КОМПЕНСАТОР ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
DISPLACEMENT EXPANSION JOINT

Изобретение относится к ракетно-космической технике.
Магистрали пневмогидравлических систем состоят из трубопроводов, клапанов, компенсационных элементов, демпферов, ресиверов, фильтров и других элементов.
Компенсационные элементы магистрали обеспечивают работоспособность трубопроводов при взаимных деформациях соединяемых ими элементов магистрали, а варианты применения компенсационных элементов зависят как от величины и характера этих деформаций, так и от возможностей самих компенсационных элементов.
В зависимости от характера деформаций в качестве компенсационных элементов магистрали могут быть использованы трубопроводы с компенсационными лирами, трубопроводы с сильфонными компенсаторами угловых и осевых деформаций, металлорукава и другие в различных комбинациях.
Известен компенсатор по патенту № 2183297, содержащий сильфон и ограничитель хода гофр.
Известен компенсатор перемещений трубопровода по патенту № 2146786, содержащий сильфон, переходники, фланцы, защитный цилиндр и ограничители угловых и осевых перемещений сильфона, выбранный за прототип.
Недостатком прототипа является то, что защитный цилиндр закреплен консольно и жестко на одном из переходников компенсатора, в результате чего при нагружении компенсатора длительными вибродинамическими нагрузками может произойти его разрушение, что значительно понижает надежность конструкции.
Задачей предложенного компенсатора перемещений является повышение надежности работы компенсатора за счет введения в конструкцию подвижного сферического соединения между защитным цилиндром и переходником с одного конца компенсатора, а также скользящего соединения между защитным цилиндром и переходником с другого конца компенсатора.
Задача решается за счет того, что в компенсаторе перемещений, содержащем сильфон, переходники, фланцы, защитный цилиндр и ограничитель угловых и осевых перемещений, переходники снабжены кольцевыми выступами со сферическими поверхностями, а защитный цилиндр с одного конца имеет внутреннюю сферу и состоит из двух полуцилиндров, соединенных между собой крепежными элементами; защитный цилиндр своей сферической поверхностью сопрягается со сферой кольцевого выступа переходника, имеющей тот же радиус, а на другом конце защитного цилиндра его внутренняя цилиндрическая поверхность сопрягается со сферической поверхностью кольцевого выступа другого переходника.
На фиг.1 и 2 представлен компенсатор перемещений:
1 - сферические поверхности;
2 - полуцилиндры;
3 - фланцы;
4 - сильфон;
5 - защитный цилиндр;
6 - ограничитель;
7 - кольцевые выступы;
8 - внутренняя сфера;
9 - крепежные элементы;
10 - внутренняя поверхность;
11 - радиус сферы.
Компенсатор перемещений содержит сильфон 4, переходники 12, фланцы 3, защитный цилиндр 5 и ограничитель 6 угловых и осевых перемещений, причем переходники 12 снабжены кольцевыми выступами 7 со сферическими поверхностями 1, а защитный стакан 5 имеет внутреннюю сферу 8 и состоит из двух полуцилиндров 2, соединенных между собой крепежными элементами 9; один из переходников 12 своей сферической поверхностью 1 кольцевого выступа 7 сопрягается с внутренней сферой 8 защитного цилиндра 5, имеющей тот же радиус 11, а на сферическую поверхность 1 кольцевого выступа 7 другого переходника 12 опирается внутренняя цилиндрическая поверхность 10 защитного цилиндра 5.
Скольжение кольцевого выступа 7 переходника 12 по внутренней поверхности 10 защитного цилиндра 5 с минимальным зазором и вращение сферической поверхности 8 защитного цилиндра 5 относительно сферической поверхности 1 кольцевого выступа 7 переходника 12 обеспечивают как растяжение (сжатие), так и изгиб одной части устройства относительно другой, а наличие двух опор компенсирующего элемента при нагружении компенсатора длительными вибродинамическими нагрузками повышают его эксплуатационную надежность.
Параметры сильфона 4 определяются расчетом из условий его компенсационных возможностей и максимальными расчетными величинами относительных перемещений, которые нужно компенсировать.
Для криогенных условий работы устройства с целью максимального ограничения передачи тепла от одной части устройства к другой защитный цилиндр 5 может быть выполнен из материала с низкой теплопроводностью (например, тонкостенная нержавеющая сталь, пластмассовые материалы).
Фланцы 3 могут быть выполнены для присоединения к ответным элементам конструкции с помощью сварки либо с помощью фланцевого соединения.
Компенсатор перемещений работает следующим образом.
Гофрированный сильфон 4 работает в обеспечение максимальной расчетной величины относительных перемещений. Например, если учитывать то, что сильфон 4 может работать на растяжение на 2/3 от суммы расстояний между гофр и на сжатие на 1/3 от этой же суммы, с целью максимального использования компенсирующих возможностей сильфона 4 и равномерного его нагружения в процессе эксплуатации компенсатор при монтаже в составе магистрали пневмогидравлической системы может быть установлен в необходимый размер с предварительным растяжением или сжатием и/или изгибом.
Сильфон 4 может быть с достаточно большим количеством гофр, для предохранения его от потери устойчивости в поперечном направлении на устройство установлен защитный цилиндр 5, а для ограничения растяжения сильфона 4 за пределы его работоспособности в защитном цилиндре 5 имеется ограничитель 6.
В процессе эксплуатации компенсатор своим сильфоном 4 компенсирует все плюсовые и минусовые перемещения как в продольном, так и в поперечном направлениях. Кроме того, он имеет возможность изгибаться, при этом происходит проскальзывание сферической поверхности 8 защитного цилиндра 5 относительно сферической поверхности 1 кольцевого выступа 7 переходника 12 и сферической поверхности 1 кольцевого выступа 7 другого переходника 12 относительно цилиндрической поверхности 10 защитного цилиндра 5. Таким образом компенсируются все возможные относительные перемещения.
За счет сферического соединения защитного цилиндра 5 со сферической поверхностью на кольцевом выступе 7 одного переходника 12 и скользящей опоры его на сферической поверхности 1 кольцевого выступа 7 другого переходника 12 компенсатор может работать при нагружении его длительными вибродинамическими нагрузками, что значительно повышает надежность конструкции.