Патент на изобретение №2313025

(54) ДРЕНАЖНЫЙ КЛАПАН ТОПЛИВНОГО БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к оборудованию топливных систем летательных аппаратов. Дренажный клапан содержит полый корпус, в котором размещены запорная игла со сферическим запорным элементом, тарельчатый клапан и съемная заглушка. Запорная игла имеет прижимную втулку, соединенную с корпусом резьбовым соединением и имеющую осевой канал для прохода дренируемого газа, а в нижней части – боковые каналы, сообщенные с осевым каналом. В корпусе через уплотнительную прокладку установлен тарельчатый клапан, имеющий прижимную поверхность в нижней части и хвостовик в верхней части. В расширении корпуса установлена дополнительная прижимная втулка, имеющая осевую полость с местом под ключ в верхней части и отверстие под хвостовик тарельчатого клапана в нижней части. Дренажный канал клапана закрыт съемной заглушкой. Изобретение направлено на увеличение герметичности. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к оборудованию, связанному с дренажем топливных систем летательных аппаратов (ТС ЛА).

Известен принятый за прототип дренажный клапан, представленный в книге: «Агрегаты воздушно-реактивных двигателей», М.В.Раздолин, Д.Н.Сурнов, изд. «Машиностроение» 1973 г., стр.166 (рис.2.28в). Известный клапан содержит полый корпус, полость которого сообщена с дренируемой емкостью, в полости клапана размещен шариковый запорный элемент, подпружиненный к корпусу, прижимная втулка с осевым дренажным каналом для введения устройства отжатия запорного элемента и прохода дренируемого газа, содержащая место под ключ и соединенная с корпусом резьбовым соединением, ввертываемая в полость корпуса через уплотнительную прокладку, при этом в корпусе выполнено посадочная поверхность под уплотнительную прокладку, а втулка содержит прижимную поверхность; прижимная втулка состыкована с запорным элементом через входное окно дренажного канала; дренажный канал клапана закрыт заглушкой, установленной на выходном конце прижимной втулки посредством резьбового соединения.

Существенными признаками дренажного клапана топливного бака летательного аппарата, совпадающими с признаками прототипа, являются наличие полого корпуса, полость которого сообщена с дренируемой емкостью, а также размещение в полости корпуса сферического запорного элемента, прижимной втулки с осевым дренажным каналом для прохода дренируемого газа, содержащей место под ключ и соединенной с корпусом резьбовым соединением, размещенной в полости корпуса и состыкованной с запорным элементом, наличие съемной заглушки дренажного канала клапана, а также наличие уплотнительной прокладки вокруг резьбового соединения прижимной втулки с корпусом, посадочной поверхности на корпусе под уплотнительную прокладку и прижимной поверхности для прокладки.

Степень герметичности ТС ЛА в известном дренажном клапане значительно уменьшается при длительной работе, так как в полете в условиях действия вибраций летательного аппарата и инерционных сил уменьшается давление прижатия запорного элемента к входному окну дренажного канала. Установка более жесткой пружины приводит к увеличению масс клапана и дренажного приспособления для принудительного открытия запорного элемента клапана. Кроме того, в прототипе герметизирующая прокладка уплотняет только резьбовое соединение прижимной втулки с корпусом и не является дополнительным уплотнением для дренажного канала. Отмеченные недостатки прототипа не позволяют обеспечить высокую степень герметичности ТС ЛА при длительной эксплуатации без существенного увеличения массы клапана.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения степени герметичности ТС ЛА с дренажным клапаном при длительной эксплуатации без значительного увеличения массы конструкции клапана.

