КЛАПАН ПЕРЕЛИВА ТОПЛИВНОГО БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к оборудованию, связанному с топливными системами летательных аппаратов (ТС ЛА).
Известен принятый за прототип дренажный клапан топливного бака летательного аппарата, представленный в патенте на полезную модель №57417 от 18.05.06 г.
Известный клапан состоит из корпуса с осевой полостью, в которой 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 и боковые каналы в нижней части, 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 в верхней части осевой полости, между съемной заглушкой и посадочным местом, 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; съемная заглушка соединена с дополнительной прижимной втулкой осевым резьбовым соединением, а с корпусом дренажного клапана байонетным соединением.
Существенными признаками предлагаемых вариантов клапана перелива, совпадающими с признаками прототипа, являются наличие корпуса с осевой полостью, в которой размещены запорная игла, состоящая из подвижно соединенных между собой запорного элемента и прижимной втулки, и съемная заглушка, закрывающая осевую полость, соединенная с верхней частью корпуса разъемным соединением, наличие в нижней части полого корпуса посадочного места, сообщенного с перекрываемой магистралью, с возможностью посадки на него запорного элемента, выполнение в верхней части осевой полости корпуса между съемной заглушкой и посадочным местом расширения, в котором в нижней части выполнен кольцевой посадочный буртик и установлена дополнительная прижимная втулка.
В известном клапане установка съемной заглушки возможна и при незагерметизированной запорной игле, что не позволяет по факту наличия установленной съемной заглушки однозначно судить о герметичном закрытии клапана, что усложняет контроль при подготовке ЛА к полету и увеличивает время подготовки.
Кроме того, в известном клапане для его открытия или закрытия необходим дренажный пистолет, который представляет собой сложный механизм, устанавливаемый вместо заглушки и тарельчатого клапана в расширение корпуса.
Предлагаемыми вариантами полезной модели обеспечивается герметичная посадка запорной иглы на посадочное место при установке съемной
заглушки и упрощается конструкция инструмента для закрытия и открытия клапана, повышается степень герметичности клапана по линии управления.
Кроме того, в предлагаемой полезной модели по варианту 2 решается задача дополнительного повышения степени герметичности перекрываемой магистрали относительно атмосферы по линии управления клапана и упрощается конструкция деталей клапана.
Для решения поставленной задачи по варианту 1 клапан перелива содержит корпус с осевой полостью, в которой размещены запорная игла, состоящая из подвижно соединенных между собой запорного элемента и прижимной втулки, и съемная заглушка, закрывающая осевую полость, соединенная с верхней частью корпуса разъемным соединением, в нижней части полого корпуса выполнено посадочное место, сообщенное с перекрываемой магистралью, с возможностью посадки на него запорного элемента, в верхней части осевой полости корпуса, между съемной заглушкой и посадочным местом, выполнено расширение, в котором в нижней части выполнен кольцевой посадочный буртик и установлена дополнительная прижимная втулка, дополнительно, боковая поверхность расширения корпуса над кольцевым посадочным буртиком выполнена резьбовой, внутри расширения расположены гайка с ответной резьбой, центральным отверстием, шлицами под ключ и диаметральной проточкой в нижнем торце, упорная втулка, с центральным отверстием для прохода верхней части прижимной втулки, выполненная в виде цилиндра с винтовыми пазами на наружной поверхности и расширения в виде радиального фланца в верхней части втулки, с кольцевым буртиком по периферии, размещенным в диаметральной проточке гайки, при этом толщина буртика равна глубине проточки, а дополнительная прижимная втулка выполнена в виде цилиндрического фланца с прижимной поверхностью, ответной посадочной поверхности кольцевого буртика, с центральным отверстием, окантованным цилиндрическим пояском в нижней части, для прохода цилиндра упорной втулки с гарантированным зазором, на посадочной поверхности запорного элемента выполнена диаметральная канавка, в которую запрессован эластичный уплотняющий элемент, а на
посадочном месте корпуса выполнен ответный диаметральный буртик, подвижное соединение запорного элемента с прижимной втулкой выполнено в виде резьбового соединения, внутри корпуса снаружи запорной иглы концентрично расположен трубчатый эластичный компенсатор, который в верхней части герметично зажат гайкой между кольцевым посадочным буртиком и дополнительной прижимной втулкой, а в нижней части зажат резьбовым соединением между тыльной поверхностью запорного элемента и нижней торцевой поверхностью прижимной втулки, которая на цилиндрической наружной поверхности в нижней части имеет винтовые пазы, внутри эластичного компенсатора вокруг прижимной втулки расположена пружина растяжения, зафиксированная в винтовых пазах прижимной втулки и упорной втулки, в верхнем торце прижимной втулки имеется резьбовое отверстие, в которое установлен винт, с помощью которого крепится тарельчатая крестообразная пружина, которая своими лепестками упирается во внутреннюю поверхность заглушки, окно для перетекания жидкости выполнено на цилиндрической поверхности корпуса между кольцевым посадочным буртиком и посадочным местом.
