RU2561816C1 - Expansion joint - Google Patents
Expansion joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561816C1 RU2561816C1 RU2014126170/06A RU2014126170A RU2561816C1 RU 2561816 C1 RU2561816 C1 RU 2561816C1 RU 2014126170/06 A RU2014126170/06 A RU 2014126170/06A RU 2014126170 A RU2014126170 A RU 2014126170A RU 2561816 C1 RU2561816 C1 RU 2561816C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- spherical
- sleeve
- compensator according
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Joints Allowing Movement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано для соединения фланцев входных магистралей жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с фланцами трубопроводов или баков ракет носителей (РН).The invention relates to rocket science and can be used to connect the flanges of the input lines of liquid rocket engines (LRE) with the flanges of pipelines or tanks of carrier rockets (LV).
Известен трубопроводный компенсатор линейных перемещений (Патент США от 16.07.70 г. - аналог патента Швейцарии №528698 от 14.07.71 г.), в описании которого представлен трубопровод, устанавливаемый на входе в пароперегреватель. Он состоит из трубопроводов, сильфонов и среднего патрубка, один из трубопроводов имеет опоры, к которым прикреплено коромысло. Коромысло одной тягой соединено с другим трубопроводом, а другой тягой - с промежуточным патрубком. Механизм трубопроводного компенсатора в соединении трубопроводов позволяет равномерно нагружать оба сильфона при перемещении одного из трубопроводов.Known pipeline compensator for linear displacements (US Patent from July 16, 1970 - an analogue of Swiss patent No. 528698 of July 14, 71), in the description of which a pipeline is installed at the inlet to a superheater. It consists of pipelines, bellows and a middle pipe, one of the pipelines has supports to which the beam is attached. The beam is connected by one link to another pipe, and the other link to the intermediate pipe. The mechanism of the pipe compensator in the pipe connection allows you to evenly load both bellows when moving one of the pipelines.
Недостатком известного трубопроводного компенсатора является возможность поворота соединений коромысла только в одной плоскости, а также наличие двух коромысел в потоке рабочей среды, что загромождает тракт промежуточного патрубка и создает повышенное сопротивление потоку.A disadvantage of the known pipeline compensator is the ability to rotate the rocker joints in only one plane, as well as the presence of two rockers in the flow of the working medium, which clutters the path of the intermediate pipe and creates increased resistance to flow.
Известен шарнирный сильфонный компенсатор (Патент ФРГ №1218821 от 08.01.59 г.). Трубопровод сильфонного компенсатора содержит четыре сильфона, последовательно соединенные между собой через патрубки. Трубопровод соединяется с системой трубопроводов посредством двух фланцев. Фланцы соединены друг с другом через промежуточный третий фланец посредством тяг, которые в местах соединения с первыми двумя фланцами имеют шаровые опоры.Known articulated bellows compensator (German Patent No. 1218821 from 01/08/59). The bellows expansion pipe contains four bellows, connected in series through pipes. The pipeline is connected to the piping system via two flanges. The flanges are connected to each other through an intermediate third flange by means of rods, which at the joints with the first two flanges have ball bearings.
Трубопровод такой конструкции позволяет компенсировать осевые, угловые и поперечные перемещения ветвей контуров энергетической установки.A pipeline of this design allows you to compensate for the axial, angular and transverse movements of the branches of the power plant circuits.
В описании приведены две конструкции гибкого трубопровода с тремя сильфонами, позволяющими компенсировать линейные перемещения, возникающие в системе трубопроводов, за счет поперечного параллельного смещения концов.The description shows two designs of a flexible pipeline with three bellows, which compensate for linear displacements that occur in the piping system due to lateral parallel displacement of the ends.
Конструкция обладает наилучшей надежностью, т.к. в ней сильфоны работают только на изгиб.The design has the best reliability, because in it, the bellows work only on bending.
Известный шарнирный сильфонный компенсатор устраняет недостатки предыдущего аналога, обеспечивая компенсацию практически всех возможных перемещений соединяемых фланцев трубопроводов.The well-known articulated bellows compensator eliminates the disadvantages of the previous analogue, providing compensation for almost all possible movements of the connected pipe flanges.
Кроме того, тяги в данном сильфонном компенсаторе вынесены из потока рабочей среды и в местах соединения с фланцами трубопроводов имеют шаровые опоры, что создает благоприятные условия для потока.In addition, the rods in this bellows expansion joint are removed from the flow of the working medium and have ball bearings at the points of connection with the pipe flanges, which creates favorable conditions for the flow.
Однако данный сильфонный компенсатор содержит большое количество разгрузочных устройств сильфонов, что усложняет и утяжеляет его конструкцию. Кроме того, в известном техническом решении угловые сильфоны изначально находятся в напряженном состоянии, что снижает их надежность при работе изделия.However, this bellows compensator contains a large number of bellows discharge devices, which complicates and aggravates its design. In addition, in the well-known technical solution, the angular bellows are initially in tension, which reduces their reliability during operation of the product.
