ПОБУДИТЕЛЬ ЦИРКУЛЯЦИИ ЖИДКИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
LIQUID HEAT CARRIER CIRCULATION EXCITER, PRIMARILY FOR SPACECRAFT THERMAL CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к области космической техники и предназначено для обеспечения циркуляции теплоносителя в системе терморегулирования (СТР) космических объектов (КО).
СТР КО обеспечивает тепловлажностный режим объекта за счет перераспределения тепла между нагретыми и охлажденными зонами путем циркуляции жидкого теплоносителя по трубопроводам, проложенным по всему объекту. В состав СТР входят побудители циркуляции жидких теплоносителей, теплообменные аппараты, термоплаты, измерители и регуляторы расхода, аппаратура контроля и автоматического управления.
В качестве побудителей циркуляции жидких теплоносителей в контурах СТР используются насосы центробежного типа (см. книгу «Авиационные центробежные насосные агрегаты». Под редакцией доктора технических наук Г.М. Заславского. Машиностроение, 1967, с.8). Как отмечено в патенте RU 2 230 007 используемые в настоящий момент в СТР КО побудители циркуляции жидкого теплоносителя имеют ресурс работы значительно ниже заданного срока эксплуатации системы и требуют неоднократной замены их на новые агрегаты.
В системах СТР модуля «Заря», разработчиком которого является Федеральное государственное унитарное предприятие Росавиакосмоса «Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева», и который входит в состав международной космической станции «Альфа», циркуляция жидких теплоносителей в контурах также осуществляется с помощью центробежных насосов. Побудитель расхода жидких теплоносителей, используемый в модуле «Заря» и выбранный в качестве прототипа как наиболее близкий из аналогов, содержит электронасосные агрегаты (ЭНA), ориентированные навстречу друг другу и установленные в силовом каркасе, размещенном в направляющих рабочего отсека в виде нити, соединительные трубопроводы с гидроразъемами подстыковки к внешней гидравлической сети, датчик перепада давления, средства управления электронасосными агрегатами.
Для обеспечения требуемого расхода побудитель циркуляции жидких теплоносителей в СТР модуля «Заря» состоит из двух последовательно соединенных ЭНА, размещенных в силовом каркасе. При выходе из строя одного ЭНА приходится заменять все устройство, куда входят датчик перепада давления для измерения перепада давления между гидромагистралями «вход» и «выход» устройства, коммутаторы с блоками конденсаторов для обеспечения запуска ЭНА и гидромуфты для состыковки панели с СТР модуля, имеющие гораздо больший ресурс работы.
Известен также побудитель циркуляции жидких теплоносителей, преимущественно для системы терморегулирования космического объекта (см. патент RU №2285641, МПК: B64G 1/50 G05D 23/20 от 23/09/2004), выбранный в качестве прототипа и содержащий электронасосные агрегаты, соединительные трубопроводы с гидроразъемами для состыковки посредством трубчатых перемычек электронасосных агрегатов с внешней гидравлической сетью. В состав устройства входят также датчик перепада давления, средства управления электронасосными агрегатами, электронасосные агрегаты установлены в силовом каркасе, размещенном в направляющих рабочего отсека, а гидроразъемы выполнены в виде обратных клапанов.
При увеличении срока эксплуатации устройства за счет обеспечения возможности замены ЭНЛ, при котором необходимо производить отсоединение гидроразъемов в виде обратных клапанов, данное техническое решение является сложным в эксплуатации и обладает низкой надежностью.
Задачей изобретения является упрощение эксплуатационных качеств и повышение надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в побудителе циркуляции жидких теплоносителей, преимущественно для системы терморегулирования космического объекта, содержащем электронасосные агрегаты, соединительные трубопроводы с гидроразъемами для стыковки посредством трубчатых перемычек с внешней гидравлической сетью, в отличие от известного, каждый гидроразъем выполнен в виде разъемных двухклапанных устройств, в каждый из которых входят стационарный и съемный гидроразъемы, причем стационарные гидроразъемы установлены на трубопроводах входа и выхода каждого электронасосного агрегата и на концах трубопроводов, подстыкованных к внешней гидравлической сети, при этом корпус стационарного гидроразъема выполнен в виде штуцера с внешней резьбовой нарезкой и буферным фланцем, с центральным гнездом и установленным в нем жесткозакрепленным клапаном, снабженным уплотнительным кольцом, и подвижным седлом с торцевым уплотнительным кольцом, поджимаемым посредством подвижной втулки пружиной, а съемные гидроразъемы установлены на концах каждой трубчатой перемычки, при этом корпус съемного гидроразъема выполнен в виде штуцера, в центральном гнезде которого установлен подвижный клапан, снабженный поджимающей пружиной и уплотнительным кольцом и неподвижным седлом, выполненным на конце штуцера, причем штуцер съемного гидроразъема снабжен внешним кольцевым уплотнителем и стягивающей гайкой, притом клапаны и седла в стационарных и съемных гидроразъемах выполнены с одинаковыми угловыми размерами конусов, образующими конические сопрягаемые поверхности между клапанами и седлами соответственно.
