УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОМЫВКИ ТОПЛИВНОГО БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ГАЗОНАСЫЩЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ (ВАРИАНТЫ)
PLANT FOR WASHING FUEL TANK OF AIRCRAFT WITH GAS-SATURATED LIQUID (VERSIONS)

Область техники.
Изобретение относится к производству и эксплуатации летательных аппаратов, а более конкретно к обеспечению заданной чистоты внутренних поверхностей топливных баков летательных аппаратов путем промывки их от технологических и эксплуатационных загрязнений. Преимущественно, изобретение предназначено к использованию при промывке топливных баков со сложной внутренней поверхностью. Изобретение представлено двумя вариантами выполнения установки для промывки топливного бака летательного аппарата.
Уровень техники.
Известен аппарат для промывки баков путем обработки поверхности бака затопленными струями жидкости посредством моечного устройства, выполненного с возможностью перемещения по дну бака, с использованием при этом средства для удаления жидкости с отмытыми загрязнениями из бака с созданием турбулентности удаляемой жидкости за счет подачи воздуха (см. US 5409025 A). Недостатком известного аппарата является низкие эффективность и качество промывки, обусловленные обработкой только нижней поверхности бака (для обработки верхней полости бака необходимо заполнение бака жидкостью и перемешивание этой жидкости).
Известен комплекс для промывки топливной системы самолета, содержащий установку хранения и подачи азота, устройство раздачи топлива и азота, аппарат газонасыщения и установку слива и фильтрации топлива, связанные гибкими шлангами с промываемой системой, а также включающий раздаточный коллектор, связанный с устройством раздачи топлива и азота, снабженный кранами, подсоединяемыми гибкими шлангами к выходным патрубкам самолетных сливных клапанов (см. RU 2289482 C1).
Недостатком указанного технического решения является низкие эффективность и качество промывки, вызванные невысокими скоростями течения азотированного топлива в промываемом баке сложной конфигурации. Невысокие скорости течения азотированного топлива обусловлены особенностями выполнения используемых средств для подачи азотированного топлива в промываемый бак и необходимостью преодолевать препятствия в виде шпангоутов и других элементов конструкции промываемого бака.
Ближайшим аналогом к заявляемому изобретению является устройство, реализующее способ промывки топливных систем летательного аппарата, включающее узел промывки, устанавливаемый внутри топливного бака, магистраль нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в узел промывки, со встроенными в нее насосом и аппаратом газонасыщения моющей жидкости, подведенная к узлу промывки через крышку люка топливного бака, и магистраль слива из топливного бака моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Устройство обеспечивает подачу в топливный бак струй моющей жидкости, сканирование этих струй по очищаемой поверхности и слою моющей жидкости в придонной области бака и одновременное удаление жидкости с загрязнениями через систему слива (см. RU 2254939 C1). Недостатком указанного ближайшего аналога является низкие эффективность и качество промывки, вызванные невозможностью осуществить полноценное сканирование очищаемых поверхностей струями моющей жидкости, особенно в условиях плотного заполнения топливных баков различными трубопроводами и агрегатами, создающими зоны «затенения».
Показанные выше технические решения являются аналогами для обоих вариантов выполнения заявляемой установки.
Сущность изобретения.
Задачей заявляемого изобретения является создание установки для промывки газонасыщенной жидкостью от технологических и эксплуатационных загрязнений топливного бака со сложной внутренней поверхностью, обусловленной, в том числе, нахождением в полости бака трубопроводов и агрегатов топливной системы.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении эффективности и производительности процесса промывки топливного бака, а также качества промывки за счет интенсификации воздействия на промываемые поверхности бака, наиболее рационального распределения потоков моющей жидкости по внутренним поверхностям бака и улучшения выноса загрязнений.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка для промывки топливного бака летательного аппарата, включающая узел промывки, устанавливаемый внутри топливного бака, магистраль нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в узел промывки со встроенными в нее насосом и аппаратом газонасыщения моющей жидкости, магистраль слива из топливного бака моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. В соответствии с изобретением на крышке люка топливного бака установлены впускной патрубок и, по меньшей мере, один сливной патрубок, сообщенные соответственно с магистралью нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в узел промывки и с магистралью слива из топливного бака моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Узел промывки представляет собой моечную головку, смонтированную на крышке люка топливного бака и образованную корпусом и установленными на нем соплами, сообщающимися через корпус и впускной патрубок с магистралью нагнетания газонасыщенной моющей жидкости, при этом сопла выполнены с обеспечением возможности закручивания выходящего из них потока моющей жидкости.
