UA79333C2 - Bi-metal membrane unit - Google Patents

Bi-metal membrane unit Download PDF

Info

Publication number
UA79333C2
UA79333C2 UAA200505473A UAA200505473A UA79333C2 UA 79333 C2 UA79333 C2 UA 79333C2 UA A200505473 A UAA200505473 A UA A200505473A UA A200505473 A UAA200505473 A UA A200505473A UA 79333 C2 UA79333 C2 UA 79333C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
membrane
pipeline
joint
aluminum
welding
Prior art date
Application number
UAA200505473A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Volodymyr Serhiyovych Smirnov
Valentyna Serhiyivna Khvatova
Original Assignee
Pivdenne Yanhel State Design O
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pivdenne Yanhel State Design O filed Critical Pivdenne Yanhel State Design O
Priority to UAA200505473A priority Critical patent/UA79333C2/en
Publication of UA79333C2 publication Critical patent/UA79333C2/en

Links

Landscapes

  • Details Of Valves (AREA)

Abstract

The invention relates to safety valves of pipelines with membrane that can be destroyed, in particular in units for separation of cavity of engine and tank in systems for hot supercharge of rocket tanks. In the joint between two sections of steel pipeline thickened in periphery aluminum membrane is installed. It is welded to pipeline through aluminum-steel adapter. Expanded flanges of pipeline enclose the place of joint and are welded to each other. The invention promotes reliable sealing of membrane unit and joint of pipeline under conditions of alternating in sign loads and durable storage, transportation and testing.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Пропонований мембранний вузол відноситься до області конструювання вузлів для систем гарячого 2 наддування баків ракет, а саме до вузлів розділення порожнин двигуна і бака.The proposed membrane unit refers to the area of designing units for systems of hot 2 inflation of rocket tanks, namely to the units of separation of the engine and tank cavities.

Відомі конструкції мембранних вузлів магістралей наддування різного виду, роз'ємні (різьбові і гвинтові) або напівроз'ємні (комбінація зварного і роз'ємного) з'єднання |Добровольский М.В. "Жидкостнье ракетнье двигатели" (стор.239,242, 1968р.), Козлов А.А. и др. "Системь! питания и управления жидкостньїх ракетньх двигательньх установок" (стор.192, 1988р.) 70 Ці мембранні вузли призначені для розділення або двох порожнин або кожної з порожнин із зовнішнім середовищем. В умовах тривалої дії на місце стику знакозмінних навантажень при тривалому зберіганні або після транспортування в таких з'єднаннях можлива втрата основної якості мембранного вузла - втрата герметичності. Під впливом вказаних факторів зминання мембрани в місці стику послаблюється, з'являється мікротеча, що призводить до значного погіршення експлуатаційних характеристик такого стику. 12 В аналогу, наведеному в |книзі Козлов А.А. и др. "Системь! питания и управления жидкостньїх ракетньх двигательньїх установок"), герметичність стику досягається зминанням алюмінієвої мембрани між фланцями, коли утримання в стислому стані відбувається за рахунок залишкових напруг зварювання. Таке з'єднання забезпечує герметичну ізоляцію внутрішніх порожнин трубопроводу від зовнішнього середовища. Однак надійне герметичне розділення порожнин трубопроводу між собою, особливо при тривалому зберіганні, така конструкція не гарантує.Known constructions of membrane nodes of inflation mains of various types, detachable (threaded and screw) or semi-detachable (a combination of welded and detachable) connections | Dobrovolsky M.V. "Liquid rocket engines" (pp. 239, 242, 1968), A.A. Kozlov. etc. "System of power supply and control of liquid rocket propulsion installations" (p. 192, 1988) 70 These membrane units are designed to separate either two cavities or each of the cavities from the external environment. In the conditions of long-term action on the point of contact of alternating loads during long-term storage or after transportation in such connections, a loss of the main quality of the membrane assembly is possible - loss of tightness. Under the influence of the specified factors, the wrinkling of the membrane at the joint is weakened, a microleakage appears, which leads to a significant deterioration of the operational characteristics of such a joint. 12 In the analogue given in the book by Kozlov A.A. etc. "Power and control systems of liquid rocket propulsion installations"), the tightness of the joint is achieved by crimping the aluminum membrane between the flanges, when it is kept in a compressed state due to residual welding stresses. Such a connection ensures hermetic isolation of the internal cavities of the pipeline from the external environment. However, such a design does not guarantee reliable hermetic separation of pipeline cavities from each other, especially during long-term storage.

