УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНТАЖА И МОНТАЖА ЗАМЕНЯЕМОГО АГРЕГАТА ПНЕВМОГИДРОСИСТЕМЫ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ
DEVICE TO MOUNT AND DEMOUNT REPLACEABLE UNIT OF PNEUMATIC HYDRAULIC SYSTEM AND DEVICE FOR ITS ASSEMBLY

Устройство предназначено для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата пневмогидросистемы пилотируемой космической техники и может быть использовано в других областях техники, где агрегаты пневмогидросистемы имеют ограниченный срок службы.
Для замены элементов гидросистем, например гидронасосов, которые выработали свой рабочий ресурс, используются гидроразъемы. Такая замена производится, например, в обитаемых отсеках космических объектов в условиях невесомости.
По патенту 2429169 известно устройство для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата пневмогидросистемы, содержащее трубопроводы, в состав которых входят несменные части гидроразъемов, жестко закрепленных на силовом каркасе, и узлы компенсации (соединения устройства), каждое из которых состоит из штуцера, наконечника, уплотнительных прокладок, накидной гайки с кольцевым ограничителем и гильзы с полухомутами, соединенными между собой крепежом, - прототип.
Недостатком прототипа является следующее.
Как известно, трубопроводы изготавливаются по шаблону, по чертежу или по месту. При любом способе изготовления в силу технологических особенностей изготовления трубопроводов в пределах установленных норм неизбежны отклонения от номинала одного трубопровода относительно другого, а именно: отклонения линейные и отклонения по углу линейные. В прототипе раздвигающиеся неразъемные узлы компенсации (соединения) могут компенсировать отклонения трубопроводов по длине и не имеют возможности компенсировать их отклонения по углу. Допустима подгибка трубопровода по месту. Однако, чем больше диаметр трубопровода, тем сложнее выполнять подгибку. В некоторых случаях, например в условиях полета на космической станции, замена заменяемого агрегата с входным и выходным трубопроводами с использованием подгибки трубопроводов устройства для компенсации отклонений по углу, как показала практика, весьма затруднительна, а в некоторых случаях невозможна из-за ограниченного пространства и необходимости использования специального инструмента.
Невозможность компенсации отклонения по углу соединяемых трубопроводов после демонтажа при ведении ремонтных работ является недостатком устройства-прототипа.
Задачей изобретения является обеспечение удобства работы оператора (в том числе, например, в условиях невесомости в обитаемых отсеках космических объектов) при стыковке и расстыковке гидроразъемов и замене гидроагрегатов с отклонениями трубопроводов устройства, как по длине, так и по углу.
Задача решается за счет того, что в устройстве для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата пневмогидросистемы, содержащем трубопроводы устройства, в состав которых входят несменные части гидроразъемов, жестко закрепленных на силовом каркасе, и узлы компенсации, каждое из которых состоит из штуцера, наконечника, уплотнительных прокладок, накидной гайки с кольцевым ограничителем и гильзы с полухомутами, соединенными между собой крепежом, введены в состав каждого узла компенсации сферический вкладыш и втулка, ограничивающая перемещение наконечника и сферического вкладыша в полости штуцера. Наконечник выполнен в виде сферической головки с хвостовиком, причем сферическая головка имеет толщину, ограниченную параллельными плоскостями, расположенными перпендикулярно оси наконечника. На наружной поверхности сферической головки выполнены канавка, в которую установлена уплотнительная прокладка, и две лыски, диаметрально расположенные относительно друг друга, обеспечивающие ввод сферической головки наконечника в сферический вкладыш. Внутренняя поверхность сферического вкладыша выполнена в виде сферы, радиус которой равен радиусу сферы сферической головки наконечника. Сферическая головка наконечника размещена в сферическом вкладыше с помощью прорези, состоящей из паза и бокового выреза. Паз и боковой вырез выполнены в теле сферического вкладыша, при этом размеры бокового выреза соответствуют размерам хвостовика наконечника. В пазе с каждой стороны сферического вкладыша выполнены заходные фаски, обеспечивающие введение уплотнительной прокладки наконечника в паз сферического вкладыша. Внутренняя поверхность заплечика накидной гайки выполнена конусной, обеспечивающей возможность поворота наконечника относительно сферического вкладыша на необходимый угол. Прижимы, закрепляющие каждую незаменяемую часть гидроразъемов к силовому каркасу, выполнены в виде ленточных полухомутов с прокладками и крепежными элементами.