Известен разгруженный давлением шарнир для трубопроводных систем (Патент США №3198558 от 29.04.63 г.), в котором компенсатор соединяет расположенные под прямым углом трубопроводы и состоит из корпуса, соединенного с помощью универсального шарнира, металлических сильфонов и крышек с патрубком.Known is a pressure-relieved hinge for pipeline systems (US Patent No. 3,198,558 of April 29, 63), in which the compensator connects the right-angled pipelines and consists of a housing connected by a universal joint, metal bellows and lids with a nozzle.
Компенсатор имеет дублирующее уплотнительное устройство, состоящее из двух фланцев, между которыми установлена уплотнительная прокладка. Положение прокладки устанавливается с помощью винтов. Прокладка одновременно выполняет роль виброгасителя. Применение сильфонов с равными эффективными диаметрами и образующих разгрузочную камеру, позволяет разгрузить трубопроводы от неуравновешенных сил. Разгружающий элемент включает в себя бесконечный трос.The compensator has a redundant sealing device consisting of two flanges, between which a sealing gasket is installed. The gasket position is set using screws. The gasket simultaneously acts as a vibration damper. The use of bellows with equal effective diameters and forming an unloading chamber allows unloading pipelines from unbalanced forces. The unloading element includes an endless cable.
В данном устройстве-аналоге корпус и входящие детали выполнены толстостенными и изготавливаются литьем, вследствие чего конструкция в целом массивна, что является большим ограничением для установки компенсатора на ракетах носителях и ЖРД.In this analog device, the body and incoming parts are made of thick-walled and made by casting, as a result of which the structure is massive in general, which is a big limitation for installing the compensator on carrier rockets and LRE.
Известен усиленный гибкий сильфонный узел (Патент США №2707117 от 03.02.48 г.) высокого давления и трубопровод, включающий указанный узел или несколько таких узлов. Конструкция компенсатора состоит из сильфона, герметично соединенного с фланцами. Фланцы шарнирно соединены тягами, длина которых регулируется гайкой с двухсторонней левой и правой резьбами. Тяги крепятся к опорным кольцам компенсатора с помощью болтов.Known reinforced flexible bellows assembly (US Patent No. 2,707,117 of 03/03/48) of high pressure and a pipeline comprising the specified site or several such sites. The expansion joint design consists of a bellows hermetically connected to the flanges. The flanges are pivotally connected by rods, the length of which is regulated by a nut with bilateral left and right threads. The rods are attached to the support rings of the compensator with bolts.
Сильфон усилен армированными кольцами. Между кольцами имеется зазор, в пределах которого осуществляется компенсация угловых, линейных и поперечных перемещений. Торцы колец имеют небольшую конусность. Отверстия в середине кольца имеют коническую форму, что обеспечивает качание тяг внутри отверстий в пределах его конусности.The bellows is reinforced with reinforced rings. Between the rings there is a gap within which compensation is made for angular, linear and transverse movements. The ends of the rings have a slight taper. The holes in the middle of the ring are conical in shape, which allows the rods to swing inside the holes within its taper.
Известный сильфонный узел имеет большое количество гофров в сильфоне, что требует применения массивных высокопрочных армированных колец и наружных пружин, что приводит к увеличению массы конструкции.Known bellows assembly has a large number of corrugations in the bellows, which requires the use of massive high-strength reinforced rings and external springs, which leads to an increase in the mass of the structure.
Кроме того, данное устройство не позволяет осуществить компенсацию отклонений в расположенных под прямым углом фланцах трубопроводов, а применение двух и более сильфонных узлов требует для своего размещения значительный пространственный промежуток.In addition, this device does not allow compensation for deviations in right-angled pipe flanges, and the use of two or more bellows assemblies requires a significant spatial gap for its placement.
Известен самоуравновешивающийся компенсатор линейных и угловых перемещений (авторское свидетельство №72.100, МПК F16L от 09.10.1972 г., Россия, прототип).Known self-balancing compensator for linear and angular displacements (copyright certificate No. 72.100, IPC F16L from 09.10.1972, Russia, prototype).
Компенсатор включает магистральный сильфон 1 (фиг. 1), патрубок 2 с приваренной втулкой 3, разгрузочный элемент 4, центрирующие опоры 5, сферический шарнир 6. Ответные части шарнира 6 соединены с силовым кольцом 7 магистрального сильфона 1 и со штоком 8 разгрузочного элемента.The compensator includes a main bellows 1 (Fig. 1), a
Отличительной особенностью данного компенсатора является применение центрирующей опоры, которая стабилизирует работу магистрального сильфона.A distinctive feature of this compensator is the use of a centering support, which stabilizes the operation of the main bellows.
