RU2187739C1

RU2187739C1 - Quick-release joint for pipes

Info

Publication number: RU2187739C1
Application number: RU2000131229/06A
Authority: RU
Inventors: Е.Б. Демидов; Н.И. Медведев; И.А. Мордвинников; А.В. Корниенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева"
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: space engineering; units of hydraulic systems; mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed quick-release joint has stationary and changeable bodies provided with built-in shut-off valves, ball lock including balls and spring-loaded bush which has slot at angle of 14 to 20 deg. inside which pin is located. Inner butt of spring-loaded bush has slot inclined to one side relative to pin; butt of changeable body has slot inclined to opposite side relative to pin. Slots form angle of 70 to 90 deg. between them. Spring tabs are engageable with these slots. Spring tabs are bent along axis and are made in one plane. Spring-loaded bush has longitudinal grooves whose depth exceeds amount of projection of balls above changeable body; its radius exceeds radius of ball. Axis of hole for ball found in changeable body is located in one plane with axis of hole for pin. Axis of longitudinal groove of spring-loaded bush is shifted relative to axis of hole for ball in changeable body by angle of 12 to 18 deg. EFFECT: possibility of uncoupling quick-release joint with main kept under pressure. 7 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может быть использовано в машиностроении. The invention relates to space technology, in particular to units of hydraulic systems, and can be used in mechanical engineering.

Известно разъемное соединение трубопроводов, содержащее две полумуфты с установленными в них подпружиненными клапанами, соединенные посредством фиксирующего элемента и фиксаторной втулки (см. авт. св. 1043412, кл. F 16 L 37/28). A detachable connection of pipelines is known, comprising two coupling halves with spring-loaded valves installed in them, connected by means of a fixing element and a fixing sleeve (see ed. St. 1043412, class F 16 L 37/28).

Недостатком данной конструкции является необходимость прилагать большие усилия при расстыковке, а иногда и невозможность ее проведения из-за силы, которая появляется при нахождении магистрали под давлением и действует через шарики на фиксаторную втулку в разъемном направлении, создавая противодействие силе, приложенной к фиксаторной втулке для ее осевого перемещения. The disadvantage of this design is the need to exert great efforts when undocking, and sometimes the impossibility of carrying it out due to the force that appears when the line is under pressure and acts through the balls on the locking sleeve in the detachable direction, creating a counteraction to the force applied to the locking sleeve for it axial displacement.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является быстроразъемное трубное соединение, состоящее из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, сменный корпус удерживается в стационарном с помощью шарикового замка, содержащего шарики и подпружиненную втулку (патент США 4222411, F 16 L 37/28, F 16 L 29/00). The closest in technical essence to the proposed solution is a quick-disconnect pipe connection, consisting of a stationary and replaceable housings equipped with built-in shut-off valves, the replaceable housing is held stationary using a ball lock containing balls and a spring-loaded sleeve (US patent 4222411, F 16 L 37 / 28, F 16 L 29/00).

Недостатком данной конструкции является необходимость прилагать большие усилия при расстыковке, а иногда и невозможность ее проведения из-за силы, которая появляется при нахождении магистрали под давлением и действует через шарики на подпружиненную втулку в радиальном направлении, создавая противодействие силе, приложенной к подпружиненной втулке для ее осевого перемещения. The disadvantage of this design is the need to exert great efforts when undocking, and sometimes the impossibility of carrying it out due to the force that appears when the line is under pressure and acts through the balls on the spring loaded sleeve in the radial direction, creating a counteraction to the force applied to the spring sleeve for it axial displacement.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является возможность расстыковки быстроразъемного трубного соединения при нахождении магистрали под давлением, прилагая при этом очень небольшие усилия. The technical result of the proposed design is the possibility of undocking the quick-connect pipe connection when the line is under pressure, with very little effort.

Необходимость такой расстыковки может возникнуть при создании нештатной аварийной ситуации, требующей разъединения трубопроводов. The need for such undocking may arise when creating an emergency emergency, requiring the separation of pipelines.

