КЛАПАН ВСКРЫТИЯ
TAPPER VALVE

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкции клапана, отличающегося по функции, являющегося предохранительным, обеспечивающим длительную герметичную изоляцию текучей среды в емкости, например, топлива в баке беспилотного летательного аппарата (БПЛА), приводимого в действие в результате постороннего воздействия и являющегося проходным клапаном для жидкости или газа, например, для подачи топлива в двигатель БПЛА.
Известно пусковое устройство топливной магистрали (клапан вскрытия), патент СССР №1714271, принятое за прототип. Известный клапан вскрытия содержит корпус с боковой и управляющей полостями и соосными патрубками входа и выхода, причем патрубок входа выполнен в виде стакана с ослабленным сечением в донной части, а в управляющей полости установлен поршень с толкателем, расположенный перпендикулярно к указанной донной части, и гаситель энергии удара. В патрубке выхода выполнена расточка, в которой установлены направляющая втулка и охватывающая ее цилиндрическая пружина сжатия, опертая на донную часть стакана, а гаситель энергии выполнен в виде упругой мембраны с радиальными надрезами, закрепленной по периферии в стенке корпуса, ограничивающей боковую полость. Патрубок входа установлен во входном отверстии корпуса, а патрубок выхода - в выходном. В место патрубка выхода в выходное отверстие корпуса может быть вварен непосредственно входной участок трубопровода подачи топлива в двигатель. Выходная часть толкателя поршневого привода размещена в отверстии стенки корпуса, к которой присоединен поршневой привод. Для обеспечения вскрытия клапана поршневой привод сообщен с источником давления и пусковым устройством. К противоположной от толкателя стенке корпуса прикреплен коробчатый уловитель с торцевой стенкой, образующий боковую полость корпуса для размещения донной части входного патрубка после вскрытия клапана, при этом в стенке корпуса выполнено окно для прохода донной части в уловитель. Для уменьшения объема уловителя, окно в стенке корпуса может быть выполнено щелевым. Ослабленное сечение (кольцевая проточка) патрубка входа выполнена вблизи его донной части с образованием кольцевого буртика. Плоская упругая мембрана размещена вблизи торцевой стенки уловителя перпендикулярно толкателю поршневого привода и направлению движения донной части после среза, при этом плоская упругая мембрана является гасителем энергии удара и фиксатором торцевой стенки (донной части) патрубка, когда образованные радиальными разрезами лепестки мембраны зацепляются за кольцевой буртик донной части, образованный кольцевой проточкой.
Существенными признаками предлагаемого клапана вскрытия, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие - клапан вскрытия, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, патрубок с торцевой стенкой и кольцевой проточкой в боковой стенке патрубка вблизи его торцевой стенки с образованием кольцевого буртика, расположенный во входном отверстии корпуса и закрепленный относительно корпуса, и поршневой привод с толкателем, закрепленный на стенке корпуса и сообщенный с источником давления и пусковым устройством, при этом в стенке корпуса над торцевой стенкой патрубка выполнено отверстие, в котором размещена выходная часть толкателя, а к противоположной от толкателя стенке корпуса клапана, с ее внешней стороны, прикреплен коробчатый уловитель, при этом в стенке корпуса выполнено щелевое окно для прохода торцевой стенки патрубка в коробчатый уловитель, который снабжен фиксатором торцевой стенки, выполненным в виде пластинчатой пружины, прикрепленной к боковой стенке коробчатого уловителя, причем свободная от крепления часть пластинчатой пружины расположена вблизи торцевой стенки уловителя.
В известном клапане вскрытия свободная от крепления часть пластинчатой пружины (лепестки упругой мембраны) вследствие перпендикулярного размещения к направлению движения торцевой стенки имеет возможность упруго отклоняться как в сторону торцевой стенки уловителя, так и в противоположном направлении, после отскока торцевой стенки входного патрубка от торцевой стенки уловителя, и при избыточной энергии поршневого привода, упругая пружина может не зафиксировать торцевую стенку в уловителе. Для решения этой задачи усложнена конструкция клапана вскрытия путем введения в конструкцию патрубка направляющей втулки и упругой пружины, что привело к увеличению габаритов корпуса клапана и его массы. Кроме того, перпендикулярное размещение пластинчатой пружины в уловителе не позволяет приблизить боковые стенки уловителя к краям щелевого окна в стенке корпуса, что дополнительно увеличивает габариты и массу уловителя и клапана вскрытия.