Недостатками сильфонного компенсатора - прототипа являются:The disadvantages of the bellows expansion joint prototype are:
- наличие одного сферического шарнира, а также двух центрирующих опор, которые фиксируют шток в осевом направлении и не позволяют ему менять свое угловое расположение, что ограничивает компенсирующие возможности устройства, а также не устраняет полностью изгибающего момента между стыками сильфонного компенсатора от действия усилий соединяемых им конструкций;- the presence of one spherical hinge, as well as two centering bearings that fix the rod in the axial direction and do not allow it to change its angular location, which limits the compensating capabilities of the device, and also does not eliminate the completely bending moment between the joints of the bellows compensator from the action of the forces of the structures connected to it ;
- отсутствие второго магистрального сильфона, расположенного под прямым углом к первому, не обеспечивает его координаты (габаритного размера) во взаимно перпендикулярном направлении;- the absence of a second trunk bellows located at right angles to the first does not provide its coordinates (overall dimensions) in a mutually perpendicular direction;
- разгрузочный элемент, в том числе и сильфон, компенсатора по периферии не имеют защитного направляющего кожуха, что снижает надежность их работы при воздействии давлений рабочей среды;- the unloading element, including the bellows, the compensator on the periphery do not have a protective guide casing, which reduces the reliability of their work when exposed to pressure of the working environment;
- магистральный сильфон компенсатора не содержит устройств (стяжек, фланцев), позволяющих осуществить его фиксацию от растяжения-сжатия, что ухудшает условия монтажа компенсатора между жестко установленными фланцами соединяемых конструкций;- the main bellows of the compensator does not contain devices (couplers, flanges) that allow it to be fixed from tension-compression, which worsens the conditions for installing the compensator between the rigidly installed flanges of the connected structures;
- отсутствие в сильфонном компенсаторе устройства, обеспечивающего фильтрацию рабочей среды, протекающей через него, не обеспечивает чистоту последней;- the absence in the bellows compensator of a device that provides filtering of the working medium flowing through it does not ensure the purity of the latter;
- выполнение стыков сильфонного компенсатора с разделкой под сварку не позволяет демонтировать его с изделия после установки;- the joints of the bellows expansion joint with cutting for welding does not allow to dismantle it from the product after installation;
- наличие нерегулируемого сферического шарнира. - the presence of an unregulated spherical joint.
Осуществить установку двух таких шарниров по концам штока без регулируемых сферических опор или устройств, компенсирующих отклонение их взаимного расположения, не представляется возможным.It is not possible to carry out the installation of two such hinges at the ends of the rod without adjustable spherical supports or devices that compensate for the deviation of their relative position.
Задачи предлагаемого технического решения состоят в расширении возможностей сильфонного компенсатора при компенсации угловых и линейных перемещений фланцев бака топливного компонента ракеты носителя и жидкостного ракетного двигателя, в улучшении условий монтажа двигателя в изделие, в повышении надежности работы разгрузочного элемента, в обеспечении чистоты топливного компонента, протекающего через сильфонный компенсатор, в обеспечении монтажа его на двигателе в доводочном и летном исполнении, в повышении надежности работы сферических шарниров.The objectives of the proposed technical solution are to expand the capabilities of the bellows compensator to compensate for angular and linear movements of the flanges of the tank of the fuel component of the carrier rocket and liquid rocket engine, to improve the conditions for mounting the engine in the product, to increase the reliability of the unloading element, and to ensure the cleanliness of the fuel component flowing through bellows compensator, in ensuring its mounting on the engine in a finishing and flight design, in increasing the reliability of the spherical Sgiach hinges.
Поставленные задачи достигаются тем, что в предлагаемом сильфонном компенсаторе, содержащем магистральные сильфоны, патрубок с приваренной втулкой, разгрузочный элемент, центрирующие опоры, сферические шарниры, шток, согласно изобретению магистральные сильфоны расположены под прямым углом друг к другу, соединены между собой и разгрузочным элементом при помощи тройника, при этом на входе в горизонтальный магистральный сильфон установлен патрубок со втулкой, содержащей одну центрирующую опору со сферическим шарниром, а разгрузочный элемент снабжен второй центрирующей опорой со сферическим шарниром во втулке патрубка; вертикальный магистральный сильфон выполнен монтажным, т.е. с накидными фланцами и регулируемыми стяжками, фиксируемыми по длине при помощи гаек и контргаек; сильфон, подвижные и неподвижные кольца сильфона помещены в защитный направляющий цилиндрический кожух; горизонтальный магистральный сильфон снабжен накидными фланцами с установленными между ними регулируемыми технологическими стяжками, демонтируемыми после монтажа двигателя в изделие, а на входе в патрубок установлен полусферический фильтр, закрепленный при помощи втулки и сварки; фланец на выходе выполнен с возможностью разъемного, а затем неразъемного соединения с двигателем; сферические опоры выполнены из двух частей, одна из которых поджата к сферическому шарниру резьбовой втулкой, в торцах сферических шарниров выполнены радиальные пазы, в которые установлены шплинты, входящие в отверстия штока.The tasks are achieved by the fact that in the proposed bellows expansion joint containing main bellows, a nozzle with a welded sleeve, an unloading element, centering bearings, spherical joints, a rod, according to the invention, the main bellows are located at right angles to each other, connected to each other and to the unloading element at using a tee, while at the entrance to the horizontal main bellows a pipe is installed with a sleeve containing one centering support with a spherical hinge, and an unloading electric the element is equipped with a second centering support with a spherical hinge in the sleeve of the pipe; the vertical main bellows is made mounting, i.e. with cap flanges and adjustable couplers fixed along the length with nuts and locknuts; the bellows, the movable and fixed rings of the bellows are placed in a protective guide cylindrical casing; the horizontal main bellows is equipped with cap flanges with adjustable technological couplers installed between them, dismantled after the engine is installed in the product, and a hemispherical filter is installed at the inlet to the pipe, fixed with a sleeve and welding; the output flange is made with the possibility of detachable, and then one-piece connection with the engine; spherical bearings are made of two parts, one of which is drawn to the spherical hinge by a threaded sleeve, radial grooves are made in the ends of the spherical hinges, in which cotter pins are inserted into the stem holes.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображен сильфонный компенсатор-прототип, где:In FIG. 1 shows a bellows expansion prototype, where:
1 - магистральный сильфон;1 - trunk bellows;
2 - патрубок;2 - pipe;
3 - втулка;3 - sleeve;
4 - разгрузочный элемент;4 - unloading element;
5 - центрирующие опоры;5 - centering bearings;
6 - сферический шарнир;6 - spherical hinge;
7 - силовое кольцо;7 - power ring;
8 - шток.8 - stock.
