RU2167360C1

RU2167360C1 - Detachable joint

Info

Publication number: RU2167360C1
Application number: RU2000101152/06A
Authority: RU
Inventors: Т.Н. Швец; Н.И. Медведев; гаев Л.Г. С; Л.Г. Сягаев; И.А. Мордвинников; В.М. Мартынов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: rocket and space engineering; mechanical engineering. SUBSTANCE: detachable joint may be used for separation of interunit pneumatic and hydraulic lines. In has on-board and detachable pipe connections with end-face sealing element between them and ball lock. Lock consists of sleeve, i. e. two cups external and internal ones screwed together. External cup is provided with external and internal beads. Spring of bushing which locks balls thrusts into external bead, and flexible member positioned between cup and detachable pipe connection thrusts into internal bead. Internal cup is provided with tapered holes with balls arranged in them. Balls are pressed to groove bottom of on-board pipe connection by means of locking bushing. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, в частности к устройствам, обеспечивающим разделение межблочных пневмогидромагистралей, и может быть использовано в машиностроении. The invention relates to the field of rocket and space technology, in particular to devices providing separation of interunit pneumohydraulic lines, and can be used in mechanical engineering.

Известно разъемное соединение, содержащее бортовой и съемный штуцера, соединенные замковым устройством (патент США N 3901538, кл. F 16 L 35/00 от 1975 г.). Known detachable connection containing on-board and removable fittings connected by a locking device (US patent N 3901538, CL F 16 L 35/00 from 1975).

Недостатком данного устройства является невозможность его использования в пневмогидросистемах с криогенными рабочими средами. The disadvantage of this device is the impossibility of its use in pneumohydrosystems with cryogenic fluids.

Близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является разъемное соединение, содержащее бортовой и съемный штуцера с уплотнительным элементом между ними и шариковый замок, включающий в себя гильзу, охватывающую оба штуцера, в отверстиях которой установлены шарики, контактирующие с канавкой бортового штуцера, и охватывающая шарики втулка (патент США N 4582347, кл. F 16 L 37/00 от 1984 г.). Close in technical essence to the proposed technical solution is a detachable connection containing an onboard and removable fitting with a sealing element between them and a ball lock, comprising a sleeve covering both fittings, in the openings of which are balls contacting the groove of the onboard fitting, and covering the balls sleeve (US patent N 4582347, CL F 16 L 37/00 from 1984).

Недостатком данного разъемного соединения является невозможность обеспечения герметичности стыка в широком диапазоне температур (от плюсовых до криогенных), а также сложность устройства и недостаточная надежность при расстыковке при криогенных температурах. The disadvantage of this detachable connection is the inability to ensure the tightness of the joint in a wide temperature range (from positive to cryogenic), as well as the complexity of the device and the lack of reliability when undocking at cryogenic temperatures.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является возможность обеспечения надежной работоспособности разъемного соединения и герметичности стыков в диапазоне температур от плюсовых до криогенных. The technical result of the proposed technical solution is the ability to ensure reliable operability of the detachable joint and the tightness of the joints in the temperature range from plus to cryogenic.

Сущность изобретения заключается в том, что гильза разъемного соединения, размещенная на съемном штуцере и охватывающая бортовой штуцер - с торцевым уплотнением между ними, в отверстиях которой размещены шарики, контактирующие с канавкой бортового штуцера, выполнена в виде двух стаканов, наружного и внутреннего, подвижно соединенных между собой с помощью резьбы, причем наружный стакан снабжен наружным и внутренним буртиками, в наружный из которых упирается пружина втулки шарикового замка, а во внутренний - упругий элемент, другой торец которого упирается в буртик, выполненный на наружной поверхности съемного штуцера, причем отверстия под шарики в гильзе выполнены в виде усеченного конуса с диаметром верхнего основания, равным 0,85-0,95 диаметра шарика, и вершиной конуса, направленной в сторону оси разъемного соединения. The essence of the invention lies in the fact that the sleeve of the detachable connection, placed on a removable fitting and covering the side fitting, with an end seal between them, in the openings of which are balls contacting the groove of the side fitting, is made in the form of two cups, external and internal, movably connected between each other by means of a thread, and the outer cup is provided with outer and inner shoulders, the outer of which rests on the spring of the ball lock sleeve, and in the inner one, an elastic element, the other end face the shoulder abuts against the shoulder made on the outer surface of the removable fitting, and the holes for the balls in the sleeve are made in the form of a truncated cone with a diameter of the upper base equal to 0.85-0.95 of the diameter of the ball and the tip of the cone directed towards the axis of the detachable connection.

На фиг. 1 изображено разъемное соединение (продольный разрез). In FIG. 1 shows a detachable connection (longitudinal section).

На фиг. 2 изображено отверстие в гильзе разъемного соединения. In FIG. 2 shows a hole in a sleeve of a detachable connection.

