УЗЕЛ ЗАПИРАНИЯ ЗАПРАВОЧНОЙ ГОРЛОВИНЫ БАКА

Область техники
Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к транспортному машиностроению, в частности к системе питания двигателя внутреннего сгорания, и касается узла, предназначенного для закрывания заливной горловины и регулирования давления с очисткой воздуха, поступающего в топливный бак или выходящего из бака самоходной машины, эксплуатируемой преимущественно в условиях с повышенным содержанием пыли в атмосфере.
Полезная модель может быть использована для закрывания заливной горловины и регулирования давления с очисткой воздуха в любой емкости, испытывающей перепады давления, в частности, например, в баке гидросистемы управления рабочим оборудованием самоходной машины.
Уровень техники
Из уровня техники известна крышка 54-11-9 топливного бака 54-11В зерноуборочного комбайна «Нива», указанная в схеме каталога деталей топливного бака, приведенной, например, по адресу https://autoside.com.ua/product/kryshka-toplivnogo-baka-t-40-d-144-t40m-1103010/. Известна аналогичная крышке 54-11-9 конструкция крышки КДМ-11-2 топливного бака КДМ11А зерноуборочного комбайна «Енисей 1200», указанная в каталоге деталей бака для топлива, приведенной, например, по адресу https://www.autoopt.ru/auto/catalog/tractor/kzk/kzk-enisey-1200m/49?ysclid=l9p4ilclqh945451161. Известна аналогичная крышке 54-11-9 конструкция крышки топливного бака, используемая в тракторе Т-150, тракторе Т-16, тракторе Т-40, приведена, например, по адресу https://agro-sfera.com/shop/kryshka-toplivnogo-baka-t-150-yumz-t-16-t-40-74-50-042-4/.
Все известные указанные выше крышки топливного бака, применяемые в зерноуборочных комбайнах и колесных тракторах, схожие по конструкции. Крышка содержит пустотелую в виде стакана крышку с закрытым торцом и наружной цилиндрической поверхностью, образующей рукоятку для вращения. К внутренней поверхности торца крышки приварен электросваркой не съемный пустотелый колпачек с фланцем и с наружной резьбой на цилиндрической поверхности для ввинчивания в заливную горловину. Крышка на горловине уплотняется кольцевой плоской прокладкой, выполненной из маслобензостойкой резины и приклеенной клеем к внутреннему торцу крышки. Для соединения заливной горловины бака с атмосферой предусмотрены вентиляционные каналы в виде сквозных отверстий в центре торца крышки и торце колпачка. Во внутренней полости колпачка расположен фильтрующий элемент для фильтрации воздуха.
Известные крышки просты по конструкции, но имеют и недостатки: это низкая ремонтопригодность из-за неразъемной конструкции, от чего при засорении фильтрующего элемента необходимо менять крышку в сборе. Кроме того, известные крышки ввинчиваются в горловину топливного бака, а из-за этого на наружную поверхность горловины может налипать пыль и мусор до торца крышки, высока вероятность попадания мусора и пыли в топливный бак после откручивания крышки при заправке топлива, что снижает ресурс работы двигателя.
Известна также пробка топливного бака транспортного средства (патент на изобретение BY3711С1 от 15.05.1997 г), которая содержит пустотелую в виде стакана крышку с закрытым торцом и наружной цилиндрической поверхностью, образующей рукоятку для вращения, с внутренней резьбой для навинчивания на заливную горловину и уплотняемую кольцевой плоской прокладкой, выполненной из упругого маслобензостойкого материала, закрепленный к внутренней поверхности внутреннего торца крышки съемный пустотелый составной колпачек с фланцем, фильтрующий элемент, выполненный из воздухопроницаемого материала, расположенный внутри колпачка, соединяющие внутреннюю полость заливной горловины бака с атмосферой вентиляционные каналы в крышке и колпачке. Для входа в бак воздуха из атмосферы и его очистки при заборе топлива из бака предусмотрен впускной клапан.
Недостатком указанной конструкции пробки является то, что топливный бак из-за того, что не имеет выпускного клапана, не имеет сообщения с атмосферой, отчего при возникновении в нем избыточного давления сброса давления не происходит, поскольку под воздействием избыточного давления клапан находится в прижатом состоянии к отверстию составного колпачка, что может привести к деформации топливного бака вследствие возникновения высокого давления в нем. Кроме того, фильтрующий элемент известной пробки из-за его небольшого объема имеет недостаточную «грязеемкость», из-за чего при эксплуатации самоходной машины в условиях повышенной запыленности будут увеличенные затраты на обслуживание из-за частой замены фильтрующего элемента. Указанные недостатки увеличивают стоимость жизненного цикла топливной системы и самоходной машины.
