Результат интеллектуальной деятельности: КЛАПАН ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательных аппаратов (ЛА), в частности к топливным бакам, а конкретно к устройствам, связанным с заправкой топливного бака.

Известен принятый за прототип дренажный клапан (изобретение РФ, патент №2313025, 2006 г.), состоящий 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.

При этом топливный бак двигательной установки ЛА может быть сообщен с магистралью перелива топлива, снабженной клапаном (перекрывным краном) для удаления воздуха из магистрали подачи топлива в двигатель (полезная модель РФ, патент №68462, 2007 г.).

Существенными признаками предлагаемого клапана двойного действия, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: клапан состоит из корпуса, в котором выполнена цилиндрическая полость, в которой размещена игла осевого перемещения, размещенная в корпусе посредством резьбового соединения, содержащая в верхней части место под ключ, а в нижней части - запорный элемент; корпус содержит посадочное место для запорного элемента иглы, а также входное дренажное отверстие, сообщенное с полостью дренажного клапана под посадочным местом, и выходное дренажное отверстие, сообщенное с полостью дренажного клапана над посадочным местом иглы.

Известный дренажный клапан обеспечивает при заправке бака топливом дренаж его полости в атмосферу, однако в баках, снабженных клапаном перелива топлива, при заправке необходимо также открывать клапан перелива топлива для удаления воздуха из магистрали подачи топлива в двигатель с целью повышения надежности запуска двигателя, уменьшения расхода топлива при запуске двигателя и увеличения ресурса двигателя, что приводит к необходимости решения задачи размещения дополнительного клапана, обеспечения его привода и к увеличению времени обслуживания двигательной установки.

Предлагаемым устройством решается задача обеспечения при открытии и закрытии линии дренажа топливного бака, открытия и закрытия соответственно линии перелива топлива для удаления воздуха из топливной магистрали, что позволяет уменьшить время обслуживания двигательной установки, обеспечивая одновременно с заправкой топливного бака удаление воздуха из магистрали подачи топлива в двигатель с целью повышения надежности запуска двигателя, уменьшения расхода топлива при запуске двигателя и увеличения ресурса двигателя, при этом также исключается необходимость размещения дополнительного клапана и обеспечения его привода.

Для решения поставленной задачи предлагается клапан двойного действия, состоящий из корпуса, в верхней части которого размещен дренажный клапан, а в нижней - клапан перелива топлива, выполненный с приводом от дренажного клапана; при этом дренажный клапан содержит цилиндрическую полость, в которой размещена игла осевого перемещения, размещенная в корпусе посредством резьбового соединения, содержащая в верхней части место под ключ, а в нижней части запорный элемент; корпус содержит посадочное место для запорного элемента иглы, а также входное дренажное отверстие, сообщенное с полостью дренажного клапана под посадочным местом, и выходное дренажное отверстие, сообщенное с полостью дренажного клапана над посадочным местом иглы; клапан перелива содержит цилиндрическую полость, соосную полости дренажного клапана, в которой размещена игла осевого перемещения, состоящая из толкателя, размещенного в верхней части полости, и запорного элемента, размещенного в нижней части полости, соединенных с возможностью упругого взаимодействия при поджатии в осевом направлении; корпус снабжен посадочным местом для запорного элемента иглы клапана перелива топлива, а также входным и выходным отверстиями линии перелива топлива, сообщенными с полостью клапана перелива над и под посадочным местом; между полостями дренажного клапана и клапана перелива топлива выполнено осевое отверстие, в котором расположен хвостовик толкателя, при этом между хвостовиком толкателя и отверстием сообщения полостей размещено уплотнительное кольцо, а игла клапана перелива снабжена пружиной для отвода запорного элемента иглы от седла.

Кроме того, для обеспечения технологичности изготовления и упрощения сборки иглы клапана перелива соединение запорного элемента и толкателя клапана перелива топлива выполнено разъемным, при этом в нижней части толкателя выполнена цилиндрическая осевая полость, на входе в которую в торцевой поверхности толкателя выполнена резьбовая поверхность с диаметром, меньшим диаметра осевой полости толкателя, а запорный элемент снабжен хвостовиком, имеющим в верхней части цилиндрическое утолщение с резьбовой поверхностью, являющейся ответной частью для резьбовой поверхности толкателя, при этом утолщение хвостовика запорного элемента находится внутри цилиндрической осевой полости толкателя за его резьбовой поверхностью; толкатель и запорный элемент снабжены кольцевыми буртиками, между которыми размещена кольцевая пружина сжатия. Дополнительно для обеспечения возможности регламентно-восстановительных работ и продления срока службы клапана нижняя часть корпуса с посадочным местом клапана перелива топлива выполнена в виде съемной втулки, состыкованной с корпусом посредством резьбового соединения.