Задача решается за счет того, что в способе сборки устройства для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата пневмогидросистемы, содержащем трубопроводы устройства, в состав которых входят несменные части гидроразъемов, жестко закрепленных на силовом каркасе, и узлы компенсации, каждое из которых состоит из штуцера, наконечника, уплотнительных прокладок, накидной гайки с кольцевым ограничителем и гильзы с полухомутами, соединенными между собой крепежом, сначала собирают узлы компенсации, для чего в канавку сферической головки наконечника устанавливают уплотнительную прокладку, соединяют наконечник со сферическим вкладышем, вставляя наконечник в прорезь сферического вкладыша, используют при этом лыски на сферической головке наконечника и заходную фаску сферического вкладыша, затем поворачивают наконечник относительно сферического вкладыша на 90 градусов, выводя хвостовик наконечника из бокового выреза прорези и обеспечивая подвижное соединение наконечника со сферическим вкладышем, далее в канавки сферического вкладыша устанавливают уплотнительные прокладки, вводят сферический вкладыш с наконечником в полость штуцера на глубину, обеспечивающую сварку хвостовика наконечника с трубопроводом пневмогидросистемы, смещают наконечник и сферический вкладыш до упора в торец штуцера, и устанавливают втулку внутрь штуцера, затем навинчивают накидную гайку на штуцер до упора, далее устанавливают гильзу с полухомутами, закрепляя ее на наружной поверхности накидной гайки, после чего изготавливают трубопроводы устройства, каждый их которых в своем составе содержит узел компенсации и несменную часть гидроразъема, и далее с помощью ленточных полухомутов, прокладок и крепежных элементов несменную часть гидроразъема каждого трубопровода устройства крепят к силовому каркасу.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата пневмогидросистемы, на фиг.2 показано крепление гидроразъемов к силовому каркасу, на фиг.3 представлен узел компенсации, на фиг.4 показано соединение сферической головки наконечника со сферическим вкладышем, на фиг.5 представлен вид на прорезь в сферическом вкладыше и положение наконечника после введения его в прорезь до поворота наконечника на 90 градусов, где:
1 - заменяемый агрегат;
2 - сменные части гидроразъемов;
3 - трубопроводы устройства;
4 - гидроразъемы;
5 - несменные части гидроразъемов;
6 - узлы компенсации;
7 - штуцер;
8 - наконечник;
9 - уплотнительные прокладки;
10 - накидная гайка;
11 - кольцевой ограничитель;
12 - гильза;
13 - полухомуты;
14 - крепеж;
15 - сферический вкладыш;
16 - втулка;
17 - полость штуцера;
18 - сферическая головка;
19 - хвостовик;
20 - параллельные плоскости;
21 - ось наконечника;
22 - лыски;
23 - прорезь;
24 - боковой вырез;
25 - заходные фаски;
26 - канавки;
27 - внутренняя поверхность заплечика накидной гайки;
28 - торец штуцера;
29 - буртик;
30 - силовой каркас;
31 - ленточные полухомуты;
32 - прокладки;
33 - крепежные элементы;
34 - входной трубопровод заменяемого агрегата;
35 - выходной трубопровод заменяемого агрегата;
36 - трубопроводы пневмогидросистемы.