Наиболее близкой по технической сущности и выбранной в качестве прототипа является пробка заливной горловины преимущественно топливного бака транспортного средства по патенту на изобретение RU 2414363 от 18.12.2009 г, содержащая пустотелую, в виде стакана крышку с закрытым торцом и наружной цилиндрической поверхностью, образующей рукоятку для вращения, с внутренней резьбой для навинчивания на заливную горловину и уплотняемую кольцевой плоской прокладкой, выполненной из упругого маслобензостойкого материала, закрепленный к внутренней поверхности внутреннего торца крышки съемный пустотелый колпачек с фланцем, фильтрующий элемент, выполненный из воздухопроницаемого материала, расположенный внутри колпачка, соединяющие внутреннюю полость заливной горловины бака с атмосферой вентиляционные каналы в крышке и колпачке. Для поддержания определенного давления в баке, для входа в бак воздуха из атмосферы и выхода воздуха из бака, его очистки, предусмотрены впускной и выпускной клапаны.
Недостатком конструкции является то, что фильтрующий элемент известной пробки из-за его небольшого объема имеет недостаточную «грязеемкость», из-за чего при эксплуатации самоходной машины в условиях повышенной запыленности будут увеличенные затраты на обслуживание из-за частой замены фильтрующего элемента. Кроме того, недостатком известной пробки является наличие большого количества деталей, в том числе пластиковых, что усложняет ее конструкцию, увеличивает стоимость подготовка производства из-за необходимости проектировать и изготавливать дорогостоящие прессформы, что нецелесообразно в условиях мелкосерийного производства. Указанные недостатки увеличивают стоимость жизненного цикла топливной системы и самоходной машины.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей полезной модели является создание надежной в эксплуатации, ремонтопригодной конструкции узла запирания заправочной горловины топливного бака самоходной машины, обеспечивающей фильтрацию поступающего в бак воздуха и фильтрацию выходящего из бака воздуха, возможную к изготовлению в условиях мелкосерийного производства с минимальной подготовкой производства, имеющую минимальную стоимость жизненного цикла.
Технический результат достигается за счет того, что в узле запирания заправочной горловины бака, содержащем крышку 1 с закрытым торцом 2 и наружной цилиндрической поверхностью 3, образующей рукоятку для вращения, с резьбой 4 для навинчивания на заливную горловину 5 и уплотняемую кольцевой прокладкой 6, закрепленный к внутренней поверхности закрытого торца 2 крышки 1 съемный колпачек 7 с фланцем 8, фильтрующий элемент 9, расположенный внутри колпачка 7, соединяющие внутреннюю полость заливной горловины бака с атмосферой вентиляционные каналы в крышке 1 и колпачке 7, новым является то, что на закрытом торце 2 во внутренней полости крышки предусмотрены ступенчатый выступ 10 с размещенной на нем кольцевой прокладкой 6 и дополнительное цилиндрическое углубление 11 диаметром равным или меньше внутреннего диаметра прокладки 6, соответствующее наружному диаметру фланца 8 колпачка 7, на цилиндрической поверхности дополнительного углубления 11 предусмотрена кольцевая канавка 12, для размещения съемного спорного кольца 13 для закрепления фланца 8 колпачка 7, вентиляционные каналы выполнены в виде сквозного отверстия 14 на закрытом торце 2 крышки 1 и сквозных отверстий 15 в торце колпачка 7, расположенные на противоположных торцах от фильтрующего элемента 9.
Полезную модель дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата.
Ось отверстия 14 вентиляционного канала на закрытом торце 2 крышки 1 не совпадает с осями отверстий 15 в торце колпачка 7.
Оси отверстий 15 вентиляционного канала на торце колпачка 7 расположены максимально близко к наружной части его торца.
Прокладка 6, упирающаяся по плоскости на ступенчатый выступ 10 внутреннего торца 2 крышки 1 наружным диаметром, зафиксирована от выпадания в канавке для выхода резьбы 16, расположенной на окончании резьбы 4 перед торцом ступенчатого выступа 10 крышки 1.
Фильтрующий элемент 9 по форме соответствует внутренней полости колпачка 7.
В крышке 1, для облегчения установки стопорного кольца 13, в месте сопряжения поверхностей дополнительного цилиндрического углубления 11 и плоскостью ступенчатого выступа 10 предусмотрена фаска 17.
Наружная цилиндрическая поверхность 3 крышки 1, образующая рукоятку для вращения, снабжена рифлениями 18.
Прокладка 6 выполнена из упругого маслобензостойкого материала, например, резины.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан общий вид узла запирания заправочной горловины бака, изображение вид на узел снизу.
На фиг. 2 показан разрез по стрелкам А-А на фиг. 1.