Отличительными признаками предлагаемого клапана двойного действия от прототипа являются наличие в нижней части корпуса клапана перелива топлива, содержащего цилиндрическую полость, соосную полости дренажного клапана, в которой размещена игла осевого перемещения, состоящая из толкателя, размещенного в верхней части полости, и запорного элемента, размещенного в нижней части полости, соединенных с возможностью упругого взаимодействия при поджатии в осевом направлении; корпус снабжен посадочным местом для запорного элемента иглы клапана перелива топлива, а также входным и выходным отверстиями линии перелива топлива, сообщенными с полостью клапана перелива над и под посадочным местом; между полостями дренажного клапана и клапана перелива топлива выполнено осевое отверстие, в котором расположен хвостовик толкателя, при этом между хвостовиком толкателя и отверстием сообщения полостей размещено уплотнительное кольцо, а игла клапана перелива снабжена пружиной для отвода запорного элемента иглы от седла.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, расширяются функциональные возможности клапана и обеспечивается при открытии и закрытии линии дренажа топливного бака, открытие и закрытие соответственно линии перелива топлива для удаления воздуха из магистрали подачи топлива в двигатель с целью повышения надежности запуска двигателя, уменьшения расхода топлива при запуске двигателя и увеличения ресурса двигателя, что сокращает время обслуживания двигательной установки, обеспечивает удобство компоновки топливной системы с сохранением повышенной надежности запуска двигателя, увеличенным его ресурсом и экологическими характеристиками. Дополнительно обеспечивается высокая технологичность изготовления и упрощение сборки иглы клапана перелива. Обеспечивается возможность проведения регламентно-восстановительных работ и продление срока службы клапана.

Предложенное техническое решение может найти применение в конструкциях двигательных установок ЛА, обеспечивающих для заправки топливом бака с открытием и закрытием после заправки клапана дренажа одновременное открытие и закрытие клапана перелива топлива по магистрали подачи топлива в двигатель для удаления из нее воздуха и последующего запуска двигателя ЛА с обеспечением высокой надежности запуска повышенными экологическими характеристиками, увеличенным ресурсом работы двигателя.

Предлагаемый клапан двойного действия представлен на чертеже.

Клапан двойного действия состоит из корпуса 1, в верхней части которого размещен дренажный клапан, а в нижней - клапан перелива топлива, выполненный с приводом от дренажного клапана; при этом дренажный клапан содержит цилиндрическую полость 2, в которой размещена игла 3 осевого перемещения, размещенная в корпусе 1 посредством резьбового соединения 4, содержащая в верхней части место 5 под ключ, а в нижней части запорный элемент 6; корпус 1 содержит посадочное место 7 для запорного элемента 6 иглы 3, а также входное дренажное отверстие 8, сообщенное с полостью 2 дренажного капана под посадочным местом 7, и выходное дренажное отверстие 9, сообщенное с полостью 2 дренажного клапана над посадочным местом 7. Выходное дренажное отверстие 9 закрыто съемной крышкой 10 с тарельчатым клапаном 11, устанавливаемой в корпус 1 посредством байонетного соединения 12. Клапан перелива содержит цилиндрическую полость 13, соосную полости 2 дренажного клапана, в которой размещена игла 14 осевого перемещения, состоящая из толкателя 15, размещенного в верхней части полости 13, и запорного элемента 16, размещенного в нижней части полости 13, соединенных с возможностью упругого взаимодействия при поджатии в осевом направлении, которое может быть реализовано, например, посредством упругого элемента (пружины или сильфона), верхний конец которого закреплен на толкателе 15, а нижний - на запорном элементе 16; корпус 1 снабжен посадочным местом 17 для запорного элемента 16 иглы 14 клапана перелива топлива, а также входным 18 и выходным 19 отверстиями линии перелива топлива, сообщенными с полостью 13 клапана перелива над и под посадочным местом 17; между полостями 2 дренажного клапана и 13 клапана перелива топлива выполнено осевое отверстие 20, в котором расположен хвостовик 21 толкателя 15, при этом между хвостовиком 21 толкателя 15 и отверстием 20 сообщения полостей размещено уплотнительное кольцо 22, а игла 14 клапана перелива снабжена пружиной 23 для отвода запорного элемента 16 иглы 14 от посадочного места 17. Для обеспечения высокой технологичности изготовления и упрощения сборки иглы 14 клапана перелива соединение запорного элемента 16 и толкателя 15 иглы 14 клапана перелива топлива выполнено разъемным, при этом в нижней части толкателя 15 выполнена цилиндрическая осевая полость 24, на входе в которую в торцевой поверхности толкателя выполнена резьбовая поверхность 25 с диаметром, меньшим диаметра осевой полости 24 толкателя 15, а запорный элемент 16 снабжен хвостовиком 26, имеющим в верхней части цилиндрическое утолщение 27 с резьбовой поверхностью 28, являющейся ответной частью для резьбовой поверхности 25 толкателя 15, при этом утолщение 27 хвостовика 26 запорного элемента 16 находится внутри цилиндрической осевой полости толкателя 15 за его резьбовой поверхностью 25; толкатель 15 снабжен кольцевым буртиком 29, запорный элемент 16 снабжен кольцевым буртиком 30, а возможность их упругого взаимодействия обеспечивается размещением между буртиками 29 и 30 кольцевой пружины 31 сжатия. Для обеспечения возможности проведения регламентно-восстановительных работ и продления срока службы клапана нижняя часть корпуса 1 с посадочным местом 17 выполнена в виде съемной втулки 32, состыкованной с корпусом 1 посредством резьбового соединения 33. В нижней торцевой поверхности съемной втулки 32 выполнено место 34 под ключ. Клапан работает следующим образом.

