一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构的制作方法

1.本发明涉及固体火箭发动机领域，具体涉及一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构。


背景技术：

2.法兰结构是固体火箭发动机喷管中常用的可拆式连接结构之一，其主要作用是将尾管与扩张段连接在一起，并保证喷管工作时的结构完整性，对法兰结构的主要要求有连接可靠、密封性和同轴性好、容易加工和装配、质量轻等。
3.现有喷管上常使用的法兰结构中，螺栓需从法兰盘一侧沿轴向装入，这种装配方式存在的问题主要是：设计时需要给此处的法兰结构预留螺栓与螺母的轴向安装空间，占用大量轴向尺寸，难以用于特定空间要求下的喷管尾管与扩张段连接；消极质量多，从而降低发动机的性能。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：为解决固体火箭发动机喷管中法兰结构占用轴向空间大，消极质量多等问题，本发明提供一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构。
5.本发明采用的技术方案是：一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构，包括螺栓、金属垫片、弹簧垫圈、螺母，以及一对在法兰盘边缘对应位置开有多个u型槽的尾管壳体与扩张段壳体，所述尾管壳体的法兰盘与扩张段壳体的法兰盘边缘均开有u型槽，所述螺栓装入法兰盘的u型槽中，所述金属垫片与弹簧垫圈按顺序套入螺栓的螺杆，所述金属垫片装入扩张段壳体法兰外端面的盲孔中，所述螺母通过螺纹与螺栓连接，并将金属垫片与弹簧垫圈压紧，完成整个装置的装配；
6.进一步，所述尾管壳体在法兰盘边缘开有均布一周的u型槽，所述扩张段壳体在法兰盘边缘开有同样数目的均布一周的u型槽；
7.进一步，所述尾管壳体与扩张段壳体上的u型槽底到轴线的距离相同；
8.进一步，螺栓装入尾管壳体与扩张段壳体的方式为：通过法兰盘上的u型槽沿径向装入，直至螺杆接触到u型槽槽底，并保持头部伸出于尾管壳体一侧，螺杆伸出于扩张段壳体一侧；
9.进一步，所述扩张段壳体法兰外端面上加工有多个盲孔，盲孔数量与u型槽数量相同，并且盲孔轴线与安装到位的螺栓螺母结构轴线重合。
10.本发明与现有技术相比的优点是：
11.(1)本发明的整个法兰结构轴向尺寸小，不必预留多余轴向空间用于螺栓与螺母的安装，并且减重效果良好；
12.(2)本发明的安装工艺过程简便，螺栓通过u型槽沿径向装入法兰盘；
13.(3)本发明的扩张段壳体法兰外端面加工有多个盲孔，可将金属垫片卡住从而保证螺栓螺母结构工作时不发生脱落；
14.(4)本发明的尾管壳体与扩张段壳体上没有加工螺纹，更换损坏的螺栓或螺母十分便利，可实现反复拆装的功能。
附图说明
15.以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行说明。
16.图1为本发明的立体结构示意图；
17.图2为本发明的正面示意图；
18.图3为本发明的螺栓连接部位局部剖视图；
19.图4为本发明的右侧剖视图。
20.图5为本发明的防脱落结构示意图。
21.图中：1、尾管壳体，2、扩张段壳体，3、螺栓，4、金属垫片，5、弹簧垫圈，6、螺母。
具体实施方式
22.结合附图对本发明进行说明。
23.如图1至图5所示，本发明提供一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，包括一对在法兰盘边缘对应位置开有多个u型槽的尾管壳体1与扩张段壳体2、螺栓3、金属垫片4、弹簧垫圈5、螺母6，整个结构的安装顺序为：1)将螺栓2装入尾管壳体1与扩张段壳体2法兰盘的u型槽中；2)将金属垫片4与弹簧垫圈5按顺序套入螺栓3的螺杆；3)将螺母6通过螺纹与螺栓3连接，并将金属垫片4与弹簧垫圈5压紧，完成整个装置的装配。
24.尾管壳体1在法兰盘边缘开有均布一周的u型槽，扩张段壳体2在法兰盘边缘开有同样数目的均布一周的u型槽，并且两个零件上u型槽槽底到轴线的距离相同，如此可以保证螺栓3能够装配到位。
25.螺栓3装入尾管壳体1与扩张段壳体2的方式为：通过法兰盘上的u型槽沿径向装入，直至螺杆接触到u型槽槽底，并保持头部伸出于尾管壳体一侧，螺杆伸出于扩张段壳体2一侧，这样可以使凸出的螺杆、金属垫片4、弹簧垫圈5与螺母6安装于扩张段壳体2一侧，从而最大程度减少法兰盘到尾管壳体1收敛段的轴向距离，使整体结构更为紧凑，减少预留给螺栓的轴向装配空间，并且相比开孔来说，u型槽的结构可以进一步减少法兰上的消极质量，提高发动机性能。
26.扩张段壳体2法兰外端面上加工有多个盲孔，盲孔数量与u型槽数量相同，并且盲孔轴线与安装到位的螺栓螺母结构轴线重合，此结构可以将安装到位的金属垫片4卡住，当螺母6安装到位后即可将金属垫片4完全固定，从而达到防止整个螺栓螺母结构脱落的目的。
27.本发明所述结构的产品工艺性、制造加工性、装配性与连接可靠性均已得到验证，并通过了多次地面试验考核，结构可靠，功能稳定，满足使用要求。
28.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实例细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。