На фиг. 2 представлен главный вид на жидкостный ракетный двигатель, на входе окислителя в который установлен сиьфонный компенсатор, где:In FIG. 2 shows the main view of a liquid propellant rocket engine, at the inlet of the oxidizer into which a siphon compensator is installed, where
9 - жидкостный ракетный двигатель (ЖРД);9 - liquid rocket engine (LRE);
А - выносной элемент с агрегатами магистрали входа «О»;A - remote element with units of the input “O” line;
На фиг. 3 приведена магистраль входа «О» ЖРД, где:In FIG. 3 shows the main entrance "O" LRE, where:
10 - сильфонный компенсатор;10 - bellows compensator;
11 - клапан пуска «О»;11 - start valve "O";
12 - бустерный турбонасосный агрегат окислителя (БТНАО);12 - booster turbopump oxidizer assembly (BTNAO);
12а - турбонасосный агрегат (ТНА).12a - turbopump unit (TNA).
На фиг. 4 показан предлагаемый сильфонный компенсатор, где:In FIG. 4 shows the proposed bellows expansion joint, where:
13 - горизонтальный магистральный сильфон;13 - horizontal trunk bellows;
14 - вертикальный магистральный сильфон;14 - vertical trunk bellows;
15 - патрубок;15 - pipe;
16 - втулка;16 - sleeve;
17 - разгрузочный элемент;17 - unloading element;
18, 19 - центрирующие опоры;18, 19 - centering bearings;
20, 21 - сферические шарниры;20, 21 - spherical joints;
22 - шток;22 - stock;
22а - дренажные отверстия;22a - drainage holes;
23 - тройник;23 - tee;
24 - накидные фланцы;24 - cap flanges;
25 - регулируемые стяжки;25 - adjustable couplers;
26 - гайка;26 - nut;
27 - контргайка;27 - a lock-nut;
28 - сильфон разгрузочного элемента;28 - bellows discharge element;
29, 30 - подвижные кольца;29, 30 - movable rings;
31 - неподвижное кольцо;31 - a motionless ring;
31a - защитный направляющий цилиндрический кожух;31a is a protective guide cylindrical casing;
32 - накидные фланцы горизонтального магистрального сильфона;32 - cap flanges of the horizontal trunk bellows;
33 - регулируемые технологические стяжки;33 - adjustable technological couplers;
34 - накидной самоустанавливающийся фланец;34 - self-aligning flange;
35 - полусферический фильтр;35 - hemispherical filter;
36 - втулка;36 - sleeve;
37 - фланец на выходе из сильфонного компенсатора;37 - flange at the outlet of the bellows compensator;
38 - резьбовое соединение;38 - threaded connection;
39 - шплинт;39 - cotter pin;
40, 41 - сферические части опор;40, 41 - spherical parts of the supports;
42 - резьбовая втулка;42 - threaded sleeve;
43, 44 - торцы сферических шарниров;43, 44 - the ends of the spherical joints;
45, 46 - радиальные пазы;45, 46 - radial grooves;
47, 48 - отверстия штока.47, 48 - hole stem.
42 - резьбовая втулка;42 - threaded sleeve;
43, 44 - торцы сферических шарниров;43, 44 - the ends of the spherical joints;
45, 46 - радиальные пазы;45, 46 - radial grooves;
47, 48 - отверстия штока.47, 48 - hole stem.
На фиг. 5 изображено соединение сильфонного компенсатора с фланцем бака изделия, где:In FIG. 5 shows the connection of the bellows expansion joint with the tank flange of the product, where:
49 - фланец самоустанавливающийся;49 - self-aligning flange;
49а - фланец блока изделия;49a - flange of the product unit;
50 - шпилька;50 - hairpin;
51 - шайба;51 - washer;
52 - гайка;52 - a nut;
53 - плоская металлическая прокладка.53 - flat metal gasket.
На фиг. 6 приведен выносной элемент места закрепления полусферического фильтра на выходе из сильфонного компенсатора, где:In FIG. 6 shows the remote element of the fixing point of the hemispherical filter at the outlet of the bellows compensator, where:
54 - втулка;54 - sleeve;
- сварной шов. - weld.
