КОМПЕНСАТОР УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЗДУШНОГО ТРУБОПРОВОДА
COMPENSATOR OF ANGULAR SHIFTS OF AIR PIPELINE ELEMENTS

Компенсатор угловых перемещений элементов воздушного трубопровода относится к авиационной технике, в частности к трубопроводам системы кондиционирования воздуха (КСКВ) самолета, и служит для поглощения температурных расширений воздуха в трубопроводах КСКВ летательных аппаратов. Известен компенсатор угловых перемещений элементов трубопроводов сильфонного типа, используемого на самолетах ТУ-214. Недостатками данного компенсатора являются малые углы поворота компенсации, большая трудоемкость в изготовлении, большие габариты и вес.
Известен компенсатор угловых перемещений трубопроводов (авторское свидетельство СССР №870844), состоящий из трубы со сферическим наконечником, уплотнителя в виде сальника с упорным кольцом, накидного фланца и прижимной втулки. Недостатком этого компенсатора является нерегулируемая в эксплуатации и малая при монтаже степень уплотнения, достигаемая связанным изменением толщины двух элементов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является компенсирующее устройство для трубопроводов (патент RU 2293900 С2).
Данное компенсирующее устройство содержит связанные между собой телескопическим соединением две трубы, каждая из которых на конце имеет шаровое соединение, на которые установлены уплотнительные узлы, состоящие из металлических регулировочных колец и кольца из терморасширенного графита, механизм сжатия колец в виде накидной гайки.
Недостатком этой конструкции является наличие большого количества деталей сложной формы, изготавливаемых с высокой точностью. Кроме того, механические свойства примененных в качестве уплотнителя графитовых колец не позволяют осуществить их прижатие к шаровым (сфероидным) наконечникам с высоким удельным давлением для создания необходимых норм герметичности. Как результат - допустимая течь по стыкам до 20 л/мин в существующих конструкциях с графитовыми уплотнителями. Использование для повышения герметичности компенсатора элементов уплотнения, имеющих больший коэффициент линейного расширения, может привести к заклиниванию компенсатора при скачках температуры свыше расчетной.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение герметичности соединений по сфероидным наконечникам звена компенсатора трубопроводов с сохранением их способности компенсировать угловые перемещения, увеличение зоны их подвижности, а также повышение степени герметичности этих соединений в процессе эксплуатации за счет постоянства усилия прижатия кромки уплотнителя к сфероидной поверхности и притираемости в процессе эксплуатации уплотняемых поверхностей, уменьшения количества и сложности входящих в компенсатор угловых перемещений элементов.
Поставленная задача решается тем, что компенсатор угловых перемещений элементов воздушного трубопровода состоит из трубы с двумя сфероидными наконечниками, один из которых съемный и установлен на другом конце трубы, двух стяжных устройств, состоящих из прижимной втулки и накидного фланца, при этом в накидных фланцах и прижимных втулках обоих стяжных устройств выполнены профилированные тороидальные канавки, в которые установлены металлические уплотнительные кольца, имеющие форму тора с внутренним коническим срезом, кромки уплотнительных колец прижаты к сферической поверхности наконечника трубы с помощью резьбового соединения накидного фланца и прижимной втулки, а по резьбе съемного наконечника и в резьбовом соединении накидного фланца и прижимной втулки расположен анаэробный герметик в качестве контрящего и герметизирующего элемента.
Компенсатор угловых перемещений элементов воздушного трубопровода позволяет компенсировать линейные расширения труб угловым перемещением стяжного устройства по сфероидному наконечнику. Уплотнение по сфероидным наконечникам осуществляется прижатием внешней кромки уплотнительных колец за счет упругого вращения их вокруг кольцевой оси, а по тороидальным канавкам стяжного устройства за счет усилия стягивания. Контровка стяжного устройства осуществляется анаэробным герметиком. Требуемая степень герметичности достигается усилием стягивания накидного фланца и прижимной втулки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен компенсатор угловых перемещений трубопроводов.
На фиг.2 показан фрагмент компенсатора угловых перемещений трубопровода с выносными элементами «В» и «С» в нерабочем «нестянутом» состоянии.
На фиг.3 показан фрагмент компенсатора угловых перемещений трубопровода с выносным элементом «Г» в рабочем состоянии.
На фиг.4 показан прототип.
На фиг.5 показан аналог - фрагмент компенсатора.
Компенсатор угловых перемещений элементов воздушного трубопровода состоит из трубы 1 с двумя сфероидными наконечниками 2, один из которых съемный 3 и установлен на анаэробном герметике 4, стяжного устройства, состоящего из прижимной втулки 5 с наружной резьбой и накидного фланца 6 с внутренней резьбой, соответствующей резьбе прижимной втулки 5, с тороидальными канавками 7, в которые установлены металлические уплотнительные кольца 8, имеющие форму тора с внутренним коническим срезом, при этом одно уплотнительное кольцо установлено в тороидальной канавке накидного фланца 6, второе уплотнительное кольцо расположено в тороидальной канавке прижимной втулки 5, а кромки уплотнителей 8 прижаты к сферической поверхности наконечников трубы 2 и 3 за счет резьбового соединения прижимной втулки 5 и накидной гайки 6.
Предлагаемый компенсатор угловых перемещений элементов воздушного трубопровода для поглощения температурного расширения воздуха в трубопроводе КСКВ состоит из трубы со сфероидными наконечниками 2 и 3, один из которых 3 съемный и установлен на анаэробном герметике 4. При этом на сфероидные наконечники трубы установлены стяжные устройства, состоящие из прижимной втулки 5 с наружной резьбой и профилированной тороидальной канавкой 7, в которую установлено металлическое уплотнительное кольцо 8, имеющее форму тора с внутренним коническим срезом, накидного фланца 6 с внутренней резьбой, соответствующей резьбе прижимной втулки, и с профилированной тороидальной канавкой 7, в которую также установлено уплотнительное кольцо 8, имеющее форму тора с внутренним коническим срезом. Уплотнительное кольцо 8 выполнено таким образом, что конический срез (фаска) в точке касания поверхности сфероидного наконечника составляет угол, равный 3°. При стягивании прижимной втулки 5 и накидного фланца 6 уплотнительные кольца 8, установленные в тороидальных профилированных канавках 7 прижимной втулки 5 и накидного фланца 6, за счет упругого кручения вокруг кольцевой оси тора обеспечивают уплотнение своими кромками по поверхности сфероидного наконечника 2 и 3 и торовой поверхностью по торовой поверхности канавки 7. Уплотнение осуществляется за счет упругой деформации кручения уплотнителя 8 вокруг кольцевой оси тора и усилия прижатия конического среза тора прижимной втулкой 5 и накидным фланцем 6 по сфероидной поверхности наконечника, при этом степень герметичности при эксплуатации обеспечивается тарированным расчетным моментом затягивания стяжного устройства и составляет 150±5 Нм (15±кгс/м). Металлический уплотнитель выполнен из упругого материала, например из бронзы, обладающей упругими свойствами. Также контрящим и герметизирующим элементом по резьбе конструкции является анаэробный герметик.
Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом является возможность снижения потерь воздуха, подаваемого в систему КСКВ, за счет повышения степени герметичности стыков по сфероидным поверхностям; ремонтопригодность компенсатора угловых перемещений ввиду разборности его элементов и компенсация погрешностей монтажа благодаря использованию съемного резьбового сфероидного наконечника и последующего его фиксирования по резьбе анаэробным герметиком типа «Анатерм» в требуемом положении.