ГИДРОРАЗЪЕМ
HYDRAULIC CONNECTOR

Изобретение относится к космической технике, в частности к стыковочным устройствам космических аппаратов для соединения и разъединения магистралей по перекачке компонентов топлива из баков одного аппарата в баки другого аппарата при их стыковке на орбите, с обеспечением герметичности стыков магистралей двух аппаратов, а также в областях техники, где необходимо проведение перекачки компонентов топлива с обеспечением герметичности в загазованных или зараженных зонах без участия человека с помощью робототехнических средств.
Известен гидроразъем самозапирающийся патент RU 2366852 С1 МПК: F16L 37/28 01.2006, содержащий стыкуемые патрубки с установленными в них клапанами и поворотными элементами, соединенные между собой с помощью резьбовых деталей.
К недостаткам соединения следует отнести то, что не образуется прямоточная магистраль, и соединение производится за счет резьбового соединения с выполнением ручных операций.
Известен также гидроразъем RU 2683054 C1 F16L 37/28 (2018.08) содержащий стыкуемые патрубки: входной патрубок, расположенный на активной части и выходной патрубок, расположенный на пассивной части, а также уплотнительные элементы. Входной патрубок соединен через активный сильфон со штырем, на котором установлены уплотнительные элементы, выполненные в виде уплотнительных манжет, тарельчатые пружины, первая втулка, сепаратор, кольцо и поджимающая гайка. Штырь закреплен в соединенных между собой винтами активных полумуфтах, в торец которых уперта пружина сжатия, другой торец пружины уперт в активную втулку, установленную на внешнем диаметре активного фланца, который соединен с толкателем винтами. Активные полумуфты установлены в активную опору с активным ограничителем, который установлен с возможностью перемещения в пазу активного корпуса. В торец входного патрубка уперта вторая втулка, которая поджата первым фланцем через активную гайку. Первый фланец соединен с активным корпусом винтами. Выходной патрубок соединен через сильфон с ловителем, который закреплен в соединенных между собой пассивных полумуфтах и пассивном фланце, в который ввернуты пассивные втулки с установленными в них стаканами с пружинами. Пассивные полумуфты установлены в пассивную опору с установленным в нее пассивным ограничителем, который установлен с возможностью перемещения в пазу пассивного корпуса. В торец выходного патрубка уперта упорная втулка, которая поджата вторым фланцем через контргайку. Второй фланец соединен с пассивным корпусом винтами.
Данный гидроразъем позволяет создавать прямоточную герметичную магистраль по перекачке компонентов топлива под давлением между входным и выходным патрубками многократно в автоматическом режиме с исключением ручных операций.
К недостаткам соединения следует отнести то, что перекачка компонентов топлива происходит при образовании прямоточной магистрали, образуемой соединением активной части с пассивной за счет усилия, создаваемого механизмом активного устройства с большими усилиями.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а также обеспечение подвижности входного патрубка.
Техническим результатом является повышение надежности с обеспечением герметичности магистрали по перекачке компонентов топлива.
Технический результат достигается тем, что в гидроразъеме, содержащем стыкуемые патрубки, входной патрубок, расположенный на активной части, а выходной патрубок - на пассивной части, активный сильфон, соединенный с первым штырем, на котором установлены первый сепаратор, первый комплект тарельчатых пружин, первую втулку и первый комплект уплотнительных манжет, поджатых в единое целое первой гайкой, навернутой на первый штырь через первое кольцо, первый штырь, с одной стороны закрепленный в соединенных между собой винтами активных полумуфтах, в торец которых уперта пружина сжатия, второй торец которой уперт в активную втулку, установленную на внешний диаметр первого фланца, соединенного резьбовым соединением посредством винтов с толкателем, активные полумуфты, установленные в активную опору, активный ограничитель, установленный с возможностью перемещения в пазу активного корпуса, выходной патрубок, соединенный через пассивный сильфон с ловителем, закрепленным в соединенных между собой пассивных полумуфтах и во втором фланце, в который ввернуты пассивные втулки с установленными в них стаканами с пассивными пружинами, пассивные полумуфты, установленные в пассивную опору с размещенным в ней пассивным ограничителем, установленным с возможностью перемещения в пазу пассивного корпуса, упорную втулку, передний торец которой уперет в торец выходного патрубка, а задний торец поджат третьим фланцем через контргайку, третий фланец, соединенный с пассивным корпусом винтами, в отличие от известного, в него вновь введены второй штырь, соединенный посредством активного сильфона с первым штырем, на внешней поверхности второго штыря установлены второй сепаратор с шариками, контактирующий со вторым комплектом тарельчатых пружин, вторая втулка и второй комплект уплотнительных манжет, поджатые в единое целое второй гайкой, навернутой на второй штырь через второе кольцо, и охваченные стенками входного патрубка, установленного в направляющей, контактируя с ее внутренней цилиндрической поверхностью, а направляющая закреплена винтами на активном корпусе, при этом вдоль направляющей и активного корпуса установлена зубчатая рейка.