Перечень конструктивных элементов:
1 – крышка;
2 – закрытый торец;
3 – наружная цилиндрическая поверхность;
4 – резьба;
5 – горловина;
6 – прокладка;
7 – колпачек;
8 – фланец;
9 – фильтрующий элемент;
10 – ступенчатый выступ;
11 – дополнительное цилиндрическое углубление;
12 – кольцевая канавка;
13 – стопорное кольцо;
14 – сквозное отверстие крышки;
15 – сквозное отверстие колпачка;
16 – канавка для выхода резьбы;
17 – фаска;
18 – рифление.
Узел запирания заправочной горловины, преимущественно топливного бака самоходной машины, содержит пустотелую, в виде стакана крышку 1 с закрытым торцом 2 и наружной цилиндрической поверхностью 3, образующей рукоятку для вращения, с внутренней резьбой 4 для навинчивания на заливную горловину 5 топливного бака. Крышка 1 уплотняется на горловине 5 кольцевой плоской прокладкой 6, выполненной из упругого маслобензостойкого материала, например, резины или силикона. К внутренней поверхности закрытого торца 2 крышки 1 закреплен съемный пустотелый колпачек 7 с фланцем 8. Фильтрующий элемент 9, выполненный из воздухопроницаемого материала, расположен внутри колпачка 7. На закрытом торце 2 во внутренней полости крышки 1 предусмотрен ступенчатый выступ 10, на нем размещается кольцевая плоская прокладка 6 и дополнительное цилиндрическое углубление 11, диаметром равным или меньше внутреннего диаметра прокладки 6, соответствующее наружному диаметру фланца 8 колпачка 7. На цилиндрической поверхности дополнительного цилиндрического углубления 11 предусмотрена кольцевая канавка 12 для размещения съемного стопорного кольца 13 для закрепления фланца 8 колпачка 7. Соединяющие внутреннюю полость заливной горловины 5 бака с атмосферой вентиляционные каналы в крышке 1 и колпачке 7 выполнены в виде сквозного отверстия крышки 14 на закрытом торце 2 крышки 1 и, например от трех до восьми, сквозных отверстий колпачка 15 в торце колпачка 7, расположенные на противоположных торцах от фильтрующего элемента 9. Ось сквозного отверстия крышки 14 в центре закрытого торца 2 крышки 1 не совпадает с осями сквозных отверстий колпачка 15 в торце колпачка 7. Оси сквозных отверстий колпачка 15 на торце колпачка 7 расположены максимально близко к наружной части его торца. Прокладка 6 упирается по плоскости на ступенчатый выступ 10 закрытого торца 2 крышки 1 и наружным диаметром зафиксирована от выпадания в канавке для выхода резьбы 16, расположенной на окончании резьбы 4 перед торцом ступенчатого выступа 10 крышки 1. Фильтрующий элемент 9 по форме соответствует внутренней полости колпачка 7. В крышке 1, для облегчения установки стопорного кольца 13, в месте сопряжения поверхностей дополнительного цилиндрического углубления 11 и плоскости ступенчатого выступа 10 предусмотрена фаска 17. Для облегчения откручивания и закручивания крышки 1 на наружной цилиндрической поверхности 3 крышки 1 предусмотрено рифление 18.
Узел запирания заправочной горловины бака изготавливается, собирается и работает следующим образом.
Сборка узла осуществляется следующим образом: в колпачек 7 вставляется фильтрующий элемент 9, колпачек 7 вместе с фильтрующим элементом 9 вставляется в дополнительное цилиндрическое углубление 11 закрытого торца 2 крышки 1, фланец 8 колпачка 7 фиксируется стопорным кольцом 13, которое заходя по фаске 17, устанавливается в кольцевую канавку 12, расположенную в дополнительном цилиндрическом углублении 11, на плоскость ступенчатого выступа 10 устанавливается прокладка 6 и за счет того, что наружный диаметр прокладки 6 больше диаметра резьбы 4, фиксируется в канавке для выхода резьбы 16. Узел готов к использованию.
Конструкция работает следующим образом. Крышка 1 накручивается на заливную горловину 5 топливного бака до упора прокладкой 6 в торец горловины 5, по стыку торца горловины 5 плоскостью прокладки 6 производится уплотнение крышки 1.
При понижении давления в топливном баке ниже атмосферного (в связи с уменьшением объема топлива при работе двигателя) атмосферный воздух входит из атмосферы через сквозное отверстие крышки 14 закрытого торца 2 крышки 1, проходит через фильтрующий элемент 9 и поступает через сквозные отверстия колпачка 15 в бак, тем самым уменьшает разрежение в топливном баке. При этом воздух проходит из атмосферы через фильтрующий элемент 9, где происходит его очистка от примесей пыли и влаги.