Предпочтительно, на крышке люка топливного бака установлены два сливных патрубка, при этом впускной патрубок расположен в центральной части крышки люка топливного бака, а сливные патрубки по разные стороны от него.
Второй вариант выполнения установки касается промывки топливного бака, разделенного на отсеки. Установка включает узел промывки, магистраль нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в узел промывки со встроенными в нее насосом и аппаратом газонасыщения моющей жидкости, магистраль слива из топливного бака моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Узел промывки включает моечные головки по числу отсеков, устанавливаемые внутри отсеков топливного бака. В соответствии со вторым вариантом изобретения на крышке люка каждого отсека топливного бака установлены впускной патрубок и, по меньшей мере, один сливной патрубок, сообщенные соответственно с единой указанной магистралью нагнетания газонасыщенной моющей жидкости и с единой указанной магистралью слива из отсеков топливного бака моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Каждая моечная головка смонтирована на крышке люка соответствующего отсека топливного бака и образована корпусом и установленными на нем соплами, сообщающимися через корпус и впускной патрубок с магистралью нагнетания газонасыщенной моющей жидкости, при этом сопла выполнены с обеспечением возможности закручивания выходящего из них потока моющей жидкости.
На крышке люка каждого отсека топливного бака установлены два сливных патрубка, при этом впускной патрубок расположен в центральной части крышки люка, а сливные патрубки по разные стороны от него.
Далее приведены признаки изобретения, характерные для обоих вариантов выполнения установки.
Сливные патрубки имеют во внутренней полости крестовины для организации ускоренного слива моющей жидкости с отмытыми загрязнениями за счет гашения крестовиной воронки, образующейся в потоке сливаемой жидкости.
Моечная головка имеет одно сопло, расположенное по оси головки и именуемое центральным, и, по меньшей мере, два сопла, расположенные на боковой поверхности корпуса и вокруг указанной оси и именуемые боковыми.
Угол конусности каждого сопла и угол наклона осей боковых сопел к оси центрального сопла выбраны из условия обеспечения максимального охвата внутренней промываемой поверхности топливного бака потоками газожидкостной смеси, поступающими из сопел.
На внутренней конической поверхности сопла имеется выступ, расположенный по винтовой линии.
Аппарат газонасыщения содержит корпус, снабженный подводящим моющую жидкость и отводящим газонасыщенную моющую жидкость патрубками, при этом в корпусе расположен блок подачи сжатого газа, состоящий из установленных между фланцами сетчатого фильтроэлемента и фильтроэлементов с мелкокапиллярными порами, расположенных равномерно по всей площади фланцев.
В отводе, параллельном сливной магистрали установлен оптический фильтр.
Перечень фигур.
На фиг. 1 cхематично изображена установка промывки топливного бака со сложной внутренней поверхностью, выполненная в соответствии с первым вариантом изобретения;
на фиг. 2 - показан узел промывки топливного бака (моечная головка);
на фиг. 3 - сопло моечной головки;
на фиг. 4 - аппарат газонасыщения, вид сверху в разрезе;
на фиг. 5 - аппарат газонасыщения, вид спереди в разрезе;
на фиг. 6 - схематичное изображение установки промывки топливного бака со сложной внутренней поверхностью, выполненной в соответствии со вторым вариантом изобретения на примере топливного бака с двумя отсеками;
на фиг. 7 - схематичное изображение установки промывки топливного бака со сложной внутренней поверхностью, выполненной в соответствии со вторым вариантом изобретения на примере топливного бака с тремя отсеками;
на фиг. 8 - узел оптического фильтра;
на фиг. 9 - схематично показан вид сверху на моечную головку применительно как к первому, так и ко второму варианту выполнения установки.
