Разъемное соединение
Владельцы патента RU 2605278:
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)
Изобретение относится к разъемным соединениям и предназначено для использования в области ракетно-космической техники, в частности в устройствах разделения криогенных заправочных магистралей, и может быть использовано в машиностроении. В разъемном соединении, состоящем из бортового штуцера с фланцем и сменного штуцера с фланцем, закрепленными на блоках ракетоносителя, с уплотнительным элементом между ними, на торцевой поверхности фланца сменного штуцера выполнена проточка, в которую установлен уплотнительный элемент в виде подпружиненной манжеты из криогенно-стойкого материала. На фланец сменного штуцера навернута накидная гайка, охватывающая торец фланца сменного штуцера, между накидной гайкой и фланцем сменного штуцера установлена шайба, а уплотнительный ус манжеты поджат к уплотнительной поверхности бортового фланца пружинным разрезным кольцом, разрез которого выполнен с зазором под углом в плоскости, перпендикулярной плоскости кольца. На корпусах фланцев бортового и сменного штуцеров установлены элементы временного крепежа, выполненные в виде пар дополнительных ушек, расположенных друг напротив друга. Каждое из ушек фланца бортового штуцера имеет отверстие, а каждое из ушек фланца сменного штуцера имеет резьбовое отверстие, при этом в каждую пару отверстий, расположенных друг напротив друга установлен стягивающий винт. Изобретения обеспечивает герметичность в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых) с сохранением высокой надежности разделения стационарного и сменного штуцеров с фланцами. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение предназначено для использования в области ракетно-космической техники, в частности в устройствах разделения криогенных заправочных магистралей, и может быть использовано в машиностроении. Задачей изобретения является создание конструкции разъемного соединения, обеспечивающего герметичность в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых) с сохранением высокой надежности разделения стационарного и сменного штуцеров.
Известно разъемное соединение, включающее в себя бортовой и съемный штуцера с торцевым уплотнительным элементом между ними, соединенные шариковым замком (патент RU №2167360 С1, кл. 7 F16L 37/28).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению, взятое за прототип, является разъемное соединение (патент RU №2197674 С2, кл. 7 F16L 37/22), состоящее из стационарного и отделяемого штуцеров с двойным уплотнением между ними, поджатие которого осуществляется устройством для затяжки посредством тарельчатых пружин, а также цангового замка с наружным и внутренним буртами и запирающей втулкой, и на наружной поверхности бортового штуцера установлено опорное кольцо с конусной поверхностью, контактирующей с внутренним буртом цанги, а на внутренней поверхности запирающей втулки установлена гильза, контактирующая с наружным буртом цанги, при этом опорное кольцо выполнено из материала с твердостью, аналогичной твердости цанги, а гильза выполнена из материала с высокими антифрикционными свойствами.
Недостатками данных устройств являются невозможность обеспечения герметичности в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых), недостаточно высокая надежность разделения стационарной и сменной частей за счет большого хода разделения, а также их относительно большая масса и сложность конструкции.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является обеспечение герметичности в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых), высокая надежность разделения стационарного и сменного штуцеров за счет небольшого хода разделения, а также небольшая масса и простота конструкции.
Сущность изобретения заключается в том, что в разъемном соединении, состоящем из бортового штуцера с фланцем и сменного штуцера с фланцем, закрепленными на блоках ракетоносителя, с уплотнительным элементом между ними, на торцевой поверхности фланца сменного штуцера выполнена проточка, в которую установлен уплотнительный элемент в виде подпружиненной манжеты из криогенно-стойкого материала, при этом на фланец сменного штуцера навернута накидная гайка, охватывающая торец фланца сменного штуцера, между накидной гайкой и фланцем сменного штуцера установлена шайба, а уплотнительный ус манжеты поджат к уплотнительной поверхности бортового фланца пружинным разрезным кольцом, разрез которого выполнен с зазором, под углом в плоскости, перпендикулярной плоскости кольца, также на корпусах фланцев бортового и сменного штуцеров установлены элементы временного крепежа. Например, элементы временного крепежа выполнены в виде пар дополнительных ушек, расположенных друг напротив друга, причем каждое из ушек фланца бортового штуцера имеет отверстие, а каждое из ушек фланца сменного штуцера имеет резьбовое отверстие, при этом в каждую пару отверстий, расположенных друг напротив друга, установлен стягивающий винт.
На фиг. 1 изображен общий вид разъемного соединения (разрез Б-Б).
На фиг. 2 изображен вид справа разъемного соединения.
На фиг. 3 изображен вид слева разъемного соединения (вид А).
На фиг. 4 изображен выносной элемент В, на котором показана манжета с установленным в нее пружинным кольцом.
На фиг. 5 изображено пружинное кольцо.
