КОМПЕНСАТОР ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
COMPENSATOR OF LINEAR AND ANGULAR DISPLACEMENTS

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 (например, бака и двигателя), а варианты применения компенсационных элементов зависят как от величины и характера этих деформаций, так и от возможностей самих компенсационных элементов.
Известен компенсатор линейных и угловых перемещений по патенту №2265769, содержащий три соединенных между собой патрубками шарнира, выполненных в виде вставленных одна в другую полых сфер, который принят за прототип.
Недостатком прототипа является то, что при воздействии вибродинамических нагрузок компенсатор линейных и угловых перемещений ничем не ограничен от перемещений в направлении, перпендикулярном плоскости размещения шарниров, в результате чего на резонансных частотах может произойти его разрушение, что значительно понижает надежность конструкции. Кроме того, применение в устройстве шарниров с точки зрения массового совершенства не всегда является оптимальным.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы компенсатора линейных и угловых перемещений за счет введения в конструкцию шарнирной тяги, установленной в направлении, перпендикулярном плоскости компенсатора, а также за счет замены патрубков и шарниров участками тонкостенных гофрированных труб, обеспечивающие изготовление компенсатора линейных и угловых перемещений с минимальными массовыми затратами.
Задача решается за счет того, что в трубопроводе компенсации перемещений, содержащем компенсирующие элементы, фланцы и патрубки, в качестве компенсирующих элементов применены не менее двух участков тонкостенных труб с гофрами, которые расположены друг относительно друга под углом, близким к прямому углу, кроме того, трубопровод снабжен тягой со сферическими шарнирами на концах, причем тяга присоединена одним концом к средней части трубопровода, а другим концом - к неподвижному жестко закрепленному элементу, при этом тяга максимально приближена к положению, перпендикулярному плоскости, в которой расположены участки тонкостенных труб с гофрами.
На фиг.1 и 2 представлен компенсатор линейных и угловых перемещений.
1 - фланцы;
2 - патрубки;
3 - участки тонкостенных труб;
4 - тяга;
5 - сферические шарниры;
6 - регулировочная муфта;
7 - неподвижный жестко закрепленный элемент;
8 - гофры.
В компенсаторе линейных и угловых перемещений, содержащем компенсирующие элементы, фланцы 1 и патрубки 2, в качестве компенсирующих элементов применены не менее двух участков тонкостенных труб 3 с гофрами 8, которые расположены друг относительно друга под углом, близким к прямому углу, кроме того, трубопровод снабжен тягой 4 со сферическими шарнирами 5 на концах, причем тяга 4 присоединена одним концом к средней части компенсатора, а другим концом - к неподвижному жестко закрепленному элементу 7, при этом тяга 4 максимально приближена к положению, перпендикулярному плоскости, в которой расположены участки тонкостенных труб 3 с гофрами 8.
При этом образуется система пространственных связей, обеспечивающая динамическую и статическую прочность конструкции. Количество гофр 8 в участках тонкостенных труб 3 и параметры гофры 8 (высота, шаг, радиуса переходов, толщина) определяются расчетом из условий компенсации максимальных расчетных величин относительных перемещений в магистрали пневмогидравлической системы, при этом компенсатор должна состоять, как минимум, из двух участков тонкостенных труб 3, расположенных друг относительно друга под углом, близким к 90 градусам, а плоскость компенсатора должна располагаться максимально приближенно к плоскости, в которой образуются максимальные перемещения.
Фланцы 1 могут быть выполнены для присоединения к ответным элементам конструкции с помощью сварки, либо с помощью фланцевого соединения, а патрубки 2, например, могут быть изготовлены крутоизогнутыми, выполненными высадкой из листовой стали.
Компенсатор линейных и угловых перемещений в магистралях пневмогидравлических систем работает следующим образом.
В процессе эксплуатации компенсатор своими участками тонкостенных труб 3 с гофрами 8 компенсирует все перемещения точек А и Б, при этом участки тонкостенных труб 3 имеют возможность изгибаться во всех направлениях за счет податливости гофр 8.
Тяга 4, установленная с помощью регулировочного элемента 6, удерживает компенсатор в поперечном направлении, и за счет сферических шарниров 5 позволяет компенсирующей части трубопровода перемещаться по заданной тягой 4 поверхности с небольшим отклонением из плоскости компенсатора по радиусу, равному расстоянию между центрами сферических шарниров 5 тяги 4. Чем длиннее тяга 4, тем меньше отклонение в поперечном направлении и тем меньше будет дополнительное нагружение гофр 8 участков тонкостенных труб 3.
Компенсатор располагают в плоскости наибольших относительных перемещений между точками А и Б, что позволит ему работать в наиболее благоприятных условиях.
Податливость компенсатора определяется длиной участков тонкостенных труб 3, количеством и шагом гофр 8 на них и параметрами гофр 8 (высотой, шириной, радиусами).
За счет введения в конструкцию шарнирной тяги, установленной в направлении, перпендикулярном плоскости компенсатора, образуется система пространственных связей, обеспечивающая динамическую и статическую прочность конструкции, в результате чего повышается надежность работы компенсатора.
Такой компенсатор применим в магистралях пневмогидравлических систем, когда нет жестких пространственных ограничений. Применение тонкостенных труб 3 с гофрами 8 в качестве компенсирующих элементов позволяет выполнить компенсатор с массовыми затратами на 10-12% меньше по сравнению с компенсатором с применением шарниров и патрубков из материалов, обладающих эффектом памяти формы.