Осуществление изобретения.
Предлагаемая установка предназначена для газожидкостной промывки топливного бака летательного аппарата, преимущественно, со сложной внутренней поверхностью.
Установка включает узел промывки, представляющий собой моечную головку 1, устанавливаемую внутри топливного бака 2 в его донной части 3, магистраль 4 нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в моечную головку 1 и магистраль 5cлива из топливного бака 2 моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. В магистраль 4 нагнетания встроен насос 6 и аппарат газонасыщения 7 моющей жидкости.
Магистраль 4 подсоединена к емкости 8 с моющей жидкостью (например, топливо, вода или другая подходящая для промывки применяемая жидкость). Аппарат газонасыщения 7 соединен с баллонами 9 сжатого газа (преимущественно, азота, но может быть использован воздух при условии, что моющая жидкость негорючая) через отвод 10, в который встроены газовый редуктор 11 и вентиль 12. Давление сжатого газа при поступлении его в отвод 10 контролируется манометром 13.
В магистраль 5 cлива встроены насос 14, фильтр 15, вентили 16 и 17 и узел 18 оптического фильтра, устанавливаемый в отводе, параллельном сливной магистрали. При этом магистраль слива подсоединена к емкости 8.
Магистраль 4 нагнетания газонасыщенной моющей жидкости присоединяется к впускному патрубку 19, а магистраль 5cлива через отводы 20 - к сливным патрубкам 21. Патрубки 19 и 21cмонтированы на крышке 22 люка 23 топливного бака 2 (фиг. 2). Позицией 24 показано уплотнение крышки люка. Патрубок 19 расположен в центральной части крышки 22, а патрубки 21 по разные стороны от него. Наличие, по меньшей мере, двух патрубков 21 и определенное их расположение обеспечивают равномерный слив отработанной моющей жидкости из топливного бака 2. При этом каждый сливной патрубок 21 имеют во внутренней полости крестовину для организации ускоренного слива моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Благодаря крестовине происходит гашение воронки, образующейся в потоке сливаемой жидкости.
Моечная головка 1 установлена на крышке 22 люка 23 в ее центральной части и содержит корпус 25 и закрепленные на корпусе сопла (вихреобразователи) 26, 27а и 27b. Корпус 25 предпочтительно имеет симметричную относительно вертикальной оси 67 моечной головки 1 форму. Корпус 25 выполнен заодно со стойкой 29, которая непосредственно закрепляется на крышке 22. Стойка 29 расположена оппозитно по отношению к патрубку 19 магистрали нагнетания моющей жидкости. В корпусе 25 имеется полость 30, которая через отверстие 31 в стойке 29 и через патрубок 19 сообщается с магистралью 4 нагнетания.
Сопло 26 направлено вверх на противолежащую крышке 22 люка 23 стенку 2d (фиг. 1) топливного бака 2 и позиционируется как центральное сопло, а его ось, преимущественно, проходит по оси 67 моечной головки. Остальные сопла (вихреобразователи) позиционируются как боковые. Боковые сопла расположены на боковой поверхности корпуса 25 вокруг оси 67. Количество боковых сопел может варьироваться от двух, как показано на фиг. 2, и более. При наличии двух боковых сопел можно заметить, что сопла 27а и 27b и центральное сопло 26 установлены на корпусе 25 веерообразно. Предпочтительным является использование четырех боковых сопел, расположенных попарно оппозитно на четырех диаметрально противоположных участках корпуса 25 cопла (на фиг. 9 позиции 27а и 27b принадлежат одной паре противолежащих боковых сопел и позиции 28а и 28b - другой паре противолежащих боковых сопел). В этом случае веерообразное расположение характерно как для группы сопел 26, 27а и 27b, так и для группы сопел 26, 28а и 28b.
