способ изготовления электрооборудования, заключенного в уплотненную или герметичную оболочку

Формула изобретения

Способ изготовления электрооборудования летательных аппаратов, заключенного в уплотненную или герметичную оболочку, заключающийся в том, что внутреннюю полость оболочки электрооборудования заполняют мелкодисперсным порошком пенопласта, выдерживают оболочку при повышенной температуре в течение времени, достаточного для вспенивания и отверждения пенопласта, охлаждают оболочку с размещенными в ней элементами электрооборудования и отвержденным пенопластом, уплотняют или герметизируют оболочку с постановкой конструктивной крышки, отличающийся тем, что выдерживание оболочки с пенопластом при повышенной температуре и ее охлаждение проводят при избыточном давлении газообразной среды, окружающей нагреваемую оболочку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления электрооборудования, эксплуатируемого на летательных аппаратах, в частности агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей и жидкостных ракетных двигателей, и может также быть использовано для изготовления изделий с применением пенопластов, к которым предъявляются повышенные требования к термостойкости и прочности.

Известен способ изготовления электрооборудования, реализованный, в частности, при изготовлении емкостных агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей, заключающийся в том, что в корпусе агрегата с соединителем питания и высоковольтным выводом с помощью хомутов и крепежных элементов: болтов, шпилек, винтов, гаек и др., устанавливают элементы электрической схемы: преобразователь напряжения бортового электропитания в напряжение заряда конденсатора, например индукционный прерыватель или электронный преобразователь, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, например разрядник, и резистор гальванической связи, соединяют их монтажными приводами согласно электрической принципиальной схеме, устанавливают на корпус крышку с помощью винтов или сварки [1, 2, 3].

Недостатком описанного технологического решения является низкая вибропрочность изготавливаемого по нему электрооборудования - не более 7 g. Закрепление конструкционных элементов электрооборудования (электросхемы) с помощью хомутов и крепежных элементов приводит, при воздействии повышенных вибрационных нагрузок от газотурбинного двигателя, к значительному циклическому взаимному перемещению элементов конструкции, их дезинтеграции, разрушению и отказу электрооборудования. Кроме этого, такой способ изготовления не обеспечивает изготовление агрегатов пониженной массы из-за большого количества крепежных конструктивных элементов.

Указанных недостатков лишен способ изготовления электрооборудования, заключенного в уплотненную или герметичную оболочку, реализованный, например, при изготовлении емкостных агрегатов зажигания [4, 5], заключающийся в том, что на дно корпуса агрегата с соединителем питания и высоковольтным выводом устанавливают на клей конструктивные элементы электрической схемы: преобразователь напряжения бортпитания в напряжение заряда конденсатора, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, резистор гальванической связи и другие, соединяют их монтажными проводами, заполняют (засыпают) свободное пространство между конструктивными элементами, установленными на дно корпуса, порошкообразным пенопластом, устанавливают на корпусе технологическую крышку с выполненными на ней отверстиями, проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса (оболочки) с технологической крышкой, после остывания снимают технологическую крышку с вышедшими через отверстия в ней излишками отвержденного пенопласта, закрепляют на корпусе герметично крышку агрегата, например, сваркой.

Использование пенопласта позволяет исключить взаимное перемещение конструктивных элементов в оболочке электрооборудования относительно друг друга за счет их полного размещения в объеме отвержденного пенопласта, что обеспечивает повышение их вибропрочности до 20 g и выше.

Однако недостатком данного технологического решения является невозможность изготовления электрооборудования повышенной термостойкости при использовании для повышения вибропрочности пенопластов малой кажущейся плотностью, например, таких как ПЭН-И [5, 6], обеспечивающих значительное уменьшение массы агрегатов при повышении вибропрочности и выше.

При повышении температуры окружающей среды выше температуры формоустойчивости легких пенопластов (90-95°С) давление газа, заключенного в герметичной оболочке электрооборудования в полости между поверхностью пенопласта, образовавшейся от контакта с технологической крышкой, и конструкционной крышкой оболочки, также повышается.

При этом увеличивается его удельное давление на поверхность пенопласта, обращенную к крышке оболочки, и свободную поверхность пенопласта, отслоившуюся от стенки корпуса агрегата. Под действием повышенного удельного давления воздуха пенопласт, в нагретом состоянии (выше температуры формоустойчивости), претерпевает объемную усадку и образовывает трещины (см. фиг.1). Эти явления приводят в условиях циклического изменения температуры и повышенной вибрации к дезинтеграции массы пенопласта и, как следствие, взаимному перемещению конструкционных элементов, установленных в корпусе, и в итоге к обрыву монтажных проводов, их разрушению и отказу электрооборудования.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения термостойкости и вибропрочности электрооборудования, заключенного в уплотненную или герметичную оболочку.

