ТОПЛИВОЗАБОРНИК

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к узлам забора топлива из топливного бака для питания топливом, преимущественно дизельным, двигателя внутреннего сгорания самоходных машин и одновременного слива неиспользованных двигателем самоходной машины излишков топлива в топливный бак.
Уровень техники
Из уровня техники для забора топлива из топливного бака самоходной машины известен бензозаборник конструктивный узел соединения с баком (патент RU № 2756728, опубл. 04.10.2021 г.). Узел состоит из вставленной в отверстие в стенке бака топливозаборной трубки с Г-образным концом, проходящей через крепёжный блок, крепящий топливозаборную трубку на стенке бака в зоне отверстия в баке. Крепежный блок надет на топливозаборную трубку, состоит из приваренного к топливозаборной трубке штуцера в виде втулки с наружной резьбой, приваренным ниже штуцера к топливозаборной трубке разжимным элементом, надетой на трубку между штуцером и разжимным элементов крышкой с нижней плоскостью, имеющей конус для взаимодействия с внутренним конусом разжимного элемента и уплотнительными элементами, установленными в кольцевых проточках крышки, шайбы надетой на трубку выше крышки, гайки с внутренней резьбой, накручиваемой на штуцер. Уплотнителей в конструкции два, оба представляют собой кольца круглого сечения. Монтаж топливоприемника производится сверху бака, для чего входной конец Г-образной трубки вводится в круглое отверстие стенки топливного бака, разжимной пружинный элемент, с усилием необходимым, чтобы преодолеть пружинение для уменьшения диаметра до диаметра отверстия в стенке бака, вставляется в круглое отверстие стенки топливного бака. Крепление узла к корпусу топливного бака производится при помощи гайки, накручиваемой на резьбу штуцера. Разжимной элемент находится внутри бака, при поджиме его к стенке бака гайкой разжимается, увеличивается в диаметре и становится диаметром больше диаметра отверстия стенки бака - являясь упором, гайка находится снаружи бака и через плоскую шайбу прижимает крышку с двумя уплотнениями одновременно и к стенке бака и к трубке, фиксируя и уплотняя узел.
Выходной конец трубки топливозаборника при сборке может быть направлен для подключения к топливопроводу самоходной машины в любую сторону от бака, что свидетельствует об универсальности конструкции, однако у конструкции имеются недостатки, это:
недостаточная универсальность из-за того, что топливозаборную трубку нельзя регулировать по глубине опускания в отличающиеся по глубине баки;
сложность конструкции из-за наличия в крепежном блоке большого количества деталей, которые должны быть изготовлены с высокой точностью и точно спозиционированы, а для использования на самоходной машине с дизельным двигателем необходимо использовать два одинаковых узла, чтобы обеспечить слив излишнего, не используемого двигателем топлива в бак, используя для этого два отверстия в топливном баке;
недостаточная надежность узла из-за крепления тонкостенной топливозаборной трубки к штуцеру и пружинного разжимного элемента к трубке при помощи сварки, в связи с чем возможно уменьшение условного прохода тонкостенного трубопровода при сварке, высока вероятность появления негерметичности в сварном шве и появление течи топлива или его паров;
низкая ремонтопригодность узла из-за расположения части деталей, в том числе быстроизнашиваемых уплотнителей, между двумя жестко приваренными деталями на топливозаборной трубке, из-за чего снять и заменить отдельные детали узла нельзя. Кроме того, у известной конструкции при снятии узла из бака велика вероятность повреждения разжимного элемента, поскольку из-за его расширения после установки при последующем снятии имеет место остаточная деформация и его диаметр остается больше диаметра отверстия стенки бака, что потребует усилий и времени на снятие и после снятия с бака потребуется замена всего узла;
недостаточная надежность конструкции в эксплуатации из-за точечного поджима одновременно и крышки с уплотнением к стенке топливного бака, и уплотнения топливозаборной трубки одной центральной гайкой. Это усугубляется еще и тем, что для гарантированной герметичности двух уплотнений нет возможности обеспечить достаточный момент затяжки гайки на штуцере без поддерживания от проворота штуцера, поскольку при закручивании гайки в конструкции крепежного блока элементов для фиксации от проворота штуцера не предусмотрено, а удерживать от проворота за Г-образный конец топливозаборной трубки при закручивании гайки опасно из-за вероятности смятия стенок тонкостенной топливозаборной трубки.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является топливозаборник типа I (310) автомобиля Валдай, каталожный номер 33104-1104012/3, артикул – TZVIS3310, пример опубликован по адресу https://bakor.pro/catalog/toplivnye_baki/komplektuyushchie/toplivozaborniki/toplivozabornik_tip_i_310_mm_valday_seryy_pod_bystrosyemy/.
