КОМПЕНСАТОР
COMPENSATOR

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, а варианты применения компенсационных элементов зависят как от величины и характера этих деформаций, так и от возможностей самих компенсационных элементов.
В зависимости от характера деформаций в качестве компенсационных элементов магистрали могут быть использованы трубопроводы с компенсационными лирами, трубопроводы с сильфонными компенсаторами угловых и осевых деформаций, металлорукова и др. в различных комбинациях.
Известен компенсатор по патенту №2183297, содержащий сильфон, патрубки и ограничитель хода гофр, который выбран за прототип.
Прототип имеет следующие недостатки:
- Гофры сильфона, расположенные между входным патрубком и ограничителем хода гофр, практически не работают на компенсацию в продольном направлении компенсатора, так как размещены между торцевыми стенками ограничителя хода гофр, что значительно снижает компенсационные возможности компенсатора;
- Выходной патрубок компенсатора по отношению к входному расположен консольно, в результате чего при нагружении компенсатора длительными вибродинамическими нагрузками может произойти его разрушение, что значительно понижает надежность конструкции;
- Опорный элемент ограничителя хода гофр всегда соприкасается с одной из боковых стенок гофры, в результате при нагружении компенсатора длительными вибродинамическими нагрузками может произойти разрушение стенки гофры;
- Между сильфоном и входным патрубком образовалась застойная зона, являющаяся концентратором загрязнений, что может привести к отказу клапанов, используемых в пневмогидравлических магистралях, что значительно понижает надежность системы в целом.
Задачей предложенного компенсатора является повышение надежности работы компенсатора за счет введения в конструкцию компенсатора скользящего соединения между внутренней цилиндрической поверхностью выходного патрубка и ограничителем хода гофр, исключения соприкосновения каких-либо элементов ограничителя хода гофр с сильфоном, исключения застойной зоны во внутренней полости компенсатора.
Задача решается за счет того, что ограничитель хода гофр размещен внутри компенсатора, являясь продолжением входного патрубка, на конце его имеется сферический ограничитель, который опирается на внутреннюю цилиндрическую поверхность выходного патрубка, имеющую выступ с конической поверхностью, причем сферический ограничитель и выступ имеют прорези, смещенные друг относительно друга по окружности на угол, обеспечивающий упор сферического ограничителя в коническую поверхность выступа при растяжении компенсатора, во входном патрубке выполнены отверстия, которые вместе с прорезями выступа и сферического ограничителя обеспечивают сообщение внутренней полости компенсатора с полостью между сильфоном и ограничителем хода гофр, выходной патрубок имеет внутреннюю коническую поверхность, в которую сферический ограничитель упирается при сжатии компенсатора.
На фиг.1, 2, 3, 4 представлен компенсатор, где:
1 - ограничитель хода гофр;
2 - входной патрубок;
3 - выходной патрубок;
4 - сильфон;
5 - сферический ограничитель;
6 - прорези;
7 - отверстия;
8 - выступ;
9 - коническая поверхность;
10 - внутренняя полость компенсатора;
11 - полость;
12 - внутренняя коническая поверхность.
Компенсатор содержит сильфон 4, входной патрубок 2, выходной патрубок 3 и ограничитель хода гофр 1.
Ограничитель хода гофр 1 размещен внутри компенсатора, являясь продолжением входного патрубка 2, на конце его имеется сферический ограничитель 5, который опирается на внутреннюю цилиндрическую поверхность выходного патрубка 3, имеющую выступ 8 с конической поверхностью 9, причем сферический ограничитель 5 и выступ 8 имеют прорези 6, смещенные друг относительно друга по окружности на угол, обеспечивающий упор сферического ограничителя 5 в коническую поверхность 9 выступа 8 при растяжении компенсатора. Во входном патрубке 2 выполнены отверстия 7, которые вместе с прорезями 6 выступа 8 и сферического ограничителя 5 обеспечивают сообщение внутренней полости компенсатора 10 с полостью 11 между сильфоном 4 и ограничителем хода гофр 1, выходной патрубок 3 имеет внутреннюю коническую поверхность 12, в которую сферический ограничитель 5 упирается при сжатии компенсатора.
Скольжение и поворот сферического ограничителя 5 относительно внутренней поверхности выходного патрубка 3 обеспечивают работу всех гофр сильфона 4 на растяжение (сжатие), а наличие подвижной опоры при нагружении компенсатора длительными вибродинамическими нагрузками повышают его эксплуатационную надежность.
Расположение ограничителя хода гофр 1 внутри компенсатора позволяет избежать его соприкосновение с сильфоном 4, что повышает надежность работы компенсатора.
Ограничитель хода гофр 1 одновременно обеспечивает ламинарное течение потока рабочего тела внутри компенсатора, при этом за счет наличия прорезей 6 в сферическом ограничителе 5 и в выступе 8, а также отверстий 7 во входном патрубке 2, полость 11 становится проточной и не является концентратором загрязнений.
Сборка компенсатора обеспечивается поворотом вокруг своей оси выходного патрубка 3 относительно ограничителя хода гофр 1 до такого положения, когда выходной патрубок 3 за счет наличия прорезей 6 упрется в сильфон 4, затем выходной патрубок 3 поворачивают вокруг своей оси, смещают прорези 6 сферического ограничителя 5 и выступа 8 до положения, обеспечивающего упор сферического ограничителя 5 в выступ 8 при растяжении компенсатора, и производят сварку сильфона 4 с выходным патрубком 3.
Компенсатор работает следующим образом.
В процессе эксплуатации компенсатор своим сильфоном 4 компенсирует плюсовые и минусовые перемещения в продольном направлении, кроме того, он имеет возможность изгибаться в небольших пределах, при этом происходит проскальзывание сферического ограничителя 5 относительно внутренней цилиндрической поверхности выходного патрубка 3.
При предельном сжатии компенсатора сферический ограничитель 5 упрется во внутреннюю коническую поверхность 12 выходного патрубка 3, а при его предельном растяжении сферический ограничитель 5 упрется в коническую поверхность 9 выступа 8 выходного патрубка 3.
Повышение надежности работы компенсатора, в том числе в условиях длительного вибродинамического нагружения, обеспечивается за счет введения в конструкцию компенсатора скользящего соединения между внутренней цилиндрической поверхностью выходного патрубка 3 и сферическим ограничителем 5, исключением соприкосновения каких-либо элементов ограничителя хода гофр 1 с сильфоном 4, введением прорезей 6 в сферическом ограничителе 5 и выступе 8 выходного патрубка 3, а также отверстий 7 во входном патрубке 2, исключающих наличие застойной зоны во внутренней полости 11 компенсатора и, как следствие, отсутствие концентратора загрязнений.