КЛАПАН ОБРАТНЫЙ
CHECK VALVE

Изобретение относится к системам регулирования, в частности к обратным клапанам, широко применяющимся в машиностроении и авиастроении, и может быть использовано в магистрали наддува топливных баков самолета.
Известен клапан обратный с плоским тарельчатым затвором модульной конструкции, содержащий корпус, седло, подпружиненный плоский тарельчатый затвор с возможностью осевого перемещения хвостовика в кольцевой расточке корпуса, седло клапана с рабочей уплотняемой поверхностью, выполненной в виде кольцевых концентричных притертых к рабочей поверхности тарельчатого затвора ножевых выступов (патент RU №2250405, опубл. 20.04.2005 г.).
Указанный клапан применяется в системах, в которых в качестве рабочего тела выступает жидкость. Однако конструкция клапана не исключает возможность применения его в системах, где в качестве рабочего тела выступает воздух.
В случае применения указанного клапана в качестве запорно-регулирующего элемента в системах с воздушной рабочей средой, например в магистрали наддува топливных баков самолета, конструкция клапана имеет ряд недостатков: поскольку воздух, отбираемый от компрессора двигателя, дополнительно не очищается, то со временем уплотнительные ножевые выступы могут получить износ от частиц, содержащихся в подаваемом на клапан воздухе, что может привести к образованию зазоров между рабочей поверхностью тарельчатого затвора и ножевыми выступами, и, как следствие, привести к ухудшению герметичности клапана. Кроме того, между кольцевой расточкой корпуса и хвостовиком тарельчатого затвора, согласно указанному изобретению, имеется гарантированный кольцевой зазор, который, в случае использования клапана данной конструкции в магистрали наддува топливных баков самолета, может со временем забиваться частицами, содержащимися в рабочем теле (воздухе), что отрицательно скажется на работе клапана и может привести к ухудшению движения хвостовика тарельчатого затвора в кольцевой расточке корпуса вплоть до его заклинивания.
Задачей настоящего изобретения является создание надежного обратного клапана для магистралей самолета, в которых в качестве рабочего тела выступает воздух, например магистрали наддува топливных баков. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, - повышение герметичности и надежности обратного клапана.
Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, состоящей из двух ступеней различного диаметра, связанных между собой перемычками, образующими между собой сквозные рабочие входные окна, седло клапана с рабочим выходным каналом, подпружиненный тарельчатый затвор конической формы с хвостовиком с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом при обратном направлении потока, при этом седло клапана находится в ступени большего диаметра, а в ступени меньшего диаметра выполнена внутренняя цилиндрическая расточка, в которую запрессована направляющая втулка с внутренним направляющим отверстием, в поперечном сечении выполненным в форме «ромашки», для хвостовика тарельчатого затвора, а на конце хвостовика установлен защитный стакан, причем на поверхности тарельчатого затвора со стороны, обращенной к седлу клапана, выполнена концентрическая канавка, в которую установлен уплотнительный элемент, а в самом седле клапана со стороны тарельчатого затвора выполнена концентрическая канавка, в которую установлен уплотнительный элемент, при этом по наружному краю тарельчатого затвора со стороны седла клапана выполнена острая кромка с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом седла клапана, а по внутренней окружности седла клапана выполнена острая кромка с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом тарельчатого затвора.
В качестве уплотнительных элементов может быть использована, например, высокотемпературная резина.
Направляющая втулка, запрессовываемая в цилиндрическую расточку ступени корпуса меньшего диаметра, предпочтительно выполняется из материала, более мягкого по отношению к материалу ступени корпуса, для уменьшения трения в паре «хвостовик- втулка».
Наличие между ступенями цилиндрического корпуса перемычек позволяет в целом уменьшить вес клапана обратного, а пространство между перемычками образует сквозные рабочие входные окна большого проходного сечения, сообщенные с магистралью наддува.
Выполнение тарельчатого затвора конической формы улучшает ориентацию воздушного потока в магистрали после выхода из клапана.
Установка (запрессовка) во внутреннюю цилиндрическую расточку меньшей по диаметру ступени корпуса направляющей втулки с внутренним направляющим отверстием для хвостовика тарельчатого затвора формирует подвижную пару и обеспечивает точную установку хвостовика тарельчатого затвора в корпусе, а выполнение направляющего отверстия втулки с поперечным сечением в форме «ромашки» уменьшает трение и предотвращает возможное заклинивание хвостовика за счет меньшей поверхности его контакта в направляющей втулке.