На фиг. 7 представлена конструкция стыковочного фланца сильфонного компенсатора на его выходе, где:In FIG. 7 shows the design of the docking flange of the bellows expansion joint at its output, where:
55 - разделка под сварку;55 - cutting for welding;
56 - упорный торец;56 - persistent end face;
57 - бурт под накидной фланец.57 - shoulder under the flange.
На фиг. 8 изображено разъемное соединение сильфонного компенсатора с клапаном пуска «О», где:In FIG. 8 shows a detachable connection of a bellows compensator with a start valve “O”, where:
58, 59 - накидные фланцы;58, 59 - cap flanges;
60 - стальное омедненное уплотнительное кольцо;60 - steel copper-plated sealing ring;
61 - шпилька;61 - a hairpin;
62 - шайба;62 - washer;
63 - гайка.63 - nut.
На фиг. 9 изображено сварное соединение сильфонного компенсатора с клапаном пуска «О» двигателя летно-космического исполнения (ЛКИ).In FIG. 9 shows a welded joint of a bellows compensator with a start valve “O” for a space-flight engine (LCI).
На фиг. 10 приведен выносной элемент с увеличенным видом на сферический шарнир по фиг. 4, а также на сопрягаемые с ним детали.In FIG. 10 shows an extension element with an enlarged view of the spherical hinge of FIG. 4, as well as its mating parts.
Сильфонный компенсатор 10 (фиг. 3) устанавливается между жидкостным ракетным двигателем 9 (фиг. 2) и фланцем бака изделия 49а (фиг. 5) и содержит горизонтальный магистральный сильфон 13, вертикальный магистральный сильфон 14, патрубок 15 с приваренной втулкой 16, разгрузочный элемент 17, центрирующие опоры 18, 19, сферические шарниры 20, 21, шток 22.The bellows compensator 10 (Fig. 3) is installed between the liquid rocket engine 9 (Fig. 2) and the tank flange of the product 49a (Fig. 5) and contains a horizontal main bellows 13, a vertical main bellows 14, a pipe 15 with a welded sleeve 16, a discharge element 17, centering bearings 18, 19, spherical joints 20, 21, rod 22.
Магистральные сильфоны 13 и 14 расположены под прямым углом друг к другу, соединены между собой и разгрузочным элементом 17 при помощи тройника 23 (фиг. 4).Trunk bellows 13 and 14 are located at right angles to each other, connected to each other and the unloading element 17 using a tee 23 (Fig. 4).
Максимально возможное число степеней свободы перемещения стыковочного фланца патрубка 15 на входе в сильфонный компенсатор относительно фланца 37 на его выходе составляет 6 (шесть).The maximum possible number of degrees of freedom of movement of the connecting flange of the pipe 15 at the entrance to the bellows expansion joint relative to the flange 37 at its output is 6 (six).
На входе в горизонтальный магистральный сильфон 13 установлен патрубок 15 с втулкой 16, содержащей центрирующую опору 18 со сферическим шарниром 20.At the entrance to the horizontal main bellows 13, a pipe 15 is installed with a sleeve 16 containing a centering support 18 with a spherical hinge 20.
Разгрузочный элемент 17 снабжен второй центрирующей опорой 19 со сферическим шарниром 21.The unloading element 17 is provided with a second centering support 19 with a spherical hinge 21.
Сферические шарниры 20, 21 соединены между собой посредством штока 22.Spherical hinges 20, 21 are interconnected by means of a rod 22.
Вертикальный магистральный сильфон 14 (фиг. 4) выполнен с накидными фланцами 24, соединенными регулируемыми стяжками 25, длина которых и координата Х выполняется при помощи заворачивания или отворачивания гаек 26 и фиксируется установкой контргаек 27.The vertical main bellows 14 (Fig. 4) is made with union flanges 24 connected by adjustable couplers 25, the length of which and the X coordinate is carried out by tightening or unscrewing the nuts 26 and fixed by installing locknuts 27.
Сильфон разгрузочного элемента 28, подвижные кольца 29, 30 и неподвижное кольцо 31 разгрузочного элемента 17 помещены в защитный направляющий цилиндрический кожух 31а.The bellows of the discharge element 28, the movable rings 29, 30 and the stationary ring 31 of the discharge element 17 are placed in a protective guide cylindrical casing 31a.
Горизонтальный магистральный сильфон 13 снабжен накидными фланцами 32 с установленными между ними регулируемыми технологическими стяжками 33.The horizontal main bellows 13 is provided with union flanges 32 with adjustable technological ties 33 installed between them.
Сильфонный компенсатор разработан для следующих рабочих условий:The bellows expansion joint is designed for the following operating conditions:
- максимальное рабочее давление в магистрали с учетом гидроудара составляет 16 кг/см2;- the maximum working pressure in the highway, taking into account water hammer is 16 kg / cm 2 ;
- температура транспортируемого кислорода находится в диапазоне от 90 К до 325 К;- the temperature of the transported oxygen is in the range from 90 K to 325 K;
- максимальная компенсация линейных перемещений между фланцем бака изделия и клапаном пуска «О» двигателя вдоль оси Х должна быть не менее 4 мм;- the maximum compensation of linear movements between the product tank flange and the engine start valve “O” along the X axis should be at least 4 mm;
- компенсация монтажных неточностей между двигателем и изделием вдоль оси Х - не более 7,5 мм, вдоль оси Y - не более 3,5 мм.- compensation of mounting inaccuracies between the engine and the product along the X axis - not more than 7.5 mm, along the Y axis - not more than 3.5 mm.
