БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ
QUICK-RELEASE PIPLINE COUPLING

Изобретение относится к быстроразъемным соединениям трубопроводов, используемым преимущественно в системах терморегулирования (СТР) космических аппаратов, и может быть применено в различных областях машиностроения, где требуется стыковка-расстыковка жидкостных трактов без слива из них рабочей жидкости (среды).
Известна гидравлическая разрывная муфта к машинам для заготовки древесины (авторское свидетельство №363833, МПК F16L 33/16), включающая две полумуфты, подпружиненные запорным устройством, выполненным в виде двух фигурных клапанов, удерживаемых в состыкованной муфте на заданном расстоянии один от другого при помощи толкателя, жестко укрепленного на одном из клапанов.
Известно быстроразъемное соединение (авторские свидетельства №861830, МПК F16L 37/32; №642569 МПК 16L 37/28), предназначенное для расстыковки трубопроводов без слива из них рабочей жидкости, содержащее внутренний и наружный штуцеры с подпружиненными клапанами, скрепленные с помощью замкового элемента, расположенного в пазу наружного штуцера и выполненного в виде пластинчатой фасонной пружины, а на внутреннем штуцере с обеих сторон от пластинчатой пружины выполнены сквозные каналы (прототип).
Известно разъемное соединение трубопроводов (авторские свидетельства №932079 МПК: F16L 37/28; F16L 29/00), содержащее две полумуфты с подпружиненными клапанами, корпус одной из которых выполнен заодно с соединительным элементом, и скрепленные посредством фиксирующего элемента и втулки, причем на наружной поверхности соединительного элемента выполнен выступ, с одной стороны которого размещена пружина, а с другой стороны выступа установлена дополнительная пружина, жесткость которой больше основной.
Известно разъемное соединение трубопроводов (авторское свидетельство №1043412 МПК: F16L 37/28; F16L 29/00), содержащее две полумуфты с размещенными внутри них подпружиненными клапанами, соединенные посредством фиксирующего элемента и фиксаторной втулки.
Известно быстроразъемное соединение трубопроводов (патент 2062939 МПК F16L 37/30), содержащее две полумуфты с установленными в их корпусах подпружиненными клапанами, соединенные между собой посредством расположенной на одной из полумуфт фиксирующей втулки.
При использовании известных разъемных соединений в конструкции жидкостной СТР космического аппарата, после расстыковки магистралей, необходимо подстыковать технологический компенсатор объема к той части жидкостной магистрали СТР космического аппарата, которая осталась без компенсатора. Устанавливать в каждую расстыкованную жидкостную магистраль компенсатор объема или другое устройство, например предохранительный клапан, нецелесообразно, т.к. это увеличивает массу, усложняет конструкцию и снижает надежность СТР.
Недостатком известных разъемных соединений трубопроводов является отсутствие в их конструкции устройств, предохраняющих жидкостные магистрали, после их расстыковки, от повышения внутреннего избыточного давления, возникающего, например, за счет температурного расширения рабочей жидкости.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей быстроразъемного соединения трубопроводов, а именно использование, дополнительно к основной функции - клапана запорного, частей быстроразъемного соединения трубопроводов (полумуфт) в расстыкованном состоянии, в качестве предохранительных клапанов, предохраняющих расстыкованные жидкостные магистрали от разрушения внутренним избыточным давлением.
Поставленная задача достигается тем, что в быстроразъемном соединении трубопроводов шток каждой полумуфты выполнен заодно с тарелью, перекрывающей под действием дополнительной пружины осевое отверстие в кольцевом уплотнителе клапана запорного, а для сообщения полости, расположенной под тарелью с жидкостной магистралью СТР, на цилиндрической поверхности штока, проходящей через клапан запорный, выполнены проточки, расположенные по образующей.