Заявляемая конструкция поясняется чертежами:
фиг. 1 - гидроразъем для образования общей магистрали по перекачке компонентов топлива, герметичной по стыку активной и пассивной частей.
фиг. 2 - активная часть (штырь) в исходном положении, устанавливаемая на активное стыковочное устройство, служит дозаправщиком жидкими компонентами, необходимые для поддержания длительной эксплуатации;
фиг. 3 - пассивная часть (гнездо), устанавливаемая на ответное устройство модуль, готовая для приема жидких компонентов.
В образовании гидроразъема участвуют две части: активная часть и пассивная часть.
Активная часть содержит активный сильфон 1 соединенный с первым штырем 2. На внешней поверхности первого штыря установлены первый сепаратор 3, контактирующий с первым комплектом тарельчатых пружин 4, первая втулка 5, первый комплект уплотнительных манжет 6, поджатые в единое целое первой гайкой 7, навернутой на первый штырь 2 через первое кольцо 8. Первый штырь 2 соединен посредством активного сильфона 1 со вторым штырем 9, на внешней поверхности, которого установлены второй сепаратор 10 с шариками 11, контактирующий со вторым комплектом тарельчатых пружин 12, вторая втулка 13, второй комплект уплотнительных манжет 14, поджатые в единое целое второй гайкой 15, навернутой на второй штырь 9 через второе кольцо 16, и охваченные стенками входного патрубка 17, установленного в направляющей 18, контактируя с ее внутренней цилиндрической поверхностью. Направляющая 18 закреплена на активном корпусе 19, при этом вдоль направляющей 18 и активного корпуса 19 установлена зубчатая рейка 20. Первый штырь 2 закреплен в соединенных между собой винтами активных полумуфтах 21, в торец которых упирается пружина сжатия 22, второй торец пружины сжатия 22 упирается в активную втулку 23. Активная втулка 23 установлена на внешней цилиндрической поверхности первого фланца 24, который соединен резьбовым соединением (посредством 4 винтов) с толкателем 25. Для компенсации углового рассогласования активные полумуфты 21 установлены в активную опору 26. Ограничением прокачки толкателя 25 по углу определяется внутренним диаметром активной крышки 27 и активным ограничителем 28, который установлен с возможностью перемещения в пазу активного корпуса 19.
Пассивная часть содержит выходной патрубок 29, соединенный через пассивный сильфон 30 с ловителем 31, закрепленным в соединенных между собой пассивных полумуфтах 32 и во втором фланце 33, в который ввернуты пассивные втулки 34 с установленными в них стаканами с пассивными пружинами 35. Для компенсации углового рассогласования пассивные полумуфты 32 установлены в пассивную опору 36 с ограничением угловой прокачки внутренним диаметром пассивной крышки 37 и пассивным ограничителем 38, который установлен с возможностью перемещения в пазу пассивного корпуса 39. В неподвижном положении выходной патрубок 29 удерживается упорной втулкой 40. Упорная втулка 40 передним торцом упирается в торец выходного пассивного патрубка 29, а задняя часть подпирается третьим фланцем 41, который соединяется винтами 42 с пассивным корпусом 39 и контргайкой 43. При этом зубчатая рейка 20 взаимодействует с шестерней 44, установленной на валу привода, находящегося на активном стыкуемом объекте (на чертеже не показаны).
