УЗЕЛ ЗАБОРА ТОПЛИВА ИЗ БАКА

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к узлам забора топлива из топливного бака для питания топливом двигателя внутреннего сгорания самоходных машин, может применяться и как узел 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 автомобиля УАЗ 469, 3151 (прямой), производитель ОАО «УАЗ», каталожный номер 469-1104010, артикул 3151-00-1104010-00, пример опубликован по адресу https://vnedorozhnik73.ru/benzozabornik-toplivoprovod-s-filtrom-uaz-469-3151-detail.
Бензозаборник состоит из Г-образной топливозаборной трубки и крышки в виде плоской увеличенной шайбы для крепления топливозаборной трубки к верхней стенке топливного бака в ее отверстии. Трубка электросваркой приварена к крышке. Установка бензозаборника производится сверху бака. Трубка вставляется приемным концом в отверстие стенки топливного бака внутрь его, крышка крепится к стенке топливного бака сверху бака, через прокладку, при помощи 5 винтов.
Конструкция бензозаборника простая, крепление к баку надежное, однако имеются и недостатки. Выходной конец Г-образной топливозаборной трубки при сборке можно устанавливать только с кратностью угла по сторонам в 72 градуса, переставляя крышку на отверстиях крепежа. Трубку нельзя регулировать по глубине опускания в баки, имеющие разную глубину, и нельзя направить для подключения к топливопроводу выходным концом топливозаборной трубки в любую сторону от бака, это свидетельствует о недостаточной универсальности конструкции. Кроме того, у известной конструкции недостаточная надежность узла из-за крепления тонкостенной топливозаборной трубки к крышке по одной линии, без надежной заделки, при помощи сварки. В связи с чем, место крепления трубки не жесткое, возможно уменьшение условного прохода тонкостенного трубопровода при сварке, высока вероятность появления негерметичности в сварном шве или появление течи топлива или его паров из-за недостаточной жесткости крепления в заделке.
Из уровня техники известен узел забора топлива из бака самоходной машины - топливозаборник отопителя Планар-4Д, опубликован, например, по адресу https://www.mashkran.ru/autocrane/planar_4d_4.php.
Топливозаборник состоит из составной топливозаборной трубки с Г-образным концом и вваренным в нее электро или газосваркой в месте прохода трубки через отверстие стенки топливного бака резьбовым штуцером с наружной резьбой и шестигранной головкой внизу, плоской шайбы, шайбы специальной, зауженной с двух противоположных сторон на размер меньше диаметра отверстия стенки топливного бака и уплотнительного кольца для уплотнения места прохода трубки через отверстие стенки топливного бака, гайки накручиваемой на штуцер. 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 топливозаборника к корпусу топливного бака производится при помощи гайки, накручиваемой на резьбовой конец штуцера. Шестигранная головка штуцера располагается внутри бака, гайка находится снаружи бака и через плоскую шайбу, за счет того, что наружный диаметр ее больше диаметра отверстия в стенке бака, прижимает уплотнение к стенке бака. Изнутри бака шестигранная головка штуцера упирается в специальную шайбу, которая прилегает к внутренней стенке бака и является упором.
Недостатком конструкции является недостаточная надежность узла из-за крепления тонкостенной топливозаборной трубки к штуцеру при помощи сварки, в связи с чем возможно уменьшение условного прохода тонкостенной трубки при сварке, высока вероятность появления негерметичности в сварном шве и появление течи топлива или его паров. Кроме того, точечный поджим уплотнения к стенке топливного бака одной центральной гайкой через плоскую шайбу недостаточно надежен в эксплуатации. Это усугубляется еще и тем, что для гарантированной герметичности уплотнения нет возможности обеспечить достаточный момент затяжки гайки на штуцере без поддерживания от проворота штуцера ключом шестигранной головки штуцера, которая располагается внутри топливного бака. Для обеспечения доступа руке слесаря с ключом для фиксации головки штуцера внутри бака от проворота, необходимо в корпусе топливного бака предусматривать специальное окно со съемной крышкой, а это усложняет конструкцию бака и снижает его надежность, а удерживать от проворота за Г-образный конец топливозаборной трубки при закручивании гайки опасно из-за вероятности смятия стенок тонкостенной топливозаборной трубки. Выходной конец трубки топливозаборника при сборке может быть направлен для подключения к топливопроводу в любую сторону от бака, что свидетельствует об универсальности конструкции, однако регулировать глубину опускания в топливный бак топливозаборной трубки нельзя.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является 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 крепежный блок, крепящий топливозаборную трубку на стенке бака в зоне отверстия в баке. Крепежный блок одет на топливозаборную трубку, состоит из приваренного к топливозаборной трубке штуцера в виде втулки с наружной резьбой, приваренным ниже штуцера к топливозаборной трубке разжимным элементом, одетой на трубку между штуцером и разжимным элементом крышкой с нижней плоскостью, имеющей конус для взаимодействия с внутренним конусом разжимного элемента и уплотнительными элементами, установленными в кольцевых проточках крышки, шайбы, одетой 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 для преодоления пружинения на уменьшение 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 и является 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;
- 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.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей полезной модели является создание надежной в эксплуатации, универсальной и ремонтопригодной конструкции узла забора топлива из бака самоходной машины.