Для решения поставленной задачи по варианту 2 клапан перелива содержит корпус с осевой полостью, в которой размещены запорная игла, состоящая из подвижно соединенных между собой запорного элемента и прижимной втулки, и съемная заглушка, закрывающая осевую полость, соединенная с верхней частью корпуса разъемным соединением, в нижней части полого корпуса выполнено посадочное место, сообщенное с перекрываемой магистралью, с возможностью посадки на него запорного элемента, в верхней части осевой полости корпуса между съемной заглушкой и посадочным местом выполнено расширение, в котором в нижней части выполнен кольцевой посадочный буртик и установлена дополнительная прижимная втулка, дополнительно, в кольцевом посадочном буртике выполнена диаметральная проточка, в которой размещено уплотнительное эластичное кольцо, боковая поверхность расширения корпуса над кольцевым посадочным буртиком выполнена резьбовой, внутри расширения расположена гайка
с ответной резьбой, центральным отверстием и шлицами под ключ, а дополнительная прижимная втулка выполнена в виде цилиндрического фланца с прижимной поверхностью, ответной посадочной поверхности кольцевого буртика, с центральным отверстием для прохода верхней части прижимной втулки и цилиндрическим пояском в нижней части, запорный элемент на тыльной стороне имеет идентичный цилиндрический поясок, на посадочной поверхности запорного элемента выполнена диаметральная канавка, в которую запрессован эластичный уплотняющий элемент, а на посадочном месте корпуса выполнен ответный диаметральный буртик, подвижное соединение запорного элемента с прижимной втулкой выполнено в виде резьбового соединения, внутри корпуса снаружи запорной иглы концентрично расположен металлический сильфон, герметично приваренный к цилиндрическим пояскам дополнительной прижимной втулки и запорного элемента, в верхнем торце прижимной втулки имеется резьбовое отверстие, в которое установлен винт, с помощью которого крепится тарельчатая крестообразная пружина, которая своими лепестками упирается во внутреннюю поверхность заглушки, окно для перетекания жидкости выполнено на цилиндрической поверхности корпуса между кольцевым посадочным буртиком и посадочным местом.
Отличительными признаками предлагаемого клапана перелива по первому варианту исполнения от прототипа является то, что боковая поверхность расширения корпуса над кольцевым посадочным буртиком выполнена резьбовой, внутри расширения расположены гайка с ответной резьбой, центральным отверстием, шлицами под ключ и диаметральной проточкой в нижнем торце, упорная втулка, с центральным отверстием для прохода верхней части прижимной втулки, выполненная в виде цилиндра с винтовыми пазами на наружной поверхности и расширения в виде радиального фланца в верхней части втулки, с кольцевым буртиком по периферии, размещенным в диаметральной проточке гайки, при этом толщина буртика равна глубине проточки, а дополнительная прижимная втулка выполнена в виде цилиндрического фланца с прижимной поверхностью, ответной посадочной
поверхности кольцевого буртика, с центральным отверстием, окантованным цилиндрическим пояском в нижней части, для прохода цилиндра упорной втулки с гарантированным зазором, а дополнительная прижимная втулка выполнена в виде цилиндрического фланца с прижимной поверхностью, ответной посадочной поверхности кольцевого буртика с центральным отверстием, окантованным цилиндрическим пояском в нижней части, для прохода нижней части упорной втулки с гарантированным зазором, на посадочной поверхности запорного элемента выполнена диаметральная канавка, в которую запрессован эластичный уплотняющий элемент, а на посадочном месте корпуса выполнен ответный диаметральный буртик, подвижное соединение запорного элемента с прижимной втулкой выполнено в виде резьбового соединения, внутри корпуса снаружи запорной иглы концентрично расположен трубчатый эластичный компенсатор, который в верхней части герметично зажат гайкой между кольцевым посадочным буртиком и дополнительной прижимной втулкой, а в нижней части зажат резьбовым соединением между тыльной поверхностью запорного элемента и нижней торцевой поверхностью прижимной втулки, которая на цилиндрической наружной поверхности в нижней части имеет винтовые пазы, внутри эластичного компенсатора вокруг прижимной втулки расположена пружина растяжения, зафиксированная в винтовых пазах прижимной втулки и упорной втулки, в верхнем торце прижимной втулки имеется резьбовое отверстие, в которое установлен винт, с помощью которого крепится тарельчатая крестообразная пружина, которая своими лепестками упирается во внутреннюю поверхность заглушки, окно для перетекания жидкости выполнено на цилиндрической поверхности корпуса между кольцевым посадочным буртиком и посадочным местом.