Для решения поставленной задачи дренажный клапан топливного бака летательного аппарата содержит полый корпус, в котором размещены запорная игла со сферическим запорным элементом, тарельчатый клапан и съемная заглушка, закрывающая выход дренажного клапана, в нижней части полого корпуса выполнено коническое посадочное место, сообщенное с дренируемой емкостью, с возможностью посадки на него посадочной поверхности сферического запорного элемента; запорная игла содержит прижимную втулку, соединенную с корпусом резьбовым соединением и содержащую осевой канал для прохода дренируемого газа, в нижней части содержащую боковые каналы, сообщенные с осевым каналом, при этом нижняя часть прижимной втулки выполнена с наружным диаметром меньше диаметра ее резьбовой части, а отверстие осевого канала прижимной втулки в нижнем торце выполнено с уменьшенным диаметром, в котором свободно расположен хвостовик запорного элемента, выходящий в зону осевого канала втулки с большим диаметром и развальцованный в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях, при этом в верхней части прижимной втулки выполнено место под торцевой ключ; корпус над втулкой вокруг резьбового соединения втулки с корпусом имеет расширение, в котором выполнено кольцевое посадочное место, на которое через уплотнительную прокладку установлен тарельчатый клапан, имеющий прижимную поверхность в нижней части и хвостовик в верхней части, при этом в расширении корпуса установлена дополнительная прижимная втулка, содержащая осевую полость с местом под ключ в верхней части и отверстие под хвостовик тарельчатого клапана в нижней части, выходящее в ее полость, при этом хвостовик тарельчатого клапана свободно расположен в отверстии дополнительной втулки с выходом в ее полость и развальцован в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях; дренажный канал клапана на выходе в атмосферу закрыт съемной заглушкой, соединенной с дополнительной прижимной втулкой осевым резьбовым соединением, а с корпусом дренажного клапана байонетным соединением.

Кроме того, для сохранения аэродинамических характеристик ЛА и удобства в эксплуатации дренажного клапана верхняя часть съемной заглушки дренажного канала клапана может быть выполнена в виде утопленной в корпус клапана крышки, закрывающей пазы байонетного соединения; дополнительная прижимная втулка снабжена диаметральной проточкой, выполненной в нижней части ее полости, и утапливаемым подпружиненным колпачком, расположенным в осевой полости дополнительной втулки, крышка подпружиненного колпачка закрывает входное окно осевой полости, а в нижней части его боковых стенок выполнены упругие прижимные хвостовики с плечиками, расположенными в верхней части диаметральной проточки, при этом в осевой полости дополнительной втулки размещена поджатая пружина, упирающаяся в крышку колпачка; тарельчатый клапан со стороны нижней части выполнен с осевым стержнем, а в канале прижимной втулки расположена поджатая пружина, верхний конец которой закреплен на стержне.

Отличительными признаками предлагаемого дренажного клапана от прототипа являются выполнение в нижней части корпуса посадочного места для сферического запорного элемента, расположение сферического запорного элемента над коническим посадочным местом, наличие в корпусе запорной иглы, образованной подвижным соединением прижимной втулки и сферического запорного элемента, наличие хвостовика в верхней части сферического запорного элемента, выполнение нижней части прижимной втулки с наружным диаметром меньше диаметра ее резьбовой части, выполнение отверстия осевого канала прижимной втулки в ее нижнем торце с уменьшенным диаметром, свободное расположение хвостовика запорного элемента в осевом канале втулки с входом в зону большого диаметра и развальцованного в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях; выполнение места под торцевой ключ в верхней части прижимной втулки; наличие в нижней части прижимной втулки боковых каналов, сообщенных с осевым каналом; наличие в корпусе над втулкой вокруг резьбового соединения втулки с корпусом расширения для кольцевого посадочного места под уплотнительную прокладку, а также наличие тарельчатого клапана для прижатия прокладки с хвостовиком в его верхней части, а также дополнительной прижимной втулки, содержащей осевую полость с местом под ключ в верхней части и отверстие под хвостовик тарельчатого клапана в нижней части, выходящее в ее полость, при этом хвостовик тарельчатого клапана свободно расположен в отверстии дополнительной втулки с выходом в ее полость и развальцован в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях; расположение съемной заглушки в верхней части полости корпуса клапана и соединение ее с дополнительной прижимной втулкой осевым резьбовым соединением, а с корпусом дренажного клапана байонетным соединением.

