RU2503870C1

RU2503870C1 - Pneumatic-hydraulic actuator

Info

Publication number: RU2503870C1
Application number: RU2012125326/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Михеев; Татьяна Алексеевна Горчакова; Андрей Евгеньевич Новиков; Наталья Александровна Корнеева
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: pneumatic-hydraulic actuator includes a high pressure gas bottle, a startup pyrovalve, a pressure control, a pneumatic-hydraulic pressure transfer device to actuators, a temperature compensation device and a liquid discharge device, which are connected via pipelines. Pneumatic-hydraulic pressure transfer device is made in the form of a row of pneumatic-hydraulic cylinders. Each of the above pneumatic-hydraulic cylinders is connected to the corresponding pressure control. The above pressure controls are combined by means of a common header. The above header is connected to the temperature compensation device. The latter includes a cylindrical housing with a shell with elastic bellows installed inside it. The above bellows are made in the form of an elastic element with a breakthrough liquid discharge end wall.

EFFECT: reduction of weight and dimensions of a pneumatic-hydraulic actuator.

Description

Изобретение относится к космической и ракетной технике и может быть использовано для приведения в действие органов управления летательных аппаратов или механизмов одноразового действия, используемых после длительного хранения в состоянии готовности к действию.The invention relates to space and rocket technology and can be used to actuate the controls of aircraft or single-use mechanisms used after prolonged storage in a state of readiness for action.

Проектирование агрегатов пневмогидросистем (ПГС) с длительным сроком хранения в широком температурном диапазоне проводится с учетом необходимой ампулизации, что повышает надежность работы как отдельных агрегатов, так и всей системы. Для компенсации расширения рабочей жидкости ПГС при тепловом воздействии необходимо введение в систему различных устройств, агрегатов и т.п., с минимизацией их габаритно-массовых параметров. Следует также учитывать, что использование в летательных аппаратах механизмов одноразового действия предполагает разработку ПГС с минимально возможным составом агрегатов с оптимальными характеристиками.The design of pneumohydrosystem units (ASG) with a long shelf life in a wide temperature range is carried out taking into account the necessary amplification, which increases the reliability of both individual units and the entire system. To compensate for the expansion of the PGS working fluid during thermal exposure, it is necessary to introduce various devices, aggregates, etc. into the system, with minimizing their overall mass parameters. It should also be borne in mind that the use of single-action mechanisms in aircraft involves the development of ASG with the smallest possible composition of units with optimal characteristics.

Известен пневмогидравлический привод (патент РФ №2049944, 1995 г.), предназначенный для приведения органов управления двигательной установки в требуемое рабочее положение и на ее ориентацию при помощи исполнительных агрегатов. Известный привод включает бак, трубопроводы, насосный агрегат, обратный клапан, регулятор давления, электромагнитный управляющий клапан, пневмогидроаккумулятор, соединенный с газовым шар-баллоном высокого давления, автомат сброса жидкости. Для компенсации температурных воздействий пневмогидравлический привод дополнительно содержит пневмомагистраль и дополнительную линию гидрослива, соединяющие соответствующие полости пневмогидроаккумулятора и автомата сброса жидкости.Known pneumohydraulic drive (RF patent No. 2049944, 1995), designed to bring the controls of the propulsion system to the desired operating position and its orientation using actuating units. A known actuator includes a tank, pipelines, a pump unit, a check valve, a pressure regulator, an electromagnetic control valve, a pneumatic accumulator connected to a high-pressure gas balloon, an automatic liquid discharge device. To compensate for the temperature effects, the pneumatic-hydraulic drive additionally contains a pneumatic line and an additional drain line connecting the corresponding cavities of the pneumohydraulic accumulator and the automatic fluid discharge device.

Использование известного пневмогидравлического привода для приведения в действие органов управления летательных аппаратов или механизмов одноразового действия нецелесообразно, т.к. при этом значительно увеличиваются габаритно-массовые параметры, а некоторые агрегаты функционально не нужны.The use of a known pneumatic-hydraulic drive for actuating the controls of aircraft or single-use mechanisms is impractical, because At the same time, the overall mass parameters are significantly increased, and some units are not functionally needed.

Целью предлагаемого технического решения является уменьшение массы и габаритов пневмогидравлического привода.The aim of the proposed technical solution is to reduce the weight and dimensions of the pneumatic-hydraulic drive.

