УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ГАЗОВОДОВ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
COUPLER OF JET ENGINE GAS DUCTS

Изобретение относится к устройствам соединения газоводов, применяемых, например, для подвода воздуха к ракетно-прямоточным двигателям (РПД) при стендовых испытаниях, а также для изменения направления вектора тяги ракетных двигателей.
При стендовых испытаниях РПД к двигателю от компрессорной станции (стенда) необходимо подвести потребное количество воздуха с заданными температурой и давлением. Для обеспечения стыкуемости и герметичности системы трубопроводов стенда и двигателя при монтаже на стенде необходимо компенсировать как угловое, так и осевое смещение стыкуемых патрубков трубопровода и двигателя.
Известны устройства соединения газоводов, предназначенные для компенсации перекосов, возникающих при монтаже и в процессе работы двигателя.
Для устранения перекосов, возникающих при монтаже двигателя, а также для регулирования направления вектора тяги применяют соединения, выполненные по поверхности сферы. Простое шарнирное соединение позволяет осуществлять поворот осей соединения деталей вокруг общего центра.
Такие устройства используются, например, при соединении камеры сгорания с патрубком компрессора на турбореактивном двигателе BK-I (см. Ю.М.Никитин. Конструирование элементов деталей и узлов авиационных двигателей. М.: Оборонгиз, 1961, стр.92-93, фиг.4.30.), а также на двигателях с поворотными соплами (пат. США, кл. 239-265.36, №4157788, заявл. 1.08.77, №820954, опубл. 12.06.79. Я.М.Шапиро и др. «Основы проектирования ракет на твердом топливе». М.: Воениздат, 1968, стр.223).
Наиболее близким прототипом предлагаемого устройства является соединение камеры сгорания с патрубком компрессора на турбореактивном двигателе BK-I (см. фиг.4.31. Ю.М.Никитин «Конструирование элементов деталей и узлов авиационных двигателей», М., Оборонгиз, 1961).
Соединение осуществляется при помощи фланцев, между которыми установлен стальной сферический вкладыш, опирающийся на сферическую фаску одного из фланцев. Затяжка фланцев двумя болтами обеспечивает значительное удельное давление на контактирующие поверхности, обеспечивая герметичность соединения.
Головки болтов и гаек выполнены со сферами, чтобы не препятствовать угловым перемещениям.
В приведенном выше устройстве может меняться только угловое расположение соединяемых узлов относительно общего центра вращения.
Вместе с этим, в некоторых случаях, например при монтаже РПД с четырьмя газоводами на стенде, требуется, для обеспечения качественного соединения с воздуховодами стенда, компенсировать не только угловые перекосы, но и параллельное смещение осей соединяемых патрубков.
Кроме этого, герметичность стыка в известном устройстве можно гарантировать, если на контактирующих поверхностях создать натяг, обеспечивающий напряжение смятия, большее, чем давление газа внутри соединенных деталей. При этом возникают намины на уплотняемых поверхностях, что неизбежно приводит к разгерметизации устройства при многократном применении.
Задачей настоящего изобретения является создание компактного многоразового устройства соединения газоводов, обеспечивающего герметичность при компенсации угловой и осевой несоосности газоводов.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для соединения газоводов реактивных двигателей, имеющих муфту, с выполненными соосно на внутренней поверхности сферическими поверхностями, которые контактируют со сферическими буртиками газоводов с выполненными в них проточками под уплотнительные кольца, газоводы снабжены фланцами с отверстиями, в отверстия фланцев пропущены шпильки, на концах шпилек установлены гайки со сферическими головками, которые контактируют с фланцами.
Изобретение поясняется чертежами, изображающими продольный разрез устройства:
на фиг.1 - номинальное положение устройства;
на фиг.2 - устройство в положении компенсации угловой несоосности;
на фиг.3 - устройство в положении компенсации линейной несоосности.
Устройство соединения газоводов, предназначенное для стыковки РПД с воздухоподводящими патрубками стенда, состоит из муфты I (фиг.I) с двумя внутренними сферическими поверхностями A; двух патрубков 2 и 3 со сферическими буртиками того же радиуса, что и у муфты I. На патрубках 2 и 3 имеются фланцы 8, 9, через отверстия которых пропущены резьбовые шпильки 4. Количество шпилек может быть, например, 4, расположенных по окружности. Заходные фаски в отверстиях фланцев выполнены по сфере. Шпильки 4 устанавливаются в отверстия с зазором, необходимым для перемещения патрубков относительно друг друга. Фиксация относительно положения патрубков 2 и 3 осуществляется при помощи гаек 5 со сферической поверхностью того же радиуса, что и заходные фаски в отверстиях фланцев. Герметичность соединения осуществляется при помощи резиновых прокладок 6 и 7.
На фиг.2 приведен пример компенсации угловой несоосности воздухоподводящего патрубка стенда при стыковке с двигателем. Ось патрубка 3 смещена относительно оси патрубка 2 на угол α.
На фиг.3 приведен пример компенсации линейной несоосности системы «патрубки стенда - двигатель». Ось патрубка 3 смещена параллельно оси патрубка 2 на расстояние В.
При монтаже системы «патрубки стенда - двигатель» (см. фиг.2 и 3) патрубок 2 жестко крепится к двигателю. Патрубок 3 выставляется в положение, необходимое для компенсации несоосности, возникающей при монтаже трубопровода от стенда к двигателю, и жестко скрепляется с выходным фланцем трубопровода.
Для обеспечения свободного перемещения патрубка 3 при монтаже гайки 5 свинчены на концы шпилек 4.
После крепления патрубка 3 с трубопроводом гайки 5 затягиваются, обеспечивая жесткость и герметичность соединения.