Топливозаборник содержит крышку, герметично, через плоскую прокладку типа шайбы, закрепленную болтами через 5 сквозных равномерно расположенных по окружности крепежных отверстий на плоскости, к стенке топливного бака над отверстием и проходящими через отверстие в стенке бака топливозаборной и сливной трубками герметично по раздельно закрепленными к крышке на небольшом расстоянии друг от друга. Трубки электросваркой жестко приварены к крышке.
Конструкция топливозаборника простая, крепление к баку надежное, однако в известной конструкции имеются недостатки. Выходные концы Г-образных топливозаборной и сливной трубок при сборке можно устанавливать только с кратностью угла по сторонам в 72 градуса, переставляя крышку на отверстиях крепежа, при этом взаимное изменение угла одной трубки относительно другой и положение трубок относительно крепежных отверстий нерегулируемое. Трубки так же нельзя регулировать по глубине опускания в разные глубиной баки и нельзя направить для подключения к топливопроводам выходными концами трубок в любую сторону от бака, это свидетельствует о недостаточной универсальности конструкции. Кроме того, у известной конструкции недостаточная надежность узла из-за крепления тонкостенных топливозаборной и сливной трубок к крышке по одной линии, без надежной заделки, при помощи сварки, в связи с чем место крепления трубок не жесткое, возможно уменьшение условного прохода тонкостенного трубопровода при сварке, высока вероятность появления негерметичности в сварных швах или появление течи топлива или его паров из-за недостаточной жесткости крепления в заделке. Конструкция неремонтопригодна, поскольку все детали жестко закреплены друг к другу и замена вышедшей из строя детали невозможна, при отказе любой детали необходимо менять весь узел.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей полезной модели является создание надежной в эксплуатации, универсальной и ремонтопригодной конструкции топливозаборника самоходной машины.
Технический результат достигается за счет того, что в топливозаборнике, содержащем крышку (1), герметично закрепленную через прокладку (6) посредством равномерно расположенных по окружности крепежных отверстий (2) на плоскости, к стенке (4) топливного бака (5) над сквозным отверстием (3) и проходящие через сквозное отверстие (3) в стенки бака (4) топливозаборную (10) и сливную (11) трубки, по раздельности герметично закрепленные к крышке (1),  новым является то, что герметичное крепление топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11) к крышке (1) производится каждой своим кольцевым уплотнением (16), (17), прижимаемым внутренним конусом накидной гайки (12), (14) с внутренней резьбой к внутреннему конусу цилиндрических выступов (8), (9) с наружной резьбой, консольно выступающих с одной стороны крышки (1) и имеющих сквозное отверстие для прохода трубки (10), (11).
Полезную модель дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата.
Крепление крышки (1) на стенку (4) бака (5) производится преимущественно болтами (7) или шпильками и гайками или винтами.
Для крепления болтами (7) крышки (1) на стенку (4) бака (5) предусмотрено фланцевое кольцо (18) с резьбовыми отверстиями (19), жестко и герметично закрепленное на нижней плоскости стенки (4) бака (5) преимущественно электросваркой.
Количество резьбовых отверстий (19) совпадает с количеством болтов (7) крепления крышки (1).
Резьбовые отверстия (19) во фланцевом кольце (18) глухие с наружной торцовой (20) поверхности.
Прокладка (6) уплотнения стыка крышки (1) к стенке (4) бака (5) плоская в виде шайбы, выполнена из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины или аналогичного материала.
Кольцевые уплотнения (16), (17) выполнены в виде двояковыпуклых линз и из упругого маслобензостойкого материала.
Для уменьшения габаритов по высоте выступания над баком (5) выходных концов топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11), крышка (1) с цилиндрическими выступами (8) (9), накидными гайками (12), (14) и кольцевыми уплотнениями (16), (17) может собираться и устанавливаться на стенке (4) бака (5) зеркально – выступами (8), (9) направленными вниз, внутрь бака (5).
Выступы (8), (9) либо изготавливаются с крышкой (1) заодно, либо герметично привариваются электросваркой к крышке (1).
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан общий вид топливозаборника, изображение вид сверху.
На фиг. 2 показан увеличенный разрез по стрелкам А-А на фигуре 1.
