РАЗЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПРАВКИ КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК B60S5/02 B64D37/30 

Изобретение относится к областям техники, использующими криогенные жидкости, в частности к средствам заправки криогенного топлива в авиационной технике и может быть использовано в других отраслях машиностроения.

Известно разъемное устройство для заправки криогенной жидкости, содержащее наконечник, взаимодействующий со штуцером заправляемой системы, и замковый механизм для фиксации наконечника на штуцере, при этом штуцер и наконечник выполнены с внутренними каналами для подачи жидкой фазы и внешними каналами для дренирования паров топлива и снабжены уплотнениями, установленными в зоне стыка внешних каналов наконечника и штуцера для герметизации дренируемых паров от внешней среды и дополнительными уплотнениями, установленными на внутренних каналах для разделения жидкой и газообразной фаз, и установленными в этих каналах отсечными клапанами для перекрытия упомянутых каналов перед отстыковкой наконечника, управляемыми посредством привода [1]
Недостатками известного устройства является то, что соединение наконечника типа ННЗ-4 с бортовым штуцером однопоточное, что приводит к увеличению веса системы заправки дренажа самолета и увеличению времени заправки из-за технологии их подстыковки-расстыковки.

Соединение коаксиального наконечника с аналогичной конструкцией бортового штуцера предусматривает установку в их внутренних и внешних каналах отсечных клапанов опережающего действия. Но при этом усложняется конструкция элементов соеди- нения из-за необходимости конструктивной развязки самих каналов и установленных в них клапанов. Данное обстоятельство накладывает повышенные требования к узлам герметизации каналов в отстыкованном положении, что вместе с конструктивными требованиями в целом увеличивает вес соединения.

Технический результат достигается тем, что в разъемном устройстве для заправки криогенной жидкости, содержащем нако- нечник, взаимодействующий со штуцером заправляемой системы, и замковый механизм для фиксации наконечника на штуцере, при этом штуцер и наконечник выполнены с внутренними каналами для подачи жидкой фазы и внешними каналами для дренирования паров топлива и снабжены уплотнениями, установленными в зоне стыка внешних каналов наконечника и штуцера для герметизации дрениру- емых паров от внешней среды, дополнительными уплотнениями, установленными на внутренних каналах для разделения жидкой и газообразной фаз, и установленными в этих каналах отсечными клапанами для перекрытия упомянутых каналов перед отстыковкой наконечника, управляемыми посредством привода, отсечной клапан внутреннего канала штуцера выполнен с направляющими, а отсечной клапан внутреннего канала наконечника с опорной площадкой, при этом устройство снабжено механизмом типа "ножниц" с рычагами, установленными на оси и взаимодействующими одними концами с направляющими отсечного клапана внутреннего канала штуцера, а другими с опорной площадкой отсечного клапана внутреннего канала наконечника, причем ось вращения рычагов закреплена на стенке на конце внутреннего канала штуцера, при этом отсечные клапана внешнего и внутреннего каналов штуцера связаны общей тягой, причем тяги штуцера и наконечника подпружинены, а отсечной клапан внешнего канала штуцера связан с приводом посредством дополнительной тяги, образующей с внешним каналом штуцера герметичное соединение в виде в сильфона.

Кроме того, головная часть внутреннего канала наконечника соединена с неподвижной частью внутреннего канала наконечника сильфоном и подпружинена относительно корпуса.

Кроме этого, внутренние каналы штуцера и наконечника изогнуты и выполнены с полостями для дренирования паров, при этом полости для дренирования паров расположены за зоной изгиба, а тяга для открытия отсечных клапанов в месте прохода через стенку внутреннего канала снабжена уплотнением.

Кроме того, наконечник снабжен патрубками для подачи нейтрального газа во внешний канал.