Каждое сопло выполнено по форме усеченного конуса, как по отношению к наружной образующей поверхности сопла, так и в форме выпускного канала 32, обращенного своим большим основанием 33 наружу и, соответственно, примыкающим меньшим основанием 34 к корпусу 25 моечной головки (фиг. 2, 3). Следует обратить внимание на показанный на фиг. 9 преимущественный вариант расположения боковых сопел 27а, 27b, 28а, 28b, при котором их выпускные каналы направлены на противолежащие боковые стенки топливного бака 2.
Представляется необходимым, чтобы угол конусности каждого сопла 26, 27а, 27b, 28а, 28b и угол наклона оси каждого бокового сопла 27а, 27b, 28а, 28b к оси центрального сопла 26 выбирались из условия обеспечения максимального охвата внутренней промываемой поверхности топливного бака 2 потоками газожидкостной смеси, поступающими из сопел. Преимущественно угол конусности каждого из сопел 26, 27а, 27b, 28а, 28b устанавливается в пределах от 60° до 90° и угол наклона оси каждого бокового сопла 27а, 27b, 28а, 28b к оси центрального сопла 26 - также в пределах от 60° до 90°.
Внутри каждого из сопел 26, 27а, 27b, 28а, 28b на оси 35, имеющей центральный канал 36 и сообщающиеся с ним выпускные отверстия 37, установлен, с возможностью свободного вращения относительно оси 35, полый ротор 38 с боковыми сопловыми тангенциально просверленными отверстиями 39, сообщающимися с выпускным каналом 32.
На внутренней конической поверхности сопла имеется выступ 40, расположенный по винтовой линии. Центральный канал 36 оси 35 имеет выход в полость 30 корпуса 25 моечной головки 1 и, следовательно, сообщается с магистралью 4 нагнетания моющей жидкости.
В результате каждое сопло моечной головки, выполненное указанным выше образом, выполняет роль вихреобразователя по отношению к газожидкостному потоку, поступающему в сопло, т.е. роль средства, обеспечивающего закручивание исходящего потока, что повышает интенсивность промывки и способствует, вместе с условиями выбора углов конусности сопел и углов наклона осей центрального и боковых сопел наиболее полному охвату промываемой поверхности.
Аппарат газонасыщения 7 моющей жидкости (фиг. 4, 5) содержит цилиндрический корпус 41, закрытый с двух сторон фланцами 42 и 43 и снабженный подводящим моющую жидкость и отводящим газонасыщенную моющую жидкость патрубками 44 и 45. Патрубки 44 и 45 установлены с одной стороны корпуса 41 перпендикулярно продольной оси корпуса и параллельно его поперечной оси.
В корпусе 41 расположен блок подачи сжатого газа, состоящий из фланцев 46 и 47. Между фланцами 46 и 47 установлены сетчатый фильтроэлемент 48 (100 мкм), расположенный с другой стороны от патрубков 44 и 45, и фильтроэлементы 49 с мелкокапиллярными (1-3 мкм) порами, установленными равномерно по всей площади фланцев стянутых болтами 50. Вдоль продольной оси корпуса 41 на половине поперечной оси корпуса со стороны патрубков 44 и 45 расположена направляющая перегородка 51.
Узел 18 оптического фильтра (фиг. 8) представляет собой конструкцию, состоящую из плиты 52, на которой размещены упор-фиксатор 53, и корпуса 54c полостью 55. К корпусу 54 подведены штуцеры подачи и удаления моющей жидкости 56 и 57. Внутри корпуса 54 расположен поворотный держатель 58 фильтрующей сетки 59 (40 мкм) с ручкой 60. Корпус 54 закрыт стеклянной крышкой 61, прижатой фланцем 62. Над фильтрующей сеткой 59 установлен окуляр 68 микроскопа, передвигаемый вдоль стойки 63, жестко закрепленной на плите 52, по оси корпуса 54c помощью установленного на стойке кронштейна 64. На рабочем столе 65 расположен экран 66 микроскопа.