技术特征：
1.一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构，其特征在于，包括：尾管壳体(1)、扩张段壳体(2)和紧固件；所述尾管壳体(1)的法兰盘与扩张段壳体(2)的法兰盘边缘沿周向均匀开有u型槽，尾管壳体(1)和扩张段壳体(2)的法兰盘上的u型槽对接，并通过紧固件连接固定。2.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄空间的喷管法兰连接结构，其特征在于：所述尾管壳体(1)法兰盘边缘的u型槽与所述扩张段壳体(2)法兰盘边缘的u型槽数量相同、尺寸相同。3.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，其特征在于：所述尾管壳体(1)与扩张段壳体(2)上的u型槽底到轴线的距离相同。4.根据权利要求1所述的一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，其特征在于：所述紧固件包括螺栓(3)、金属垫片(4)、弹簧垫圈(5)以及螺母(6)；所述螺栓(3)装入u型槽中；所述金属垫片(4)与弹簧垫圈(5)套在螺栓(3)的螺杆上，所述螺母(6)固定螺栓(3)，并将金属垫片(4)与弹簧垫圈(5)压紧。5.根据权利要求4所述的一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，其特征在于：所述螺栓(3)安装入法兰盘的方式为：通过法兰盘上的u型槽沿径向装入，直至螺杆接触到u型槽槽底，并保持头部伸出于尾管壳体(1)一侧，螺杆伸出于扩张段壳体(2)一侧。6.根据权利要求4所述的一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，其特征在于：所述扩张段壳体(2)法兰盘的外端面上加工有若干盲孔，盲孔数量与u型槽数量相同，盲孔轴线与安装到位的螺栓螺母结构轴线重合。7.根据权利要求6所述的一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，其特征在于：所述金属垫片(4)装入扩张段壳体(2)法兰外端面的盲孔中。

技术总结
为解决固体火箭发动机喷管中法兰结构占用轴向空间大，消极质量多等问题，本发明公开了一种适用于狭窄空间的固体火箭发动机喷管法兰连接结构，包括一对在法兰盘边缘对应位置开有多个U型槽的尾管壳体与扩张段壳体、螺栓、螺母、金属垫片以及弹簧垫圈。所述法兰结构通过螺栓螺母将尾管壳体与扩张段壳体固定在一起，保证固体火箭发动机在工作时保持良好的结构完整性，所述螺栓通过两个法兰盘边缘上的U型槽沿径向装入尾管壳体与扩张段壳体，所述螺母通过压紧金属垫片与弹簧垫圈将螺栓紧固于法兰盘上。法兰盘上。法兰盘上。


技术研发人员：薛嘉明 杨大望 陈沛然 杨明 董文波 张志
受保护的技术使用者：上海新力动力设备研究所
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/3/7