При повышении давления в топливном баке выше атмосферного (например, при нагреве бака при работе в жарких условиях электролизного корпуса) воздух вместе с парами топлива, имея избыточное давление в баке и горловине 5, выходит через сквозные отверстия колпачка 15, проходит через фильтрующий элемент 9, где пары топлива фильтруются и воздух через сквозные отверстия крышки 14 выходит в атмосферу. При этом сопротивление проходу воздуха фильтрующим элементом 9 из бака и в бак позволяет поддерживать в требуемых пределах рабочее давление в баке (емкости) самоходной машины, эксплуатируемой в различных климатических условиях или при смене температурного режима работы.
По сравнению с ближайшим аналогом, снабжение узла запирания заправочной горловины бака фильтрующим элементом 9 большой «грязеемкости» позволяет очищать поступающий воздух в бак от вредных примесей, что увеличивает ресурс работы двигателя внутреннего сгорания.
Выполнение сквозного отверстия крышки 14 в центре закрытого торца 2 крышки 1 и трех или четырех сквозных отверстий колпачка 15 в торце колпачка 7, расположенных на противоположных торцах от фильтрующего элемента 9, максимально близко к наружной части торца колпачка 7, обеспечивает лучшую очистку воздуха и большую «грязеемкость» фильтрующего элемента 9 по сравнению с ближайшим аналогом за счет использования максимально большого объема фильтрующего элемента 9 при проходе воздуха.
Снабжение крышки 1 ступенчатым выступом 10 с канавкой для выхода резьбы 16 с помощью прокладки 6 обеспечивает герметичность установки крышки 1 на горловине 5, а за счет фиксации прокладки 6 наружным диаметром в канавке для выхода резьбы 16 на окончании резьбы 4 обеспечивает фиксацию от выпадания прокладки 6 при откручивании крышки 1 с горловины 5, что повышает удобство работы.
Снабжение крышки 1 в месте сопряжения поверхностей дополнительного цилиндрического углубления 11 и плоскости ступенчатого выступа 10 фаской 17 облегчает установку стопорного кольца 13.
Снабжение крышки 1 рифлениями 18 на наружной цилиндрической поверхности 3 крышки 1 обеспечивают удобство закручивания и откручивания крышки 1 с горловины 5.
Выполнение крышки 1 с внутренней резьбой 4, накручиваемой на наружную резьбу горловины 5, обеспечивает после откручивания крышки 1 участок чистой горловины вверху, что не позволяет попадать в горловину 5 при заправке топливом пыли, что увеличивает ресурс работы двигателя.
Выполнение стопорения колпачка 7 с фильтрующим элементом 9 при помощи стопорного кольца 13 упрощает сборку и разборку крышки, например, для промывки или замены фильтрующего элемента 9.
Выполнение деталей узла в виде простых деталей упрощает ее изготовление, сборку и разборку.
По сравнению с аналогами предлагаемая конструкция имеет хорошую ремонтопригодность конструкции за счет небольшого количества деталей и за счет того, что при эксплуатации обеспечена возможность простой разборки и сборки узла без применения специального инструмента и оснастки, и возможность оперативной замены любой детали применяемой в конструкции узла, в том числе фильтрующего элемента.
Минимальная стоимость жизненного цикла при изготовлении, обслуживании и эксплуатации обеспечивается тем, что минимизирована стоимость подготовки производства при мелкосерийном производстве самоходных машин, которая обеспечивается за счет минимального количества технологической оснастки и использования широкоуниверсального оборудования на изготовление деталей и использованием широко распространенных материалов в конструкции. Минимальная стоимость жизненного цикла при эксплуатации обеспечивается за счет увеличенного объема «грязеемкости» фильтрующего элемента, которая уменьшает трудоемкость технического обслуживания, так как не требует частой замены. Предпочтительным материалом для изготовления крышки 1, колпачка 7 при мелкосерийном производстве самоходных машин является черный или цветной металл. Предпочтительным материалом для изготовления стопорного кольца 13 является пружинная проволока. Предпочтительным материалом для изготовления прокладки 6 является маслобензостойкая листовая резина. Предпочтительным материалом для изготовления фильтрующего элемента 9 является воздухопроницаемый материал, например, войлок.
Таким образом, предлагаемая конструкция надежна, универсальна, ремонтопригодна, имеет минимальную трудоемкость ремонта и обслуживания топливной системы, позволяет безопасно устанавливать узел на широкую номенклатуру самоходных машин, что наиболее выгодно при мелкосерийном производстве самоходных машин разных моделей, поскольку при изготовлении и сборке не требуется специального инструмента и сложной специальной оснастки.
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 в конструкции топливных баков разной конструкции.