ФИТИНГ, РАЗГРУЖЕННЫЙ ОТ ДЕЙСТВИЯ МОМЕНТА СИЛ
ZERO-MOMENT FITTING

Уровень техники
Самолеты и другие транспортные средства обычно имеют различные трубопроводы для текучей среды (например, топливные трубопроводные линии, гидравлические линии, воздушные трубопроводные линии и т.д.), проходящие через транспортное средство. Эти трубопроводы могут пересекать перегородки и другие конструкции при подаче текучей среды от источника к местам назначения. Эти трубопроводы обычно проходят через отверстия в перегородках и крепятся к ним фитингами во избежание истирания и других повреждений трубопроводов, вызванных контактом между трубопроводом и перегородкой.
Топливные трубопроводы и другие трубопроводы для текучей среды часто находятся под давлением. Когда текучие среды под давлением движутся по трубопроводам, геометрия или конфигурация трубопроводов и различных соединений, относящихся к трубопроводам для текучей среды, создают различные нагрузки, которые могут передаваться на перегородки или фитинги, которые крепят трубопроводы для текучей среды к перегородкам. Импульсные или поперечные нагрузки, которые соосны центральной оси трубопровода для текучих сред, не создают проблем. Однако нагрузки, которые вызывают скручивание трубопровода вокруг центральной оси или его отклонение относительно нее, создают момент, приложенный к фитингу и/или перегородке. Эти моменты со временем могут стать причиной усталостного разрушения или появления неисправности фитинга.
Представленное ниже изобретение устраняет вышеуказанные и иные недостатки.
Сущность изобретения
В описании сущности изобретения представлено существо изобретения в упрощенной форме, что дополнительно объясняется ниже в подробном описании. Описание сущности изобретения не предназначено для ограничения объема заявленного предмета изобретения.
Устройство, системы и способы позволяют получить фитинг, обеспечивающий нулевой момент, т.е. фитинг, который обеспечивает вращение трубопровода для текучей среды вокруг центральной оси без передачи момента к соответствующему фитингу и конструкции, к которой крепится фитинг. По аспекту представленного здесь изобретения фитинг может включать в себя сферическую опору и корпус для опоры. Сферическая опора может включать в себя отверстие для трубопровода в сферической опоре. Корпус для опоры предназначен для удерживания сферической опоры в корпусе для обеспечения ее вращения внутри корпуса и крепления к конструкции.
Другие варианты выполнения фитинга определены в зависимых пп. 2-8 формулы изобретения.
По другому аспекту способ крепления трубопровода для текучей среды к конструкции включает в себя охватывание трубопровода для текучей среды сферической опорой. Сферическая опора крепится внутри корпуса для опоры, который крепится к конструкции. При этом сферическая опора удерживается внутри корпуса, что обеспечивает вращение сферической опоры внутри корпуса, устраняя любые моменты, которые могут прикладываться к корпусу и соответствующей конструкции.
Другие варианты выполнения этого способа крепления образуют предмет изобретения по зависимым пп. 10-13 формулы изобретения.
По еще одному аспекту система крепления трубопровода для текучих сред может включать в себя первый и второй участки трубопровода, сферическая опора которого включает в себя переднюю опору и заднюю опору, и корпус для опоры. Первый и второй участки трубопровода включают в себя соединительный фланец с крепежными отверстиями. Крепежные фланцы упираются друг в друга для соединения двух участков трубопровода крепежными элементами через крепежные отверстия. Передняя и задняя опоры охватывают соответственно первый и второй участки трубопровода. Передняя и задняя опоры опираются друг на друга, окружая трубопровод и удерживая крепежные элементы, соединяющие первый и второй участки трубопровода через соединительные фланцы. Собранная сферическая опора устанавливается внутри корпуса для опоры, который может быть соединен с конструкцией. Корпус для опоры удерживает сферическую опору, обеспечивая вращение сферической опоры внутри корпуса для опоры.
Другие варианты выполнения этой системы крепления трубопровода определены в зависимых пп. 15-19 формулы изобретения.
Описанные отличительные характеристики, функции и преимущества могут быть обеспечены по различным вариантам выполнения настоящего изобретения или могут быть скомбинированы в других вариантах выполнения, другие отличительные особенности которых можно понять со ссылкой на приведенные ниже описание и чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе в разобранном виде фитинга, обеспечивающего нулевой момент, с трубопроводом для текучей среды и конструкцией, к которой крепится трубопровод, согласно различным представленным вариантам выполнения;
Фиг. 2 - вид спереди фитинга, обеспечивающего нулевой момент, крепящего трубопровод для текучей среды к конструкции согласно различным представленным вариантам выполнения;
Фиг. 3 - вид в разрезе по линии А-А фитинга, обеспечивающего нулевой момент, из Фиг. 2 согласно различным представленным вариантам выполнения; и
Фиг. 4 - схема технологического процесса, показывающая способ крепления трубопровода для текучей среды к конструкции согласно различным представленным вариантам выполнения.