На фиг. 6, 7 показан второй вариант выполнения установки. В соответствии с этим вариантом показана возможность использования предлагаемого технического решения не только для промывки топливного бака, имеющего единую полость, но и топливного бака, разделенного на отсеки. При этом на фиг. 6 топливный бак имеет два отсека 2а и 2b, разделенные перегородкой, а на фиг. 7 - два смежных отсека 2а и 2b, разделенные перегородкой, и еще один отсек 2c, находящийся в правой части схемы и изолированный от отсеков 2а и 2b.
В каждом промываемом отсеке устанавливается индивидуальная моечная головка - в отсеке 2а моечная головка 1a, в отсеке 2b моечная головка 1b и в отсеке 2c моечная головка 1c. Для всех моечных головок 1а, 1b и 1c отсеков 2а, 2b и 2c используется единая (т.е. общая для всех головок) магистраль 4 нагнетания газонасыщенной моющей жидкости в моечные головки 1a, 1b, 1c и единая (общая для всех головок) магистраль 5 cлива из отсеков 2а, 2b, 2c топливного бака 2 моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. В единую магистраль 4 нагнетания встроен насос 6 и аппарат газонасыщения 7 моющей жидкости.
Единая магистраль 4 подсоединена к емкости 8 с моющей жидкостью. Аппарат газонасыщения 7 соединен с баллонами 9 сжатого газа через отвод 10, в который встроены газовый редуктор 11 и вентиль 12. Давление сжатого газа при поступлении его в отвод 10 контролируется манометром 13.
В единую магистраль 5 cлива встроены насос 14, фильтр 15, вентили 16 и 17 и узел 18 оптического фильтра, устанавливаемый в отводе, параллельном сливной магистрали. При этом магистраль слива подсоединена к емкости 8.
Единая магистраль 4 нагнетания газонасыщенной моющей жидкости через соответствующие отводы 4а, 4b, 4c присоединяется к впускным патрубкам 19, а единая магистраль 5 cлива через отводы 5а, 5b, 5c, 5d, 5е, 5f - к сливным патрубкам 21. Патрубки 19 и 21 моечных головок 1a, 1b и 1c отсеков 2а, 2b и 2c смонтированы на крышке 22 люка 23 (фиг. 2) соответствующего отсека топливного бака 2. Позицией 24 показано уплотнение крышки люка. Как и при первом варианте выполнения установки, патрубок 19 расположен в центральной части крышки 22, а патрубки 21 по разные стороны от него. Наличие двух патрубков 21 и определенное их расположение обеспечивают равномерный слив отработанной моющей жидкости из отсека топливного бака. При этом сливные патрубки 21 имеют во внутренней полости крестовины для организации ускоренного слива моющей жидкости с отмытыми загрязнениями.
Моечная головка 1a, 1b, 1c установлена на крышке 22 люка 23 в ее центральной части и содержит корпус 25 и закрепленные на корпусе центральное сопло 26 и боковые сопла 27а, 27b, 28а, 28b (наличие четырех боковых сопел является предпочтительным и для второго варианта установки, однако, их количество может быть и другим). Корпус 25 выполнен заодно со стойкой 29, которая непосредственно закрепляется на крышке 22. Стойка 29 расположена оппозитно по отношению к патрубку 19 единой магистрали нагнетания моющей жидкости. В корпусе 25 имеется полость 30, которая через отверстие 31 в стойке 29 и через патрубок 19 сообщается с соответствующим отводом 4а, 4b, 4c магистрали 4 нагнетания.