При изготовлении патрубка 15, тройника 23, защитного кожуха 31а использован листовой материал толщиной 2 мм из стали 12Х18Н10Т.In the manufacture of the pipe 15, the tee 23, the protective casing 31a used sheet material with a thickness of 2 mm from steel 12X18H10T.
Технологические стяжки 33 необходимы для транспортировки сильфонного компенсатора 10, а также для установки его координаты Y и, при необходимости, поднастройки при монтаже в изделие. После монтажа сильфонного компенсатора между ЖРД 9 и фланцем бака изделия 49а технологические стяжки 33 и накидные фланцы 32 демонтируются с изделия.Technological ties 33 are necessary for transporting the
Горизонтальный и вертикальный магистральные сильфоны 13, 14, а также сильфон 28 разгрузочного элемента 17 представляют собой многослойные гофрированные оболочки вращения, состоящие из четырех слоев толщиной 0,3 мм каждый, изготовленные из стали 12Х18Н10Т.The horizontal and vertical trunk bellows 13, 14, as well as the bellows 28 of the unloading element 17 are multi-layer corrugated shells of revolution, consisting of four layers 0.3 mm thick each, made of steel 12X18H10T.
На входе в патрубок 15 установлен накидной самоустанавливающийся фланец 34, при помощи которого (фиг.5) производится соединение сильфонного компенсатора 10 с фланцем бака изделия 49а через плоскую металлическую прокладку 53.At the entrance to the pipe 15, a self-aligning flange 34 is mounted, with which (Fig. 5) a
На выходе из вертикального магистрального сильфона 14 (фиг. 6) установлен полусферический фильтр 35, закрепленный при помощи втулки 36 и сварного шва .At the exit of the vertical trunk bellows 14 (Fig. 6) a
На выходе из сильфонного компенсатора фланец 37 (фиг. 7) конструктивно выполнен с возможностью разъемного (фиг. 8), а затем неразъемного (фиг. 9) соединения с клапаном пуска «О» 11 (фиг. 3). Для разъемного соединения применяемого на двигателе стендового исполнения, на фланце 37 выполнен бурт под накидной фланец 57, а для неразъемного сварного соединения, применяемого для поставочного исполнения (ЛКИ), выполнена разделка под сварку 55 и упорный торец 56.At the outlet of the bellows expansion joint, the flange 37 (Fig. 7) is structurally made with the possibility of detachable (Fig. 8), and then one-piece (Fig. 9) connection with the start valve "O" 11 (Fig. 3). For a detachable connection used on a bench-mounted engine, a collar is made under a flange 37 for a flange 37, and for an integral welded connection used for a delivery version (LCI), welding 55 and an
Разъемное соединение сильфонного компенсатора с клапаном пуска «О» (фиг. 8) осуществлено при помощи стяжных накидных фланцев 58, 59, крепежных деталей 61, 62, 63 с установкой стального омедненного уплотнительного кольца 60 в пространстве по типу «замка». Такое соединение применено на двигателе исполнения для КТИ (контрольно-технического испытания) на стенде.A detachable connection of the bellows compensator with the start valve “O” (Fig. 8) was carried out using
Неразъемное соединение сильфонного компенсатора с клапаном пуска «О» (фиг. 9) при помощи сварного шва произведено без стального омедненного уплотнительного кольца 60. Данное соединение применено на двигателе исполнения для ЛКИ (летно-космические испытания).One-piece connection of the bellows compensator with the start valve “O” (Fig. 9) using a weld made without steel copper-plated o-
Сферические шарниры 20, 21 соединены со штоком 22 при помощи резьбовых соединений 38 и закреплены посредством шплинтов 39 (фиг. 4, выносной элемент Д, фиг. 10). Опоры для сферических шарниров 20, 21 выполнены из двух сферических частей 40 и 41, одна из которых (поз. 40) поджата к сферическому шарниру резьбовой втулкой 42.The spherical hinges 20, 21 are connected to the stem 22 by threaded
В торцах сферических шарниров 43 и 44 выполнены радиальные пазы 45 и 46 соответственно, в которые установлены шплинты 39, входящие в отверстия 47, 48 штока 22.At the ends of the spherical hinges 43 and 44,
Сильфонный компенсатор 10 работает следующим образом.The bellows compensator 10 operates as follows.
На собранном сильфонном компенсаторе (фиг. 4) производят установку его координат: при помощи регулируемых стяжек 25 путем сжатия или растяжения вертикального магистрального сильфона 14 выдерживают координату Х с заданным допуском, а путем сжатия или растяжения горизонтального магистрального сильфона 13 обеспечивают координату Y согласно сборочному чертежу.On the assembled bellows expansion joint (Fig. 4), its coordinates are set: using adjustable screeds 25 by compressing or stretching the vertical main bellows 14, the X coordinate is maintained with a given tolerance, and by compressing or stretching the horizontal main bellows 13, the Y coordinate according to the assembly drawing is provided.
