[发明专利]一种补偿膜盒组件及其安装方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种补偿膜盒组件及其安装方法。

背景技术

为实现空间站长期运行，推进系统“推进剂补加和增压气体回用技术”是研究的关键项目。推进系统的增压气体回用技术，就是将己经使用过的贮箱气腔内的低压气体经压缩后再挤压回高压气瓶，这过程就必须采用气体压缩装置。因此,研制适用于空间环境使用要求的高性能压气机是该项技术的核心。

由于压气机研制技术跨越大，难度高，考虑到挤压气体在空间站反复使用对气体纯净度的要求，隔膜式压气机是较理想的选择(俄罗斯空间站也是采用该类型压气机)。隔膜式压气机具有特别设计的膜片，气体不与任何润滑剂接触，用膜片将被压缩的气体与外界隔离，利用液压能量推挤膜片,达到压缩气体的功能。所以压缩气体的纯洁度极高，同时其所能提供的压力范围广，容积流量也可控制在较低的范围内。为满足空间微重力环境使用,压气机采用全油填充+补偿腔的液压油管理方式,不但避免了油气混合问题，还解决了重要的空间润滑问题。但须重点解决空间环境微重力、温度变化条件下的液压油补偿问题。

压气机补偿元件膜盒组件是保护机器正常运转的核心技术，是实现压气机空间微重力环境使用的关键装置。其主要作用是在一二级活塞运动过程中提供相应的周期体积补偿及对温度变化带来的体积变化进行补偿,其原理是利用膜片的振荡来实现。以曲轴箱为例,当压气机工作时,由于两级活塞的直径差别，压气机在运转过程中活塞的运动必然导致曲轴箱内体积的周期变化，而体积的周期变化由补偿元件的上下挠曲变形来填补，从而达到补偿作用,因此对该元件的补偿性能和疲劳性能均要求很高。

压气机研制初期,其三个补偿元件是三组圆形0.4mm厚的不锈钢薄片,这种结构相对简单,在装配过程中只要解决它的密封问题就行。根据总体给出的环境温度范围-5℃-+40℃,为确保可靠性,压气机补偿元件必须要设计冗余的裕度。根据物理原理,油液会随着温度的上升或下降产生膨胀或收缩,压气机内充填的液压油也在遵循着这个规律。由于机器尺寸的限制,无法把补偿膜片做成较大尺寸,这样情况下,其补偿能力就受到限制,在试验过程中由于经受千万次的交变载荷及补偿冲击的作用,导致了压气机补偿膜片在高温环境运转过程中发生破裂情况。

分解后发现原来平整的膜片在膨胀力作用下形成了朝外鼓出的形态,更换新的补偿膜片后进行相同的试验,在试验一定时间后出现了有规律性破裂的情况。将破损的膜片进行失效分析,分析认为膜片式补偿方式不足以满足在极端情况下液压油膨胀或收缩产生的足够补偿量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种补偿膜盒组件及其安装方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种补偿膜盒组件，包括补偿膜盒、补偿端盖和减磨环,在所述补偿端盖的中间设有一根与膜盒组件上端盖导套孔配合的Φ15mm导柱,起到往复运动的导向作用，在所述导柱上设计了一条宽5.6mm、深2.5mm的沟槽，用于安装所述减磨环，所述减磨环为一氟塑料条状物卷曲后容纳于导柱沟槽内形成一个圆环,所述减磨环的尺寸为47mmX5.5mmX2.6mm。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种补偿膜盒组件的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制作一根直径与补偿端盖导柱沟槽一致的芯棒,将片状减磨元件卷在上面使其初步成形,尽量让其搭接部分与芯棒贴合；

S2、将一根长约400mm的Φ0.5mm的奥氏体不锈钢丝表面用细砂皮打磨一下,确保无脱落的表层多余物后,用无水乙醇擦洗干净，得不锈钢丝A；

S3、将不锈钢丝A从外穿过补偿端盖平衡进气接管嘴上Φ4的孔,在补偿端盖导柱上装入预成型的减磨元件,用不锈钢丝A在减磨元件上绕一圈,再把不锈钢丝A从进气接管嘴上Φ4的孔中穿出；

S4、用钢丝钳将步骤S3中的不锈钢丝A二头夹紧后往外抽动,使减磨元件在不锈钢丝A束缚力作用下,紧紧贴合在补偿端盖导柱的容纳槽中成为圆环；

S5、将膜盒组件轻轻压入,测量膜盒组件与补偿端盖配合面之间的间隙,计算得出膜盒组件上的孔己经将减磨环覆盖1/3～1/2时,松开钢丝钳,将不锈钢丝A二个引出端的一个夹住往外抽去不锈钢丝A；

S6、轻推膜盒组件至补偿端盖配合面,检查减磨环是否进入正确位置,按压补偿膜盒端盖顶部,能明显感觉到上下运动时有阻尼作用,无卡滞现象，即可。

其中，为防止减磨环在安装过程中不完全进入导柱的容纳槽中,首先,必须确认膜盒组件上的孔己经将减磨环覆盖1/3～1/2,其次,抽去不锈钢丝约束后,能轻松地将膜盒组件推入至补偿端盖配合面。