Перечень конструктивных элементов:
1 – крышка;
2 – крепежное отверстие;
3 – сквозное отверстие;
4 – стенка;
5 – бак;
6 – прокладка;
7 – болт;
8 – выступ топливозаборной трубки 10;
9 – выступ сливной трубки 11;
10 – топливозаборная трубка;
11 – сливная трубка;
12 – накидная гайка топливозаборной трубки 10;
13 – закрытое пространство топливозаборной трубки 10;
14 – накидная гайка сливной трубки 11;
15 – закрытое пространство сливной трубки 11;
16 – кольцевое уплотнение топливозаборной трубки 10;
17 – кольцевое уплотнение сливной трубки 11;
18 – фланцевое кольцо;
19 – резьбовое отверстие;
20 – торец.
Топливозаборник содержит крышку (1). На крышке (1) выполнено не менее двух, разнесенных к внешним границам крышки (1), на плоскости, сквозных равномерно расположенных по окружности, относительно центра, крепежных отверстий (2).
Крышка (1) крепится над сквозным отверстием (3) на стенке (4) топливного бака (5) через обеспечивающую герметичность стыка между крышкой (1) и стенкой (4) бака (5) плоскую в виде шайбы прокладку (6), выполненную из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины или аналогичного материала.
Крепление крышки (1) на стенку (4) бака (5) производится через крепежные отверстия (2), преимущественно болтами (7), возможен вариант крепления при помощи шпилек и гаек или при помощи винтов.
Крышка (1) содержит консольно выступающие с одной стороны крышки (1), на небольшом расстоянии друг от друга, два цилиндрические выступа (8) и (9), каждый с наружной резьбой, с внутренним сквозным отверстием и внутренним конусом на наружном торце. В сквозном отверстии цилиндрического выступа (8) проходит насквозь топливозаборная трубка (10), в отверстии цилиндрического выступа (9) проходит насквозь сливная трубка (11). Выступы (8) и (9) в зависимости от технологии изготовления, либо изготавливаются с крышкой (1) заодно, либо герметично привариваются электросваркой к крышке (1). Минимальное расстояние между выступами (8) и (9) определяется технологической возможностью изготовления и сборки узла, максимальное расстояние задается конструктивно исходя из норм проектирования топливных систем. Трубки (10) и (11) выполнены из тонкостенной металлической трубы, имеют преимущественно Г-образную форму.
На резьбу выступа (8) для установки топливозаборной трубки (10) накручивается накидная гайка (12), имеющая внутреннюю резьбу и внутренний конус, при этом между плоскостями внутреннего конуса накидной гайки (12) и плоскостями внутреннего конуса выступа (8) образуется закрытое пространство (13) в виде камеры.
На резьбу выступа (9) сливной трубки (11) накручивается накидная гайка (14), имеющая внутреннюю резьбу и внутренний конус, при этом между плоскостями внутреннего конуса накидной гайки (14) и плоскостями внутреннего конуса выступа (9) образуется закрытое пространство (15) в виде камеры.
Герметичное крепление топливозаборной трубки (10) к крышке (1) производится кольцевым уплотнением (16), устанавливаемым в закрытом пространстве (13).
Герметичное крепление сливной трубки (11) к крышке (1) производится кольцевым уплотнением (17), устанавливаемым в закрытом пространстве (15).
Кольцевые уплотнения (16) и (17) выполнены из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины или аналогичного материала с упругими свойствами, в свободном состоянии имеют форму двояковыпуклых линз.
Для крепления болтами (7) крышки (1) на стенку (4) бака (5) предусмотрено фланцевое кольцо (18), имеющее резьбовые отверстия (19) жестко и герметично, преимущественно электросваркой приваренное на нижней плоскости стенки (4) бака (5). Количество резьбовых отверстий (19) на фланцевом кольце (18) совпадает с количеством болтов (7) крепления крышки (1). Для обеспечения герметичности и предотвращении течей топлива по резьбе, резьбовые отверстия (19) во фланцевом кольце (18) глухие с торцевой (20) наружной поверхности.
Топливозаборник собирается и работает следующим образом.
На топливозаборную трубку (10) надевается накидная гайка (12) и кольцевое уплотнение (16). Далее подсобранная топливозаборная трубка (10) вставляется входным концом в отверстие крышки (1) со стороны выступа (8). Накидная гайка (12) накручивается на резьбу выступа (8) предварительно без затяжки. Кольцевое уплотнение (16) центрируется в закрытом пространстве (13) выступа (8), но не затягивается.