В результате упрощения эксплуатационных характеристик и повышение надежности устройства за счет улучшения конструкции гидроразъемов, что подтверждено испытаниями, при использовании предлагаемого побудителя циркуляции жидких теплоносителей, преимущественно для СТР, например, на международной космической станции позволит дать значительный экономический эффект.
Устройство побудителя циркуляции жидких теплоносителей проиллюстрировано фигурами, на которых представлены:
на фиг.1 - гидравлическая схема побудителя циркуляции жидких теплоносителей;
на фиг.2 дан продольный разрез гидроразъема (узел I, гидроразъем находится в открытом состоянии).
Побудитель циркуляции жидких теплоносителей содержит электронасосные агрегаты 1, 2 (их два в предлагаемом варианте устройства), соединительные трубопроводы, на одном конце оканчивающиеся гидроразъемами 5 (вход) и 6 (выход) для состыковки посредством трубчатых перемычек 7, 8, 9 электронасосных агрегатов 1, 2 с внешней гидравлической сетью 10 (системой СТР орбитальной станции).
Электронасосные агрегаты 1, 2 снабжены на своих входах 11, 12 и выходах 13, 14 гидроразъемами 15,16 и 17,18. Каждый из гидроразъемов 5,6, 15,16, 17,18 выполнен в виде разъемного двухклапанного устройства (см. фиг.2), в который входят стационарный гидроразъем 19 и съемный гидроразъем 20, причем стационарные гидроразъемы 19 установлены на трубопроводах входа 11, 12 и выхода 13, 14 каждого электронасосного агрегата и на концах трубопроводов 3,4, подстыкованных к внешней гидравлической сети 10. Корпус стационарного гидроразъема 19 выполнен в виде штуцера 21 с внешней резьбовой нарезкой 22 и буферным фланцем 23, с центральным гнездом 24 и установленным в нем жесткозакрепленным клапаном 25, снабженным уплотнительным кольцом 26 из эластичного упругого материала, например, резины, и подвижным седлом 27 с торцевым уплотнительным кольцом 28, поджимаемым пружиной 29 посредством подвижной втулки 30. Съемные гидроразъемы 20 установлены на концах каждой трубчатой перемычки 7, 8, 9, при этом корпус съемного гидроразъема 20 выполнен в виде штуцера 31 с внешним кольцевым уплотнителем 32 и стягивающей гайкой 33, в центральном гнезде 34 которого установлен подвижный клапан 35, снабженный поджимающей пружиной 36 и уплотнительным кольцом 37 из эластичного упругого материала, например, резины. На конце штуцера 31 выполнено неподвижным седлом 38. Клапаны 26 и 35 и седла 27 и 38 в стационарных 19 и съемных 20 гидроразъемах выполнены с одинаковыми угловыми размерами конусов а, образующими конические сопрягаемые поверхности между клапанами и седлами соответственно, что необходимо для обеспечения возможности взаимозаменяемости.
Каждый ЭНА 1,2 с подсоединенным к нему соединительными трубопроводами входа 11(12) ЭНА и выхода 13 (14) ЭНА и гидроразъемами 15,17 (16,18) образуют сменный взаимозаменяемые блок, что в сочетании с взаимозаменяемостью трубчатых перемычек 7,8,9 обеспечивает удобство разборки и сборки.
При съеме, например, ЭНА 1 необходимо расстыковать гидроразъемы 15 и 17, для чего на них отвинчивают стягивающую гайку 33, при этом она выходит из застопоренного состояния с буферным фланцем 23 и выводит штуцер 31 (съемного гидроразъема 20) из полости штуцера 31 (стационарного гидроразъема 19), при этом подвижное седло 27 с торцевым уплотнительным кольцом 28 поджимается пружиной 29 посредством подвижной втулки 30 к торцу штуцера 31 и перемещается, обеспечивая герметизацию полости гидроразъема совместно с внешним кольцевым уплотнителем 32, а подвижный клапан 35 под воздействием поджимающей пружины 36 перемещается навстречу с неподвижным седлом 38 штуцера 31. Окончательный вывод штуцера 31 с внешним уплотнительным кольцом 32 из полости штуцера 21 и расстыковка гидроразъема 15(17) происходит только после полного закрытия клапанов, когда подвижный клапан 35 сядет в неподвижное седло 38 и герметизирует полость штуцера 31 посредством уплотнительного кольца 37, а жестко закрепленный клапан 25 сядет в подходящее к нему подвижное седло 27 и герметизирует полость штуцера 21 посредством уплотнительного кольца 28. Таким образом, в расстыкованном состоянии соответственно стационарный гидроразъем 19 и съемный гидроразъем 20 образуют два запорных клапана (гидроразъемы 5,6, 15,16, 17,18 закрыты). При состыковке стационарного гидроразъема 19 и съемного гидроразъема 20 процесс открытия гидроразъемов 5,6, 15,16, 17,18 происходит в обратном порядке.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает расстыковку и стыковку ЭНА с внешней гидравлической сетью при проведении смены ЭНА и замену ЭНА в случае выхода из строя или выработки его ресурса, при этом предлагаемая конструкция обеспечивает упрощение эксплуатации и повышение надежности устройства.