一種用于傳遞超高壓氣體的分流通道裝置的制作方法

本發明提供一種用于傳遞超高壓氣體的分流通道裝置，它是一種用于超高壓氣體閥門與二級超高壓氣體通道之間的分流通道裝置，尤其是涉及一種用于超高壓氣體主流道和分流道之間的連接裝置，它適用于超高壓氣體分流，屬于航空宇航科學技術領域

背景技術：

管道系統作為一種最具代表性的流體介質運輸系統，在石油化工、核工業、航空宇航科學等眾多領域中都具有廣泛的應用，發揮這及其重要的作用。而高壓管道通常負擔著輸送易燃、易爆、高溫、有毒和腐蝕性的氣態或者液態介質的任務，一旦發生泄漏，內部的高壓液體和氣體將會產生強大的噴射力，對周圍的結構和設備造成嚴重的損害，甚至發生爆炸等更加嚴重的后果。

管道的連接方式主要有螺紋連接、法蘭連接、焊接、承插口連接、卡套式連接、溝槽式連接等方式，但對于承受高壓流體介質的管道，對整個管道以及連接處的密封性要求很高，在連接方式上通常采用法蘭連接和焊接的方式。采用焊接方式對管道進行連接的過程中，通常采用電弧焊、氬弧焊、釬焊等焊接工藝，由于焊接位置并非處于一個平面內，增加了焊接的難度，焊縫處往往存在著大量的缺陷，因此采用合適的工藝及技術方案進行焊接對整個通道系統制造質量的好壞有著重要的影響。

在整個管道體系內，常用三通改變流體的流動方向，而涉及到多通道流體介質分流的情況，勢必會增加焊縫數量，從而增加失效的風險，這就要求新的多通道轉換裝置不僅能夠滿足耐高壓氣體介質的特點，同樣需要在避免三級通道與主通道不產生裝配干涉的基礎上，增加主流道與分流道之間的焊接穩定性。針對這些要求，提出了一種新的用于傳遞高壓氣體連接裝置的設計方案。

技術實現要素：

(1)目的

本發明的目的是提供一種用于傳遞超高壓氣體的分流通道裝置，它是一種在與三級流道不發生干涉的基礎上的傳遞超高壓氣體的分流通道裝置，其克服了現有的技術的不足，能夠極大程度的提高主管道與分管道之間連接的可靠性，并提供了檢查連接密封性的方法，是一種加工簡易、穩固耐用的可靠的耐高壓分流通道。

(2)技術方案

本發明一種用于傳遞超高壓氣體的分流通道裝置，它是一種用于傳遞超高壓氣體介質的分流通道裝置，見圖1；

它由主流道接口(1)、主流道(2)、馬鞍形卡座(3)、封死螺母(4)、二級流道(5)五個部分組成；它們之間的連接關系是：主流道接口(1)與主流道(2)通過氬弧焊進行固定連接，主流道(2)與馬鞍形卡座(3)通過氬弧焊進行固定連接，馬鞍形卡座(3)與封死螺母(4)通過螺紋連接，馬鞍形卡座(3)與二級流道(5)通過高溫釬焊進行連接；

所述主流道接口(1)由于在主流道(2)背面，與二級流道(5)和位于二級流道(5)上的三級流道(81)不發生干涉，在主流道(2)指定位置加工主流道裝配孔(42)并插入主流道接口(1)進行焊接；

該主流道接口(1)的形狀構造是：外徑為10mm的直管，其壁厚與長度按要求設置(如壁厚1mm，長度100mm)，由于整個管道在整個工作環境的溫度較高，防止高溫環境下材料軟化造成整個部件的變形，使得二級流道(5)和其裝配孔(61)引出的三級流道(81)相互產生應力造成長時間服役下失效，造成壓力泄漏，故選用材料為高溫合金(其型號可選用gh4169)；在主流道接口(1)與主流道(2)連接的過程中先采用插承式連接，然后通過氬弧焊進行固定連接；

所述主流道(2)與二級流道(5)連接的過程中，由于受到二級流道(5)引出的三級流道(81)的裝配干涉，采用直接電弧焊操作復雜，影響焊接質量，增加了由于焊縫問題造成的泄漏風險；同時由于電弧的影響范圍過大，其對三級流道(81)會造成損傷，導致產品整體報廢；因此，在主流道(2)和二級流道(5)連接中引入馬鞍形卡座(3)，其與主流道(2)預先通過氬弧焊的方式連接在一起；這樣一方面可以簡化焊接難度，另一方面直接定位二級流道(5)，能夠保證二級流道(5)的垂直度；