В устройстве для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата 1 пневмогидросистемы, содержащем трубопроводы устройства 3, в состав которых входят несменные части гидроразъемов 5, жестко закрепленных на силовом каркасе 30, и узлы компенсации 6, каждое из которых состоит из штуцера 7, наконечника 8, уплотнительных прокладок 9, накидной гайки 10 с кольцевым ограничителем 11 и гильзы 12 с полухомутами 13, соединенными между собой крепежом 14, введены в состав каждого узла компенсации 6 сферический вкладыш 15 и втулка 16, ограничивающая перемещение наконечника 8 и сферического вкладыша 15 в полости штуцера 17.
Наконечник 8 выполнен в виде сферической головки 18 с хвостовиком 19, причем сферическая головка 18 имеет толщину, ограниченную параллельными плоскостями 20, расположенными перпендикулярно оси наконечника 21. На наружной поверхности сферической головки 18 выполнены канавка 26, в которую установлена уплотнительная прокладка 9, и две лыски 22, диаметрально расположенные относительно друг друга, обеспечивающие ввод наконечника 8 в сферический вкладыш 15.
Поскольку длина хвостовика 19 наконечника 8 ограничена боковым вырезом 24 прорези 23 в сферическом вкладыше 15, а величина бокового выреза 24 ограничена внутренним диаметром штуцера 7, то после введения наконечника 8 в прорезь сферического вкладыша 15 и поворота его на 90 градусов хвостовик 19 наконечника 8 займет положение по оси узла компенсации 6 и до установки втулки 16 и накидной гайки 10 наконечник 8 может быть смещен в полости штуцера 17 для сварки с трубопроводом пневмогидросистемы 36 (например, лазерной сваркой, позволяющей обеспечивать необходимую температуру, неразрушающую структуру уплотнительных прокладок).
Внутренняя поверхность сферического вкладыша 15 выполнена в виде сферы, радиус которой равен радиусу сферы сферической головки 18 наконечника 8. Сферическая головка 18 наконечника 8 размещена в сферическом вкладыше 15 с помощью прорези, состоящей из прорези 23 и бокового выреза 24. Паз 23 и боковой вырез 24 выполнены в теле сферического вкладыша 15, при этом размеры бокового выреза 24 соответствуют размерам хвостовика 19 наконечника 8. В прорези 23 с каждой стороны сферического вкладыша 15 выполнены заходные фаски 25, обеспечивающие введение уплотнительной прокладки 9 наконечника 8 в прорезь 23 сферического вкладыша 15. Внутренняя поверхность заплечика накидной гайки 27 выполнена конусной, обеспечивающей возможность поворота наконечника 8 относительно сферического вкладыша 15 на необходимый угол. Прижимы, закрепляющие каждую незаменяемую часть гидроразъемов 5 к силовому каркасу 30, выполнены в виде ленточных полухомутов 31 с прокладками 32 и крепежными элементами 33.
Втулка 16 обеспечивает фиксированное положение наконечника 8 и сферического вкладыша 15 относительно штуцера 7 на этапе эксплуатации устройства.
Чтобы не ограничивать положение сферического вкладыша 15 при установке его в полость штуцера 17 из-за наличия только одной заходной фаски 25, необходимой для введения наконечника с уплотнительной прокладкой 9 в сферический вкладыш 15, в сферическом вкладыше 15 выполнена симметрично вторая такая же заходная фаска 25.