Собранный сильфонный компенсатор 10 устанавливают на ЖРД 9 (фиг. 2) во входной магистрали «О» (фиг. 3) и закрепляют на клапане пуска «О» 11.The assembled bellows
На двигателе исполнения КТИ крепление производится согласно фиг. 8, а на двигателе исполнения ЛКИ - согласно фиг. 9. Вход в патрубок 15 устанавливается и проверяется в стапеле (не показан). При необходимости выполняются дополнительные регулировки координат Х и Y, но уже в составе двигателя с обеспечением координат входа «О» в двигатель с точностью ±0,5 мм.On the engine of the KTI design, fastening is carried out according to FIG. 8, and on the performance engine LCI - according to FIG. 9. The entrance to the pipe 15 is installed and checked in a slipway (not shown). If necessary, additional adjustments are made to the X and Y coordinates, but already in the engine with the coordinates of the input “O” into the engine with an accuracy of ± 0.5 mm.
После монтажа на изделии или стенде согласно фиг. 5 перед огневым испытанием проводится демонтаж ДСЕ поз. 32, 33 и заливка кислородом магистрали входа «О» до мембраны клапана пуска «О» без избыточного давления. На изделии бак «О» наддувается гелием с избыточным давлением ~3-4 кг/см2 и, после вскрытия мембраны клапана пуска «О», на запуске двигателя кислород через сильфонный компенсатор 10 поступает в двигатель. Низкая температура кислорода ~94 К, меняющийся объем кислорода в баке вследствие расходования этого компонента, влияние перегрузки и других факторов вызывают перемещения фланца 49а, а также скрепленных с ним ДСЕ поз. 49 и 15 вдоль оси изделия в то время, как выход из сильфонного компенсатора практически неподвижно закреплен на двигателе.After mounting on the product or stand according to FIG. 5 before the fire test, dismantling the DSE pos. 32, 33 and filling with oxygen the inlet line “O” to the membrane of the start valve “O” without overpressure. On the product, the tank "O" is pressurized with helium with an overpressure of ~ 3-4 kg / cm 2 and, after opening the membrane of the start-up valve "O", at the start of the engine, oxygen through the bellows compensator 10 enters the engine. The low temperature of oxygen is ~ 94 K, the changing volume of oxygen in the tank due to the expenditure of this component, the influence of overload and other factors cause displacements of the flange 49a, as well as the DSE attached to it. 49 and 15 along the axis of the product, while the output from the bellows compensator is almost motionless mounted on the engine.
В результате происходит изгибание горизонтального магистрального сильфона 13 и изменение углового расположения штока 22 вследствие проворота сферических шарниров 20, 21, закрепленных по его концам в сферических частях 40 41 центрирующих опор 18, 19. Шток 22, соединяющий патрубок 15 с разгрузочным элементом 17, обеспечивает целостность магистральных сильфонов и всего сильфонного компенсатора от раздавливания внутренним давлением топливного компонента.The result is a bending of the horizontal trunk bellows 13 and a change in the angular location of the rod 22 due to the rotation of the spherical joints 20, 21 fixed at its ends in the spherical parts 40 41 of the centering supports 18, 19. The rod 22 connecting the pipe 15 with the unloading element 17 provides integrity trunk bellows and the entire bellows expansion joint from crushing by the internal pressure of the fuel component.
Вследствие изгибания горизонтального магистрального сильфона 13 нагрузка от жидкостного ракетного двигателя 9 на фланец бака изделия 49а практически не передается и разрушения элементов двигателя и изделия не происходит. Этому способствует и возникающая при работе сильфонного компенсатора деформация растяжения-сжатия сильфона 28 разгрузочного элемента 17.Due to the bending of the horizontal trunk bellows 13, the load from the
Помимо основного назначения сильфонного компенсатора по компенсации перемещений взаимного расположения фланца бака изделия 49а и ЖРД 9 на него возложена функция по фильтрации протекающего кислорода от загрязнений частицами металлической стружки и другого сора, которые при попадании в зазоры между вращающимися деталями (шнеком, крыльчаткой) БТНАО и турбонасосного агрегата, могут вызвать затирание, разогрев металла и возгорание. Полусферический фильтр 35 пропускает частицы диаметром не более 0,2 мм и тем самым позволяет избежать указанной аварийной ситуации.In addition to the main purpose of the bellows compensator to compensate for the relative positions of the flange of the product tank 49a and the liquid
Нагревание кислорода в полости «П» между втулкой 42 и сферическим шарниром 20 от трения его со сферическими частями опор 40, 41 или под воздействием окружающей среды предотвращается поступлением холодного кислорода в нее через дренажные отверстия 22а в сферическом шарнире 20.The heating of oxygen in the cavity "P" between the
Основными положительными эффектами предлагаемого сильфонного компенсатора являются следующие:The main positive effects of the proposed bellows expansion joint are as follows:
- повышение надежности устройств соединения бака окислителя изделия с жидкостным ракетным двигателем за счет компенсации угловых и линейных перемещений фланцев бака изделия и ЖРД, а также исключения передачи изгибающего момента от ЖРД на бак изделия;- improving the reliability of the devices connecting the oxidizer tank of the product with a liquid rocket engine by compensating for the angular and linear movements of the flanges of the product tank and LRE, as well as eliminating the transmission of bending moment from the LRE to the product tank;