Головним недоліком наведеної конструкції є неможливість забезпечити достатню герметизацію порожнин в умовах експлуатації системи гарячого наддування паливного бака.The main drawback of the given design is the impossibility of ensuring sufficient sealing of the cavities under the conditions of operation of the hot inflation system of the fuel tank.

Прототипом рішення, що заявляється, є конструкція мембранного з'єднання, наведена в (книзіThe prototype of the proposed solution is the design of the membrane connection given in (book

Добровольский М.В. "Жидкостнье ракетнье двигатели" (стор.241)). В даній конструкції мембрана с 22 встановлюється в трубопроводі між фланцями. Для низького тиску прориву за умов роботи встановлена Ге) алюмінієва мембрана спрямованого вільного прориву.Dobrovolsky M.V. "Liquid rocket engines" (p. 241)). In this design, the membrane c 22 is installed in the pipeline between the flanges. For low breakthrough pressure under operating conditions, a Ge) aluminum membrane with directional free breakthrough is installed.

Затягування для зминання мембрани забезпечується болтовим з'єднанням. Однак така конструкція не гарантує підтримання герметичності під впливом вібрацій при транспортуванні, знакозмінних навантажень при випробуваннях і тривалому зберіганні (зміна температури і тиску). Може порушитися герметичність між о порожнинами трубопроводу або між однією з порожнин із навколишнім середовищем. В найгіршому випадку со відбудеться повна розгерметизація стику. Одним із способів збільшити надійність герметичності було б введення зварювання або паяння по стику із відповідною заміною матеріалу мембрани. Надійне розділення порожнин і. можна забезпечити заваркою сталевої мембрани. Однак при порівняно низькому тиску прориву в системах Ге») наддування баків ракет сталева мембрана повинна мати малу товщину основного матеріалу, яка в місці насічки 3о ще більш стоншується. Такі мембрани мають низьку стійкість до циклічних навантажень і нетехнологічні у в виробництві. Крім того, внаслідок високої пружності пелюстки такої мембрани вібрують в потоці газу після прориву мембрани, відбувається їх розтріскування і відрив, а це вимагає установки спеціальних уловлювачів.Tightening for crumpling the membrane is provided by a bolted connection. However, this design does not guarantee maintenance of tightness under the influence of vibrations during transportation, alternating loads during tests and long-term storage (temperature and pressure changes). The tightness between the cavities of the pipeline or between one of the cavities and the environment may be broken. In the worst case, complete depressurization of the joint will occur. One way to increase the reliability of the seal would be to introduce welding or brazing at the joint with a corresponding replacement of the membrane material. Reliable separation of cavities and. can be provided by welding a steel membrane. However, with a relatively low breakthrough pressure in the systems of He») of inflation of rocket tanks, the steel membrane must have a small thickness of the main material, which becomes even thinner at the place of the notch 3o. Such membranes have low resistance to cyclic loads and are non-technological in production. In addition, due to the high elasticity of the petals of such a membrane, they vibrate in the gas flow after the membrane ruptures, their cracking and separation occurs, and this requires the installation of special traps.

Один з фланців прототипу виконано заодно з посадковим місцем під мембрану. Другий фланець - складовий « з накидною частиною, тоді як посадкове місце під мембрану знаходиться на нерухомій частині трубопроводу, З 70 виконаній також заодно з трубопроводом. с Вузол достатньо простий щодо конструкції і компактний. Дозволяє застосовувати різні матеріали для з» трубопроводу і мембрани. Однак, механічне з'єднання в стику не відповідає підвищеним вимогам щодо герметичності і тому вимагає вживання спеціальних заходів.One of the flanges of the prototype is made together with a seat under the membrane. The second flange is a component "with a wrap-around part, while the landing place under the membrane is on the stationary part of the pipeline, Z 70 is also made together with the pipeline. c The node is quite simple in terms of design and compact. It allows to use different materials for pipeline and membrane. However, the mechanical connection in the joint does not meet the increased requirements for tightness and therefore requires the use of special measures.