Осуществление изобретения
Приведенное ниже подробное описание относится к фитингу, обеспечивающему разгрузку от действия моментов сил (нулевой момент), к системе и способам крепления трубопровода к конструкции. Как вкратце описано выше, трубопроводы для текучих сред часто прокладываются через перегородки и другие конструкции. При этом фитинги обычно используются для крепления трубопровода для текучей среды к конструкции. Однако когда текуче среды под давлением перемещаются по трубопроводу, то из-за геометрии некоторых стандартных трубопроводов и относящихся к ним соединений в стандартных фитингах, используемых для крепления трубопровода, могут возникать нагрузки в виде момента сил. Этот нежелательный момент может стать причиной преждевременной усталости или неисправности фитинга или трубопровода в указанном месте.
Используя описываемые здесь идеи фитинг, обеспечивающий нулевой момент, может обеспечить вращательное движение трубопровода вокруг продольной оси трубопровода без передачи соответствующего момента. Как будет подробно описано ниже, фитинг по различным вариантам выполнения может включать в себя корпус, который соединяется с конструкцией. Сферическая опора охватывает трубопровод и находится внутри корпуса без неподвижного крепления к корпусу. Вращательное движение трубопровода создает вращательное движение сферической опоры. Однако, поскольку сферическая опора может свободно вращаться внутри корпуса, не возникает никакого момента, прикладываемого к фитингу в результате вращательного движения трубопровода и сферической опоры.
В приведенном ниже подробном описании даются ссылки на приложенные чертежи, которые представлены в качестве пояснения, конкретных вариантов выполнения или примеров. Фитинг, обеспечивающий нулевой момент, будет описан со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы, показанные на нескольких фигурах. На Фиг. 1 в разобранном виде показан пример фитинга 100, обеспечивающего нулевой момент, с трубопроводом 102 для текучих сред и конструкцией 140, к которой крепится трубопровод 102. Трубопровод 102 может включать в себя первый участок 102А и второй участок 102В, соединенные между собой на конструкции 140 или рядом с ней. Согласно показанному варианту выполнения трубопровод 102 может быть топливным трубопроводом, проходящим через конструкцию 140, которая может быть шпангоутом или лонжероном самолета.
Первый участок 102А и второй участок 102В трубопровода 102 могут включать в себя соединительный фланец 104. Каждый соединительный фланец может иметь некоторое количество крепежных отверстий 106 для установки крепежных элементов с целью соединения двух участков. Соединительная прокладка 108, имеющая соответствующие отверстия, может быть установлена между соединительными фланцами 104 первого участка 102А и второго участка 102В во избежание утечки текучей среды из трубопровода 102 при сборке.
Сферическая опора 110 может включать в себя две секции для обеспечения легкости сборки, например, переднюю опору 110А и заднюю опору 110В. Передняя опора 110A и задняя опора 110В включают в себя внутреннюю опорную поверхность 114, которая опирается на соответствующую противолежащую внутреннюю опорную поверхность 114 для соединения передней опоры 110A и задней опоры 110В и образования сборной конфигурации сферической опоры 110. Наружная опорная поверхность 118 имеет такую форму, что в собранном состоянии сферическая опора 110 является приблизительно сферической. Материал сферической опоры и корпуса 120 для опоры, описанного ниже, может быть любым пригодным материалом в зависимости от рабочих нагрузок, которые будет испытывать фитинг 100, обеспечивающий нулевой момент, при минимальной массе и износе, который может возникать из-за трения между сферической опорой 110 и корпусом 120 для опоры. Примеры материалов включают в себя без ограничения соединения CuNiSn или AlNiBr или другие материалы для сферической опоры 110 и нержавеющую сталь 15Cr-5Ni или другие материалы для корпуса 120 для опоры.
Сферическая опора 110 дополнительно включает в себя отверстие 112 для трубопровода, при этом размеры указанного отверстия позволяют размещать в нем трубопровод 102. Трубопровод 102 проходит через приблизительный центр сферической опоры 110 параллельно продольной оси 150, продолжающейся через фитинг 100, обеспечивающий нулевой момент. Для крепления трубопровода 102 для текучих сред внутри сферической опоры 110 передняя опора 110А и/или задняя опора 110В могут включать в себя некоторое количество крепежных углублений 116 для размещения переднего или заднего участка крепежного элемента, проходящего через соединительный фланец 104 первого или второго участка трубопровода 102. Одна или обе опоры, передняя опора 110А и задняя опора 110В, могут дополнительно включать в себя полость для фланца (на Фиг. 1 не показана), предназначенную для размещения всего соединительного фланца 104 или его части. При этом вращательное движение трубопровода 102 вокруг продольной оси 150 или угловое отклонение от продольной оси 150 позволяет сферической опоре 110 вращаться вместе с трубопроводом 102 в корпусе 120 для опоры.
