устройство для соединения трубопроводов

Формула изобретения

Устройство для соединения трубопроводов, включающее стационарный и сменный стыкуемые корпуса с установленными в них и взаимодействующими друг с другом клапанами и нажимную гайку, установленную на сменном корпусе, отличающееся тем, что в сменный корпус введена цилиндрическая направляющая, соединенная резьбой с внутренней поверхностью нажимной гайки, имеющей фланец с радиально установленными шариковыми замками, при этом на наружной поверхности направляющей выполнены выступы с коническими канавками, цилиндрические проточки с уступами-упорами и конические лунки, взаимодействующие с шариковыми замками нажимной гайки, а на стационарном корпусе выполнен фланец с радиально установленными шариковыми замками и расположенной с ними в одной плоскости цилиндрической проточкой с пазами и уступами, взаимодействующими с выступами направляющей сменного корпуса, кроме того, усилие каждого шарикового замка сменного корпуса превышает усилие шарикового замка стационарного корпуса в соотношении



где F₁ - усилие пружины шарикового замка стационарного корпуса;

F₂ - усилие пружины шарикового замка нажимной гайки;

d₁ - диаметр, на котором действует усилие пружины шарикового замка стационарного корпуса;

d₂ - диаметр, на котором действует усилие пружины шарикового замка нажимной гайки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может быть использовано в машиностроении.

Известно разъемное соединение (патент RU 2118736 от 1998 г.), в котором внутри стыкуемых корпусов расположены взаимодействующие между собой подпружинные клапаны, а снаружи замковое устройство. Недостатком данной конструкции является невозможность применения их в системах с высоким давлением рабочей среды, т. к. при стыковке этого соединения необходимо преодолевать сопротивление от давления рабочей среды, что затруднительно при работе в открытом космосе.

Известно разъемное соединение (авт. св. N 1043412 от 1983 г.), в котором внутри стыкуемых корпусов расположены взаимодействующие между собой подпружинные клапаны, а снаружи замковое устройство с нажимной гайкой. Недостатком данного разъемного соединения является сложность эксплуатации в условии невесомости при работе в скафандре, так как при стыковке этого соединения необходимо преодолеть сопротивление от давления рабочей среды, а также отсутствие автоматического обеспечения соосности перед состыковкой корпусов.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для соединения трубопроводов, включающем стационарный и сменный стыкуемые корпуса с установленными в них и взаимодействующими друг с другом клапанами и нажимную гайку, установленную на сменном корпусе, в сменный корпус введена цилиндрическая направляющая, соединенная резьбой с внутренней поверхностью нажимной гайки, имеющей фланец с раздельно установленными шариковыми замками, при этом на наружной поверхности направляющей выполнены выступы с коническими канавками, цилиндрические проточки с уступами-упорами и конические лунки, взаимодействующие с шариковыми замками нажимной гайки, на стационарном корпусе выполнен фланец с радиально-установленными шариковыми замками и расположенной с ними в одной плоскости цилиндрической проточкой с пазами и уступами, взаимодействующими с выступами направляющей сменного корпуса, кроме того, усилие каждого шарикового замка сменного корпуса превышает усилие каждого шарикового замка стационарного корпуса в соотношении



где F_i - усилие пружины шарикового замка нажимной гайки;

F₂ - усилие пружины шарикового замка стационарного корпуса;

d₁ - диаметр, на котором действует усилие пружины шарикового замка нажимной гайки;

d₂ - диаметр, на котором действует усилие пружины шарикового замка стационарного корпуса.

Такая конструкция обеспечивает соосность перед состыковкой корпусов и удерживает корпуса в этом положении, что обеспечивает состыковку корпусов при ограниченной свободе действия космонавта, позволяет производить стыковку одной рукой, с паузами и применение приспособления для преодоления сил трения в резьбе и сопротивление от давления рабочей среды.

На фиг. 1 показано устройство для соединения трубопроводов, состыкованное в рабочем режиме.

На фиг. 2 показан стационарный стыкуемый корпус в расстыкованном состоянии.

На фиг. 3 показан вид по стрелке А на фиг. 2.

На фиг. 4 показан сменный стыкуемый корпус в расстыкованном состоянии.

На фиг. 5 показан вид по стрелке Б на фиг. 4.

Устройство для соединения трубопроводов состоит из стационарного стыкуемого корпуса 1 и сменного стыкуемого корпуса 2.

Стационарный стыкуемый корпус 1 состоит из корпуса 3 со штуцером 4, запорного клапана 5, поджатого к седлу 6 корпуса 3 пружиной 7.

На торце корпуса 3 выполнен фланец 8 с радиально-установленными шариковыми замками 9 и с цилиндрической проточкой 10 с пазами 11 и уступами 12 и упорами 13.