Предлагаемым устройством решается задача уменьшения габаритов и массы клапана вскрытия.
Для достижения названного технического результата в клапане вскрытия, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, патрубок с торцевой стенкой и кольцевой проточкой в боковой стенке патрубка вблизи его торцевой стенки с образованием кольцевого буртика, расположенный во входном отверстии корпуса и закрепленный относительно корпуса, и поршневой привод с толкателем, закрепленный на стенке корпуса и сообщенный с источником давления и пусковым устройством, при этом в стенке корпуса над торцевой стенкой патрубка выполнено отверстие, в котором размещена выходная часть толкателя, а к противоположной от толкателя стенке корпуса клапана, с ее внешней стороны, прикреплен коробчатый уловитель, при этом в стенке корпуса выполнено щелевое окно для прохода торцевой стенки патрубка в коробчатый уловитель, который снабжен фиксатором торцевой стенки, выполненным в виде пластинчатой пружины, прикрепленной к боковой стенке коробчатого уловителя, причем свободная от крепления часть пластинчатой пружины расположена вблизи торцевой стенки уловителя, свободная от крепления часть пластинчатой пружины отогнута под острым углом к боковой стенке коробчатого уловителя для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины в кольцевой буртик торцевой стенки патрубка. Для увеличения надежности фиксирования торцевой стенки патрубка коробчатый уловитель снабжен вторым аналогичным фиксатором торцевой стенки патрубка, закрепленным на противоположной боковой стенке коробчатого уловителя, при этом торцевая стенка снабжена дополнительным кольцевым буртиком для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины второго фиксатора.
Отличительными признаками предлагаемого клапана вскрытия является то, что свободная от крепления часть пластинчатой пружины отогнута под острым углом к боковой стенке коробчатого уловителя для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины в кольцевой буртик торцевой стенки патрубка. Кроме того, дополнительно, то, что коробчатый уловитель снабжен вторым аналогичным фиксатором торцевой стенки патрубка, закрепленным на противоположной боковой стенке коробчатого уловителя, при этом торцевая стенка снабжена дополнительным кольцевым буртиком для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины второго фиксатора.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, уменьшаются габариты и масса клапана вскрытия, упрощается компоновка клапана на объекте, например, БПЛА, как при его разработке, так и при изготовлении.
Предложенное техническое решение может найти применение при разработке БПЛА, которые длительно хранятся с заправленным герметичным топливным баком, а также в различных наземных резервуарах, как компактный предохранительный клапан, обеспечивающий сброс давления с большим расходом жидкости или газа.
Предлагаемый клапан вскрытия поясняется чертежом.
Представленный на чертеже клапан вскрытия содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, расположенный во входном отверстии 2 патрубок 4 с торцевой стенкой 5 и кольцевой проточкой 6 вблизи его торцевой стенки 5. Патрубок 4 снабжен фланцем 7, посредством которого он вварен в стенку 8 топливного бака 9 и закреплен болтами 10 к фланцу 11 корпуса 1. Стенка 12 корпуса 1 соединена с гнездом 13, содержащим отверстие 14. Поршневой привод 15 с толкателем 16 закреплен в гнезде 13 посредством резьбового соединения 17 и сообщен с источником давления 18 (пиропатроном, баллоном сжатого газа, гидронасосом) и пусковым устройством 19 (электрическим воспламенителем, клапаном пуска давления) посредством отверстия 20, в котором источник давления 18 закреплен при помощи резьбового соединения 21. В стенке 12 корпуса 1 выполнено отверстие 22, в котором размещена выходная часть 23 толкателя 16. К стенке 12 корпуса 1 с внешней стороны, противоположной от толкателя 16, прикреплен коробчатый уловитель 24, при этом в стенке 12 корпуса 1 выполнено щелевое окно 25 для прохода торцевой стенки 5 патрубка 4 в коробчатый уловитель 24. Коробчатый уловитель 24 снабжен фиксатором торцевой стенки 5 патрубка 4, выполненным в виде пластинчатой пружины 26, прикрепленной к боковой стенке 27 коробчатого уловителя 24, причем свободная от крепления часть пластинчатой пружины 26 расположена вблизи торцевой стенки 28 уловителя 24 и отогнута под острым углом к его боковой стенке 27. Благодаря кольцевой проточке 6 торцевая стенка 5 патрубка 4 снабжена кольцевым буртиком 29 для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины 26. Коробчатый уловитель 24 снабжен вторым аналогичным фиксатором торцевой стенки 5 патрубка 4, выполненным в виде пластинчатой пружины 30, закрепленной на боковой стенке 31 коробчатого уловителя 24, противоположной боковой стенке 27, при этом торцевая стенка 5 патрубка 4 снабжена дополнительным буртиком 32, для упора конца свободной от крепления части пластинчатой пружины 30 второго фиксатора.