Разъемное соединение состоит (см. фиг. 1) из бортового штуцера 1, закрепляемого с помощью сварки на криогенном трубопроводе верхнего блока ракеты-носителя, съемного штуцера 2, закрепляемого также с помощью сварки на криогенном трубопроводе нижнего блока. Внутри съемного штуцера 2 установлен фильтр 3 вершиной в сторону набегающего потока рабочей среды. На торце съемного штуцера 2 выполнено седло 4, а на торце бортового штуцера 1 завальцован уплотнительный элемент 5, в который упирается седло 4. Снаружи бортового штуцера 1 выполнена канавка 8 в сечении трапецеидальной формы и фланец 7 с шпильками и пазом 8. Фланец предназначен для жесткого крепления штуцера 1 к корпусу ракеты. Снаружи съемного штуцера 2 установлена гильза, выполненная в виде 2-х стаканов - наружного 9 и внутреннего 10, соединенных между собой ходовой резьбой. The detachable connection consists (see Fig. 1) of an on-board fitting 1, fixed by welding on the cryogenic pipeline of the upper block of the launch vehicle, a removable fitting 2, also fixed by welding on the cryogenic pipeline of the lower block. Inside the removable fitting 2, a filter 3 is installed with its apex toward the incoming flow of the working medium. A saddle 4 is made at the end of the removable nozzle 2, and a sealing element 5 is rolled up on the end of the on-board nozzle 1, into which the saddle 4 abuts. On the outside of the on-board nozzle 1, a groove 8 is made in a trapezoidal section and a flange 7 with studs and a groove 8. The flange is designed for rigid attaching the fitting 1 to the rocket body. Outside removable fitting 2 installed sleeve, made in the form of 2 glasses - external 9 and internal 10, interconnected by a running thread.

Наружный стакан 9 снабжен наружным 11 и внутренним 12 буртиками, а внутренний стакан снабжен отверстиями 13, в которых размещены шарики 14. Отверстия 13 выполнены в виде усеченного конуса и равнорасположены по периметру. Диаметр верхнего основания конуса должен быть равен 0,85-0,95 (см. фиг. 2) диаметра шарика, т.е. обеспечивать его выступание над внутренним диаметром стакана 9 на величину, обеспечивающую контакт с поверхностью канавки 6. При меньшем значении 0,85 диаметра шарика верхнего основания конуса шарик не входит в канавку 6, при большем или равном значении диаметра шарика происходит его выпадание. На торце наружного стакана 9 выполнен выступ 15, заходящий в паз 8 фланца 7, чем исключается вращение стакана 9 относительно бортового штуцера 1. Снаружи разъемного соединения установлена втулка 16, охватывающая стаканы 9 и 10 и запирающая шарики 14. Запирающая часть втулки 16 двухступенчатая. Меньшим диаметром шарики 14 запираются в положении "в канавке". Больший диаметр исключает выпадание шариков 14 при расстыковке. Втулка 16 поджата вдоль оси к шарикам 14 пружиной 17. Снаружи втулки 16 размещены два ушка 18, предназначенные для принудительной расстыковки разъемного соединения при приложении осевого усилия в сторону нижнего блока ракеты. Между внутренним буртиком 12 стакана 11 и буртиком 19 штуцера 2 установлен упругий элемент 20, обеспечивающий необходимое усилие поджатия седла 4 к уплотнительному элементу 5 при изменении температур от плюсовых до криогенных. The outer cup 9 is provided with an outer 11 and an inner 12 beads, and the inner cup is provided with holes 13 in which the balls 14 are placed. The holes 13 are made in the form of a truncated cone and are equally spaced around the perimeter. The diameter of the upper base of the cone should be equal to 0.85-0.95 (see Fig. 2) of the diameter of the ball, i.e. to ensure that it protrudes above the inner diameter of the glass 9 by an amount that provides contact with the surface of the groove 6. With a lower value of 0.85 of the diameter of the ball of the upper base of the cone, the ball does not enter the groove 6, with a larger or equal value of the diameter of the ball, it falls out. At the end of the outer cup 9, a protrusion 15 is made that fits into the groove 8 of the flange 7, thereby eliminating the rotation of the cup 9 relative to the side fitting 1. Outside of the detachable joint, a sleeve 16 is installed, covering the glasses 9 and 10 and the locking balls 14. The locking part of the sleeve 16 is two-stage. Smaller diameter balls 14 are locked in the position "in the groove". A larger diameter prevents the balls 14 from falling out when undocking. The sleeve 16 is preloaded along the axis of the balls 14 by a spring 17. Outside of the sleeve 16 there are two lugs 18 designed for forced undocking of the detachable connection when axial force is applied to the lower rocket block. Between the inner collar 12 of the cup 11 and the collar 19 of the fitting 2, an elastic element 20 is installed, which provides the necessary force to compress the seat 4 to the sealing element 5 when the temperature changes from positive to cryogenic.