Кроме того, дополнительно, верхняя часть съемной заглушки дренажного канала клапана выполнена в виде крышки с радиальной боковой поверхностью, закрывающей пазы байонетного соединения; дополнительная прижимная втулка снабжена диаметральной проточкой, выполненной в нижней части ее полости, и утапливаемым подпружиненным колпачком, расположенным в осевой полости дополнительной втулки, крышка которого закрывает входное окно полости, а в нижней части его боковых стенок выполнены упругие прижимные хвостовики с плечиками, расположенными в верхней части диаметральной проточки, при этом в полости дополнительной втулки размещена поджатая пружина, упирающаяся в крышку колпачка; тарельчатый клапан со стороны нижней части выполнен с осевым стержнем, а в канале прижимной втулки расположена поджатая пружина, верхний конец которой закреплен на стержне.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с существенными признаками, общими с прототипом, обеспечивается длительная и надежная герметизация топливной системы за счет наличия в дренажном клапане двух контуров уплотнения – по запорному элементу и тарельчатому клапану, без существенного увеличения массы дренажного клапана. Кроме того, при реализации дополнительных признаков в месте установки дренажного клапана на борту ЛА сохраняются аэродинамические характеристики ЛА и обеспечивается удобство в эксплуатации дренажного клапана.

Предложенное техническое решение может найти применение в топливных системах, где в процессе их заправки топливом необходимо обеспечить: высокую степень герметичности топливной системы после заправки в процессе длительного хранения заправленного топливного бака и соблюдение наружного контура летательного аппарата для сохранения аэродинамических характеристик ЛА, и, следовательно, соответствует критерию «промышленно применимо».

Предлагаемый дренажный клапан иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-фиг.6.

На фиг.1 представлен дренажный клапан по п.1 формулы.

На фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1, поясняющее устройство ограничителя поворота байонетной заглушки при ее установке.

На фиг.3 изображен дренажный клапан по п.2 формулы, обеспечивающий соответствие наружного контура клапана наружному контуру летательного аппарата и выталкивание заглушки с дополнительной прижимной втулкой и тарельчатым клапаном для установки дренажного пистолета.

На фиг.4 представлено место Б фиг.3, поясняющее конструкцию установки утапливаемого колпачка в полости дополнительной прижимной втулки.

На фиг.5 изображен вид В фиг.3, поясняющий устройство утапливаемого подпружиненного колпачка и отверстий под ключ для установки и снятия заглушки дренажного клапана.

На фиг.6 показано крепление пружины к стержню тарельчатого клапана (место Г фиг.3).

Представленный на фиг.1 – фиг.6 дренажный клапан содержит полый корпус 1, в стенке нижней части которого со стороны полости 2 выполнено коническое посадочное место 3, сообщенное магистралью 4 с дренируемой емкостью (на фигурах не приведена), размещенную в полости 2 корпуса 1 запорную иглу 5, тарельчатый клапан 6 и съемную заглушку 7. Запорная игла 5 состоит из прижимной втулки 8 с осевым каналом 9 для прохода дренируемого газа, соединенной с корпусом 1 резьбовым соединением 10, и сферического запорного элемента 11 с хвостовиком 12, расположенного над посадочным местом 3. В нижней части прижимной втулки 8 содержатся боковые каналы 13, сообщенные с осевым каналом 9, при этом нижняя часть 14 прижимной втулки 8 выполнена с наружным диаметром меньше диаметра ее резьбовой части, отверстие 15 осевого канала 9 прижимной втулки 8 в нижнем торце выполнено с уменьшенным диаметром, в котором свободно расположен хвостовик 12 запорного элемента 11, выходящий в зону осевого канала 9 втулки 8 с большим диаметром и развальцованный в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях, при этом в верхней части прижимной втулки 8 выполнено место 16 под торцевой ключ. Полость 2 корпуса 1 над втулкой 8 вокруг резьбового соединения 10 втулки 8 с корпусом 1 имеет расширение 25, в котором выполнено кольцевое посадочное место 17, на которое через уплотнительную прокладку 18 устанавливается тарельчатый клапан 6, имеющий прижимную поверхность 19 в нижней части и хвостовик 20 в верхней части. В расширении 25 корпуса 1 расположена дополнительная прижимная втулка 21, содержащая осевую полость 22 с местом 23 под ключ в верхней части и отверстие 24 под хвостовик 20 тарельчатого клапана 6 в нижней части, выходящее в полость 22, при этом хвостовик 20 тарельчатого клапана 6 свободно расположен в отверстии 24 дополнительной втулки 21 с выходом в ее полость 22 и развальцован в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях. Заглушка 7 расположена в верхней части расширения 25 полости 2 корпуса 1 клапана и соединена с дополнительной прижимной втулкой 21 осевым резьбовым соединением 27, а с корпусом дренажного клапана байонетным соединением 28, при этом корпус 1 имеет байонетные выступы 29, а заглушка 7 – байонетные выступы 30. В стенку корпуса 1 установлен штифт 31 для ограничения поворота выступа 30 при установке заглушки 7.