Указанная цель достигается тем, что в пневмогидравлическом приводе, содержащем соединенные трубопроводами баллон с газом высокого давления, пусковой пироклапан, регулятор давления, пневмогидравлическое устройство передачи давления на исполнительные органы, устройство компенсации температур и устройство сброса жидкости, пневмогидравлическое устройство передачи давления выполнено в виде ряда пневмогидроцилиндров, каждый из которых соединен с соответствующим регулятором давления, объединенных общим коллектором, соединенным с устройством компенсации температур, содержащим цилиндрический корпус с установленным внутри стаканом с упругим сильфоном, выполненным в виде эластичного элемента с прорывной торцевой стенкой для сброса жидкости.This goal is achieved by the fact that in a pneumatic-hydraulic drive containing a high-pressure gas cylinder connected with pipelines, a starting pyrovalve, a pressure regulator, a pneumo-hydraulic device for transmitting pressure to the actuators, a temperature compensation device and a liquid discharge device, a pneumo-hydraulic pressure transfer device is made in the form of a series of pneumo-hydraulic cylinders each of which is connected to a corresponding pressure regulator, connected by a common collector connected to a device temperature compensation device, containing a cylindrical body with a glass installed inside with an elastic bellows made in the form of an elastic element with a breakthrough end wall to discharge liquid.

Выполнение в предлагаемом пневмогидравлическом приводе устройства передачи давления в виде ряда пневмогидроцилиндров, количество которых определяется конструкцией, в отличие от известного, в котором эту функцию осуществляют пневмогидроаккумулятор, электромагнитный управляющий клапан, регулятор и исполнительные агрегаты, существенно снижает массу и габариты устройства передачи давления, т.к. сокращается количество элементов. При этом дополнительно повышается надежность устройства.The implementation in the proposed pneumatic-hydraulic drive of the pressure transmission device in the form of a series of pneumatic cylinders, the number of which is determined by the design, in contrast to the known one, in which the pneumatic accumulator, electromagnetic control valve, regulator and actuating units perform this function, significantly reduces the weight and dimensions of the pressure transmission device, t. to. the number of elements is reduced. This additionally increases the reliability of the device.

В предлагаемом техническом решении устройством компенсации температурных изменений объема рабочей жидкости в процессе хранения изделия выполнено в виде компенсатора, содержащего цилиндрический корпус с установленным внутри стаканом с упругим сильфоном, выполненным в виде эластичного элемента с прорывной торцевой стенкой для сброса жидкости. Эластичный прорывной сильфон компенсатора, растягиваясь и сжимаясь, отслеживает температурные изменения объема рабочей жидкости.In the proposed technical solution, the device for compensating temperature changes in the volume of the working fluid during storage of the product is made in the form of a compensator containing a cylindrical body with a glass installed inside with an elastic bellows made in the form of an elastic element with a breakthrough end wall for discharging liquid. The elastic breakthrough bellows of the compensator, stretching and contracting, monitors the temperature changes in the volume of the working fluid.

Использование компенсатора позволяет исключить из пневмогидравлического привода автомат сброса жидкости с пневмомагистралью и дополнительной линией гидрослива.The use of a compensator makes it possible to exclude from the pneumatic-hydraulic drive an automatic fluid discharge device with a pneumatic line and an additional drain line.

Компенсатор установлен на трубопроводе, соединяющем выходы всех регуляторов, т.е. является единственным на всю пневмогидравлическую передачу. При срабатывании пневмогидравлического привода сильфон прорывается и отработавшая рабочая жидкость сливается за борт, что исключает необходимость создания на борту изделия специальной замкнутой сливной полости.The compensator is installed on the pipeline connecting the outputs of all the regulators, i.e. It is the only one for the entire pneumohydraulic transmission. When the pneumatic-hydraulic drive is triggered, the bellows breaks and the spent working fluid is drained overboard, which eliminates the need to create a special closed drain cavity on board the product.

Схема предлагаемого пневмогидравлического привода показана на фиг.1.The scheme of the proposed pneumohydraulic drive shown in figure 1.

Пневмогидравлический привод состоит из баллона с газом высокого давления 1, пироклапана пускового 2, устройства для присоединения к наземному источнику давления 3, пневмогидроцилиндров 4, регуляторов давления 5, компенсатора 6, соединительных трубопроводов по газу 7 и по жидкости 8.The pneumatic-hydraulic drive consists of a cylinder with high-pressure gas 1, a start pyrovalve 2, a device for connecting to a ground pressure source 3, pneumatic cylinders 4, pressure regulators 5, compensator 6, connecting pipelines for gas 7 and liquid 8.

Работает пневмогидравлический привод следующим образом. Баллон 1, отсеченный пусковым пироклапаном 2, заправляют в наземных условиях газом высокого давления и хранят на борту изделия в состоянии готовности. Жидкостные полости А пневмогидроцилиндров 4, регуляторы 5, компенсатор 6 и соединяющие их трубопроводы 8 заправляют в наземных условиях рабочей жидкостью. При хранении изделия все изменения объема рабочей жидкости, вызванные колебаниями температуры хранения, компенсируются сильфоном компенсатора, при этом герметичность системы не нарушается.The pneumatic-hydraulic drive operates as follows. The cylinder 1, cut off by the start-up pyrovalve 2, is charged with high-pressure gas under ground conditions and stored on board the product in a ready state. The fluid cavities A of the hydraulic cylinders 4, regulators 5, compensator 6 and the pipelines 8 connecting them are charged with the working fluid under ground conditions. When storing the product, all changes in the volume of the working fluid caused by fluctuations in the storage temperature are compensated by the bellows of the compensator, while the tightness of the system is not violated.