На фиг.1 изображено разъемное устройство для заправки криогенной жидкостью в рабочем положении с закрытыми внутренними и внешними каналами отсечными клапанами; на фиг. 2 то же, с открытыми внутренними и внешними каналами (фиг.1); на фиг. 3 то же, после закрепления захватами наконечника к закрепляемой системе (фиг.1); на фиг. 4 то же, выше линии О-О (фиг.3), в положении, когда наконечник продвинут вдоль оси штуцера и создано уплотнение между наружными стенками внешних каналов штуцера и наконечника; на фиг. 5 - сечение, привод управления клапанами расположен на наконечнике (фиг.1).

Разъемное устройство для заправки криогенной жидкостью содержит штуцер 1 заправляемой системы и наконечник 2 трубопровода заправщика. Штуцер 1 имеет внутренний канала 3 для прохода криогенный жидкости, внешний канал 4 для прохода дренируемых паров криогенной жидкости, отсечной клапан 5, подпружиненный относительно обтекателя 6. Обтекатель 6 закреплен к стенке внутреннего канала 3. Внешний канал 4 перекрыт посредством клапана 7. Тяга 8 соединяет отсечной клапан 5 и через пружину 9 отсечной клапан 7, а дополнительная тяга 10, соединяет отсечной клапан 7 с наружным приводом (на чертеже не показан).

Изоляция внешнего канала 4 от внешней среды в месте выхода тяги 10 через торцевую стенку штуцера осуществляется устройством в виде сильфона. Ось вращения 12 рычагов механизма типа "ножниц" 11 закреплена на стенке внутреннего канала 3 штуцера. Одни концы рычагов "ножниц" контактируют с направляющими отсечного клапана 5 внутреннего канала 3 штуцера 1, а другие концы с опорной площадкой отсечного клапана 15 внутреннего канала 13 наконечника 2. Наконечник 2 имеет внутренний канал 13 для прохода криогенной жидкости и внешний канал 14 для выхода дренируемых паров криогенной жидкости.

Для перекрытия внутреннего канала служит отсечной клапан 15, подпружиненный относительно обтекателя 16, закрепленного к стенке внутреннего канала 13, а для перекрытия внешнего канала служит отсечной клапан 17.

Тяга 18 соединяет отсечный клапан 15 через пружину 19 с отсечным клапаном 17. Головная часть 20 внутреннего канала 13 наконечника 2. имеет сильфон 21 для обеспечения возможности ее перемещения относительно стенки внешнего канала, поверхность 22, контактирующую с поверхностью внутреннего канала 3 штуцера 1 и поджимаемой к штуцеру 1 пружинами 23. Стенка внешнего канала 14 имеет уплотнения 25 и 26, контактирующие с ответными поверхностями внешнего канала 4 штуцера 1, 2 патрубка 27 с отсечными клапанами для продувки полости наружного канала штуцера 1 и наконечника 2 нейтральным газом (один из патрубков на чертеже не показан).

На корпусе наконечника 2 установлено запорное устройство, включающее в себя обечайку 28 с упором 29, кожух 30, имеющий возможность перемещения относительно обечайки 28, в котором установлены на осях 31 захваты 32 с пружинами 33 и механизм 34 фиксированного перемещения кожуха 30 относительно обечайки 28.

Устройство работает следующим образом.

Перед стыковкой механизмом 34 кожух 30 устанавливается относительно обечайки 28 наконечника 1 таким образом, чтобы упоры 32 обечайки 28 были расположены против выемок захватов 32. Тем самым обеспечивается поворот захватов 32 вокруг оси 31. Далее продольным по оси штуцера 2 перемещением наконечник 1 подстыковывается к борту заправляемой системы до упора в торец кожуха 30 и закрепляется от обратного перемещения подпружиненными самозакрывающимися в данном положении захватами 32 (фиг. 3). После чего с применением механизма 34 наконечник 1 перемещается далее вдоль оси штуцера 2 в следующее фиксированное положение. При этом упоры 29 обечайки 28 перемещаются вдоль захватов и, контактируя с поверхностями захватов, обращенными к упорам, создают предохранение от произвольного отцепления захватов от борта заправляемой системы, а уплотнение 25, войдя в контакт с поверхностью штуцера, обеспечивает создание герметичной полости, образованной отсечными клапанами наконечника 2 и штуцера 1 каналов жидкой и паровой фазы жидкости и вышеуказанным уплотнением 25 между наружными стенками канала паровой фазы жидкости. В этом положении обеспечивается продувка нейтральным газом образованной герметичной полости.