Отличительными признаками предлагаемого клапана перелива по второму варианту исполнения от прототипа является то, что в кольцевом посадочном буртике выполнена диаметральная проточка, в которой размещено уплотнительное эластичное кольцо, боковая поверхность расширения корпуса над кольцевым посадочным буртиком выполнена резьбовой, внутри
расширения расположена гайка с ответной резьбой, центральным отверстием и шлицами под ключ, а дополнительная прижимная втулка выполнена в виде цилиндрического фланца с прижимной поверхностью, ответной посадочной поверхности кольцевого буртика, с центральным отверстием для прохода верхней части прижимной втулки и цилиндрическим пояском в нижней части, запорный элемент на тыльной стороне имеет идентичный цилиндрический поясок, на посадочной поверхности запорного элемента выполнена диаметральная канавка, в которую запрессован эластичный уплотняющий элемент, а на посадочном месте корпуса выполнен ответный диаметральный буртик, подвижное соединение запорного элемента с прижимной втулкой выполнено в виде резьбового соединения, внутри корпуса снаружи запорной иглы концентрично расположен металлический сильфон, герметично приваренный к цилиндрическим пояскам дополнительной прижимной втулки и запорного элемента, в верхнем торце прижимной втулки имеется резьбовое отверстие, в которое установлен винт, с помощью которого крепится тарельчатая крестообразная пружина, которая своими лепестками упирается во внутреннюю поверхность заглушки, окно для перетекания жидкости выполнено на цилиндрической поверхности корпуса между кольцевым посадочным буртиком и посадочным местом.
Дополнительным отличительным признаком клапана перелива по обоим вариантам исполнения от прототипа является то, что на посадочной поверхности запорного элемента выполнена полая осевая втулка с боковыми окнами, расположенная в отверстии перекрываемой магистрали.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы) обеспечивается герметичная посадка запорного элемента иглы на посадочное место при установке съемной заглушки, ввиду посадки запорного элемента иглы на посадочное место через эластичный уплотняющий элемент с тарированным усилием, передаваемым на иглу тарельчатой крестообразной пружиной, а также повышается степень герметичности клапана по линии управления ввиду наличия эластичного трубчатого компенсатора. Дополнительно
упрощается контроль герметичного закрытия клапана, уменьшается время подготовки ЛА к полету и упрощается конструкция инструмента для открытия и закрытия клапана.
Кроме того, в предлагаемой полезной модели по варианту 2 дополнительно решена задача повышения степени герметичности перекрываемой магистрали относительно атмосферы по линии управления клапана ввиду наличия герметично приваренного металлического сильфона и упрощается конструкция деталей клапана.
Благодаря дополнительному отличительному признаку обоих вариантов клапана увеличивается его срок службы, так как уменьшаются нагрузки на детали клапана при обтекании запорного элемента топливом в открытом положении.
Предложенное техническое решение может найти применение в топливных системах ЛА для заправки бака топливом, а также для разделения отсеков многоотсечного бака после его заправки, при необходимости.
Предлагаемый клапан перелива иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-фиг.4.
На фиг.1-фиг.3 представлен клапан перелива по первому варианту выполнения (п.1,2 формулы).
На фиг.4 изображен клапан перелива по второму варианту выполнения (п.3, 4 формулы).
Представленный на фиг.1 клапан перелива содержит корпус 1, в котором выполнено цилиндрическое расширение 2, с кольцевым посадочным буртиком 3 в нижней его части и проточкой 4 в верхней части, внутри проточки 4 размещена заглушка 5, состыкованная с корпусом 1 через герметизирующую прокладку 6 с помощью винтов 7, внутри расширения 2 расположены гайка 8 со шлицами 9 и диаметральной проточкой 10, дополнительная прижимная втулка 11 с посадочной поверхностью 12 и отверстием 13, окантованным цилиндрическим пояском 14, упорная втулка 15 со сквозным центральным отверстием 16, выполненная в виде цилиндра 17 с винтовыми пазами 18 на наружной поверхности цилиндра 17 и расширения, в виде радиального фланца