Поставленная задача решается тем, что, в отличие от прототипа, процессы нагревания до температуры вспенивания, выдержки при температуре отверждения пенопласта и остывания проводят при повышенном давлении газа, находящегося над поверхностью пенопласта.

Экспериментальные исследования, проведенные авторами предлагаемого изобретения, показали, что проведение процессов нагрева до температуры вспенивания, выдержки при температуре отверждения пенопласта и остывания оболочки с размещенным в ней электрооборудованием до нормальной температуры при избыточном давлении газа, окружающего оболочку, значительно повышает формоустойчивость пенопластов, их механические характеристики, исключает утяжки и трещины в объеме пенопласта.

Повышение температуры формоустойчивости пенопластов и повышение их прочности исключает при воздействии повышенных температур окружающей среды возникновение значимой усадки пенопласта в оболочке, его утяжек, возникновение трещин - разделение объема пенопласта на отдельные фрагменты, и, как следствие, исключает дезинтеграцию конструктивных элементов электрооборудования, заключенного в уплотненных и герметичных оболочках, и его отказ.

Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа изготовления электрооборудования летательных аппаратов.

1. В оболочку электрооборудования, например агрегата зажигания, с герметично установленными в ней соединителем питания и высоковольтными выводами, например, на клей герметик устанавливают конструктивные элементы электрической схемы: преобразователь напряжения бортпитания в напряжение заряда накопительного конденсатора, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, резистор гальванической связи и др.

2. Заполняют (засыпают) свободный корпус оболочки порошкообразным пенопластом, например ПЭН-И-150 [6], в количестве, достаточном, чтобы после вспенивания обеспечить минимальную массу излишков, выходящих на технологическую крышку.

3. Устанавливают на корпус оболочки с электрооборудованием технологическую крышку и помещают ее в термобарокамеру.

4. Повышают давление окружающей среды над оболочкой с установленной на ней технологической крышкой до 0,05 МПа.

5. Проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева, при изменении температуры окружающей среды по режиму, например,

подъем температур до 80°С - (20-50) мин,

выдержка при 80°С - 1 час,

подъем температуры до 90°С - (15-30) мин,

выдержка при 90°С - 1 час,

подъем температуры до 110°С - (15-30)мин,

выдержка при 110°С - 2 часа.

6. Охлаждают установленную в термобарокамеру оболочку под давлением рабочего газа в термостате 0,05 МПа.

7. Снимают с корпуса технологическую крышку с излишками отвержденного пенопласта, вышедшего через отверстия в крышке в процессе вспенивания пенопласта.

8. На корпусе оболочки герметично закрепляют крышку, например, путем сварки.

Сравнительные автономные испытания емкостных агрегатов зажигания, изготовленных по известным [1-4] и предлагаемому способам изготовления, показали его эффективность для реализации задач повышения термостойкости агрегатов зажигания до 120°С и кратковременного до 170°С при воздействии повышенных вибрационных нагрузок до 20 g в диапазоне частот 5-2000 Гц.

Подбор сочетания избыточного давления газа, воздействующего на пенопласт, и типа легких пенопластов, температурного режима вспенивания и отверждения пенопласта, которым заполнена оболочка электрооборудования, позволяет получать различные температуры формоустойчивости, термостойкости, регулировать механические характеристики пенопластов и, следовательно, изготавливать электрооборудование с требуемыми термостойкостью и вибропрочностью, а также изготавливать изделия с применением пенопластов, отличающиеся повышенными термостойкостью, формоустойчивостью и прочностью.

Заявляемое изобретение позволяет простыми средствами, без применения новых видов материалов, дополнительных конструктивных или технологических мер обеспечить повышение вибропрочности и термостойкости электрооборудования летальных аппаратов.

Способ прост в реализации, универсален в смысле возможностей применения в разных иных областях техники и производства.

Источники информации

1. Агрегат зажигания емкостного разряда СКНД-11-1А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Издательство «Машиностроение», Москва, 1969.

2. Агрегат зажигания КНИС-222. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и ремонту. Издательство «Машиностроение», Москва, 1972.

3. Низковольтный агрегат системы зажигания емкостного разряда СКНА 22-2А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Издательство «Машиностроение», 1968.

4. Агрегат зажигания ПВФ-22-7. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.252.РЭ.

5. М.С.Тризо, В.В.Барсова. Пенопласты ПЭН - новый тип пенопластов. Серия - Пластмассы и их применение в промышленности. ЛДНТП, 1974.

6. Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474-2003.