УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR COMPOSITE MATERIALS SETTING

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, а именно оболочек вращения для силовых конструкций, например раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).
При изготовлении изделий из композиционных материалов формируют пакет исходного материала, пропитывают полученный пакет связующим и помещают его в устройство для отверждения.
Известно устройство для отверждения композиционных материалов, содержащее корпус и крышку, размещенную в корпусе эластичную диафрагму (см., например, И.М.Буланов, В.В.Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г. - стр.146-148).
Эластичная диафрагма обеспечивает необходимую герметичность при проведении отверждения композиционных материалов, но в данном устройстве эластичная диафрагма, которая в процессе отверждения композиционных материалов подвергается значительным нагрузкам, закреплена недостаточно прочно.
Известно также устройство для отверждения композиционных материалов, содержащее корпус с фланцем и размещенную в корпусе эластичную диафрагму, бурт которой герметично скреплен с фланцем корпуса прижимным кольцом (см. патент РФ №2322351 - прототип).
Скрепление бурта эластичной диафрагмы с фланцем корпуса прижимным кольцом позволяет повысить прочность закрепления эластичной диафрагмы.
Однако практическое применение устройства показало, что в ряде случаев прочность скрепления эластичной диафрагмы прижимным кольцом может быть недостаточной, особенно при изготовлении из композиционных материалов раструбов сопловых блоков РДТТ, отверждение которых проводится при повышенных давлении и температуре, воспринимаемых эластичной диафрагмой.
Недостаточно высокая прочность скрепления эластичной диафрагмы прижимным кольцом приводит к снижению надежности работы устройства.
Кроме того, при скреплении эластичной диафрагмы с фланцем корпуса трудно обеспечить требуемое положение бурта эластичной диафрагмы на фланце корпуса, что повышает сложность сборки известного устройства.
Технической задачей данного изобретения является повышение надежности работы устройства для отверждения композиционных материалов за счет повышения прочности скрепления эластичной диафрагмы с фланцем корпуса и упрощение сборки устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для отверждения композиционных материалов, содержащем корпус с фланцем и размещенную в корпусе эластичную диафрагму, бурт которой герметично скреплен с фланцем корпуса прижимным кольцом, на поверхности фланца корпуса, контактирующей с буртом эластичной диафрагмы, установлены равномерно по периметру фиксаторы положения эластичной диафрагмы, выполненные, например, в виде вертикально ориентированных заостренных штырей, и образован ряд скругленных кольцевых выступов, чередующихся со скругленными кольцевыми впадинами, а на поверхности прижимного кольца, контактирующей с буртом эластичной диафрагмы, образованы зацепы, выполненные в виде кольцевой гребенки с острыми зубцами, направленными к бурту эластичной диафрагмы.
Кроме того, на поверхности прижимного кольца, контактирующей с буртом эластичной диафрагмы, выполнены отверстия, расположенные напротив каждого фиксатора, установленного на поверхности фланца корпуса.
Зацепы на прижимном кольце смещены в радиальном направлении относительно выступов на фланце корпуса.
Отверстия в прижимном кольце выполнены в виде глухих каналов.
Фиксаторы положения эластичной диафрагмы снабжены резьбовой частью и ввернуты ею в резьбовые отверстия, выполненные на фланце корпуса.
Установка на фланце корпуса равномерно по периметру фиксаторов положения эластичной диафрагмы позволяет упростить при сборке устройства точное совмещение бурта эластичной диафрагмы с фланцем корпуса.
Выполнение фиксаторов в виде вертикально ориентированных заостренных штырей позволяет просто надеть на них бурт эластичной диафрагмы и надежно зафиксировать эластичную диафрагму на фланце корпуса в требуемом положении.
При этом на бурте эластичной диафрагмы могут быть предварительно выполнены отверстия под фиксаторы или сделаны надрезы в соответствующих фиксаторам местах.
Образование на фланце корпуса ряда скругленных кольцевых выступов, чередующихся со скругленными кольцевыми впадинами, позволяет повысить прочность скрепления эластичной диафрагмы с фланцем корпуса за счет внедрения выступов в бурт эластичной диафрагмы после сборки устройства, что обеспечивает надежное защемление выступами бурта эластичной диафрагмы.
При этом выполнение кольцевых выступов скругленными позволяет исключить излишнее передавливание выступами бурта эластичной диафрагмы, в то время как при острых выступах возможно сквозное продавливание бурта выступами.
Образование на поверхности прижимного кольца, контактирующей с буртом эластичной диафрагмы, зацепов, позволяет повысить прочность скрепления эластичной диафрагмы с фланцем за счет дополнительного защемления ими бурта эластичной диафрагмы.
