ТОПЛИВНЫЙ БАК С ВОЗМОЖНОСТЬЮ СНЯТИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
FUEL TANK WITH POSSIBILITY OF OVERPRESSURE REMOVAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области топливных баков, например, воздушного судна, а конкретнее оно относится к топливному баку, оборудованному продувной системой для уравновешивания внутреннего давления бака с атмосферным давлением в зависимости от потребления топлива для предотвращения избыточного давления в указанном баке.
Изобретение находит особенно предпочтительное применение в топливном баке с системой инертирования посредством впрыска инертного газа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известен топливный бак, например, воздушного судна, оборудованный продувной системой, относящейся к системам, содержащим заслонку для закрытия выходящего наружу отверстия, выполненного в баке. В частности, заслонка связана с поплавком и установлена шарнирным образом внутри бака принимая, таким образом, закрытое положение вследствие выталкивания поплавком, когда уровень топлива в баке достигает определенного порога, и открытое продувное положение, достигаемое под действием поплавка, когда уровень топлива ниже указанного порога.
Иными словами, во время фазы наполнения топливного бака, поплавковый клапан остается открытым до тех пор, пока поднимающийся уровень топлива не вытолкнет поплавок и не приведет в действие заслонку для закрытия отверстия в баке, позволяя предотвращать вытекание топлива из бака через указанное отверстие. Затем, в полете, а конкретнее во время фазы потребления топлива, уровень топлива понижается, таким образом, что поплавок приводит к открытию заслонки под действием силы тяжести, так, что заслонка принимает открытое продувное положение и позволяет, вследствие допуска воздуха извне, уравновешивать внутреннее давление бака и атмосферное давление.
Однако такой тип бака, оборудованный продувной системой, имеет определенные недостатки, присущие его конструкции.
Действительно, движения топлива внутри бака, например, при крене относительно продольной и поперечной оси воздушного судна, содержащего такой бак, посредством воздействия на поплавок может вызвать нежелательное закрытие заслонки. В частности, это основной недостаток, когда указанный топливный бак оснащен системой инертирования посредством впрыска инертного газа. Действительно, в авиации с целью соответствия требованиям безопасности воздушного судна и, в частности во избежание возгорания смеси воздуха и паров топлива в баке, баки оснащены системой инертирования, действующей при определенных условиях, например, когда содержание кислорода в баке превышает определенный порог. Таким образом, впрыск инертного газа, когда заслонка оказывается ненамеренно закрытой, приводит к избыточному давлению в баке, при этом давление поддерживает заслонку в закрытом положении, даже, когда топливо уже не прикладывает силу к поплавку.
В результате функция продувки больше не выполняется и давление внутри бака возрастает, что может иметь катастрофические последствия.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, одна из целей изобретения заключается в устранении этих недостатков путем предоставления топливного бака, оборудованного продувной системой, которая является безопасной и позволяет – оптимально при любых обстоятельствах – обеспечить функцию продувки бака с целью исключить избыточное давление внутри указанного бака.
С этой целью был разработан топливный бак, содержащий продувную систему, содержащую заслонку для закрытия отверстия, выполненного в баке. Заслонка связана с поплавком и установлена шарнирным образом в баке, принимая, таким образом, закрытое положение вследствие выталкивания поплавком, когда уровень топлива в баке достигает определенного порога, и открытое продувное положение, достигаемое под действием поплавка, когда уровень топлива ниже указанного порога.
Заслонка содержит клапан, управляемый средствами, способными открывать клапан, когда заслонка находится в закрытом положении, пока уровень топлива ниже указанного порога, для предотвращения избыточного давления внутри указанного бака.
Таким образом, когда заслонка ненамеренно удерживается в закрытом положении силой, прикладываемой внутренним давлением, функция продувки бака обеспечивается клапаном. Следовательно, бак согласно изобретению является безопасным.
Согласно первому варианту осуществления бака согласно изобретению клапан выполнен в виде стержня, установленного с возможностью скольжения внутри отверстия заслонки между положением открытия и положением закрытия отверстия. Стержень содержит первый конец с заплечиком, предусмотренным в качестве стопора для закрытого положения стержня, и второй конец с заплечиком, образующим гнездо для пружины сжатия, расположенной вокруг стержня и прижатой к заслонке для удерживания стержня в закрытом положении. Таким образом, когда сила, прикладываемая внутренним давлением к клапану, превышает сумму сил, прикладываемых к клапану атмосферным давлением и пружиной, указанный клапан выталкивается в открытое положение, противодействуя указанной пружине, и обеспечивает продувание топливного бака с целью предотвращения избыточного давления внутри указанного бака.
