Дренажный клапан

Полезная модель относится к оборудованию топливных систем летательных аппаратов, связанному с дренажем топливных систем летательных аппаратов.
Известен дренажный клапан, (патент КНР 109357057), имеющий в своем составе расположенную в цилиндрическом корпусе гильзу, внутри которой находятся шарик и поплавок в виде цилиндра с уплотнительным элементом на торце. Корпус имеет на своих торцах входное и выходное отверстия. Гильза установлена в корпусе на тонкостенной перегородке с выполненными в последней отверстиями для прохода воздуха из топливного бака в атмосферу. С целью заполнения внутренней полости гильзы топливом в ее нижней части выполнены отверстия, а сама нижняя часть гильзы выполнена в виде конуса.
Недостатком существующего клапана является следующее:
- при наличии перегрузки может произойти деформация тонкостенной перегородки на которой закреплена гильза и, как следствие этого, изменение (перекос) положения гильзы относительно выходного отверстия корпуса;
- соотношение величин диаметра и длины поплавка может привести к заклиниванию поплавка в гильзе при горизонтальном или близком к горизонтальному положению клапана при смещении шарика к боковой поверхности гильзы и его воздействии на зону у края торца поплавка;
- отсутствие зазора между поплавком и внутренней поверхностью гильзы (или наличие такового но малой величины) увеличивает время от начала поступления топлива во внутреннюю полость клапана до начала действия архимедовой силы, что создает условия для попадания топлива в выходное отверстие клапана, что снижает эффективность его работы.
Предлагаемым изобретением решается задача надежного перекрытия трубопровода дренажной системы топливного бака вне зависимости от положения летательного аппарата относительно горизонта. Указанное качество предлагаемого клапана имеет важное значение при возникновении аварийной ситуации (например опрокидывание или переворот летательного аппарата), т.к. предотвращает выливание топлива из топливных баков через дренажную магистраль, исключая тем самым возможность пожара.
Заявленный технический результат достигается тем, что:
дренажный клапан топливной системы состоит из полого, цилиндрической формы, корпуса в котором установлена гильза с коническим днищем, с расположенным внутри гильзы шариком и поплавком с упругим элементом, гильза закреплена в корпусе посредством толстостенного фланца, на поплавок надета выполненная из фторопласта, имеющего низкий коэффициентом трения, обечайка с упорами между которыми имеются пазы, образующие каналы для прохода топлива или воздуха.
Устройство предлагаемого дренажного клапана представлено на фигуре 1. Фигура 2 иллюстрирует работу клапана при его вертикальном положении при переполнении бака топливом и попадании топлива в дренажную магистраль. Фигура 3 иллюстрирует работу клапана при его горизонтальном положении и попадании топлива в дренажную магистраль самотеком. Фигура 4 иллюстрирует работу клапана при его положении, при перевороте летательного аппарата на 180 градусов вокруг его продольной или поперечной осей и попадании топлива в дренажную магистраль самотеком.
Дренажный клапан состоит из корпуса 1, крышки 2, с имеющимися на них выходным 3 и входными 4 отверстиями, гильзы 5 в которой расположен поплавок 6 с упругим уплотнительным элементом 7. Гильза имеет окна 8 через которые в ее внутреннюю полость может поступать топливо. На поплавке установлена обечайка 9 с упорами 10 и 11, между которыми образованы соответствующие пазы для прохода воздуха через клапан. Диаметр внутренней поверхности гильзы в зоне расположения упоров 10 и 11 обечайки 9 равен наружному диаметру упоров 10 и 11 в результате чего происходит центровка поплавка 6 в гильзе 5. Сама обечайка 9 выполнена из фторопласта, имеющего низкий коэффициентом трения, в результате чего облегчается перемещение поплавка 6 в гильзе 5 и исключается возможность заклинивания поплавка в гильзе.
Гильза 5 имеет днище 12 с выполненными в нем сквозными отверстиями 13 через которые, во внутреннюю полость гильзы 5, также как и через окна 8, поступает топливо. Обращенная к поплавку поверхность днища 12, имеет форму конуса. В пространстве между поплавком 6 и днищем 12 находится выполненный из стали шарик 14. На верхнем торце гильзы 5 вокруг ее выходного отверстия 15 со стороны, обращенной к поплавку 6, оппозитно упругому уплотнительному элементу 7 выполнен кольцевой выступ 16. Соотношение величин диаметра шарика 14, диаметра внутренней поверхности гильзы 5, угла конуса днища 12, зазора между шариком 14 и обращенного к нему нижнего торца поплавка 6 и зазора между упругим уплотнительным элементом 7 и кольцевого выступа 16 выбраны таким образом, что при смещении шарика 14 от продольной оси клапана к внутренней боковой поверхности гильзы 5 всегда остается зазор между шариком 14 и внутренней поверхностью гильзы 5, а упругий уплотнительный элемент 7 всегда оказывается прижатым к кольцевому выступу 16. Крепление гильзы 5 к клапану осуществляется за счет выполненного на гильзе 5 толстостенного фланца 17, закрепленного в выборках корпуса 1 и крышки 2. Корпус 1 и крышка 2 соединяются между собой с помощью болтовых соединений.