Верхняя часть съемной заглушки 7 выполнена в виде крышки 32 с радиальной боковой поверхностью 33 и наружной поверхностью 34, выполненной по форме наружной поверхности 35 клапана, совпадающей с наружной поверхностью ЛА, при состыкованном байонетном соединении 28, при этом на наружной поверхности 34 заглушки 7 содержатся отверстия 36 под ключ для ее установки и снятия, а дополнительная прижимная втулка 21 снабжена диаметральной проточкой 37, выполненной в нижней части ее полости 22, и утапливаемым подпружиненным пружиной 38 колпачком 39, расположенным в полости 22 дополнительной втулки 21, крышка 40 которого закрывает входное окно полости 22, а в нижней части его боковой стенки выполнены упругие прижимные хвостовики 41 с плечиками 42, расположенными в верхней части диаметральной проточки 37, при этом поджатая пружина 38 упирается в крышку 40 колпачка 39. Тарельчатый клапан 6 со стороны нижней части выполнен с осевым стержнем 43, а в канале прижимной втулки расположена поджатая пружина 44, верхний конец которой закреплен на стержне 43 путем ввинчивания в спиральную канавку 45 стержня 43. Крышка 32 закрывает пазы байонетного соединения.

Для обеспечения демонтажа колпачка 39 в его крышке 40 выполнено отверстие 46, а в дополнительной прижимной втулке 21 напротив плечиков 42 выполнены диаметрально расположенные отверстия 47.

Дренажный клапан работает следующим образом. Перед заправкой топливной системы в полость 22 дополнительной прижимной втулки 21 вставляется торцовый ключ по месту 23, вращением которого втулка 21 вывинчивается из заглушки 7, при этом уменьшается усилие поверхностью 19 тарельчатого клапана 6 на герметизирующую прокладку 18, а также уменьшается усилие прижатия байонетных выступов 30 дополнительной прижимной втулки 21 к выступам 29 корпуса 1.

При появлении люфта между выступами 29 и 30 байонетного соединения 28 дальнейшим вращением ключа заглушка 7 поворачивается вокруг оси вращения, и выступы 30 выходят из зацепления с выступами 29, и заглушка 7 благодаря резьбовому соединению 27 и развальцованному хвостовику 20 вместе с дополнительной прижимной втулкой 21 вынимается из расширения 25 полости 2 корпуса 1 дренажного клапана. В освободившееся расширение 25 полости 2 вводится дренажный пистолет, который содержит ответную часть байонетного соединения 28, соответствующую выступам 30 заглушки 7, и уплотняется на кольцевом посадочном месте 17 через прокладку в собственном цилиндрическом клапане с помощью выдвижной втулки. Дренажный пистолет снабжен герметичным выдвижным штоком с ключом, стыкуемым с посадочным местом 16 втулки 8, после чего вращением штока дренажного пистолета втулка 8 выворачивается из полости 2 корпуса 1, приподнимая через развальцованный хвостовик 12 запорную иглу 5 с запорным элементом 11 над коническим посадочным местом 3 корпуса 1, образуя при этом канал для дренажа газа. В процессе заправки топливной системы газ, вытесняемый топливом по магистрали сообщения 4 через открытое коническое посадочное место 3 и зазор между стенкой корпуса 1 и нижней частью 14 втулки 8, поступает в боковые каналы 13 и осевой канал 9 втулки 8 во внутреннюю полость дренажного пистолета и по его магистралям отводится в безопасное место или подается на фильтрующий элемент.

После заправки топливной системы необходимым количеством топлива прижатие сферического запорного элемента 11 к коническому посадочному месту 3 корпуса 1, отстыковка дренажного пистолета и установка заглушки 7 с тарельчатым клапаном 6 и прижимной втулкой 21 производятся в обратном порядке описанному процессу их открытия и снятия.