該主流道(2)的形狀構造是：整體為圓環式結構，由管材滾彎而成，根據使用要求，整個圓環的橢圓度小于3％，兩端面接口最終對齊，采用氬弧焊的方式將接頭進行連接，形成一個封閉的圓環通道；其垂直于整個主流道(2)的平面上開有多個(如8個)二級流道裝配孔(41)，兩孔的間隔按要求設置(如45°)；整體材料選擇高溫合金(其型號可選用gh4169)，一方面考慮整個產品的服役工況比較復雜，均在高溫下，防止由于強度過低而導致的材料高溫軟化，另一方面考慮各部分的使用材料一致，防止由于高溫下的材料熱脹系數不同而產生的應力，從而導致連接處的開裂；

所述馬鞍形卡座(3)的形狀構造是：為圓柱形棒料加工而成，底部r7半圓形槽(53)與主流道(2)外切配合，頂部加工有外螺紋，用于與封死螺母(4)進行配合；馬鞍形卡座(3)的中部位置開有一個方形槽(54)，用于在緊固封死螺母(4)過程中的夾持；待馬鞍形卡座(3)焊接在主流道(2)的指定位置上后，將整個帶有馬鞍形卡座(3)的主流道(2)安置在固定工裝上進行打孔工作，在馬鞍形卡座(3)沿主流道(2)平面垂直方向上加工有階梯孔，與二級流道(5)連接，與二級流道(5)單邊有間隙，孔2(52)與主流道(2)相通，用于后續高溫釬焊工藝預置釬料使用；

所述封死螺母(4)的形狀構造是：整體為外六角接頭，內有加工螺紋盲孔(71)，其內有螺紋與馬鞍形卡座(3)配合，主要用于經過馬鞍形卡座(3)焊接工作過后的各焊縫處氣密性檢驗；

所述二級流道(5)的形狀構造是：整體為端頭封死的圓柱形結構，其外徑與長度按要求設置(如外徑為10mm，長度為80mm)，在一側開有若干裝配孔(61)，用于連接三級流道(81)使用；材料為高溫合金(其型號可選用gh4169)，同樣是考慮到復雜的高溫服役條件和減少材料屬性失配引起的應力。

(3)優點和功效

本發明的特點在于通過改進了傳統的分流道設計方案，使其能夠適用于高壓氣體介質的傳遞工作，在不影響次級流道設計和使用性的基礎上，增加了主次流道連接的連接可靠性，同時無需借助其他密封工裝而直接進行連接氣密性檢驗，減少了設計成本，提高了生產效率，增加了制造可靠性。

附圖說明

圖1本發明用于傳遞超高壓氣體的分流通道裝置示意圖。

圖2本發明分流通道氣密性檢測狀態示意圖。

圖3本發明分流通道與二級流道配合狀態示意圖。

圖4本發明主流道結構圖。

圖5本發明馬鞍形卡座結構圖。

圖6本發明二級流道結構示意圖。

圖7本發明封死螺母結構示意圖。

圖8本發明三級流道結構示意圖。

圖中的序號和符號說明如下：

1、主流道接口2、主流道3、馬鞍形卡座4、封死螺母5、二級流道

41、二級流道裝配孔42、主流道裝配孔

51、孔152、孔253、半圓形槽54、方形槽

61、裝配孔

71、螺紋盲孔

81、三級流道

具體實施方式

見圖1，本發明一種用于超高壓氣體的分流通道裝置，其主要包括五部分：主流道接口1、主流道2、馬鞍形卡座3、封死螺母4、二級流道5。它們之間的位置連接關系是：主流道接口1垂直于主流道2平面，通過焊接方式與主流道2連接；馬鞍形卡座3垂直于主流道2平面，外切配合通過焊接方式連接于主流道2上表面；二級流道5垂直于主流道2平面插入馬鞍形卡座3的孔內，通過真空釬焊的方式進行連接；如圖2所示，封死螺母4與馬鞍形卡座3采用螺紋連接，使用過程中需要配合o型密封墊圈以及密封膠帶。

所述主流道接口1采用的材料為高溫合金，其型號為gh4169，由于整個管道在整個工作環境的溫度較高，防止高溫環境下材料軟化造成整個部件的變形，使得二級三級流道相互產生應力造成長時間服役下失效，造成壓力泄漏。主流道接口1位置位于主流道2背面，與二級流道5和位于二級流道5上的三級流道不發生干涉，在主流道2指定位置打孔并插入主流道接口1進行焊接，一方面在焊接過程中會產生較大的熱應力，使得整體形狀的改變，尤其對主流道2的橢圓度產生較大的影響。另一方面，主流道2為圓形，因此在加持過程中不能保證精確的平面度，從而造成在焊接的過程中，容易造成主流道接口1與主流道2的垂直度不能準確保證。因此，在主流道接口1和主流道2焊接的過程中，需要設計一個相應的卡具工裝進行固定。