В основу винаходу поставлена задача забезпечити надійну герметизацію стику двох ділянок трубопроводу при відносно невисокому тиску прориву, при знакозмінних навантаженнях в умовах тривалого зберігання і 7 випробуваннях, вібраціях транспортування за рахунок установки профільованої змінного перерізу алюмінієвої (Те) мембрани в стику між двома ділянками сталевого трубопроводу за допомогою зварювання через біметалічний перехідник.The invention is based on the task of ensuring reliable sealing of the junction of two sections of the pipeline at a relatively low burst pressure, under variable loads under conditions of long-term storage and 7 tests, transportation vibrations due to the installation of a profiled variable cross-section of an aluminum (Te) membrane at the junction between two sections of a steel pipeline according to by means of welding through a bimetallic adapter.

Мамі Новими істотними відмінними ознаками пропонованого винаходу є: оз 20 - мембрана потовщена по периферії; - мембрана спрофільована в місці стику; с» - фланці в місці стику виконані у вигляді розширення трубопроводу; - мембрана встановлена за допомогою зварювання через біметалічний перехідник.Mami The new significant distinguishing features of the proposed invention are: oz 20 - the membrane is thickened on the periphery; - the membrane is profiled at the junction; c" - flanges at the junction are made in the form of pipeline expansion; - the membrane is installed by welding through a bimetallic adapter.

Відомими істотними відмінними ознаками є: 52 - мембрана алюмінієва розділяюча;Known essential distinguishing features are: 52 - aluminum separating membrane;

ГФ) - роз'ємний стик високотемпературної сталевої газової магістралі.ГФ) - disconnecting joint of a high-temperature steel gas main.

Сукупність нових і відомих ознак дозволяє забезпечити новий технічний результат, а саме: забезпечити о надійну герметизацію стику двох ділянок трубопроводу при відносно невисокому тиску прориву, при знакозмінних навантаженнях в умовах тривалого зберігання і випробуваннях, вібраціях транспортування. бо Для пояснення роботи мембранного вузла додаються креслення (Фіг.1, 2, 3). На Фіг.1 зображено загальний вигляд мембранного вузла, на Фіг.2 -переріз в місці стику мембрани із трубопроводом до приварювання мембрани до біметалічного перехідника на Фіг.3 - переріз в місці стику мембрани із трубопроводом після приварювання мембрани до біметалічного перехідника.A set of new and known features allows to provide a new technical result, namely: to ensure reliable sealing of the junction of two sections of the pipeline at a relatively low breakthrough pressure, with variable loads in conditions of long-term storage and testing, transportation vibrations. because To explain the operation of the membrane assembly, drawings are attached (Fig. 1, 2, 3). Fig. 1 shows the general view of the membrane unit, Fig. 2 shows a section at the junction of the membrane with the pipeline before welding the membrane to the bimetallic adapter, Fig. 3 shows a section at the junction of the membrane with the pipeline after welding the membrane to the bimetallic adapter.

На Фіг.1: поз.1 - мембрана; бо поз.2 - біметалічний переходник;In Fig. 1: item 1 - membrane; because pos. 2 - bimetallic adapter;

поз.3 - вхідна ділянка трубопроводу; поз.4 - вихідна ділянка трубопроводу;item 3 - inlet section of the pipeline; item 4 - the outlet section of the pipeline;

Фіг.2: поз.1 - мембрана; поз.2 - біметалічний перехідник;Fig. 2: item 1 - membrane; item 2 - bimetallic adapter;

На Фіг.3: поз.1 - мембрана; поз.2 - біметалічний перехідник.In Fig. 3: item 1 - membrane; item 2 - bimetallic adapter.