При срабатывании пневмогидравлического привода подрывается пусковой пироклапан 2 и сжатый газ из баллона 1 поступает через трубопроводы 7 в газовые полости Б пневмогидроцилиндров 4, поршни которых приходят в движение. Рабочая жидкость из полостей А выдавливается через регуляторы 5, трубопроводы 8 в компенсатор 6. Сильфон компенсатора прорывается в месте В (фиг.3) и отработавшая рабочая жидкость сливается из компенсатора наружу.When the pneumatic-hydraulic actuator is triggered, the starting pyrovalve 2 is blown up and the compressed gas from the cylinder 1 flows through pipelines 7 into the gas cavities B of the pneumatic cylinders 4, the pistons of which move. The working fluid from the cavities A is squeezed out through the regulators 5, pipelines 8 into the compensator 6. The bellows of the compensator breaks in place B (Fig. 3) and the spent working fluid is drained out of the compensator.

Слив рабочей жидкости происходит за борт изделия. При этом исчезает необходимость создания на борту изделия сливной полости для отработавшей рабочей жидкости, и, следовательно, уменьшаются габариты и масса пневмогидравлического привода.Discharge of the working fluid occurs overboard. In this case, the need to create a drain cavity for the spent working fluid on board the product disappears, and, consequently, the dimensions and weight of the pneumatic-hydraulic drive are reduced.

Упрощенная конструкция компенсатора представлена на фиг.2. Компенсатор состоит из корпуса 9, сильфона 10, стакана 11, гайки 12. На корпусе имеется штуцер 13 подсоединения компенсатора к общему коллектору и подачи рабочей жидкости внутрь сильфона. Крепление сильфона внутри корпуса осуществляется с помощью стакана и гайки с отверстием.A simplified design of the compensator is presented in figure 2. The compensator consists of a housing 9, a bellows 10, a cup 11, a nut 12. On the housing there is a fitting 13 for connecting the compensator to a common collector and supplying working fluid inside the bellows. The bellows are mounted inside the housing with the help of a glass and a nut with a hole.

Работает компенсатор следующим образом. Компенсатор хранится в составе изделия в заправленном состоянии. При хранении в результате колебаний температуры объем заправленной рабочей жидкости меняется. Эти изменения объема отслеживает эластичный сильфон, который сжимается или растягивается, не нарушая своей герметичности. Объем компенсатора задается, исходя из величины максимального или минимального растяжения-сжатия сильфона, которое соответствует максимальной и минимальной температуре хранения изделия. При срабатывании пневмогидравлического привода давление внутри сильфона повышается, сильфон выдавливается через отверстие в гайке, прорывается, и рабочая жидкость вытекает наружу (фиг.3).The compensator works as follows. The compensator is stored as part of the product in a charged state. When stored as a result of temperature fluctuations, the volume of the charged working fluid changes. These volume changes are monitored by an elastic bellows that contracts or stretches without breaking its tightness. The compensator volume is set based on the value of the maximum or minimum tensile-compression of the bellows, which corresponds to the maximum and minimum storage temperature of the product. When the actuator is actuated, the pressure inside the bellows rises, the bellows is squeezed out through the hole in the nut, breaks through, and the working fluid flows out (Fig. 3).

Таким образом, предложенное устройство пневмогидравлического привода для приведения в действие органов управления летательных аппаратов или механизмов одноразового действия позволяет за счет:Thus, the proposed pneumohydraulic drive device for actuating the controls of aircraft or disposable mechanisms allows for:

выполнения устройства передачи давления в виде ряда пневмогидроцилиндров;the implementation of the pressure transmission device in the form of a series of pneumatic cylinders;

выполнения устройства компенсации температур в виде компенсатора, содержащего цилиндрический корпус с установленным внутри стаканом с упругим сильфоном в виде эластичного элемента с прорывной торцевой стенкой для сброса жидкости;the implementation of the temperature compensation device in the form of a compensator containing a cylindrical body with a glass installed inside with an elastic bellows in the form of an elastic element with a breakthrough end wall to discharge liquid;

существенно уменьшить габариты и массу пневмогидравлического привода.significantly reduce the dimensions and weight of the pneumatic-hydraulic drive.

Claims

A pneumatic-hydraulic actuator for actuating aircraft controls comprising a high-pressure gas cylinder connected by pipelines, a starting pyrovalve, a pressure regulator, a pneumohydraulic device for transmitting pressure to the actuators, a temperature compensation device and a liquid discharge device, characterized in that the pneumohydraulic pressure transmitting device made in the form of a series of pneumatic cylinders, each of which is connected to the corresponding pressure regulator, bedinennyh common collector connected to the temperature compensation device comprising a cylindrical body fitted within the cup with an elastic bellows formed as an elastic element with a breakthrough end wall for liquid discharge.