Сущность изобретения заключается в том, что в быстроразъемном трубном соединении, состоящем из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами, шарикового замка, содержащего шарики и подпружиненную втулку, в последней выполнен радиальный паз на угол 14-20^o, внутри которого размещен установленный в сменном корпусе штифт, и паз на ее внутреннем торце, взаимодействующем с торцем пружины, имеющей два уса, отогнутых вдоль оси и выполненных в одной плоскости, при этом один ус установлен в пазу, выполненном в торце сменного корпуса и отклоненном относительно штифта, причем паз на внутреннем торце подпружиненной втулки отклонен относительно штифта в противоположную сторону и указанные пазы образуют между собой угол 70-90^o, кроме того, в подпружиненной втулке выполнены продольные канавки глубиной, превышающей величину выступания шариков над сменным корпусом, и радиусом, превышающим радиус шарика, причем ось отверстия под шарик в сменном корпусе расположена в одной плоскости в осью отверстия под штифт, а ось продольной канавки подпружиненной втулки смещена относительно оси отверстия под шарик в сменном корпусе на угол 12-18^o.The essence of the invention lies in the fact that in the quick disconnect pipe connection, consisting of a stationary and interchangeable bodies, equipped with built-in shut-off valves, a ball lock containing balls and a spring-loaded sleeve, the latter has a radial groove at an angle of 14-20 ^o , inside of which is installed a removable pin housing, and a groove on its inner end, interacting with the end of the spring, having two whiskers, bent along the axis and made in the same plane, while one whisker is installed in the groove made in the end with ennogo deflected relative to the housing and the pin, the groove on the inner end of the spring-loaded sleeve deflected about pin in the opposite direction and said grooves form an angle of 70-90 ^o, in addition, a spring-loaded sleeve made longitudinal groove depth exceeding value over the projecting beads replaceable housing , and with a radius exceeding the radius of the ball, the axis of the hole for the ball in the replaceable housing being in the same plane as the axis of the hole for the pin, and the axis of the longitudinal groove of the spring-loaded sleeve, see eschena relative to the axis of the hole for the ball in a removable housing at an angle of 12-18 ^o .

На фиг.1 изображен общий вид быстроразъемного трубного соединения. Figure 1 shows a General view of the quick disconnect pipe connection.

На фиг.2 изображен вид по сечению А-А на фиг.1. Figure 2 shows a view along section aa in figure 1.

На фиг.3 изображен вид по сечению Б-Б на фиг.1. Figure 3 shows a view along section BB in figure 1.

На фиг.4 изображен вид по сечению В-В на фиг.1. Figure 4 shows a view along section bb in figure 1.

На фиг.5 изображен вид по сечению Г-Г на фиг.1. Figure 5 shows a view along the cross-section GG in figure 1.

На фиг.6 изображена пружина. Figure 6 shows the spring.

На фиг.7 изображен быстроразъемное трубное соединение в положении - шариковый замок открыт. In Fig.7 shows a quick disconnect pipe connection in position - ball lock is open.

Конструкция быстроразъемного трубного соединения состоит из стационарного 1 и сменного 2 корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами 3 и 4, шарикового замка, содержащего шарики 5 и подпружиненную пружиной 6 втулку 7. The design of the quick-connect pipe connection consists of a stationary 1 and replaceable 2 bodies equipped with built-in shut-off valves 3 and 4, a ball lock containing balls 5 and a sleeve 7 spring-loaded with spring 6.

В подпружиненной втулке 7 выполнен радиальный паз 8 на угол α₁ = 14-20^°, внутри которого размещен штифт 9, установленный в сменном корпусе 2. На внутреннем торце подпружиненной втулки 7 выполнен паз 10, отклоненный на угол β₁ относительно штифта 9 в одну сторону, а в торце сменного корпуса 2 выполнен паз 11, отклоненный относительно штифта 9 в противоположную сторону на угол β₂. Пазы 10 и 11 образуют между собой угол β₁+β₂ = 70-90^°.
С пазом 10 взаимодействует ус 12, а с пазом 11 взаимодействует ус 13 пружины 6.In the spring-loaded sleeve 7, a radial groove 8 is made at an angle α ₁ = 14-20 ^° , inside which a pin 9 is installed, installed in a removable housing 2. At the inner end of the spring-loaded sleeve 7 there is a groove 10 deflected by an angle β ₁ relative to the pin 9 in one side, and at the end of the removable housing 2 a groove 11 is made, inclined relative to the pin 9 in the opposite direction at an angle β ₂ . The grooves 10 and 11 form between themselves an angle β ₁ + β ₂ = 70-90 ^° .
The mustache 12 interacts with the groove 10, and the mustache 13 of the spring 6 interacts with the groove 11.