Установка на конце хвостовика защитного стакана предотвращает попадание в подвижную пару втулка-хвостовик посторонних частиц из подаваемого на клапан воздуха.
Выполнение на поверхности тарельчатого затвора со стороны седла клапана концентрической канавки, в которую установлен уплотнительный элемент, и выполнение в седле клапана со стороны тарельчатого затвора концентрической канавки, в которую установлен уплотнительный элемент, создает два контура уплотнения, обеспечивающие герметичность клапана обратного в закрытом положении и магистрали наддува в целом.
Выполнение по наружному краю тарельчатого затвора со стороны седла клапана острой кромки с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом седла клапана, а по внутренней окружности седла клапана - острой кромки с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом тарельчатого затвора, повышает герметичность обоих контуров уплотнения.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен общий вид с разрезом корпуса клапана обратного в закрытом положении.
Клапан обратный содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, состоящей из ступени 1 большего диаметра (ступень 1) и ступени 2 меньшего диаметра (ступень 2). Ступень 1 содержит седло 3 клапана с рабочим выходным каналом 4. Ступень 1 связана со ступенью 2 посредством перемычек 5, образующих между собой сквозные рабочие входные окна 6.
Во внутреннюю цилиндрическую расточку ступени 2 запрессована направляющая втулка 7 с внутренним направляющим отверстием для хвостовика 8 тарельчатого затвора 9. Направляющее отверстие втулки 7 выполнено в поперечном сечении в форме «ромашки» (как показано на изображении А-А фиг. 1). На конце хвостовика 8 установлен защитный стакан 10 с возможностью его осевого перемещения совместно с хвостовиком 8, ограничивая его ход, закрепленный на конце хвостовика 8 с помощью резьбового соединения 11 и законтренный проволокой 12. Между наружной цилиндрической поверхностью ступени 2 и внутренней цилиндрической поверхностью защитного стакана 10 установлена пружина 13, одним концом упирающаяся в ребра перемычек 5, а другим в дно защитного стакана 10, обеспечивающая надежное прижатие тарельчатого затвора 9 к седлу 3 клапана обратного.
На поверхности тарельчатого затвора 9, обращенной в сторону седла 3 клапана, выполнена кольцевая концентрическая канавка 14, в которую установлен кольцевой уплотнительный элемент 15. На поверхности седла 3 клапана со стороны тарельчатого затвора 9 выполнена кольцевая концентрическая канавка 16, в которую установлен кольцевой уплотнительный элемент 17. В качестве уплотнительных элементов 15 и 17 может быть использована, например, высокотемпературная резина, которая может быть установлена в канавки 14 и 16, например, методом вулканизации.
По периметру внешней поверхности тарельчатого затвора 9, обращенной в сторону седла 3 клапана, выполнена острая кромка 18, взаимодействующая с уплотнительным элементом 17 седла 3 клапана при закрытом положении клапана.
По периметру внутренней окружности седла 4 клапана выполнена острая кромка 19, взаимодействующая с уплотнительным элементом 15 тарельчатого затвора 9 при закрытом положении клапана.
Клапан обратный устанавливается в магистраль наддува топливных баков хвостовиком по направлению к входящему потоку воздуха. Пружина обратного клапана обеспечивает прижатие тарельчатого затвора к седлу клапана при отсутствии давления в магистрали и рассчитана на открытие клапана при достижении заданного давления. При подаче воздуха от компрессора двигателя и достижении необходимого для открытия клапана давления, тарельчатый затвор обратного клапана отходит от седла, сжимая пружину, и открывает выходной канал. Защитный стакан, установленный на хвостовике тарельчатого затвора, в момент максимального открытия клапана упирается своим краем в поверхности перемычек, соединяющих части корпуса клапана, ограничивая дальнейший ход тарельчатого затвора, обеспечивая необходимый расход воздуха для наддува топливных баков и препятствуя попаданию посторонних частиц из воздуха в подвижную пару хвостовик-втулка. Через рабочие входные окна между перемычками воздух проходит в выходной канал и далее в магистраль наддува. При прекращении подачи воздуха от компрессора двигателя давление в магистрали падает, и пружина возвращает тарельчатый затвор обратно на седло капана. За счет наличия двух контуров уплотнения седла клапана и тарельчатого затвора, состоящих из кольцевых уплотнительных элементов и острых кромок, с ними взаимодействующих, достигается полная герметичность обратного клапана в закрытом положении при отсутствии давления в магистрали наддува, что препятствует попаданию топлива в воздушный тракт двигателя.