Для исключения несанкционированной расстыковки разъемного соединения (смещение втулки 16 в сторону нижнего блока ракеты, например, от ударного импульса) на стакане 9 выполнена цилиндрическая проточка 21, в которой установлено предохранительное устройство 22 в виде 2-х полуколец, соединенных, например, болтами, ограничивающее перемещение втулки 16. To exclude unauthorized undocking of the detachable connection (displacement of the sleeve 16 towards the lower rocket block, for example, from a shock pulse), a cylindrical groove 21 is made on the glass 9, in which a safety device 22 is installed in the form of 2 half rings connected, for example, by bolts, restricting sleeve movement 16.

Состыковка разъемного соединения производится следующим образом. Docking connection is as follows.

Снимают предохранительное устройство 22 со стакана 9. Remove the safety device 22 from the glass 9.

Стакан 9 свинчивают со стаканом 10 на величину, обеспечивающую возможность легкого захода шариков 14 в канавку 6. The glass 9 is screwed with the glass 10 by an amount that allows easy entry of the balls 14 into the groove 6.

Втулку 16 за ушки 18 отводят вниз, сжимая пружину 17. The sleeve 16 for the ears 18 is brought down, compressing the spring 17.

Штуцер 1 вводят внутрь штуцера 2 до упора уплотнительным элементом 5 в седло 4 и захода выступа 15 стакана 10 в паз 8 фланца 7. The fitting 1 is inserted inside the fitting 2 until it stops with the sealing element 5 into the saddle 4 and the protrusion 15 of the cup 10 enters the groove 8 of the flange 7.

Втулку 16 отпускают, при этом она заталкивает шарики 14 вглубь стакана 9 до упора их в дно канавки 6. The sleeve 16 is released, while it pushes the balls 14 deep into the glass 9 until they stop in the bottom of the groove 6.

Производят вращение стакана 9 за шестигранник на завинчивание до заданного момента, при этом происходит сжатие упругого элемента 20, который упирается одним торцом во внутренний буртик 12 наружного стакана 9, другим торцом - в буртик 19 штуцера 2, и поджатие седла 4 штуцера 2 к уплотнительному элементу 5. Rotate the cup 9 for the hexagon to tighten to a predetermined moment, while compressing the elastic element 20, which abuts against one end of the inner flange 12 of the outer cup 9 with one end, the other end - into the flange 19 of the fitting 2, and the saddle 4 of the fitting 2 is pressed against the sealing element 5.

Заданный момент определяется исходя из обеспечения необходимого удельного давления в стыке седло 4 - уплотнительный элемент 5. The set moment is determined on the basis of ensuring the required specific pressure at the junction of the saddle 4 - sealing element 5.

Устанавливают предохранительное устройство 22 в паз 21 стакана 9. Install the safety device 22 in the groove 21 of the glass 9.

Заправку баков производят через штуцер 2 с фильтром 3, штуцер 1. Refueling of tanks is carried out through nozzle 2 with filter 3, nozzle 1.

После проведения заправки баков ракеты и подготовки ее к старту производят снятие всех предохранительных устройств, в том числе устройства 22. After refueling the rocket tanks and preparing it for launch, all safety devices, including device 22, are removed.

В полете ракеты в процессе разделения блоков через тягу от нижнего блока производится смещение втулки 16 по стрелке А до освобождения шариков 14 с одновременным приложением усилия к штуцеру 2. Происходит отход штуцера 1 от штуцера 2, т. е. разделение магистрали. In flight, during the separation of the blocks through the draft from the lower block, the sleeve 16 is displaced in the direction of arrow A until the balls 14 are released with the simultaneous application of force to the nozzle 2. The nozzle 1 moves away from the nozzle 2, i.e., the trunk is separated.

Таким образом, предложенная конструкция разъемного соединения обеспечивает надежную расстыковку пневмогидромагистралей ракеты в широком диапазоне температур - от плюсовых до криогенных. Thus, the proposed detachable connection design provides a reliable undocking of the rocket’s pneumohydraulic lines in a wide temperature range - from positive to cryogenic.

Claims

A detachable connection comprising an on-board and a removable fitting with an end sealing element between them and a ball lock, comprising a sleeve mounted on a removable fitting and covering the on-board fitting, in the openings of which are balls contacting the groove of the on-board fitting, and a spring-loaded sleeve covering the balls, characterized in that the sleeve is made in the form of two glasses, the outer and inner, movably connected by thread, and the outer cup is provided with an outer and inner flange, in the outer the spring of the ball lock bush abuts, and an elastic element, the other end of which abuts against the shoulder made on the outer surface of the removable fitting, the holes for the balls in the sleeve are made in the form of a truncated cone with a diameter of the upper base equal to 0.85 - 0, 95 ball diameter, and the top of the cone directed towards the axis of the detachable connection.