Выполнение зацепов в виде кольцевой гребенки с острыми зубцами, направленными к бурту эластичной диафрагмы, позволяет исключить возможность перемещения бурта относительно поверхности прижимного кольца за счет внедрения зубцов в тело эластичной диафрагмы при установке прижимного кольца.
Смещение зацепов на прижимном кольце относительно выступов на фланце корпуса в радиальном направлении позволяет исключить недопустимо большое утонение бурта эластичной диафрагмы, которое могло бы возникнуть при воздействии выступов и зацепов на бурт с обеих сторон в одной и той же зоне.
Выполнение в прижимном кольце отверстий, расположенных напротив каждого фиксатора, установленного на фланце корпуса, позволяет использовать их при установке прижимного кольца в качестве направляющих, в которые входят фиксаторы.
Наличие отверстий в прижимном кольце позволяет также выполнять фиксаторы достаточной для надежной и простой установки на них бурта эластичной диафрагмы длины.
Выполнение отверстий в прижимном кольце в виде глухих каналов позволяет обеспечить герметичность конструкции в зоне установки фиксаторов положения эластичной диафрагмы.
Снабжение фиксаторов положения эластичной диафрагмы резьбовой частью и вворачивание фиксаторов в резьбовые отверстия, выполненные на фланце корпуса, позволяет просто и надежно устанавливать фиксаторы и производить их замену в случае необходимости.
На фиг.1 показана конструктивная схема устройства.
На фиг.2 показан узел крепления эластичной диафрагмы к фланцу корпуса прижимным кольцом.
Устройство для отверждения композиционных материалов содержит корпус 1 с фланцем 2.
Внутри корпуса 1 размещена эластичная диафрагма 3, выполненная в виде оболочки вращения, снабженной кольцевым буртом 4.
Кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3 герметично скреплен с фланцем 2 корпуса 1 прижимным кольцом 5, соединенным с фланцем 2 корпуса 1 болтами 6.
Герметизация осуществляется уплотнительными элементами, установленными в канавках, которые проточены на прижимном кольце 5.
На фланце 2 корпуса 1 равномерно по периметру установлены фиксаторы 7 положения эластичной диафрагмы 3, выполненные в виде вертикально ориентированных заостренных штырей, и образован ряд скругленных кольцевых выступов 8, чередующихся со скругленными кольцевыми впадинами 9.
Фиксаторы 7 положения эластичной диафрагмы 3 снабжены резьбовой частью 10 и ввернуты в резьбовые отверстия 11, выполненные во фланце 2 корпуса 1.
В прижимном кольце 5 выполнены отверстия 12, расположенные напротив каждого фиксатора 7, установленного на фланце 2 корпуса 1, и образованы зацепы 13, выполненные в виде кольцевой гребенки с острыми зубцами, направленными к бурту 4 эластичной диафрагмы 3.
Зацепы 13 на прижимном кольце 5 смещены в радиальном направлении относительно выступов 8 на фланце 2 корпуса 1.
Отверстия 12 в прижимном кольце 5 выполнены в виде глухих каналов.
При подготовке устройства к работе опускают в корпус 1 эластичную диафрагму 3 и надевают кольцевой бурт 4 эластичной диафрагмы 3 на фиксаторы 7, при этом кольцевой бурт 4 устанавливается на фланце 2 корпуса 1 в требуемом положении по длине образующей и по периметру эластичной диафрагмы 3.
Устанавливают на кольцевой бурт 4 прижимное кольцо 5, при этом фиксаторы 7 входят в отверстия 12 в прижимном кольце 5, играя роль центрирующих направляющих.
Соединяют прижимное кольцо 5 с фланцем 2 корпуса 1 болтами 6, вворачиваемыми в резьбовые отверстия 14, выполненные во фланце 2 корпуса 1. При затяжке болтового соединения кольцевые выступы 8 и зацепы 13 вдавливаются в кольцевой бурт 4, повышая прочность закрепления эластичной диафрагмы 3 прижимным кольцом 5, при этом кольцевой бурт 4 прочно защемляется, облегая вершины выступов 8 и входя во впадины 9.
Затем помещают формообразующую оправку с пакетом пропитанного связующим композиционного материала в эластичную диафрагму, фиксируя оправку в посадочном месте прижимного кольца 5, герметично устанавливают крышку устройства (не показано) и производят отверждение композиционного материала под воздействием давления и температуры рабочей жидкости, передающимися пакету материала через эластичную диафрагму.
Предлагаемое устройство для отверждения композиционных материалов обладает высокой надежностью работы за счет повышения прочности скрепления эластичной диафрагмы с фланцем корпуса при одновременном упрощении сборки устройства.
Применение изобретения позволило изготовить ряд особо ответственных изделий из композиционных материалов, в том числе крупногабаритных высококачественных раструбов сопловых блоков ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).