Клапан вскрытия работает следующим образом. От системы управления объекта (на чертеже не показана) задействуется пусковое устройство 19, при этом газ из источника давления 18 через отверстие 20 поступает к толкателю 16 поршневого привода 15. Сила от давления газа на толкатель 16 передается через его выходную часть 23 на торцевую стенку 5 патрубка 4 и в момент ее достижения значения усилия среза торцевой части 5 по ослабленному кольцевой проточкой 6 сечению боковой стенки патрубка 4 происходит срез торцевой стенки 5, при этом сила сопротивления торцевой стенки 5 на толкатель 16 через его выходную часть 23 резко уменьшается, обеспечивая ускоренное боковое движение толкателя 16 и торцевой части 5 в направлении щелевого окна 25, через которое торцевая часть 5 попадает в уловитель 24, обеспечивая сообщение входного отверстия 2 с полостью патрубка 4 и возможность подачи текучей среды по магистрали, где установлен клапан вскрытия. Вследствие бокового движения торцевой части 5 в уловитель 24 рабочая зона клапана вскрытия минимальна и близка к толщине торцевой части 5 патрубка 4, при этом для обеспечения сообщения выходного отверстия 3 с полостью патрубка 4 не требуется увеличение диаметра рабочей зоны клапана вскрытия. Минимальная длина рабочей зоны клапана вскрытия, а также отсутствие расширения и последующего сужения проходного сечения клапана вскрытия обеспечивают уменьшение его длины и гидравлических потерь давления при течении текучей среды, а также габаритов и массы клапана вскрытия. Уменьшение длины клапана вскрытия обеспечивает как облегчение компоновки объекта, например БПЛА, при его разработке, так и облегчение монтажа клапана при изготовлении объекта на производстве. Расположение уловителя 24 торцевой стенки 5 напротив толкателя 16 и малая длина клапана вскрытия позволяют установить его вблизи стенки 8 бака 9, что обеспечивает возможность транспортирования заправленного топливом и загерметизированного бака 9, при незначительном увеличении общей длины загерметизированного бака 9. При боковом ускоренном движении в уловитель 24 торцевая часть 5 отгибает свободный конец пластинчатой пружины 26, загнутый под острым углом к боковой стенке 27 уловителя 24, обеспечивая прохождение буртика 29 к торцевой части 28, после чего свободная от крепления часть пластинчатой пружины 26, под действием силы упругости отклоняется на больший угол к торцевой стенке 27 уловителя 24 и благодаря упору с конца свободной от крепления части пластинчатой пружины 26 в кольцевой буртик 29 торцевая часть 5 надежно удерживается в коробчатом уловителе 24. Вторая пластинчатая пружина 30 второго фиксатора торцевой стенки 5, закрепленная на противоположной стенке 31 уловителя 24, обеспечивает удержание торцевой стенки 5 за счет упора ее конца в кольцевой буртик 32, что дополнительно увеличивает надежность работы клапана вскрытия, как при избыточной энергетике поршневого привода 15, так и при действии на клапан вскрытия увеличенных перегрузок и ударов. Установка свободной от крепления части пластинчатых пружин 26 и 30 под углом к боковым стенкам 27 и 31, соответственно, позволяет приблизить эти стенки к краям окна 25 и дополнительно уменьшить габариты и массу клапана вскрытия.