19 в верхней части втулки 15, с кольцевым буртиком 20 по периферии фланца 19, размещенным в диаметральной проточке 10 гайки 8; отверстие 13 в дополнительной прижимной втулке 11 обеспечивает проход цилиндра 17 упорной втулки 15 с гарантированным зазором; в корпусе клапана 1 в нижней части полости 21 выполнено посадочное место 22, с диаметральным уплотнительным буртиком 23, соединенное с перекрываемой магистралью 24; внутри осевого канала 21 размещена запорная игла 25, содержащая прижимную втулку 26 и запорный элемент 27, соединенные резьбовым соединением 28, прижимная втулка 26 на цилиндрической поверхности в нижней части имеет винтовые пазы 29 и торцевую посадочную поверхность 30, а в верхней торцевой поверхности резьбовое отверстие 31; на посадочной поверхности 32 запорного элемента 27 размещен эластичный уплотняющий элемент 33 и полая центрирующая втулка 34 с окнами 35, расположенная в отверстии перекрываемой магистрали 24, на тыльной стороне запорного элемента 27 выполнено посадочное место 36; снаружи запорной иглы 25 концентрично расположен трубчатый эластичный компенсатор 37, зажатый в верхней части посредством гайки 8 между посадочным буртиком 3 и посадочной поверхностью 12 дополнительной прижимной втулки 11, а в нижней части - резьбовым соединением 28 между тыльной посадочной поверхностью 36 запорного элемента 27 и торцевой посадочной поверхностью 30 прижимной втулки 26; внутри эластичного компенсатора 37 вокруг прижимной втулки 26 расположена пружина растяжения 38, зафиксированная в винтовых пазах 18 и 29 цилиндра 17 упорной втулки 15 и прижимной втулки 26, соответственно; в резьбовое отверстие 31 на верхней торцевой поверхности прижимной втулки 26 с помощью винта 39 крепится тарельчатая крестообразная пружина 40, которая своими лепестками 41 упирается во внутреннюю поверхность 42 заглушки 5; на посадочной поверхности 43 кольцевого буртика 3, посадочной поверхности 12 дополнительной прижимной втулки 11, торцевой посадочной поверхности 30 прижимной втулки 26 и тыльной посадочной поверхности 36 запорного элемента 27 выполнены уплотнительные диаметральные выступы 44. На цилиндрической поверхности корпуса 1 между
буртиком 3 и посадочным местом 22 выполнено окно 45 для перетекания жидкости.
Представленный на фиг.4 клапан перелива (по п.3, 4 формулы) содержит элементы по конструкции и расположению аналогичные клапану перелива, представленного на фиг.1-фиг.3, за исключением того, что в клапане отсутствуют трубчатый эластичный компенсатор 37, пружина растяжения 38 и упорная втулка 15; дополнительная прижимная втулка 11 выполнена в виде цилиндрического фланца с цилиндрическим пояском 46 в нижней части и центральным отверстием 47 для прохода верхней части прижимной втулки 26, на тыльной стороне запорного элемента 27 выполнен цилиндрический поясок 48; дополнительно, внутри осевой полости 21 снаружи запорной иглы 25 концентрично расположен металлический сильфон 49, герметично приваренный к цилиндрическому пояску 46 дополнительной прижимной втулки 11 и цилиндрическому пояску 48 запорного элемента 27, а на посадочной поверхности 43 кольцевого буртика 3 выполнена кольцевая проточка 50, в которой размещено уплотнительное кольцо 51.
Клапан перелива по п.1 формулы (фиг.1, 2, 3) работает следующим образом. При заправке бака топливом, вывинчиваются винты 7 крепления заглушки 5 к корпусу 1, заглушка 5 под действием усилия расправляемых лепестков 41 тарельчатой крестообразной пружины 40 отходит от корпуса 1, и пружина растяжения 38, зафиксированная в растянутом положении в пазах 18 и 29, сжимаясь, приподнимает запорный элемент 27 над посадочным местом 22 на величину зазора достаточного для обеспечения заданного расхода топлива, переливаемого через перекрываемую магистраль 24, полость 21 и окно 45 в полость бака, трубчатый эластичный компенсатор 37 при этом сжимается, обеспечивая возможность движения запорной иглы 25 через отверстие 16 в упорной втулке 15 в осевом направлении с сохранением герметичного разделения осевой полости 21, а следовательно, и внутренней полости бака, от окружающей атмосферы. Величина усилия, развиваемого крестообразной тарельчатой пружиной 40 в поджатом заглушкой 5 состоянии, подбирается из условий обеспечения герметичности соединения запорного
элемента 27 с посадочным местом 22, при растяжении пружины 38, и обеспечения потребного зазора между посадочным местом 22 и запорным элементом 27 после снятия усилия тарельчатой пружины 40 (демонтажа заглушки 5) и сжатия пружины 38.
Клапан перелива по п.2 формулы работает аналогично работе клапана по п.1 формулы, за исключением того, что при отрытом положении запорного элемента 27 уменьшаются нагрузки на детали клапана при обтекании запорного элемента 27 топливом, благодаря наличию на посадочной поверхности 32 полой осевой втулки 34, расположенной в отверстии перекрываемой магистрали 24, при этом топливо из магистрали 24 попадает в бак через окно 35, полость 21 и окно 45.
Клапан перелива по п.3, 4 формулы (фиг.4) работает аналогично работе клапана по п.1, 2 формулы, соответственно, за исключением того, что функции пружины растяжения 38 и трубчатого эластичного компенсатора 37 выполняет металлический сильфон 49.