Стыковка двух частей гидросоединения осуществляется следующим образом. После проведения механической сцепки двух стыкуемых объектов, и выравнивая их в осевом и боковом направлениях, включается привод выдвижения активной части гидроразъема, закрепленный на активном стыкуемом объекте. За счет передачи вращения через шестерню 44 на зубчатую рейку 20 направляющая 18, закрепленная винтами на активном корпусе 3, перемещается относительно входного патрубка 17, закрепленного жестко на активной части космического корабля, вместе со вторым штырем 9 и с установленными на его внешней поверхности вторым сепаратором 10 с шариками 11, уменьшающие силу скольжения с добавлением силы качения, вторым комплектом тарельчатых пружин 12, второй втулкой 13 и вторым комплектом уплотнительных манжет 14, которые поджаты в единой целое второй гайкой 15 через второе кольцом 16, с образованием жесткого упора, при этом происходит увеличение наружного диаметра второго комплекта уплотнительных манжет, что приводит к улучшению герметичности подвижного соединения по внутреннему диаметру ∅А, а сферическая поверхность первого фланца 24 активной части (Фиг. 2) касается конусной поверхности ловителя 31 пассивной части (Фиг. 3) возникает сила, действующая на второй фланец 33, и первый штырь 2 активной части (Фиг. 2) начинает выдвигаться вперед относительно первого фланца 24, сжимая пружину сжатия 22 (Фиг. 2). В процессе соединения происходит выравнивание оси активной части гидроразъема относительно оси пассивной части за счет поворота первого штыря 2 вместе с толкателем 25 в сферическом шарнире, образованной активной опорой 26 и активным корпусом 19, в пределах паза в активном корпусе 19 за счет активного ограничителя 28, при этом входной штуцер 17 остается неподвижным (Фиг. 2). Со стороны пассивной части (Фиг. 3) выравнивание происходит за счет поворота ловителя 31 в сферическом шарнире, образованным пассивной опорой 36 и пассивным корпусом 39 в пределах паза в пассивном корпусе 39 за счет пассивного ограничителя 38. Одновременно с этим выравнивание происходит за счет поджатая пассивных пружин в стакане с пружинами 35. Стакан в точке касания с пассивным корпусом 39 имеет сферическую форму, при этом выходной штуцер 29 остается неподвижным. По мере образования магистрали первый штырь 2 активной части входит в отверстие ∅Б ловителя 31 пассивной части, при этом происходит дальнейшее сжатие пружины сжатия 22 и поджатие первого комплекта тарельчатых пружин 4 активной части.
Герметизация образовавшейся магистрали по перекачке компонентов топлива осуществляется за счет дополнительного поджатая наружной поверхности первого комплекта уплотнительных манжет 6 активной части по внутреннему диаметру отверстия ∅Б ловителя 31 пассивной части при упоре первого штыря 2 в дно отверстия ловителя 31 и торцом первого комплекта тарельчатых пружин 4 под действие силы от механизма стягивания объектов. Рассогласование в осевом и угловом направлениях компенсируется за счет качания в сферических шарнирах активной и пассивной части, отклонений в сильфонах и перемещении оси ловителя 31 пассивной части за счет стаканов с пружинами пассивными 35.
Дополнительная герметизация подвижной части магистрали по перекачке компонентов топлива осуществляется за счет усилия по скосу второго сепаратора 10 через шарики 11 на сжатие второго комплекта пружин 12, передающих усилие через торец второй втулки 13 на второй комплект манжет 14, второе кольцо 16, которую удерживает гайка 15, навернутая на второй штырь 2, происходит увеличение наружного диаметра второго комплекта уплотнительных манжет 14 что приводит к улучшению герметизации подвижного соединения активной части гидросоединения.
Расстыковка гидросоединения осуществляется следующим образом.
После выполнения перекачки компонентов топлива включается привод активного стыкуемого объекта на расстыковку магистрали за счет передачи вращательного движения входной шестерни привода на зубчатую рейку 20, что приводит к перемещению направляющей 18 вместе с активной частью гидроразъема относительно входного патрубка 17, со снятием усилия со второго штыря 9 и по скосу второго сепаратора 10 через шарики 11, со второго комплекта тарельчатых пружин 12, второй втулки 13, и второго комплекта уплотнительных манжет 14, это приводит к уменьшению их внешнего диаметра, направляющая 18 приходит в исходное положение, а первый штырь 2, с установленными на нем первым сепаратором 3, первым комплектом уплотнительных манжет 6, первой втулкой 5, первым комплектом тарельчатых пружин 4, первым кольцом 8 и первой гайкой 7, выходит из отверстия ∅Б ловителя 31 пассивной части, привод выключается.
Соединение и разъединение магистралей по перекачке компонентов топлива происходит многократно в автоматическом режиме приводом, установленным на активной части передающего объекта, с исключением ручных операций. Надежность по герметичности подвижного соединения обеспечивается за счет увеличения внешнего диаметра второго комплекта уплотнительных манжет при их поджатии, расположенных в активной части в точном отверстии входного патрубка.