Шариковый замок 9 состоит из шарика 14, поджатого пружиной 15.

Сменный стыкуемый корпус 2 состоит из корпуса 16 со штуцером 17, запорного клапана 18, поджатого пружиной 19 к седлу 20 корпуса 16 и установленного с возможностью ограниченного перемещения в корпусе 16. На корпусе 16 установлена нажимная гайка 21 с радиально-установленными шариковыми замками 22 и соединенная внутренней резьбой с цилиндрической направляющей 23 с выступами 24, имеющими конические канавки 25, а на наружной поверхности направляющей 23 выполнены цилиндрическая проточка 26, уступы-упоры 27 и 28 и конические лунки 29.

Шариковый замок 22 состоит из шарика 30, поджатого пружиной 31, и втулки 32.

Усилие шарикового замка 22 гайки 21 превышает усилие шарикового замка 16 в соотношении



где F₁ - усилие пружины 31;

F₂ - усилие пружины 15;

d₁ - диаметр, на котором действует усилие пружины 31;

d₂ - диаметр, на котором действует усилие пружины 15.

Устройство для соединения трубопроводов функционирует так.

В исходном положении, то есть стыкуемые части устройства расстыкованы, их запорные клапаны закрывают проходные сечения - клапан 5 перекрывает проход рабочей среды от штуцера 4, а клапан 18 от штуцера 17.

Для стыковки частей устройства на сменном корпусе 2 нажимную гайку 21 поворачивают против часовой стрелки до упора втулок 32 в уступ 27 направляющей 23, а шарики 30 находятся в конических лунках 29 направляющей 23, таким образом, гайка 21 неподвижно заперта с направляющей.

Поворачивая гайку 21 совместно с направляющей относительно корпуса 16 по часовой стрелке, заводят выступы 24 направляющей 23 в пазы 11 цилиндрической проточки 10 корпуса 3 и поворачивают выступы 24 до упора 13, при этом выступы 24 направляющей 23 войдут за уступы 12 проточки 10 корпуса 3, а шарики 14 корпуса 3 войдут в конические канавки 25 выступов 24 и запрут неподвижно направляющую 23 в корпусе 3.

Этот поворот направляющей 23 совместно с гайкой 21 обеспечивается соотношением моментов

В противном случае гайка 21 проворачивается вокруг направляющей 23, и выступы 24 невозможно завести за уступы 12 в замки 9.

Исключается дальнейшее вращение и перемещение направляющей 23, случайная самопроизвольная расстыковка частей устройства и обеспечивается возможность отнять руки космонавта от стыкуемых корпусов и воспользоваться другими приспособлениями.

При дальнейшем вращении гайки 21 по часовой стрелке, шарики 30 выйдут из конических лунок 29 направляющей 23 и покатятся по наружной цилиндрической поверхности вдоль направляющей и при упоре торца гайки 21 в торец фланца корпуса 3, шарики 30 гайки 21 попадут на проточку 26 с уступом 28 направляющей 23. Уступ 28 предотвращает самопроизвольное отвинчивание гайки 21 от корпуса 3.

При вращении гайки 21 по часовой стрелке, поступательно перемещается соединенный с ней корпус 16 в корпусе 3, отожмет запорный клапан 5 от седла 6 корпуса 3, сжимая пружину 7, и одновременно отожмет запорный клапан 18 от седла 20 корпуса 16, сжимая пружину 19, открывая проходное сечение.

Для расстыковки корпусов 1 и 2 вращают гайку 21 против часовой стрелки, при этом соединенный с ней корпус 16 будет поступательно выходить из корпуса 3, а пружина 7, разжимаясь, прижмет запорный клапан 5 к седлу 6, одновременно пружина 19 прижмет запорный клапан 18 к седлу 20 корпуса 16, закрывая проходное сечение одновременно в обоих расстыкуемых корпусах.

После закрытия проходного сечения гайка 21 находится в крайнем левом положении и шарики 30 вновь установлены в конических лунках 29 на направляющей 23, таким образом гайка 21 неподвижно закреплена с направляющей 23. Вращая гайку 21 с направляющей 23 относительно корпуса 16 против часовой стрелки, выводят выступы 24 направляющей из зацепления замка 9 корпуса 3 и далее из зацепления с уступами 12 и через пазы 11 отводят весь сменный корпус 2 от стационарного. Этот поворот направляющей 23 совместно с гайкой 21 обеспечивается соотношением моментов

В противном случае гайка 21 проворачивается вокруг направляющей 23, и выступы 24 невозможно вывести из зацепления в замках 9. При этом устройство находится в расстыкованном состоянии.