СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ Российский патент 2016 года по МПК F16L23/00 

Изобретение относится к областям техники, использующим емкости давления с присоединенными к ним техническими устройствами, и может быть применено при разработке ракетных двигателей и баллонов для хранения газа.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция соединительного узла фланца корпуса и расположенного внутри него фланца утопленной части сопла ракетного двигателя на твердом топливе (РДТТ) (Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе/ под общ. ред. Л.Н. Лаврова - М.: Машиностроение, 1993, с. 70, рис. 2.23 г). Конструкция имеет шпоночное соединение, воспринимающее осевую нагрузку, обусловленную давлением в корпусе РДТТ, и контактирующие бурты, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга.

Данная конструкция соединительного узла имеет ряд недостатков.

В угловых точках оснований контактирующих буртов имеет место концентрация растягивающих напряжений, способствующая развитию трещин.

В инженерной практике известны случаи разрушения буртов по причине роста трещин из угловых точек.

Вследствие высоких напряжений в контактирующих буртах невозможно использовать для фланца корпуса и утопленной части сопла более легкие, но менее прочные материалы. Особенно это относится к получающим все большее распространение слоистым композиционным материалам.

Поверхности по общей границе фланца корпуса и фланца утопленной части сопла состоят из нескольких участков. Размеры каждого участка имеют жесткие поля допусков. Это делает производство соединительного узла более трудоемким и дорогим.

Техническая задача заключается в создании соединительного узла без концентраторов напряжений с фланцами из более легких, в том числе и слоистых композиционных материалов, с общей границей в виде одной цилиндрической поверхности, с элементами, препятствующими повороту фланцев относительно друг друга.

Технический результат достигается тем, что в соединительном узле, содержащем два фланца, расположенные один внутри другого, крепежные детали, воспринимающие осевую нагрузку, и элементы, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга, элементы, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга, выполнены в виде ряда распределенных по периметру фланцев резьбовых соединений, расположенных в радиальной плоскости.

Благодаря введению в известный соединительный узел в качестве элементов, препятствующих повороту фланцев относительно друг друга, ряда распределенных по периметру фланцев резьбовых соединений, расположенных в радиальной плоскости, и воспринимающих, вместо контактирующих буртов, усилия, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга, из конструкции соединительного узла устраняются концентраторы напряжений.

Это позволяет изготавливать входящие в соединительный узел детали из более легких, но менее прочных материалов, в том числе и из слоистых пластиков.

Также появляется возможность сконструировать общую границу фланцев в виде одной только цилиндрической поверхности, что повысит технологичность соединительного узла.

На чертеже показано сечение соединительного узла плоскостью, проходящей через его ось и ось одного из распределенных по периметру фланцев резьбовых соединений, расположенных в радиальной плоскости.

Соединительный узел содержит фланец 1 корпуса емкости давления, фланец 2 технического устройства, расположенный внутри фланца 1, уплотнение 3, крепежные детали, воспринимающие осевую нагрузку, выполненные в виде шпоночного соединения 4 резьбовые соединения 5, расположенные в радиальной плоскости.

Также схематично показаны осевое усилие Т, обусловленное действием внутреннего давления в емкости, и реакция на это усилие F, обусловленная опиранием фланца емкости давления на пластиковое днище.

Соединительный узел работает следующим образом. Усилия Т и F поворачивают сечение соединительного узла.

При этом из-за различия в жесткостях сечение фланца 1 и сечение фланца 2 повернутся на разные углы, и стык раскроется, если не ввести элементы, препятствующие их повороту относительно друг друга.

Распределенные по периметру фланцев резьбовые соединения 5, расположенные в радиальной плоскости, препятствуют повороту фланцев относительно друг друга.

Данное техническое решение не приводит к возникновению концентраторов напряжений, что позволяет изготавливать входящие в соединительный узел детали из более легких, но менее прочных материалов, в том числе и из слоистых пластиков.

Также общая граница фланцев принимает наиболее простую форму в виде цилиндрической поверхности, что делает соединительный узел более технологичным.

Изобретение относится к областям техники, использующим емкости давления с присоединенными к ним техническими устройствами, и может быть применено при разработке ракетных двигателей и баллонов для хранения газа. В конструкцию соединительного узла фланца емкости давления и фланца технического устройства, содержащую крепежные детали, воспринимающие осевую нагрузку, вводятся дополнительные резьбовые соединения, обеспечивающие необходимую для герметичности соединения совместность деформирования фланцев под нагрузкой. Изобретение обеспечивает совместность деформирования фланцев без появления концентраторов растягивающих напряжений, что делает конструкцию узла более простой, прочной и надежной и позволяет использовать для стыкуемых деталей более легкие, но менее прочные материалы, в том числе и слоистые композиционные, материалы, с общей границей в виде одной цилиндрической поверхности, с элементами, препятствующими повороту фланцев относительно друг друга. 1 ил.

Соединительный узел, содержащий два фланца, расположенные один внутри другого, крепежные детали, воспринимающие осевую нагрузку, и элементы, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга, отличающийся тем, что элементы, препятствующие повороту фланцев относительно друг друга, выполнены в виде ряда распределенных по периметру фланцев резьбовых соединений, расположенных в радиальной плоскости.