Технический результат достигается за счет того, что в узле забора топлива из бака, содержащем вставленную в отверстие (14) в стенке (11) бака (12) топливозаборную трубку (1), проходящую через крепежный блок (3) герметично крепящий топливозаборную трубку (1) на стенке (11) бака (12) в зоне отверстия (14) в баке (12), новым является то, что крепежный блок (3) состоит из крышки (4), имеющей сквозные равномерно расположенные по окружности крепежные отверстия (10) и консольно выступающий с одной стороны крышки (4) вдоль ее оси цилиндрический выступ (5), с наружной резьбой, с внутренним отверстием (2) и внутренним конусом (6) на наружном торце, из накидной гайки (7) с внутренней резьбой и внутренним конусом, накручиваемой на резьбовую часть цилиндрического выступа (5) крышки (4) с образованием закрытого пространства (8) между плоскостями конуса накидной гайки (7) и внутреннего конуса (6) наружного торца выступа (5), и из кольцевого уплотнения (9), расположенного в закрытом пространстве (8), при этом крышка (4) закреплена на стенке (11) бака (12) через обеспечивающую герметичность стыка прокладку (13).
Полезную модель дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата.
Крепление крышки (4) на стенку (11) бака (12) производится преимущественно болтами (15) или шпильками и гайками.
Для крепления болтами (15) крышки (5) на стенку (11) бака (12) предусмотрены бонки (16) с внутренней резьбой, жестко и герметично закрепленные на нижней плоскости стенки (11) бака (12) преимущественно электросваркой.
Количество бонок (16) совпадает с количеством болтов (15) крепления крышки (4).
Резьбовые отверстия в бонках (16) глухие с торцевой (17) наружной поверхности.
Прокладка (13) уплотнения стыка крышки (4) к стенке (11) бака (12) плоская, выполнена из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины.
Кольцевое уплотнение (9) выполнено в виде двояковыпуклой линзы из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан общий вид узла забора топлива из бака, изображение вид сверху.
На фиг. 2 показан увеличенный разрез по стрелкам А-А на фигуре 1.
Перечень конструктивных элементов:
1 - топливозаборная трубка;
2 - отверстие;
3 - крепежный блок;
4 - крышка;
5 - выступ;
6 - внутренний конус;
7 - накидная гайка;
8 - закрытое пространство;
9 - кольцевое уплотнение;
10 - крепежное отверстие;
11 - стенка;
12 - бак;
13 - прокладка;
14 - отверстие;
15 - болт;
16 - бонка;
17 - торец.
Узел забора топлива из бака содержит топливозаборную трубку (1), выполненную из тонкостенной трубы, имеет преимущественно Г-образную форму. Топливозаборная трубка (1) проходит через внутреннее отверстие (2) крепежного блока (3).
Крепежный блок (3) состоит:
- из крышки (4) с консольно выступающим с одной стороны крышки (4) вдоль ее оси цилиндрическим выступом (5), с наружной резьбой, с внутренним отверстием (2) и внутренним конусом (6) на наружном торце;
- из накидной гайки (7) с внутренней резьбой и внутренним конусом, накручиваемую на резьбовую часть цилиндрического выступа (5) крышки (4), с образованием закрытого пространства (8) в виде камеры, между плоскостями внутреннего конуса накидной гайки (7) и внутреннего конуса (6) наружного торца выступа (5) крышки (4);
- из расположенного в закрытом пространстве (8) кольцевого уплотнения (9), изготовленного из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины.
Крышка (4) содержит не менее двух сквозных равномерно расположенных по окружности относительно центрального отверстия (2) крепежных отверстий (10) на плоскости, разнесенных к внешним границам крышки (4).
Крышка (4) устанавливается на стенке (11) топливного бака (12) через обеспечивающую герметичность стыка между крышкой (4) и стенкой (11) плоскую прокладку (13), выполненную из упругого маслобензостойкого материала, преимущественно из резины. Топливозаборная трубка (1) вставляется в отверстие (14) топливного бака (12).
Крепление крышки (4) на стенку (11) бака (12) производится преимущественно болтами (15), возможен вариант крепления при помощи шпилек и гаек.