如圖4所示，所述主流道2采用的材料為gh4169，由于整個產品的服役工況較為復雜嚴苛，因此在選用材料盡量選用一致的材料，防止由于材料的熱膨脹系數不同造成的高溫環境下膨脹量不同，產生位移差從而產生應力，應力過大的時候便會產生較大的失效風險。主流道2整體為圓形(圓環式結構)，圓環式結構的圓環外徑為301mm，采用外徑14mm壁厚2mm的管材采用滾彎的方式卷制而成，形成的圓環兩接頭采用對接的方式連接而成，根據最后要求，為了保證安裝精度，彎成的整圓的橢圓度不超過3％。在整個結構中，如圖6所示，二級流道5上有若干的裝配孔，如圖8所示，其裝配著陣列式密排三級流道，在與二級流道5連接的過程中，由于受到二級流道5引出的三級流道的裝配干涉，采用直接電弧焊操作復雜，影響焊接質量，增加了由于焊縫問題造成的泄漏風險。同時由于電弧的影響范圍過大，其對三級流道會造成損傷，導致產品整體報廢。因此，在主流道2和二級流道5連接中引入馬鞍形卡座3，其與主流道2預先通過氬弧焊的方式連接在一起。這樣一方面可以簡化焊接難度，另一方面直接定位二級通道，能夠保證二級通道的垂直度。

如圖5所示，所述馬鞍形卡座3材料選用gh4169，為高溫合金類，馬鞍形卡座3外徑14mm，為圓柱形棒料加工而成，底部r7半圓形槽與主流道2外切配合，頂部加工有長度8mm的m7*1.5的外螺紋，用于與封死螺母4進行配合。馬鞍形卡座3的中部位置開有一個深1mm寬4mm的方形槽，由于在擰緊封死螺母4的過程中，扳手夾持封死螺母4旋轉與固定的主流道2會形成較大的扭矩，容易使馬鞍形卡座3與主流道2焊接產生裂縫，使得產品在高壓階段產生泄漏，中部位置的方形凹槽用于在緊固封死螺母4過程中的夾持。待馬鞍形卡座3焊接在主流道2的指定位置上后，將整個帶有馬鞍形卡座3的主流道2安置在固定工裝上進行打孔工作，在馬鞍形卡座3沿主流道2平面垂直方向上加工階梯孔，孔1直徑10.2mm與二級流道5連接，小孔是通孔，與主流道2上的孔位一致，主流道2內高壓氣體通過馬鞍形卡座3上的孔通入二級流道5，大孔直徑10.2mm，深度為12mm，保證與二級流道5有充分的接觸連接面積，與二級流道5單邊有0.1mm間隙，在后續二級流道5與馬鞍形卡座3連接的時候在0.1mm的間隙中注入膏狀釬料，整個連接過程使用高溫釬焊的方式進行連接。

如圖7所示，所述封死螺母4只是用于常溫狀態下的密封性檢測，不在高溫環境下服役，考慮到加工成本，可以選用316l不銹鋼制造進行加工。封死螺母4整體高13mm，內有m7*1.5螺紋，螺紋長度8mm，與馬鞍形卡座3配合，在配合密封的時候需要墊o型密封圈，主要用于經過馬鞍形卡座3焊接工作過后的各焊縫處氣密性檢驗。

該超高壓氣體介質分流通道在進行部件連接的過程中，主流道接口1與主流道2的連接需要在相應的固定卡具上進行，先在主流道2背面相應位置加工孔位，主流道接口1插入到主流道2內指定深度后進行焊接。

如圖5所示，所述馬鞍形卡座3采用圓柱形棒材加工，外徑尺寸14mm，頂端加工有m14*1.5的螺紋用于與封死螺母4進行配合，底端加工有r7圓弧，用于與主流道2外表面相切配合。如圖3所示，由于對二級流道5在主流道2上的位置精度要求較高，在連接二級流道5和馬鞍形卡座3過程中，同樣需要相應卡具固定在指定位置。為保證二級流道5與主流道2之間的垂直度，需要先進行馬鞍形卡座3與主流道2之間的焊接工序，完成后在馬鞍形卡座3上表面加工階梯孔，大孔直徑10.2mm，深度8mm，小孔直徑10mm，與主流道2相通。

在進行焊縫氣密性檢驗的過程中，先將主流道接口1插入專用打壓工裝內，配合o型密封圈以及密封膠帶進行前期密封工作，將封死螺母4內放置密封墊圈并在馬鞍形卡座3外螺紋上纏繞密封膠帶進行密封，在擰緊封死螺母4的過程中，夾持馬鞍形卡座3的扳手應置于卡槽內，防止在擰緊過程中由于扭矩過大造成的連接焊縫開裂，密封完成后通過超高壓氣瓶打入30mpa氦氣，將整個打壓工裝置于水池內進行氣密性檢測，封死螺母4只有在氣密性檢測階段使用，裝配二級流道5和三級流道單元時，封死螺母4出去放開狀態。