Корпус 120 для опоры может включать в себя две секции в целях облегчения сборки, например, передний корпус 120А и задний корпус 120В. Две эти секции могут быть идентичными деталями, обращенными друг к другу, так чтобы при сборке внутренняя сторона 122 переднего корпуса 120А (не показана) опиралась на внутреннюю сторону 122 заднего корпуса 120В. Передний корпус 120А и задний корпус 120В могут иметь внутреннюю сторону 122 и наружную сторону 128, противоположную внутренней стороне. Внутренняя сторона может включать в себя кольцевой внутренний опорный край 130, в то время как наружная сторона может включать в себя кольцевой наружный опорный край 132. Поверхность, образованная между кольцевым внутренним опорным краем 130 и кольцевым наружным опорным краем 132, может упоминаться как опорная удерживающая поверхность 134, поскольку эта поверхность граничит с наружной опорной поверхностью 118 и удерживает сферическую опору 110 в корпусе 120 для опоры.
По различным вариантам выполнения диаметр кольцевого наружного опорного края 132 может быть меньше диаметра кольцевого внутреннего опорного края 130. По варианту выполнения диаметр кольцевого внутреннего опорного края 130 может быть приблизительно равен диаметру сферической опоры 110 или немного превышать его. Таким образом, передний корпус 120А и задний корпус 120В могут соединяться между собой с установленной между ними сферической опорой 110. Меньшие диаметры кольцевых наружных опорных краев 132 переднего и заднего корпусов предотвращают выход сферической опоры 110 или из переднего корпуса 120А или из заднего корпуса 120В, удерживая сферическую опору 110 в фитинге 100 для обеспечения разгрузки от действия моментов сил.
Как указано выше, опорная удерживающая поверхность 134 переднего корпуса 120А и заднего корпуса 120В граничит с наружной опорной поверхностью 118 сферической опоры 110, когда находится в собранном состоянии. Следует отметить, что опорная удерживающая поверхность 134 между кольцевым внутренним опорным краем 130 и кольцевым наружным опорным краем 132 переднего корпуса 120А и заднего корпуса 120В может иметь такую форму, чтобы уклон между внутренним и наружным краем был линейным или прямым, или может иметь такую форму, чтобы уклон был дугообразным или криволинейным. Дугообразная форма опорной удерживающей поверхности 134 может по существу соответствовать наружной форме сферической опоры 118.
Опорный корпус 120 может дополнительно включать в себя крепежный фланец 124 для крепления фитинга 100 к конструкции 140. Крепежный фланец 124 может быть выполнен кольцевым, как показано на Фиг. 1, или, как вариант, может быть выполнен в виде ряда выступов (не показано), продолжающихся от внутренней поверхности 122. Крепежный фланец 124 может включать в себя ряд крепежных отверстий 126 для размещения элементов для крепления корпуса 120 к перегородке транспортного средства или к другой конструкции 140. Кроме того, крепежный фланец 124 может иметь углубленную канавку (не показана) для размещения уплотнительного кольца круглого сечения для предотвращения просачивания жидкости через конструкцию 140, когда фитинг 100 используется во влажной среде, например, в баке для текучей среды.
Ниже со ссылкой на Фиг. 2 и 3 приводится описание фитинга 100, обеспечивающего нулевой момент, в собранной конфигурации, при этом фитинг прикреплен к конструкции 140. На Фиг. 2 показан вид спереди фитинга 100, обеспечивающего нулевой момент. Для ясности сферическая опора 110 заштрихована, чтобы отличить опору от корпуса для опоры. На этом виде показан жидкостной трубопровод 102, проходящий через центр сферической опоры 110.
На Фиг. 3 показан вид в разрезе варианта выполнения фитинга 100, обеспечивающего нулевой момент, по линии А-А из Фиг. 2. Как показано контурной стрелкой, текучая среда течет через трубопровод 102 для текучей среды от одной стороны конструкции 140 к противоположной стороне конструкции 140. Первый участок 102А трубопровода 102 для текучей среды соединен со вторым участком 102В крепежными элементами 302. Крепежные элементы 302 могут включать в себя любой крепежный элемент стандартного типа. Опорная прокладка 108 может использоваться между соединительными фланцами 104 первого участка 102А и второго участка 102В.
