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, содержащий 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, 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 (патент RU №2660745, опубл. 09.07.2018 г.).
Основным недостатком указанного клапана является сложность его конструкции - изготовления двухступенчатого корпуса со связующими перемычками, наличие дополнительного защитного стакана, выполнение отверстия для хвостовика тарельчатого затвора в поперечном сечении в форме «ромашки» - что может привести к затруднениям в обслуживании и ремонте, и в целом к усложнению топливной системы летательного аппарата.
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции обратного клапана для магистрали наддува топливных баков летательного аппарата. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением - повышение надежности обратного клапана и магистрали наддува топливных баков в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный содержит цилиндрический корпус, седло клапана с рабочим выходным каналом, подпружиненный тарельчатый затвор конической формы с хвостовиком с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом, при этом внутренний диаметр корпуса со стороны входного потока меньше внутреннего диаметра корпуса со стороны выходного потока, в корпусе со стороны выходного потока установлена трехрожковая втулка, образующая между своими перемычками рабочие выходные каналы, и имеющая внутреннюю цилиндрическую расточку, в которую запрессована направляющая втулка с внутренним направляющим отверстием для хвостовика тарельчатого затвора, на поверхности тарельчатого затвора со стороны, обращенной к седлу клапана, выполнена концентрическая канавка, в которую установлен уплотнительный элемент, а по внутренней окружности седла клапана выполнена острая кромка с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом тарельчатого затвора, при этом хвостовик тарельчатого затвора выполнен с внутренней стороны тарельчатого затвора, а отверстие направляющей втулки в поперечном сечении выполнено в форме квадрата.
В качестве уплотнительных элементов может быть использована, например, высокотемпературная резина.
Направляющая втулка, запрессовываемая в цилиндрическую расточку трехрожковой втулки, предпочтительно выполняется из материала, более мягкого по отношению к материалу трехрожковой втулки, для уменьшения трения в паре хвостовик- втулка.
Благодаря установке в корпус клапана со стороны выходного потока трехрожковой втулки, между ее перемычками образуются 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 трехрожковой втулки 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 квадрата уменьшает трение и предотвращает возможное заклинивание хвостовика за счет меньшей поверхности его контакта в направляющей втулке.
Выполнение хвостовика с внутренней стороны тарельчатого затвора позволяет расположить тарельчатый затвор узкой конической частью навстречу входящему потоку воздуха, вследствие чего при открытом положении клапана проходящий воздух ориентируется таким образом, что попадает сразу к сквозным рабочим выходным окнам, минуя подвижную пару хвостовик-втулка что предотвращает попадание в нее посторонних частиц, содержащихся в подаваемом воздухе.
Выполнение на поверхности тарельчатого затвора со стороны седла клапана концентрической канавки, в которую установлен уплотнительный элемент, создает контур уплотнения, обеспечивающий герметичность клапана обратного в закрытом положении и магистрали наддува в целом.
Выполнение по внутренней окружности седла клапана острой кромки с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом тарельчатого затвора повышает герметичность контура уплотнения.
Сущность изобретения поясняется на чертеже фиг. 1, где представлен общий вид с разрезом корпуса клапана обратного в закрытом положении.
Клапан обратный содержит цилиндрический корпус 1, внутренний диаметр которого со стороны входного потока (показан стрелкой) меньше внутреннего диаметра со стороны выходного потока, седло 2 клапана, выполненное в корпусе со стороны выходного потока, рабочий выходной канал 3, тарельчатый затвор 4 конической формы с хвостовиком 5, выполненный с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с седлом 2, при этом хвостовик 5 выполнен с внутренней стороны тарельчатого затвора 4.
В корпусе 1 со стороны выходного потока установлена трехрожковая втулка 6 с перемычками 7, закрепленными в корпусе 1 с помощью резьбовых соединений 8 и образующими между собой рабочие выходные каналы 9. Трехрожковая втулка 6 имеет внутреннюю цилиндрическую расточку, в которую запрессована направляющая втулка 10, выполненная из мягкого металла, имеющая внутреннее направляющее отверстие для хвостовика 5 тарельчатого затвора 4, в поперечном сечении выполненное в форме квадрата.
Между тарельчатым затвором 4 и трехрожковой втулкой 6 установлена пружина 11, обеспечивающая прижатие тарельчатого затвора 4 к седлу 2. На поверхности тарельчатого затвора 4, обращенной в сторону седла 2 клапана, выполнена кольцевая концентрическая канавка 12, в которую установлен кольцевой уплотнительный элемент 13. В качестве уплотнительных элементов 13 может быть использована, например, высокотемпературная резина, которая может быть установлена в канавку 12, например, методом вулканизации. По периметру внутренней окружности седла 2 клапана выполнена острая кромка 14, взаимодействующая с уплотнительным элементом 13 тарельчатого затвора 4 при закрытом положении клапана.
Клапан обратный устанавливается в магистраль наддува топливных баков хвостовиком против направления входящего потока 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. В момент максимального открытия клапана тарельчатый затвор упирается своим внутренним краем в торцевые поверхности перемычек трехрожковой втулки, ограничивая свой дальнейший ход и обеспечивая необходимый расход воздуха для наддува топливных баков. Благодаря расположению тарельчатого затвора узкой конической частью навстречу потоку воздуха, проходящий через выходной канал поток воздуха поступает напрямую в рабочие выходные каналы, минуя подвижную пару хвостовик-втулка, а поскольку воздух от компрессора не фильтруется, это предотвращает попадание посторонних частиц из воздуха в указанную подвижную пару. 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 контура уплотнения седла клапана и тарельчатого затвора, состоящего из кольцевого уплотнительного элемента и острой кромки, с ним взаимодействующей, достигается герметичность обратного клапана в закрытом положении при отсутствии давления в магистрали наддува, что препятствует попаданию топлива в воздушный тракт двигателя.