Для крепления болтами (15) крышки (4) на стенку (11) бака (12) предусмотрены бонки (16), имеющие внутреннюю резьбу жестко и герметично, преимущественно электросваркой закрепленные на нижней плоскости стенки (11) бака (12). Количество бонок (16) совпадает с количеством болтов (15) крепления крышки (4). Резьбовые отверстия в бонках (16) глухие с торцевой (17) наружной поверхности.
Узел забора топлива из бака собирается и работает следующим образом.
Вначале собирается крепежный блок (3). На топливозаборную трубку (1) одевается накидная гайка (7) и кольцевое уплотнение (9). Далее подсобранная топливозаборная трубка (1) вставляется входным концом в отверстие (2) крышки (4) со стороны выступа (5). Накидная гайка (7) накручивается на резьбу выступа (5) предварительно без затяжки. Кольцевое уплотнение (9) центрируется в закрытом пространстве (8) выступа (5), но не затягивается.
На отверстие (14) верхней стенки (11) бака (12) устанавливают прокладку (13), совмещая отверстия прокладки (13) с крепежными отверстиями (10) бонок (16), топливозаборная трубка (1) с подсобранным крепежным блоком (3), входным концом устанавливается на отверстие (14) верхней стенки (11) бака (12), через предварительно уложенную прокладку (13). Крепежные отверстия (10) крышки (4) совмещаются с резьбовыми отверстиями бонок (16). В крепежные отверстия (10) устанавливаются болты (15) и затягиваются необходимым моментом. В процессе затяжки болтов (15) крышка (4) равномерно прижимает прокладку (13) к стенке (11) бака (12), обеспечивая герметичность стыка. Далее топливозаборная трубка (1) опускается до дна топливного бака, перемещаясь вдоль не зажатого кольцевого уплотнения (9), далее приподнимается ото дна на оговоренную в документации величину, Г-образный выходной конец топливозаборной трубки (1) поворачивается, направляется в оговоренную в документации сторону на необходимый угол, производится окончательная затяжка накидной гайки (7). При затяжке накидная гайка (7) за счет резьбы опускается, уменьшает размер по высоте закрытого пространства (8), при этом кольцевое уплотнение (9) за счет внутренних конусов накидной гайки (7) и выступа (5) деформируется и плотно обжимает топливозаборную трубку (1), обеспечивая герметичность соединения и фиксацию положения топливозаборной трубки (1).
Предлагаемая конструкция имеет более надежную по сравнению с близким аналогом конструкцию за счет простоты конструкции и меньшего количества деталей. При эксплуатации обеспечивается более надежная герметичность уплотнения крышки (4) за счет равномерного притягивания ее, необходимым моментом, через прокладку (13) к стенке (11) бака (12), равномерно по окружности несколькими болтами (15). Надежная герметичность уплотнения топливозаборной трубки (1) обеспечена кольцевым уплотнением (9) за счет сжатия его необходимым моментом затяжки накидной гайкой (7). Надежная герметизация и исключение течей топлива по резьбе болтов (15) обеспечивается исполнением резьбовых отверстий в бонках (16) не сквозными, с глухим торцом (17). Уменьшение износа уплотнения (9) при эксплуатации обеспечивается за счет более жесткой по сравнению с ближайшим аналогом установки топливозаборной трубки (1), которая установлена и удерживается на значительной (равной нескольким диаметрам трубки (1)) длине отверстия (2) крышки (4) и отверстия накидной гайки (7).
По сравнению с близким 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-образный отвод топливозаборной трубки (1) на любой угол по горизонту для удобного соединения его с топливопроводом, и имеется возможность устанавливать топливозаборную трубку (1) в баки разной высоты за счет возможности регулировки глубины забора топлива из бака. За счет возможности установки на топливный бак (12) двух одинаковых узлов, возможна установка на самоходные машины, оборудованные дизельным двигателем, при этом один узел служит для забора топлива из бака, второй аналогичный узел служит для слива в бак излишков дизельного топлива.
По сравнению с близким аналогом предлагаемая конструкция имеет лучшую ремонтопригодность конструкции за счет меньшего количества деталей и за счет того, что при эксплуатации обеспечена возможность простой разборки и сборки узла стандартными гаечными ключами без применения дополнительного инструмента и возможность оперативной замены любой детали применяемой в конструкции узла.
Таким образом, предлагаемый узел забора топлива из бака, надежен, универсален, ремонтопригоден, за счет надежности конструкции снижает трудоемкость ремонта и обслуживания топливной системы, позволяет безопасно устанавливать узел на широкую номенклатуру самоходных машин.
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 на алюминиевых заводах.