Как указано выше, передняя опора 110А и задняя опора 110В охватывают трубопровод 102 для текучей среды и упираются друг в друга с образованием сферической опоры 110. Передняя опора 110А и задняя опора 110В могут включать в себя крепежные углубления 116 для размещения части крепежных элементов 302, которые скрепляют два участка жидкостного трубопровода 102. Одна или обе опоры, передняя опора 110А и задняя опора 110В, могут дополнительно включать в себя полость 304 для фланца, предназначенную для размещения соединительного фланца 104, при этом внутренние опорные поверхности 114 передней опоры 110А и задней опоры 110В опираются друг на друга.
Корпус 120 для опоры показан на Фиг. 3 в собранной конфигурации, в которой передний корпус 120А соединен с задним корпусом 120В, при этом в корпусе удерживается сферическая опора 110. Как показано, корпус 120 для опоры включает в себя опорную удерживающую поверхность 134, которая имеет форму, соответствующую наружной опорной поверхности 118. Когда трубопровод 102 для текучей среды перемещается и вращается таким образом, что в обычном случае возникала бы нежелательная нагрузка на фитинг, прикрепленный к конструкции 140, сферическая опора 110 может вращаться внутри корпуса 120. При этом на корпус 120 не действуют соответствующие моменты, которые могут повредить или разрушить стандартный фитинг. Корпус 120 для опоры неподвижно крепится к конструкции 140 с помощью крепежного фланца 124 и соответствующих крепежных элементов 302.
Ниже со ссылкой на Фиг. 4 приводится подробное описание процедуры 400 крепления трубопровода 102 для текучей среды к конструкции 140. Следует отметить, что может быть выполнено большее или меньшее количество операций по сравнению с количеством операций, показанных на фигурах и описанных в настоящем документе. Эти операции также могут быть выполнены иным образом по сравнению с описанными здесь операциями.
Процедура 400 начинается с операции 402, на которой первый участок 102А трубопровода 102 для текучей среды соединяется со вторым участком 102В с помощью крепежных элементов 302. Соединение может включать в себя размещение опорной прокладки 108 между соединительными фланцами 104 первого участка 102А и второго участка 102В трубопровода 102 для текучей среды. Крепежные элементы 302 могут быть ввернуты или иным образом установлены внутри крепежных отверстий 106 соединительных фланцев 104 и опорной прокладки 108.
Согласно процедуре 400 после операции 402 выполняется операция 404, на которой жидкостной трубопровод 102 окружается сферической опорой. Для этого передняя опора 110А навертывается на первый участок 102А трубопровода 102 для текучей среды, в то время как задняя опора 110В навертывается на второй участок 102В трубопровода 102 для текучей среды. Соединительный фланец 104 и соответствующие крепежные элементы 302, относящиеся к трубопроводу 102 для текучей среды, могут быть расположены внутри полости 304 для фланца и крепежных углублений 116 одной или обеих опор, передней опоры 110А и задней опоры 110В. Внутренние опорные поверхности 114 передней опоры 110А и задней опоры 110В расположены напротив друг друга для сборки сферической опоры 110.
На операции 406 передний корпус 120А располагается с одной стороны сферической опоры 110 с трубопроводом 102 для текучей среды, проходящим через корпус, и задний корпус 120В аналогично располагается с противоположной стороны сферической опоры 110. Передний корпус 120А и задний корпус 120В перемещаются во внутреннем направлении до тех пор, пока внутренние стороны 122 переднего корпуса 120А и заднего корпуса 120В не будет опираться друг на друга, при этом сферическая опора 110 должна быть расположена внутри корпуса 120 для опоры вплотную к опорной удерживающей поверхности 134.
Согласно процедуре 400 после операции 406 выполняется операция 408, на которой собранный корпус размещается у конструкции 140 и крепится к конструкции с помощью крепежного фланца 124 корпуса 120 для опоры и соответствующих крепежных элементов 302. После выполнения операции 408 фитинг 100, обеспечивающий нулевой момент считается собранным и установленным и крепит трубопровод 102 для текучей среды к конструкции 140, обеспечивая при этом вращательное движение трубопровода 102 для текучей среды. На этом процедура 400 завершается.
На основании вышеизложенного следует отметить, что такая технология крепления трубопровода для текучей среды к конструкции исключает нежелательный момент на стандартном фитинге, возникающий, по меньшей мере, частично, в результате перемещения текучей среды под давлением по трубопроводам различной конфигурации в транспортном средстве. Объект изобретения, описанный выше, приводится только в качестве примера и не должен рассматриваться как ограничивающий. В отношении описанного здесь объекта изобретения могут быть выполнены различные модификации и изменения, которые не соответствуют примерным вариантам выполнения и описанным и показанным применениям, без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения, которые определены в приложенной формуле изобретения.