Исходное положение усов 12 и 13 пружины 6 - отогнуты вдоль оси и лежат в одной плоскости. Для того чтобы установить в сменный корпус 2 штифт 9, необходимо вставить в паз 11 сменного корпуса 2 ус 12, а в паз 10 подпружиненной втулки 7 - ус 13 пружины 6 и перемещать вокруг сменного корпуса 2 подпружиненную втулку 7 до момента, когда в радиальном пазу 8 появится отверстие 14 под штифт 9. Установить туда штифт 9 и с ним начнет взаимодействовать правый край радиального паза 8 (фиг.2). В этом положении пружина 6 за усы 12 и 13 скручена на угол 70-90^o (фиг.3, 4) и имеет определенную энергию кручения, которая удерживает подпружиненную втулку 7 поджатой правым торцем радиального паза 8 к штифту 9.The initial position of the mustache 12 and 13 of the spring 6 - bent along the axis and lie in the same plane. In order to install the pin 9 in the replaceable housing 2, it is necessary to insert the whiskers 12 into the groove 11 of the replaceable housing 2, and the springs 6 into the groove 10 of the spring sleeve 7 and move the spring bush 7 around the replaceable housing 2 until the moment in the radial groove 8, a hole 14 will appear under the pin 9. Install the pin 9 there and the right edge of the radial groove 8 will begin to interact with it (Fig. 2). In this position, the spring 6 behind the mustache 12 and 13 is twisted at an angle of 70-90 ^o (Fig.3, 4) and has a certain torsion energy, which holds the spring-loaded sleeve 7 pressed by the right end of the radial groove 8 to the pin 9.

Оси 18 продольных канавок 15, выполненных в подпружиненной втулке 7, в этом положении оказываются смещенными относительно осей отверстий 16, в которых размещены шарики 5, на угол α₂ = 12-18^° и шарики 5 взаимодействуют с поверхностью 17 подпружиненной втулки 7.The axis 18 of the longitudinal grooves 15, made in the spring loaded sleeve 7, in this position are offset from the axis of the holes 16 in which the balls 5 are placed, by an angle α ₂ = 12-18 ^° and the balls 5 interact with the surface 17 of the spring loaded sleeve 7.

Глубина продольных канавок 15 h₁ превышает величину выступания шариков 5 над сменным корпусом 2 h₂, а радиус продольной канавки 15 R1 превышает радиус R2 шарика 5.The depth of the longitudinal grooves 15 h ₁ exceeds the protrusion of the balls 5 above the removable housing 2 h ₂ , and the radius of the longitudinal groove 15 R1 exceeds the radius R2 of the ball 5.

Ось отверстия 16 под шарик 5 в сменном корпусе 2 расположена в одной плоскости с осью отверстия 14 под штифт 9. The axis of the hole 16 for the ball 5 in the removable housing 2 is located in the same plane with the axis of the hole 14 for the pin 9.

Расстыковка быстроразъемного трубного соединения осуществляется следующим образом:
перемещают подпружиненную втулку 7 вокруг сменного корпуса 2 вдоль радиального паза 8 относительно штифта 9 до упора в штифт левым краем радиального паза 8, при этом преодолевается сила закрутки пружины 6, созданная скручиванием пружины с помощью усов 12 и 13, размещенных в пазу 10 на внутреннем торце подпружиненной втулки 7 и в пазу 11 в торце сменного корпуса 2 соответственно, на угол α₁+β₁+β₂ = 82-108^°, и сила трения шариков 5 на поверхности 17 подпружиненной втулки 7, возникающая от действия на шарики сил, создаваемых рабочим давлением и пружинами встроенных запорных клапанов 3 и 4.The undocking of the quick-connect pipe connection is as follows:
move the spring sleeve 7 around the interchangeable housing 2 along the radial groove 8 relative to the pin 9 until it stops against the pin with the left edge of the radial groove 8, overcoming the twisting force of the spring 6 created by twisting the spring with a mustache 12 and 13 placed in the groove 10 on the inner end spring sleeve 7 and in the groove 11 in the end face of the removable housing 2, respectively, at an angle α ₁ + β ₁ + β ₂ = 82-108 ^° , and the friction force of the balls 5 on the surface 17 of the spring sleeve 7, arising from the action of the forces created by the balls working pressure and springs in triplets stop valves 3 and 4.