Дренажный клапан по п.2 формулы работает аналогично клапану по п.1. Отличие заключается в том, что для вывинчивания дополнительной прижимной втулки 21 торцовым ключом нажимают на крышку 40 колпачка 39 и опускают его в нижнюю часть полости 22, сжимая пружину 38. При этом плечики 42 хвостовиков 41 колпачка 39 перемещаются в нижнюю часть проточки 37, и торцовый ключ устанавливается в посадочное место 23 полости 22 дополнительной втулки 21.

После поворота заглушки 7 при открытии дренажного клапана и выхода ее выступов 30 из зацепления с выступами 29 пружина 44 разжимается, действуя через стержень 43 тарельчатого клапана 6 на дополнительную прижимную втулку 21 и заглушку 7, приподнимает заглушку 7 над поверхностью летательного аппарата, обеспечивая удобство при ее снятии перед установкой дренажного пистолета. Поворот заглушки 7 при ее установке и снятии может осуществляться как вручную, так и с использованием торцового ключа, вставляемого в место 23 полости 22 дополнительной втулки 21 или с использованием специального ключа, вставляемого в отверстия 36 на наружной поверхности 34 заглушки 7.

Замена пружины 38 осуществляется при снятой заглушке 7, для чего дополнительная втулка 21 путем вворачивания отделяется от заглушки 7, после чего через отверстия 47 утапливаются в полость 22 плечики 42 хвостовиков 41 и специальным приспособлением ввинчиванием в отверстие 46 колпачок 39 вынимается из полости 22.

Благодаря наличию крышки 40 колпачка 39 поверхность дренажного клапана максимально приближена к контуру ЛА, что обеспечивает сохранение его аэродинамических характеристик в полете.

Формула изобретения

1. Дренажный клапан топливного бака летательного аппарата состоит из полого корпуса, в котором размещены запорная игла со сферическим запорным элементом, тарельчатый клапан и съемная заглушка, закрывающая выход дренажного клапана; в нижней части полого корпуса выполнено коническое посадочное место, сообщенное с дренируемой емкостью, с возможностью посадки на него сферического запорного элемента; запорная игла содержит прижимную втулку, соединенную с корпусом резьбовым соединением и содержащую осевой канал для прохода дренируемого газа, в нижней части содержащую боковые каналы, сообщенные с осевым каналом, при этом нижняя часть прижимной втулки выполнена с наружным диаметром меньше диаметра ее резьбовой части, а отверстие осевого канала прижимной втулки в нижнем торце выполнено с уменьшенным диаметром, в котором свободно расположен хвостовик сферического запорного элемента, выходящий в зону осевого канала втулки с большим диаметром и развальцованный в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях, при этом в верхней части прижимной втулки выполнено место под торцевой ключ; корпус над прижимной втулкой вокруг резьбового соединения втулки с корпусом имеет расширение, в котором выполнено кольцевое посадочное место, на которое через уплотнительную прокладку установлен тарельчатый клапан, имеющий прижимную поверхность в нижней части и хвостовик в верхней части, при этом в расширении корпуса установлена дополнительная прижимная втулка, содержащая осевую полость с местом под ключ в верхней части и отверстие под хвостовик тарельчатого клапана в нижней части, выходящее в ее полость, при этом хвостовик тарельчатого клапана свободно расположен в отверстии дополнительной втулки с выходом в ее полость и развальцован в ней с возможностью люфта в продольном и поперечном направлениях; дренажный канал клапана на выходе в атмосферу закрыт съемной заглушкой, соединенной с дополнительной прижимной втулкой осевым резьбовым соединением, а с корпусом дренажного клапана – байонетным соединением.

2. Дренажный клапан по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть съемной заглушки дренажного канала клапана выполнена в виде утопленной в корпус клапана крышки, закрывающей пазы байонетного соединения; дополнительная прижимная втулка снабжена диаметральной проточкой, выполненной в нижней части ее полости, и утапливаемым подпружиненным колпачком, расположенным в осевой полости дополнительной втулки, крышка подпружиненного колпачка закрывает входное окно осевой полости, а в нижней части боковых стенок колпачка выполнены упругие прижимные хвостовики с плечиками, расположенными в верхней части диаметральной проточки, при этом в осевой полости дополнительной втулки размещена поджатая пружина, упирающаяся в крышку колпачка; тарельчатый клапан со стороны нижней части снабжен осевым стержнем, а в канале прижимной втулки расположена поджатая пружина, верхний конец которой закреплен на осевом стержне.

РИСУНКИ