Выполнение моечной головки по первому варианту установки, показанное на фиг. 2 и 3, идентично выполнению каждой моечной головки каждого отсека по второму варианту установки. Поэтому далее для того, чтобы составить представление о конструкции моечной головки, используемой во втором варианте установки, следует обратиться к ее выполнению, показанному выше по отношению к первому варианту.
Для второго варианта установки также является характерным преимущественный вариант расположения боковых сопел 27а, 27b, 28а, 28b, при котором их выпускные каналы направлены на противолежащие боковые стенки отсеков топливного бака 2.
Во втором варианте каждое сопло каждой моечной головки, выполненное указанным выше, по первому варианту установки, образом, также выполняет роль вихреобразователя по отношению к газожидкостному потоку поступающему в сопло, т.е. роль средства, обеспечивающего закручивание исходящего потока, что повышает интенсивность промывки и способствует, вместе с условиями выбора углов конусности сопел у углов наклона осей центрального и боковых сопел наиболее полному охвату промываемой поверхности.
Аппарат газонасыщения 7 моющей жидкости и узел 18 оптического фильтра как конструктивно, так и по принципу действия идентичны этим же средствам, используемым в первом варианте выполнения.
Промывка топливного бака 2c единой промываемой полостью или топливного бака, разделенного на отсеки, осуществляется следующим образом.
После подключения предлагаемой установки к топливному баку включают насос 6, моющая жидкость из емкости 8 подается на аппарат газонасыщения 7. Открывают вентиль 12 и из баллонов 9 через редуктор 11 на аппарат газонасыщения 7 подается сжатый воздух. Воздух в аппарате газонасыщения поступает на мелкокапилярные фильтроэлменты 49 и сетчатый фильтроэлемент 48. В результате создается газонасыщенная (азотированная) моющая жидкость дисперсностью 1-100 мкм. Широкая дисперсность газонасышенной моющей жидкости обеспечивается в аппарате газонасыщения (газификаторе) объемным расходным газосодержанием в диапазоне 0,18-0,25 и структурой газовых пузырьков размером 1-100 мкм, получаемых при использовании мелкокапиллярных 0,5-3,0 мкм фильтроэлементов 49 и сетчатых фильтроэлементов 48 с размером пор 80-100 мкм.
Полученная газонасыщенная моющая жидкость поступает в центральное и боковые сопла (вихреобразователи) моечной головки. Проводится заполнение газонасыщенной моющей жидкостью топливного бака (отсеков топливного бака) на 0,8-0,9 объема. Поступающая в моечную головку 1 жидкость закручивается в соплах (вихреобразователях) и выходит в полость бака в виде вихревых потоков, движущихся по промываемому топливному баку. Вращающийся ротор способствует закручиванию моющей жидкости в промываемом топливном баке, созданию турбулентных потоков.
Вихревые потоки газонасыщенной моющей жидкости омывают все поверхности бака, трубопроводов и агрегатов, смывают загрязнения, обволакивают их пузырьками воздуха и транспортируют к сливным патрубкам 21. Происходит интенсивный слив отработанной газонасыщенной моющей жидкости с отмытыми загрязнениями. Слитая из промываемого топливного бака моющая жидкость с отмытыми загрязнениями поступает в емкость 8. В процессе слива отработанной моющей жидкости проводят контроль качества промывки на оптическом фильтре. Для этого открывают вентили 16 и 17, и моющая жидкость с загрязнениями проходит через узел 18 оптического фильтра. Через пять минут вентили 16 и 17 закрывают, прекращается подача моющей жидкости с загрязнениями на оптический фильтр. Включают микроскоп оптического фильтра и проводят осмотр сетки 59 оптического фильтра. По количеству частиц загрязнений на сетке оптического фильтра оценивают качество промывки топливного бака. Из сливной магистрали отработанная жидкость поступает в емкость 8.
Предлагаемая установка позволяет проводить качественную промывку топливных баков с любой сложной внутренней поверхностью.