В этом положении шарики 5 выходят из взаимодействия с поверхностью 17 подпружиненной втулки 7 и попадают в продольные канавки 15, выполненные глубиной h₁=h₂+0,5 мм, где h₂ - величина выступания шариков 5 над сменным корпусом 2 в рабочем положении, и радиусом R1=R2+1 мм, где R2 - радиус шарика, под действием силы с которой коническая поверхность стационарного корпуса 1 взаимодействует с шариками 5.In this position, the balls 5 get out of interaction with the surface 17 of the spring-loaded sleeve 7 and fall into the longitudinal grooves 15 made with a depth of h ₁ = h ₂ +0.5 mm, where h ₂ is the protrusion of the balls 5 over the removable housing 2 in the working position, and a radius R1 = R2 + 1 mm, where R2 is the radius of the ball, under the action of a force with which the conical surface of the stationary housing 1 interacts with the balls 5.

Корпуса стационарный 1 и сменный 2 начинают перемещаться в разные стороны под воздействием силы, возникающей от действия рабочего давления и пружин встроенных запорных клапанов 3 и 4. Расстыковка произошла. The stationary bodies 1 and removable 2 begin to move in different directions under the influence of the force arising from the action of the working pressure and the springs of the built-in shut-off valves 3 and 4. The undocking occurred.

Отпустив подпружиненную втулку 7, последняя вернется в исходное положение под действием скручивающего усилия, созданного с помощью усов 12 и 13 пружины 6, перемещаемая усом 13 пружины 6, взаимодействующим с пазом 10 на внутреннем торце подпружиненной втулки 7. Having released the spring-loaded sleeve 7, the latter will return to its original position under the action of a torsional force created by the mustache 12 and 13 of the spring 6, which is moved by the mustache 13 of the spring 6, interacting with the groove 10 on the inner end of the spring-loaded sleeve 7.

Так как угол вращения подпружиненной втулки 7 вокруг сменного корпуса 2 невелик (14-20^o) то время срабатывания оказывается в пределах 1 сек, что позволяет почти мгновенно расстыковать трубное соединение.Since the rotation angle of the spring-loaded sleeve 7 around the interchangeable housing 2 is small (14-20 ^o ), the response time is within 1 second, which allows you to almost instantly undock the pipe connection.

Использование шарикового замка, в котором шарики имеют возможность катиться по опорным поверхностям, так как направление качения перпендикулярно силе, действующей на шарики, позволяет открывать шариковый замок с усилием до 5 кг, что существенно облегчает работу космонавта. The use of a ball lock, in which the balls have the ability to roll on supporting surfaces, since the direction of rolling is perpendicular to the force acting on the balls, allows you to open the ball lock with a force of up to 5 kg, which greatly facilitates the work of the astronaut.

Claims

A quick-disconnect pipe connection consisting of stationary and replaceable housings equipped with built-in shut-off valves, a ball lock having balls and a spring-loaded sleeve, characterized in that a radial groove is made in the spring-loaded sleeve at an angle of 14-20 ^o , inside of which there is a pin mounted in the replaceable case , and a groove at its inner end, interacting with the end of the spring, having two whiskers, bent along the axis and made in the same plane, with one whisker installed in the groove at the inner end of the spring-loaded torso, and the other whisker is installed in a groove made in the end of the removable housing and deflected relative to the pin, and the groove on the inner end of the spring-loaded sleeve is deflected relative to the pin in the opposite direction and these grooves form an angle of 70-90 ^{o with} each other, in addition, in the spring-loaded sleeve longitudinal grooves are made with a depth exceeding the protrusion of the balls above the removable housing and a radius exceeding the radius of the ball, and the axis of the hole for the ball in the replaceable housing is located in the same plane with the axis of the hole along d pin, and the axis of the longitudinal groove of the spring-loaded sleeve is offset relative to the axis of the hole for the ball in the removable housing at an angle of 12-18 ^o .