В способе сборки устройства для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата 1 пневмогидросистемы, содержащем трубопроводы устройства 3, в состав которых входят несменные части гидроразъемов 5, жестко закрепленных на силовом каркасе 30, и узлы компенсации 6, каждое из которых состоит из штуцера 7, наконечника 8, уплотнительных прокладок 9, накидной гайки 10 с кольцевым ограничителем 11 и гильзы 12 с полухомутами 13, соединенными между собой крепежом 14, сначала собирают узлы компенсации 6, для чего в каждом узле компенсации 6 в канавку 26 сферической головки 18 наконечника 8 устанавливают уплотнительную прокладку 9, соединяют наконечник 8 со сферическим вкладышем 15, вставляя наконечник 8 в прорезь 23 сферического вкладыша 15, используют при этом лыски 22 на сферической головке 18 наконечника 8 и заходную фаску 25 сферического вкладыша 15, затем поворачивают наконечник 8 относительно сферического вкладыша 15 на 90 градусов, выводя хвостовик 19 наконечника 8 из бокового выреза 24 прорези 23 и обеспечивая подвижное соединение наконечника 8 со сферическим вкладышем 15, далее в канавки 26 сферического вкладыша 15 устанавливают уплотнительные прокладки 9, вводят сферический вкладыш 15 с наконечником 8 в полость штуцера 17 на глубину, обеспечивающую сварку хвостовика 19 наконечника 8 с трубопроводом пневмогидросистемы 36, смещают наконечник 8 и сферический вкладыш 15 до упора в торец штуцера 28 и устанавливают втулку 16 внутрь штуцера 7, затем навинчивают накидную гайку 10 на штуцер 7 до упора, далее устанавливают гильзу 12 с полухомутами 13, закрепляя ее на наружной поверхности накидной гайки 10, после чего изготавливают трубопроводы устройства 3, каждый из которых в своем составе содержит узел компенсации 6 и несменную часть гидроразъема 5, и далее с помощью ленточных полухомутов 31, прокладок 32 и крепежных элементов 33 несменную часть гидроразъема 5 каждого трубопровода устройства 3 крепят к силовому каркасу 30.
При сборке узлов компенсации 6, например, для уменьшения коэффициента трения на поверхности уплотнительных прокладок 9 и на соприкасающиеся с ними поверхности наносят смазку, сочетающуюся с компонентом, используемым в гидравлической системе устройства (например, ЦИАТИМ - 221).
Предложенное устройство функционирует следующим образом.
В устройстве для демонтажа и монтажа заменяемого агрегата 1 пневмогидросистемы, после выработки ресурса того или иного сменяемого агрегата 1 (например, гидронасоса), размещенного в составе пневмогидравлической системы (например, жилого отсека космического объекта) оператор отвинчивает накидные гайки 10 узлов компенсации 6 до упора кольцевого ограничителя 11 в полухомуты 13, затем отвинчивает накидные гайки несменных частей гидроразъемов 5, и смещает трубопроводы устройства 3 до полной расстыковки гидроразъемов 4, при этом наконечники 8 узлов компенсации 6 выходят из полости штуцеров 17 до упора в гайки накидные 10.
Герметичность узлов компенсации 6 сохраняется за счет наличия в нем уплотнительных прокладок 9. Герметичность полости трубопроводов устройства 3 в составе пневмогидросистемы обеспечивается конструкцией гидроразъемов 4.
Таким образом, расстыковав гидроразъемы 4, оператор демонтирует выработавший свой ресурс сменяемый агрегат 1 вместе с входным трубопроводом сменяемого агрегата 34 и выходным трубопроводом сменяемого агрегата 35, в состав которых входят сменные части гидроразъемов 2, и вместо него устанавливает новый сменяемый агрегат 1 с трубопроводами 34 и 35, выполняя в обратном порядке описанные выше действия.
При монтаже нового сменяемого агрегата 1 взамен агрегата, выработавшего свой ресурс, имеющиеся отклонения в трубопроводах 34 и 35 нового сменяемого агрегата 1 компенсируются за счет осевого и углового смещения в узлах компенсации 6 и за счет деформации ленточных полухомутов 31 и прокладок 32 в креплении несменных частей гидроразъемов 5 к силовому каркасу 30.
Обеспечение удобства работы оператора (например, в условиях невесомости) при стыковке и расстыковке гидроразъемов 4 и замене гидроагрегатов (например, в обитаемых отсеках космических объектов) с отклонениями трубопроводов устройства, как по длине, так и по углу, достигается за счет применения в трубопроводах устройства 3 узлов компенсации 6 с дополнительными сферическими элементами и податливых креплений несменных частей гидроразъемов 5.