Перед заправкой бака топливом из корпуса 1 клапана двойного действия снимается крышка 10 с тарельчатым клапаном 11 путем расстыковки байонетного соединения 12. Вместо крышки 10 к корпусу 1 подстыковывается дренажный пистолет, имеющий аналогичную крышке 10 ответную часть байонетного соединения 12. Шток дренажного пистолета одевается на место 5 под ключ иглы 3 и вращением рукоятки штока ослабляются затяжка иглы 3 в резьбовом соединении 4 и усилие прижатия запорного элемента 6 к посадочному месту 7 дренажного клапана. При дальнейшем вращении штока дренажного пистолета игла 3, вращаясь в витках резьбового соединения 4, перемещается вверх по оси полости 2, приподнимая запорный элемент 6 над посадочным местом 7 и сообщая входное отверстие 8, открытое посадочное место 7 и полость 2 с выходным отверстием 9 дренажного клапана и через линию дренажа дренажного пистолета с окружающей средой, обеспечивая выход газа из полости бака при его заправке топливом. При перемещении иглы 3 с запорным элементом 6 вверх по оси увеличивается расстояние между толкателем 15 и запорным элементом 16 иглы 14 клапана перелива топлива за счет их упругого взаимодействия, соответственно ослабляется усилие прижатия запорного элемента 16 к седлу 17. При этом благодаря уплотнительному кольцу 22 при перемещении хвостовика 21 в отверстии 20 обеспечивается герметичное разделение полости 2 дренажного клапана и полости 13 клапана перелива. При дальнейшем перемещении иглы 3 вверх по оси, когда усилие пружины 23 превышает силу упругого взаимодействия толкателя 15 и запорного элемента 16, пружина 23 приподнимает запорный элемент 16 над седлом 17 клапана перелива топлива. При этом выходное окно 19 линии перелива топлива через полость 13 сообщается с входным окном 18, обеспечивая возможность перелива топлива по магистрали его подачи в двигатель для удаления воздуха из магистрали подачи. Закрытие дренажного клапана обеспечивается вращением штока дренажного пистолета в противоположном направлении.

Дополнительно, благодаря наличию кольцевого буртика 29 на толкателе 15 и буртика 30 на запорном элементе 16, а также цилиндрической осевой полости 24 толкателя 15 с резьбовой поверхностью 25 с диаметром, меньше диаметра осевой полости 24, и хвостовика 26 запорного элемента 16 с утолщением 27, имеющим резьбовую поверхность 28, являющуюся ответной частью для резьбовой поверхности 25, сборка иглы 14 клапана перелива обеспечивается размещением пружины 31 между буртиками 29 и 30 и последующим поджатием пружины 31 с вращением запорного элемента 16 и ввинчиванием резьбовой поверхности 28 в поверхность 25 до ее полного прохода через поверхность 25 и выхода утолщения 27 в полость 24. Таким образом, предложенная конструкция иглы 14 обеспечивает простоту и высокую технологичность изготовления иглы 14 и клапана двойного действия в целом.

Дополнительно, благодаря резьбовому соединению 33 втулки 32 с корпусом 1 и месту под ключ 34 втулка 32 может быть вывинчена из корпуса 1, после этого игла 14 демонтирована из полости 13, при этом хвостовик 21 выходит из отверстия 20. После демонтажа иглы 14 из корпуса 1 в отверстии 20 может быть заменена прокладка 21, а посадочные поверхности запорного элемента 16 и посадочного места 17 подвергнуты восстановительной технологической обработке. После вывинчивания иглы 3 по резьбовому соединению 4 из корпуса 1 аналогичной восстановительной технологической обработке могут быть подвергнуты посадочные поверхности запорного элемента 6 и посадочного места 7. Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает возможность проведения регламентно-восстановительных работ всех важных узлов клапана двойного действия для продления его срока службы.