В качестве примера на приведенном чертеже (фиг.1) изображено в разрезе быстроразъемное соединение трубопроводов с цанговым замковым элементом, позиционно включающее в себя:
1 - полумуфта;
2 - полумуфта;
3 - хомут предохранительный;
4 - кожух;
5 - цанга;
6 - пружина;
7 - кольцевая прокладка;
8 - кольцевая прокладка;
9 - клапан запорный полумуфты 1;
10 - клапан запорный полумуфты 2;
11 - кольцо уплотнительное;
12 - кольцо уплотнительное;
13 - шток с тарелью полумуфты 1;
14 - шток с тарелью полумуфты 2;
15 - пружина клапана запорного полумуфты 1;
16 - пружина клапана запорного полумуфты 2;
17 - корпус полумуфты 1;
18 - корпус полумуфты 2;
19 - пружина предохранительного клапана полумуфты 1;
20 - пружина предохранительного клапана полумуфты 2;
21 - втулка полумуфты 1;
22 - втулка полумуфты 2.
При изготовлении космического аппарата жидкостные магистрали СТР с установленными быстроразъемными соединениями трубопроводов заправляют рабочей средой (теплоносителем).
При необходимости, например, для замены неисправных приборов жидкостные магистрали СТР расстыковывают, для чего:
- снимают предохранительный хомут 3 с корпуса 17 полумуфты 1;
- кожух 4 отводят в сторону, при этом выступы лепестков цанги 5 выходят из зацепления с корпусом 18 полумуфты 2;
- разводят в противоположные стороны полумуфты 1, 2, при этом клапаны запорные 9, 10, под воздействием пружин 15, 16, через кольца уплотнительные 11, 12 прижимаются к корпусам 17, 18 и герметично перекрывают магистрали СТР.
В этом случае полумуфты 1, 2 срабатывают как запорные клапаны.
В случае, например, повышения температуры теплоносителя в отстыкованной и не имеющей компенсатора объема жидкостной магистрали СТР давление в ней возрастает за счет увеличения объема теплоносителя и полумуфта срабатывает как предохранительный клапан.
На чертеже (фиг.2) изображена полумуфта 2 в момент одновременной ее работы как запорного, так и предохранительного клапанов.
Полумуфта 2 в качестве предохранительного клапана работает в следующей последовательности:
- давление теплоносителя, через проточки на цилиндрической поверхности штока 14, воздействует на внутреннюю поверхность тарели штока 14 и сжимает пружину 20;
- шток 14 перемещается относительно кольца уплотнительного 12 клапана запорного 10 до сообщения внутренней полости полумуфты 2 с атмосферой;
- после понижения давления в жидкостной магистрали, в предельном случае до атмосферного (сброса части теплоносителя из жидкостной магистрали), шток 14 под действием пружины 20 перемещается в первоначальное положение и тарель штока 14 герметизирует жидкостную магистраль.
При понижении температуры теплоносителя давление в жидкостной магистрали понижается (в предельном случае до давления насыщенных паров при данной температуре теплоносителя), но попадание (подсоса) воздуха в жидкостную магистраль не происходит, так как давление открытия клапана запорного 10 за счет усилия пружины 16 выбирается больше атмосферного, поджатие тарели штока 14 к уплотнительному кольцу 12 возрастает с понижением давления в жидкостной магистрали.
Таким образом, предлагаемое быстроразъемное соединение трубопроводов наряду с возможностью расстыковки жидкостной магистрали СТР космического аппарата без слива из нее теплоносителя предохраняет жидкостную магистраль от разрушения внутренним избыточным давлением.
Использование предлагаемого быстроразъемного соединения трубопроводов в жидкостных магистралях СТР космического аппарата позволит:
- снять ограничения по времени нахождения космического аппарата с расстыкованными жидкостными магистралями без подстыковки технологического компенсатора к жидкостным магистралям, не имеющим компенсирующих устройств;
- улучшить технологичность испытаний космического аппарата на заводе-изготовителе и космодроме запуска, т.к. не требуется предусматривать работы с технологическим компенсатором, например при кантовании сборок, транспортировке, монтаже (демонтаже) приборов, кроме того, закрепить технологический компенсатор объема на космическом аппарате из-за дефицита объема (площади) не всегда возможно.