На сквозное отверстие (3) верхней стенки (4) бака (5) устанавливается прокладка (6), совмещая отверстия прокладки (6) с резьбовыми отверстиями (19) фланцевого кольца (18), топливозаборная трубка (10) с подсобранной накидной гайкой (12), входным концом устанавливается на сквозное отверстие (3) верхней стенки (4) бака (5) через предварительно уложенную прокладку (6). Крепежные отверстия (2) крышки (1) совмещаются с резьбовыми отверстиями (19) фланцевого кольца (18). В крепежные отверстия (2) устанавливаются болты (7) и поочередно затягиваются необходимым моментом. В процессе затяжки болтов (7) крышка (1) равномерно прижимает прокладку (6) к стенке (4) бака (5), обеспечивая герметичность стыка. Далее топливозаборная трубка (10), перемещаясь вдоль не зажатого кольцевого уплотнения (16), устанавливается по высоте на указанную в документации величину, Г-образный выходной конец топливозаборной трубки (10) поворачивается и направляется в оговоренную в документации сторону на необходимый угол, производится окончательная затяжка накидной гайки (12). При затяжке накидная гайка (12) за счет резьбы опускается, уменьшает размер по высоте закрытого пространства (13), при этом кольцевое уплотнение (16) за счет плоскостей внутренних конусов накидной гайки (12) и выступа (8) деформируется и плотно обжимает топливозаборную трубку (10), обеспечивая герметичность соединения и фиксацию положения топливозаборной трубки (10).
Аналогично указанной выше сборке, установке и креплению топливозаборной трубки (10) собирается, устанавливается и крепится на крышке (1) и стенке (4) бака (5) и сливная трубка (11).
Предлагаемая конструкция имеет более надежную по сравнению с близким аналогом конструкцию за счет надежной герметичности уплотнения топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11) кольцевыми уплотнениями (16) и (17) за счет сжатия их необходимым моментом затяжки накидных гаек (12) и (14). Надежная герметизация и исключение течей топлива по резьбе болтов (7) обеспечивается исполнением резьбовых отверстий (19) во фланцевом кольце (18) не сквозными, с глухим торцом (20). Уменьшение износа кольцевых уплотнений (16) и (17) при эксплуатации обеспечивается за счет жесткой установки топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11), которые установлены и удерживаются на значительной длине заделки, равной нескольким диаметрам трубок (10) и (11) в отверстиях выступов (8) и (9) и отверстиях накидных гаек (12) и (14).
По сравнению с аналогом предлагаемая конструкция имеет большую универсальность конструкции, которая обеспечивается тем, что узел можно устанавливать на самоходные машины, имеющие различное расположение на машине и различную конструкцию топливного бака, при этом обеспечивается возможность устанавливать Г-образные отводы топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11) на любой угол по горизонту для удобного соединения их с топливопроводами, и имеется возможность устанавливать топливозаборную трубку (10) и сливную трубку (11) в баки (5) разной высоты за счет возможности регулировки глубины забора топлива из бака и слива излишков в бак (5). Универсальность достигается и тем, что имеется возможность уменьшения габаритов по высоте выступания над баком (5) выходных Г- образных концов топливозаборной трубки (10) и сливной трубки (11), для чего крышка (1) с цилиндрическими выступами (8), (9), накидными гайками (12), (14) и кольцевыми уплотнениями (16), (17) имеет возможность сборки и установки на стенке (4) бака (5) выступами (8), (9), направленными вниз, внутрь бака (5).
По сравнению с аналогами предлагаемая конструкция имеет хорошую ремонтопригодность конструкции за счет небольшого количества деталей и за счет того, что при эксплуатации обеспечена возможность простой разборки и сборки узла стандартными гаечными ключами без применения дополнительного инструмента и оснастки, и возможность оперативной замены любой детали применяемой в конструкции узла.
Таким образом, предлагаемый топливозаборник надежен, универсален, ремонтопригоден. Конструкция имеет минимальную трудоемкость ремонта и обслуживания топливной системы, позволяет безопасно устанавливать узел на широкую номенклатуру самоходных машин, что наиболее выгодно при мелкосерийном производстве самоходных машин разных моделей, поскольку при изготовлении и сборке не требуется специального инструмента и сложной специальной оснастки.
Техническое решение промышленно применимо, поскольку изготовлено и успешно испытано в составе конструкции топливных баков нескольких самоходных машин для обработки электролизеров получения алюминия электролитическим способом и предполагается к использованию в конструкции топливных баков разной конструкции.