Дренажный клапан работает следующим образом.
А. Режим 1 штатный. Фигура 1.
Топливо отсутствует в зоне установки клапана. Поплавок 6 с обечайкой 9 и шарик 14 под своими собственными весами находятся в нижних своих положениях, между упругим уплотнительным элементом 7 и кольцевым выступом 16 имеется зазор. Воздух, вытесняемый из баков при заправке, свободно проходит через входное отверстие 4 в корпусе 1, отверстия 13 в днище 12, зазор между внутренней поверхностью корпуса 1 и гильзой 5, окна 8 и попадает во внутреннюю полость гильзы 5. Из внутренней полости гильзы 5 воздух, через зазор между упругим уплотнительным элементом 7 и кольцевым выступом 16, выходное отверстие 15 гильзы 5, попадает в полость крышки 2, и через ее выходное отверстие 3 выходит из клапана.
Б. Режим 2 нештатный. Фигура 2.
При переполнении топливного бака, в случае появления в зоне установки клапана топлива, топливо поступает через входное отверстие 4 к отверстиям 13 днища 12, и через них заполняет пространство под поплавком 6 и зазор между поплавком и внутренней поверхностью гильзы 5 (при более интенсивном поступлении топлива в зону установки клапана топливо может поступать во внутреннюю полость гильзы 5 и через окна 8). При этом, под действием «Архимедовой силы» поплавок 6 вместе с обечайкой 9, всплывает и прижимает упругий уплотнительный элемент 7 к кольцевому выступу 16. Тем самым происходит перекрытие выходного отверстия 15 гильзы 5, в результате чего топливо не попадает далее в дренажную систему. В данном случае перемещение поплавка в положение «выходное отверстие перекрыто» происходит за счет «Архимедовой силы». Шарик 14 при этом не перемещается и остается в своем нижнем положении.
После того, как причина появления топлива в зоне расположения клапана исчезает, оставшееся в зоне поплавка топливо удаляется самотеком через отверстия 13 днища 12.
В. Режим Знештатный. Фигура 3.
При наступлении аварийной ситуации (опрокидывание летательного аппарата) шарик 14 катится по конической поверхности днища 12 от продольной оси клапана в сторону наклона летательного аппарата, сдвигая при этом поплавок 6 вместе с обечайкой 9, которая при этом скользит своими фторопластовыми упорами 10 и 11 по внутренней поверхности гильзы 5, и прижимает упругий уплотнительный элемент 7 к кольцевому выступу 16. Тем самым происходит перекрытие выходного отверстия 15 гильзы 5, в результате чего топливо не попадает далее в дренажную систему. В данном случае перемещение поплавка в положение «выходное отверстие перекрыто» происходит за счет воздействия на него веса шарика.
Г. Режим 4 нештатный. Фигура 4.
При наступлении аварийной ситуации (переворачивание летательного аппарата) шарик 14 смещается вдоль продольной оси клапана, сдвигая при этом поплавок 6 вместе с обечайкой 9, и прижимает упругий уплотнительный элемент 7 к кольцевому выступу 16. Тем самым происходит перекрытие выходного отверстия 15 гильзы 5, в результате чего топливо не попадает далее в дренажную систему. В данном случае, так же, как и в случае «В» перемещение поплавка в положение «выходное отверстие перекрыто» происходит за счет воздействия на него веса шарика.
Разработанный дренажный клапан обладает следующими качествами:
- тот факт, что гильза соединена с корпусом посредством толстостенного фланца повышает надежность работы клапана при воздействии на него механических усилий таких как удар, вибрация и т.д. возможных при аварийных ситуациях;
- наличие обечайки из материала с низким коэффициентом трения расположенной между поплавком и гильзой позволяет снизить вероятность заклинивания поплавка в гильзе при воздействии на поплавок механического усилия направление которого не совпадает с осью поплавка;