Согласно второму варианту осуществления бака согласно изобретению клапан связан со вторым поплавком и установлен шарнирным образом в баке таким образом, чтобы указанный клапан принимал закрытое положение, вследствие выталкивания вторым поплавком, когда уровень топлива в баке достигает определенного порога, и открытое продувное положение с целью предотвращения избыточного давления внутри указанного бака, достигаемое под действием второго поплавка, когда уровень топлива ниже указанного порога и сила, прикладываемая внутренним давлением к клапану, меньше суммы сил, прикладываемых к клапану атмосферным давлением и весом второго поплавка.
Предпочтительно в этом варианте осуществления второй поплавок связан с клапаном посредством плеча, образующего рычаг для увеличения силы, прикладываемой вторым поплавком к клапану.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Другие преимущества и характеристики очевидны из следующего ниже описания нескольких вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве примеров, не носящих ограничительного характера, топливного бака согласно изобретению со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
- фиг. 1 - схематическое изображение, иллюстрирующее первый вариант осуществления изобретения, при этом клапаном управляет пружина,
- фиг. 2 - схематическое изображение, иллюстрирующее первый вариант осуществления изобретения, при этом клапаном управляет второй поплавок,
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к баку (1), предусмотренному для вмещения топлива, и оборудованному продувной системой (2) для уравновешивания внутреннего давления в баке (1) с атмосферным давлением и предотвращения избыточного давления внутри указанного бака.
Изобретение относится к баку (1) для любого типа воздушного судна, гражданского или военного, например, такого, как самолет или вертолет.
Как известно, бак (1) содержит отверстие (3) обеспечивающее сообщение с внешней средой указанного бака (1) для его продувки. Продувная система (2) бака (1) содержит закрывающую заслонку (4), установленную с возможностью поворота относительно бака (1) вокруг оси (5) с целью принимать закрытое положение, при котором она закрывает отверстие (3) бака (1), и открытое продувное положение, при котором она освобождает указанное отверстие (3).
Заслонка (4) проходит в нижней части от плеча (6), которое оканчивается поплавком (7). Когда заслонка (4) находится в закрытом положении, плечо (6) расположено, по сути, горизонтально и вблизи отверстия (3), таким образом, чтобы, когда бак (1) полон, действие топлива на поплавок (7) удерживало заслонку (4) в закрытом положении для предотвращения любой утечки топлива через продувное отверстие (3).
Когда уровень топлива уменьшается, поплавок (7) опускается вместе с уровнем топлива и приводит к повороту и открытию заслонки (4) вокруг оси (5) для продувки бака (1).
Согласно изобретению заслонка (4) содержит клапан (8) в виде стержня (8a), предусмотренный для обеспечения продувки бака (1), когда заслонка (4) находится в закрытом положении и уровень топлива ниже определенного порога.
Более конкретно, согласно первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 1, стержень (8a) клапана установлен с возможностью скольжения в выполненном в указанной заслонке отверстии (9), сообщающемся с окружающей средой. (4). Стержень (8a) клапана способен скользить между положением открытия и положением закрытия отверстия (9). На верхнем конце стержень (8a) клапана содержит верхний заплечик (10), предусмотренный в качестве стопора для закрытого положения указанного стержня (8a) клапана. Указанный верхний заплечик (10) предпочтительно содержит кольцо уплотнительное (11) для уплотнения стержня (8a) клапана в закрытом положении. Стержень (8a) клапана содержит нижний конец, содержащий нижний заплечик (12), образующий гнездо для пружины (13) сжатия, расположенной вокруг стержня (8a) клапана и с одной стороны прижатой к указанному нижнему заплечику (12), а с другой стороны прижатой к заслонке (4). Пружина (13) сжатия удерживает клапан (8) в закрытом положении. Клапан (8) способен принимать открытое положение, выталкиваемый силой, прикладываемой внутренним давлением бака (1), противодействующей указанной пружине (13) сжатия.
Действительно, когда давление внутри бака (1) возрастает, например, когда система инертирования, впрыскивает в бак (1) инертный газ, пока заслонка (4) находится в закрытом положении под действием топлива на поплавок (7), например, вследствие крена воздушного судна относительно горизонтальной или вертикальной оси, впрыск указанного газа приводит к повышению внутреннего давления, а сила, прикладываемая указанным внутренним давлением, удерживает заслонку (4) в закрытом положении, даже, когда топливо больше не действует на поплавок (7) указанной заслонки (4).
