РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК F16L37/22 

Изобретение относится к области ракетной техники, а конкретно к устройствам разделения криогенных магистралей.

Известно разъемное соединение - быстроразъемное соединение трубопроводов высокого давления (патент РФ 2072471 С1, кл. F 16 L 37/00), содержащее бортовой и наземный штуцера с уплотнительным элементом между ними и замковое устройство.

Недостатком данного устройства является невысокая герметичность при использовании в системах с криогенной рабочей средой из-за значительного перепада температур (свыше 200^oС) на подвижных уплотнительных элементах и невысокая надежность из-за возможности отказа замкового устройства вследствие обледенения при прохождении рабочей среды, например жидкого азота с температурой минус 196^oС.

Близким по технической сущности является разъемное соединение - быстроразъемный агрегат, содержащий бортовой и наземный штуцера, замок в виде цанги с наружным и внутренним буртами и запирающей втулкой (патент СССР 1808105 A3, кл. F 16 L 37/22).

Недостатком данного устройства является значительное усилие, которое необходимо приложить для раскрытия замка, так как замок затягивается на противодействие растягивающим силам от давления, на обеспечение герметичности при перепаде температур от плюсовых до криогенных и от действия изгибающих и растягивающих сил от подсоединенных трубопроводов. Усилие, необходимое для раскрытия замка, в основном зависит от трения охватывающей запирающий элемент (буртик цанги) втулки, а также от трения буртика цанги о бурт стягиваемой детали.

Уменьшение усилия расстыковки особенно важно при механической расстыковке межблочных разъемных соединений при холодной расстыковке блоков (до включения двигателей), так как в противном случае появляющийся возмущающий импульс на блок приводит к дополнительному расходу топливных компонентов.

Техническим результатом предложения является уменьшение расхода топливных компонентов ракетного блока за счет уменьшения механического усилия расстыковки.

Сущность изобретения заключается в том, что в разъемном соединении, содержащем бортовой и наземный штуцера, замок в виде цанги с наружным и внутренним буртами и запирающей втулкой, 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 материала цанги, а гильза выполнена из материала с высокими антифрикционными свойствами, например фторопласта-4.

На чертеже показан общий вид разъемного соединения.

Разъемное соединение состоит из бортового штуцера 1, стыкуемого с криогенным трубопроводом верхнего блока ракеты, съемного штуцера 2, стыкуемого с отдельным трубопроводом нижнего блока ракеты. Внутри съемного штуцера 2 установлен фильтр 3. На торце штуцера 2 выполнено седло 4, а на ответном торце бортового штуцера 1 завальцован уплотнительный элемент 5, в который упирается седло 4. Снаружи штуцера 1 и 2 охватываются запирающей втулкой 6 и ушками 7 для крепления к механизму отвода отделяемых частей разъемного соединения. Втулка 6 поджата пружиной 8. На штуцере 2 подвижно установлена цанга 9 с наружным 10 и внутренним 11 буртами. Во втулке 6 закреплена гильза 12, а на наружной поверхности установлено опорное кольцо 13 с конической поверхностью, контактирующей с внутренним буртом 11 цанги 9. Для герметизации разъемного соединения при вакуумировании криогенной системы последовательно с уплотнительным элементом 5 установлен уплотнительный элемент 4. На штуцере 2 установлено стопорное кольцо 15. На цанге 9 закреплен фланец 16 с шпильками 17, на конце которых установлены нажимные гайки 18, а между гайками 18 и штуцером 2 опорный фланец 19 и тарельчатые пружины 20.

Разъемное соединение работает следующим образом.

Стык штуцеров 1 и 2 затягивается с помощью гаек 17 расчетным моментом исходя из обеспечения герметичности при действии давления, изгибающего момента от трубопровода и процесса захолаживания от плюсовых до криогенных температур.

Поджатие производят через упругий элемент - тарельчатые пружины 20, обеспечивающие сохранение усилия поджатия при изменении температурного режима и пластической деформации уплотнительного элемента 5 от длительного хранения. Рабочая криогенная среда проходит от штуцера 2 через фильтр 3 к штуцеру 1 и далее в бак верхнего блока.

Для обеспечения расстыковки разъемного соединения производят приложение механического усилия к ушкам 7 втулки 6 по стрелке А. Втулка 6, сжимая пружину 8, перемещаясь освобождает цангу 9, при этом гильза 12 сходит с наружного бурта 10. Усилие тем меньше, чем ниже коэффициент трения между гильзой 12 и буртом 10. При дальнейшем движении втулка 6 упирается в нажимной фланец 16 и перемещает штуцер 2 по стрелке А. Буртики цанги 9 расходятся, проскакивая через опорное кольцо 13. При высокой твердости кольца 13 не происходит вдавливание бурта 11 в кольцо 13, а следовательно, и уменьшение усилия разделения их.

Таким образом, предложенная конструкция разъемного соединения с торцевым уплотнением обеспечивает уменьшение усилия расстыковки криогенной магистрали.

Разъемное соединение предназначено для использования в области ракетной техники, в устройствах разделения криогенных магистралей. Разъемное соединение содержит опорное кольцо с конусной поверхностью. Последняя контактирует с внутренним буртом цанги. Опорное кольцо установлено на наружной поверхности бортового штуцера. На внутренней поверхности запирающей втулки установлена гильза. Последняя контактирует с наружным буртом цанги. Твердость материала опорного кольца аналогична твердости цанги. Гильза выполнена из материала с высокими антифрикционными свойствами. Обеспечивается уменьшение расхода топливных компонентов ракетного топлива за счет уменьшения механического усилия расстыковки. 1 ил.

Разъемное соединение, содержащее бортовой и наземный штуцера, замок в виде цанги с наружным и внутренним буртами и запирающей втулкой, отличающееся тем, что 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.