Конструкция разъемного соединения состоит из бортового штуцера с фланцем 1 и сменного штуцера с фланцем 2. На торцевой поверхности фланца сменного штуцера 1 выполнена проточка, в которую установлена подпружиненная манжета 3 из криогенно-стойкого материала, например фторопласта - 4, при этом на фланец сменного штуцера 2 навернута накидная гайка 4, охватывающая торец фланца сменного штуцера 2, а между накидной гайкой 4 и фланцем сменного штуцера 2 установлена шайба 5, обеспечивающая поступательность поджатая манжеты 3. Уплотнительный ус 6 манжеты 3 прижат к поверхности фланца бортового штуцера 1 пружинным разрезным кольцом 7, разрез которого выполнен с зазором под углом α в плоскости, перпендикулярной плоскости пружинного разрезного кольца. Экспериментальным путем установлено, что угол α находится в диапазоне от 25° до 80°. При этом величина зазора Г выбирается соответственно соотношению:
ΔL<Г<Д, где
Д - диаметр пружинного разрезного кольца 7,
ΔL - изменение диаметра манжеты 3 при криогенных температурах, что обеспечивает гарантированный положительный размер наложения срезов разреза пружинного разрезного кольца 7 - участок Е. Участок Е обеспечивает натяг пружинного разрезного кольца 7 по всей поверхности манжеты 3. А выполнение зазора в области разреза пружинного разрезного кольца 7 позволяет использовать разъемное соединение при криогенных температурах. Т.к. при криогенных температурах уменьшаются размеры манжеты 3, а за счет своих упругих свойств и зазора Г разрезное пружинное кольцо 7, сжимаясь, компенсирует эти изменения.
На корпусах фланца бортового штуцера 1 и фланца сменного штуцера 2 выполнено, например, по два дополнительных ушка, расположенных друг напротив друга, причем каждое из ушек 8 фланца бортового штуцера 1 имеет отверстие 9, а каждое из ушек 10 фланца сменного штуцера 2 - резьбовое отверстие 11. В расположенные друг напротив друга отверстия 9, 11 установлены два стягивающих винта 12.
Разъемное соединение работает следующим образом.
Разъемное соединение при монтаже крепится на изделии фланцем бортового штуцера 1 к фланцу стационарной части магистрали дренажа через 6 отверстий 13 и фланцем сменного штуцера 2 к фланцу отделяемой части магистрали дренажа через 6 отверстий 14. После монтажа разъемного соединения на изделии состыкованное состояние стационарного 1 и сменного 2 штуцеров с фланцами поддерживается только блоками изделия. Рабочая среда, в том числе и криогенная, проходит от фланца стационарного штуцера 1 к фланцу сменного штуцера 2, т.к. разъемное соединение стоит в магистрали дренажа. Расстыковка разъемного соединения обеспечивается автоматически сходом среднего переходного отсека со съемным отсеком по направляющим шпилькам. За счет небольшого хода раскрытия стыка обеспечивается высокая надежность разделения стационарного штуцера с фланцем 1 и сменного штуцера с фланцем 2. Два стягивающих винта 12 используются для исключения несанкционированной расстыковки разъемного соединения при хранении и транспортировании, а также при монтаже разъемного соединения на изделии. Стягивающие винты 12 снимаются после установки разъемного соединения на изделии.
Разъемное соединение работает в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых), обеспечивая при этом герметичность за счет манжеты 3 из криогенно-стойкого материала - фторопласта. Фторопласт обладает хорошей морозостойкостью (до минус 269°C в зависимости от марки фторопласта В.В. Данилевский. Справочник молодого машиностроителя). Несмотря на уменьшение длин деталей разъемного соединения вследствие воздействия криогенных температур рабочей среды, в процессе эксплуатации разъемного соединения герметичность остается высокой за счет упругих свойств пружинного разрезного кольца 7.
Таким образом, предложенная конструкция разъемного соединения обеспечивает герметичность в широком диапазоне температур (от криогенных до плюсовых), имеет высокую надежность разделения стационарного штуцера с фланцем 1 и сменного штуцера с фланцем 2 за счет небольшого хода раскрытия стыка, а также обладает относительно небольшой массой и простотой конструкции.
1. Разъемное соединение, состоящее из бортового штуцера с фланцем и сменного штуцера с фланцем, закрепленными на блоках ракетоносителя, с уплотнительным элементом между ними, отличающееся тем, что на торцевой поверхности фланца сменного штуцера выполнена проточка, в которую установлен уплотнительный элемент в виде подпружиненной манжеты из криогенно-стойкого материала, при этом на фланец сменного штуцера навернута накидная гайка, охватывающая торец фланца сменного штуцера, между накидной гайкой и фланцем сменного штуцера установлена шайба, а уплотнительный ус манжеты поджат к уплотнительной поверхности бортового фланца пружинным разрезным кольцом, разрез которого выполнен с зазором, под углом в плоскости, перпендикулярной плоскости кольца, также на корпусах фланцев бортового и сменного штуцеров установлены элементы временного крепежа.
2. Разъемное соединение по п. 1 отличающееся тем, что элементы временного крепежа выполнены в виде пар дополнительных ушек, расположенных друг напротив друга, причем каждое из ушек фланца бортового штуцера имеет отверстие, а каждое из ушек фланца сменного штуцера имеет резьбовое отверстие, при этом в каждую пару отверстий, расположенных друг напротив друга, установлен стягивающий винт.