Таким образом, согласно изобретению внутреннее давление также прикладывает силу к стержню (8a) клапана и направлено на приведение его в открытое положение. Таким образом, когда сила, прикладываемая внутренним давлением бака (1) к стержню (8a) клапана, превышает сумму сил, удерживающих стержень (8a) клапана в закрытом положении, а именно сил, прикладываемых атмосферным давлением и пружиной (13) сжатия, клапан (8) выталкивается в открытое положение, противодействуя указанной пружине (13) сжатия, и обеспечивает продувку топливного бака (1).
Таким образом, можно увидеть, что когда внутреннее давление бака (1) достигает определенного порога, клапан (8) открывается, и обеспечивается безопасная продувка.
Конечно, именно пружина (13) сжатия определяет давление, при котором клапан (8) должен быть открыт. Действительно, пружина (13) предусмотрена с такими размерными параметрами, чтобы прикладывать силу для удерживания клапана (8) в закрытом положении, при этом указанная сила равна силе, прикладываемой разностью между первым порогом внутреннего давления и атмосферным давлением. Таким образом, возможно предусмотреть размерные параметры пружины (13) для возможности открытия клапана (8), когда заслонка (4) находится в закрытом положении и уровень топлива ниже определенного порога, исходя из определенного желаемого порога внутреннего давления. Конечно, специалисту в данной области техники будет понятно, как предусмотреть размерные параметры указанной пружины (13) на основе желаемого порога внутреннего давления.
Исходя из сказанного выше, когда внутреннее давление бака (1) выше порога внутреннего давления, клапан (8) выталкивается в открытое положение, противодействуя пружине (13), посредством силы, прикладываемой внутренним давлением, и обеспечивает продувку топливного бака (1).
Согласно второму варианту осуществления изобретения, проиллюстрированному на фиг. 2, работа заслонки (4) и поплавка (7) остается одинаковой, даже несмотря на то, что стержень (8a) клапана управляется вторым поплавком (14). Действительно, в этом варианте осуществления стержень (8a) клапана установлен без возможности скольжения в отверстии (9) заслонки (4), а установлен с возможностью поворота относительно заслонки (4) вокруг оси (5) для принятия закрытого положения, при котором верхний заплечик (10) закрывает отверстие (9), и открытого продувного положения, при котором указанный стержень (8a) клапана освобождает отверстие (9).
Точнее, стержень (8а) клапана прикреплен перпендикулярно ко второму плечу (15), проходящему на одном конце второго поплавка (14), и закреплен с возможностью поворота вокруг оси (5) на другом конце заслонки (4). Таким образом, стержень (8а) клапана способен принимать открытое положение при приведении его в поворотное движение весом второго поплавка (14), и в закрытое положение при его выталкивании вторым поплавком, когда уровень топлива в баке (1) достигает определенного порога.
Таким образом, когда заслонка (4) ненамеренно удерживается в закрытом положении внутренним давлением, а уровень топлива ниже порога, вес второго поплавка (14), увеличенный эффектом рычага плеча (15) приводит к открытию клапана (8), когда сила, прикладываемая внутренним давлением к клапану (8), меньше суммы сил, направленных на перемещение клапана (8) в открытое положение, а именно, сил, прикладываемых атмосферным давлением и весом второго поплавка (14).
Внутреннее давление, прикладывающее силу к клапану (8), равное сумме сил, направленных на перемещение клапана (8) в открытое положение, соответствует порогу внутреннего давления.
Таким образом, в случае, когда заслонка (4) ненамеренно удерживается в закрытом положении, для определенного диапазона давления обеспечивается продувка, пока внутреннее давление превышает порог внутреннего давления.
Конечно, очевидно, что именно вес второго поплавка (14) определяет порог внутреннего давления, при котором клапан (8) перемещается в закрытое положение. Действительно, второй поплавок (14) и длина его плеча предусмотрены с такими размерными параметрами, чтобы прикладывать силу, направленную на открытие клапана (8), большую, чем сила, соответствующая разности между силами, прикладываемыми к клапану (8) порогом внутреннего давления и атмосферным давлением. Таким образом, возможно предусмотреть размерные параметры второго поплавка (14) и его плеча (15) рычага для возможности открытия клапана (8), когда заслонка (4) находится в закрытом положении и уровень топлива ниже определенного порога, до определенного желаемого порога внутреннего давления. Конечно, специалисту в данной области техники будет понятно, как предусмотреть размерные параметры указанной пружины (14) и ее плеча (15) на основе желаемого порога внутреннего давления.
Из описанного выше видно, что изобретение предоставляет топливный бак, способный обеспечить безопасную и выполнимую при любых обстоятельствах продувку с целью предотвратить избыточное давление внутри указанного бака.