Елементом, який розділяє порожнини ділянок трубопроводу, в такій конструкції є алюмінієва мембрана поз.1 змінної товщини. Стоншена центральна частина мембрани із виконаною на ній насічкою забезпечує її розкриття 7/0 при заданій величині тиску прориву. Мембрана поз.1 встановлюється у вузол за допомогою зварювання. Для цього профільована периферія мембрани вибрана такої форми і такої товщини, що виконує роль компенсатора при зварюванні із біметалічним перехідником поз.2. Профілювання надає .мембрані поз.1 чашоподібну форму і дозволяє двосторонню -деформацію матеріалу при зварюванні тиском, забезпечує оптимальну товщину зварного шва і захищає мембрану поз.1 від викривлення (Фіг.2 і 3). Мембрана, встановлена між вхідною поз.З і /5 Вихідною поз.4 ділянками трубопроводу (порожнини Б і В відповідно), зім'ята за рахунок залишкових напруг зварного шва А. В свою чергу перехідник виконується з біметалічного прутка, який складається з двох елементів: алюмінієвого та стального, зв'язаних між собою за допомогою зварювання тертям.The element that separates the cavities of the pipeline sections in this design is an aluminum membrane item 1 of variable thickness. The thinned central part of the membrane with a notch made on it ensures its opening 7/0 at the given value of the breakthrough pressure. Membrane item 1 is installed in the unit by welding. For this purpose, the profiled periphery of the membrane is selected in such a shape and thickness that it acts as a compensator when welding with a bimetallic adapter item 2. Profiling gives the membrane pos. 1 a cup-shaped shape and allows bilateral deformation of the material during pressure welding, ensures the optimal thickness of the weld seam and protects the membrane pos. 1 from distortion (Figs. 2 and 3). The membrane installed between the inlet pos.Z and /5 Output pos.4 sections of the pipeline (cavities B and B, respectively), is crumpled due to the residual stresses of weld A. In turn, the adapter is made of a bimetallic rod, which consists of two elements : aluminum and steel, connected to each other by means of friction welding.

Таким чином, в мембранному вузлі пропонованої конструкції створено два контури герметизації. Один - за рахунок зминання мембрани, другий - за рахунок приварювання мембрани і зварювання фланців.Thus, two sealing circuits are created in the membrane assembly of the proposed design. One - due to crumpling of the membrane, the second - due to welding of the membrane and welding of flanges.

При випробуваннях під час виготовлення системи і ракети в цілому, вібраціях транспортування, знакозмінних діях навколишнього середовища такий мембранний вузол при будь-якому ослабленні механічного ущільнення (зминання) зберігає герметичність: - сполучення між порожнинами трубопроводу Б і В не може відбутися через приварювання мембрани до вихідної ділянки трубопроводу; сч - сполучення із зовнішнім середовищем будь-якої з порожнин трубопроводу не зможе відбутися через зварювання зварного шва А. і)During tests during the production of the system and the rocket as a whole, vibrations of transportation, sign-changing effects of the environment, such a membrane assembly retains its tightness with any weakening of the mechanical seal (creasing): - the connection between the cavities of the pipeline B and B cannot occur due to the welding of the membrane to the original sections of the pipeline; сч - connection with the external environment of any of the pipeline cavities will not be possible due to the welding of weld A. i)

В умовах роботи системи гарячого наддування на запуску відбувається прорив по насічках стоншеної центральної частини мембрани, а її пелюстки викладаються по внутрішній поверхні вихідної частини трубопроводу, не заважаючи потоку газу. Від відриву їх утримує механічне стиснення між вхідною і вихідною со зо частинами трубопроводу. При цьому місце зварювання мембрани поз.1 і біметалічний перехідник поз.2 захищені сталевою ділянкою поз.5 вихідної частини трубопроводу, яка попереджає розшарування біметалічного шва під ме) дією високої температури під час роботи системи наддування. У разі руйнування біметалічного перехідника поз.2 со його елементи і периферійна частина мембрани поз.1 залишаться усередині порожнини Г, утвореної розширеними вхідною і вихідною ділянками трубопроводу. В той же чар при роботі системи біметалічне Ме зв З'Єднання розвантажено від силових навантажень за рахунок силового елемента, що є загальною частиною ї- магістралі після зварювання шва А.Under the operating conditions of the hot inflation system at start-up, a breakthrough occurs along the notches of the thinned central part of the membrane, and its petals are laid out on the inner surface of the outlet part of the pipeline, without interfering with the gas flow. Mechanical compression between the inlet and outlet parts of the pipeline keeps them from breaking off. At the same time, the welding place of the membrane pos. 1 and the bimetallic adapter pos. 2 are protected by a steel section pos. 5 of the output part of the pipeline, which prevents the delamination of the bimetallic seam under the influence of high temperature during the operation of the inflation system. In the event of destruction of the bimetallic adapter item 2, its elements and the peripheral part of the membrane item 1 will remain inside the cavity G formed by the expanded inlet and outlet sections of the pipeline. At the same time, during the operation of the system, the bimetallic connection is relieved from power loads at the expense of the power element, which is a common part of the main line after welding of seam A.