- обеспечение координат по входу «О» в двигатель с высокой точностью и улучшение условий монтажа ЖРД в изделие без дополнительных регулировок;- providing coordinates at the input "O" into the engine with high accuracy and improving the installation conditions of the rocket engine in the product without additional adjustments;
- повышение надежности разгрузочного элемента путем помещения сильфона и входящих в него деталей в защитный направляющий кожух;- improving the reliability of the unloading element by placing the bellows and its components in a protective guide casing;
- фильтрация компонента топлива с высокой степенью его очистки от частиц загрязнений;- filtering the fuel component with a high degree of purification from contaminant particles;
- повышение надежности работы сферических шарниров и центрирующих опор путем выполнения взаимодействующих с ними сферических опор из двух частей и поджатием одной из них резьбовой втулкой, компенсации при этом технологических отклонений при изготовлении деталей;- improving the reliability of the spherical joints and centering bearings by performing interacting with them spherical bearings of two parts and pressing one of them with a threaded sleeve, while compensating for technological deviations in the manufacture of parts;
- исключение отворачивания сферических шарниров от штока за счет установки шплинтов в их радиальных шлицах, выполненных на торцах шарниров и отверстиях по концам штока.- the exception of turning the spherical hinges from the rod by installing cotter pins in their radial slots, made at the ends of the hinges and holes at the ends of the rod.
Сильфонный компенсатор позволил, несмотря на смещение входа «О» во вновь разработанном двигателе с оси изделия, унифицировать днище бака модернизируемой ракеты с расположением фланца бака по ее оси.The bellows compensator allowed, despite the offset of the O input in the newly developed engine from the product axis, to unify the tank bottom of the rocket being upgraded with the tank flange along its axis.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126170/06A RU2561816C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Expansion joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126170/06A RU2561816C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Expansion joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561816C1 true RU2561816C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014126170/06A RU2561816C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Expansion joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561816C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640973C1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-01-12 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Bellow compensator |
CN111997783A (en) * | 2020-09-24 | 2020-11-27 | 安徽九州云箭航天技术有限公司 | Swinging hose |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU525834A1 (en) * | 1975-05-23 | 1976-08-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Bellows expansion joint |
SU580399A1 (en) * | 1974-12-23 | 1977-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Compensator for angular strain and general state of strain |
SU1229503A1 (en) * | 1983-11-05 | 1986-05-07 | Предприятие П/Я Ю-9034 | Universal silphon compensator |
-
2014
- 2014-06-26 RU RU2014126170/06A patent/RU2561816C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU580399A1 (en) * | 1974-12-23 | 1977-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Compensator for angular strain and general state of strain |
SU525834A1 (en) * | 1975-05-23 | 1976-08-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Bellows expansion joint |
SU1229503A1 (en) * | 1983-11-05 | 1986-05-07 | Предприятие П/Я Ю-9034 | Universal silphon compensator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640973C1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-01-12 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Bellow compensator |
CN111997783A (en) * | 2020-09-24 | 2020-11-27 | 安徽九州云箭航天技术有限公司 | Swinging hose |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101984337B (en) | Pipeline hydraulic test device | |
RU2561816C1 (en) | Expansion joint | |
JP6454024B2 (en) | Compensator | |
Sanap et al. | Structural Integrity Assessment of the Compensators Used in the Heat Exchangers Under Combined Angular Movement and Lateral Offset | |
RU145662U1 (en) | PIPE JOINT TEE | |
CN105179814A (en) | High-temperature high-pressure large-diameter pipeline fixed support and fixing method thereof | |
RU2629317C2 (en) | Method of assembly of the steering of the ball valve in the body | |
RU2446340C2 (en) | Coupler of jet engine gas ducts | |
RU2365807C2 (en) | Compensator | |
US10969028B2 (en) | Shrouded valve assembly | |
US10844971B2 (en) | Shrouded valve assembly | |
CN107448718B (en) | A kind of high leakproofness expansion joint for metal hose | |
Zuo et al. | A New Approach of Flange Leakage Check for Piping Design Based on ASME PCC-1 and Equivalent Pressure | |
RU104662U1 (en) | UNLOADED BELLOW COMPENSATOR | |
RU2289058C1 (en) | Pipeline coupling | |
RU108545U1 (en) | UNLOADED BELLOW COMPENSATOR | |
RU196823U1 (en) | Aircraft Fuel Compartment Pipeline | |
RU181735U1 (en) | SPHERICAL COMPENSATOR | |
RU97291U1 (en) | DEVICE FOR CURING COMPOSITE MATERIALS | |
Jha et al. | Pipe Stress Analysis of Pump System in Process Plant | |
RU2686537C1 (en) | Bellows compensator | |
Kirkemo | Structural capacities of flanged joints | |
RU2084749C1 (en) | Balanced bellows compensator | |
CN107631119B (en) | A kind of application method of high leakproofness expansion joint | |
RU2305220C1 (en) | Compensating device |