝盘支撑轮(7)和两个排丝盘支撑调节轮(4)组成，两个排丝盘支撑调节轮(4)前后位置可调，排丝盘传动带(10)由对称安装在机台(17)上的四个排丝轮(5)和与其中一个排丝轮相接的排丝电机(11)传动，四个排丝轮中位于右上角的排丝轮为前后位置可调的排丝传动带调节轮(9);穿梭环(15)从排丝盘支撑轮和盘丝盘支撑调节轮支撑的排丝盘(6)中垂直穿越。
2.一种用权利要求1所述的排丝机制作刷式密封装置的方法，其特征是按以下步骤进行: 1)组装排丝盘(6):将两个刷式密封装置的内环板(18)上下重叠放在一起，利用排丝工装将其固定；排丝工装由与重叠的两内环板(18)总高度相等的外夹环(19)和内夹环(20)组成，外夹环(19 )和内夹环(20 )将两个重叠的内环板夹紧成一体； 2)通过调整排丝盘支撑调节轮(4)的位置将组装好的排丝盘置于排丝机的排丝盘支撑轮(7)和排丝盘支撑调节轮(4)上；通过调整排丝传动带调节轮(9)的位置，使排丝传动带(10)紧度适中； 3)将缠有刷丝(可用倒线机完成)的绕线轮(14)安装在排丝机的穿梭环(15)上，将刷丝的端头固定到排丝盘(6)上； 4)根据排丝偏置角度(本实施例为45°)和排丝总圈数(本实施例为100000圈)设置排丝机主电机(I)和排丝电机(11)的转动控制程序； 5)接通电源，启动排丝机主电机和排丝电机，由排丝机的穿梭环带动绕线轮将刷丝(22)按设定的角度缠绕在排丝盘上，完成排丝后，排丝机自动停机； 6)将完成排丝的排丝盘从排丝机上取下，将刷式密封装置的两个外环板(23)分别置于排丝盘的上下、并与排丝盘中上下两个刷式密封装置的内环板(18)对齐，然后用两个环形装配压板(24)通过夹具将刷式密封装置的两个外环板(23)在与内环板保持同轴的情况下压紧，将装配压板(24)和排丝盘固定成一体； 7)利用刀具沿刷式密封装置的两个外环板的外面将刷丝(22)进行切割，将排丝工装的内夹环(20)和外夹环(19)分离； 8)将夹持在刷式密封装置的两个外环板和内环板间的刷丝的外端与刷式密封装置的外环板和内环板进行焊接，焊接后进行热处理； 9)热处理后将装配压板(24)拆卸，分解后制得两个独立的刷式密封装置。
3.根据权利要求要求2所述的制作刷式密封装置的方法，其特征是，所述步骤I)中排丝工装的外夹环 (19)的内径与刷式密封装置的内环板(18)的外径相同，内夹环(20)的外径略小于刷式密封装置的内环板(18)的内径，内夹环(20)的外圆上有对称分布的一组“」”形缺口，在缺口内侧的内夹环上钻孔、攻丝并装入顶丝(21)，通过向内拧进顶丝(21)使内夹环缺口外侧部分向外涨大，与外夹环(19) 一起将两个重叠的内环板夹紧成一体。
4.根据权利要求要求3所述的制作刷式密封装置的方法，其特征是，所述外夹环(19)由多块端部带有 对接缺口的圆弧形板块相互对接组成，并由螺钉连接成整环。
全文摘要
本发明公开了一种排丝机和用该排丝机制作刷式密封装置的方法，其中排丝机由主电机驱动的穿梭环和由排丝电机驱动的排丝盘驱动机构构成；穿梭环携带绕线轮从排丝盘中垂直穿越。用该排丝机制作刷式密封装置时先利用排丝工装组装排丝盘，然后将排丝盘置于排丝机上进行自动排丝，完成排丝后将排丝盘取下，将刷式密封装置的两个外环板置于排丝盘的上下部，并用压板和夹具将其和排丝盘固定成一体，然后进行刷丝切割、焊接和热处理，分解后可同时制得两个刷式密封装置。本发明具有减轻工人劳动强度、提高生产效率和排丝精度高的有益效果。
文档编号B21F23/00GK103143656SQ20131004331
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者郭红, 刘明铭, 李民, 卑喜敏, 瓮滨滨, 权晋亮, 谭伟佳, 宋志成, 黄晨华, 于达 申请人:沈阳黎明航空零部件制造有限公司