Таким чином, запропонована конструкція мембранного вузла трубопроводу гарантує відповідність підвищеним вимогам до даного вузла з герметичності.Thus, the proposed design of the membrane assembly of the pipeline guarantees compliance with the increased requirements for this assembly in terms of tightness.

Використана література « 1. Добровольский М.В. "Жидкостнье ракетнье двигатели" (стор.241, 1968р.) - прототип з с 2. Козлов А.А., В.Н. Новиков, Е.В. Соловьев, "Системь! питания и управления жидкостньїх ракетньйх двигательньйх установок" (стор.192, 1988р.)Used literature « 1. Dobrovolskyi M.V. "Liquid rocket engines" (p. 241, 1968) - prototype from p. 2. Kozlov A.A., V.N. Novikov, E.V. Solov'ev, "System! Power and control of liquid rocket propulsion installations" (p. 192, 1988)

Claims (1)

;» Формула винаходу;" The formula of the invention -І Біметалічний мембранний вузол для високотемпературної сталевої газової магістралі, що містить алюмінієву ре) мембрану, встановлену між фланцями трубопроводу, який відрізняється тим, що алюмінієва мембрана с потовщена на периферії, спрофільована в місці стику із трубопроводом і приварена до нього Через біметалічний алюмінієво-сталевий перехідник, причому фланці трубопроводу виконані у вигляді розширення трубопроводу, о яке охоплює стик з мембраною, і зварені між собою. сю»-I Bimetallic membrane assembly for a high-temperature steel gas main, containing an aluminum re) membrane installed between the flanges of the pipeline, which is characterized by the fact that the aluminum membrane is thickened at the periphery, profiled at the point of contact with the pipeline and welded to it Through the bimetallic aluminum-steel adapter, and the flanges of the pipeline are made in the form of an expansion of the pipeline, which covers the joint with the membrane, and are welded together. this" Ф) іме) 60 б5F) name) 60 b5
UAA200505473A 2005-06-08 2005-06-08 Bi-metal membrane unit UA79333C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200505473A UA79333C2 (en) 2005-06-08 2005-06-08 Bi-metal membrane unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200505473A UA79333C2 (en) 2005-06-08 2005-06-08 Bi-metal membrane unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA79333C2 true UA79333C2 (en) 2007-06-11

Family

ID=38439045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA200505473A UA79333C2 (en) 2005-06-08 2005-06-08 Bi-metal membrane unit

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA79333C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104668804A (en) * 2013-12-03 2015-06-03 北京宇航系统工程研究所 Tank bottom and cylinder section butt joint structure for rocket propellant tank

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104668804A (en) * 2013-12-03 2015-06-03 北京宇航系统工程研究所 Tank bottom and cylinder section butt joint structure for rocket propellant tank
CN104668804B (en) * 2013-12-03 2017-01-25 北京宇航系统工程研究所 Tank bottom and cylinder section butt joint structure for rocket propellant tank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8191933B2 (en) Extrusion resistant gasket face seal
US3695639A (en) Connector
JPWO2006082765A1 (en) High pressure tank seal structure
CA2897893C (en) Breakaway coupling with end flanges and expansion seal
JP6858856B2 (en) Turbocharger
JP5085100B2 (en) Expansion Union Fitting
UA79333C2 (en) Bi-metal membrane unit
KR101842885B1 (en) Safety Breakaway Coupling
KR20190135819A (en) Penetration piece assembly for exhaust gas piping system of ship
EP1042633A1 (en) Breakaway anti pollution safety valve in a fluid duct
AU2018218665B2 (en) Method for pipe coupling encapsulation
JP6173200B2 (en) Fitting
JP2017155842A (en) Flexible joint
JP4992448B2 (en) Piping leak prevention device
US1354706A (en) Expansion-joint
JP2001099382A (en) Safety device for valve
US20060197048A1 (en) Stuffing seal
JP2006017074A (en) Seal device
KR101875799B1 (en) Rupture disk unit
RU2055258C1 (en) Wedge gate valve
US20060017233A1 (en) Flange design conception: flanges of inverse flexion
US20220146032A1 (en) Modular fitting for expansion vessels
JP2023000606A (en) Vessel or piping connection mechanism
JP2005265127A (en) Pipe connecting structure
JP6100650B2 (en) Water stop structure of flexible joint