При дальнейшем перемещении наконечника 2 до следующего фиксированного механизмом 34 положения (фиг. 1) наконечник 1 дополнительно уплотняется торцевым уплотнением 26 подпружиненным механизмом 34 для обеспечения надежности изоляции криогенной жидкости и ее паров от внешней среды. Кроме того, происходит стыковка внутренних каналов 3 и 13 штуцера 1 и наконечника 2 с уплотнением на поверхности 22 головной части 20 внутреннего канала 13 наконечника 2, имеющий возможность незначительного перемещения за счет сильфона 21 относительно стенки внешнего канала, поджимаемого к ответной поверхности стенки внутреннего канала 3 штуцера 1 пружинами 23.

Такое положение является исходным для заправки криогенной жидкости, а после окончания заправки служит для продувки и отогрева наконечника "горячим" нейтральным газом. Для заправки внешним приводом через дополнительную тягу 10 отжимаются отсечные клапаны 5 и 15 внутреннего 3, 14 штуцера 1 и наконечника 2 и отсечные клапаны 7, 17 внешнего канала 4, 14, причем отжатие клапанов 15 и 17 наконечника 2 осуществляется механизмом типа "ножниц", ось вращения 12 которых закреплена к стенке внутреннего канала штуцера 1, одни концы рычагов "ножниц" контактируют с направляющими на отсечном клапане 5 штуцера 1, а другие с опорной поверхностью отсечного клапана 15 наконечника 2.

Криогенная жидкость по внутреннему каналу 3, 13 поступает от заправщика в заправляемую систему, а дренажируемые пары этой жидкости из заправляемой системы по внешнему каналу 4,14 к заправщику или другому приемнику для их утилизации ( фиг2). По получении необходимой порции криогенной жидкости в заправляемую систему по сигналу, исходящему со стороны заправляемой системы, снимается усилие внешнего привода с тяги 10 и под действием пружин, расположенных между обтекателями 6, 16 и отсечными клапанами 5, 15 происходит перекрытие внутренних и внешних каналов штуцера 1 и наконечника 2 отсечными клапанами 5, 15 и 7, 17. После чего производится продувка и отогрев наконечника "горячим" нейтральным газом через патрубки 27, процесс которого заканчивается после перемещения наконечника 1 в фиксированное механизмом 34 положение (фиг4). При дальнейшем перемещении наконечника, пройдя положение (фиг. 3), обечайка 28 своими упорами 29 контактирующими с хвостовыми, выполненными наклонно к оси наконечника, поверхностями захватов 32 раскрывает эти захваты и наконечник отводится от борта заправляемой системы.

При установке внешнего привода на наконечник заправщика криогенной жидкости с контролем объема заправляемой жидкости в заправляемую систему и управлением началом и концом подачи жидкости со стороны заправщика разъемного устройства для заправки криогенной жидкости (фиг.5) где тяги 8, 10 и механизм 11 типа "ножницы" установлены не на штуцере 1, а на наконечнике 2. В остальном конструкция устройства идентична изложенному ранее.

Использование: в отраслях техники, использующих криогенные жидкости, в частности средствах заправки криогенного топлива в авиационной технике. Сущность изобретения: разъемное устройство для заправки криогенной жидкости состоит из наконечника 2 заправщика и штуцера 1 заправляемой системы. Штуцер 1 имеет внутренний канал 5 для жидкой фазы и внешний канал 4 для паров дренируемой фазы, расположенные коаксильно. Внутренние 3 и 13 и внешние 4 и 14 каналы штуцера 1 и наконечника 2 содержат отсечные клапаны 5, 7 и 15, 17, соединенные соответственно подпружиненными тягами 8 и 18. Для открытия клапанов 15 и 5 наконечника и штуцера, последний содержит механизм типа "ножниц", установленный на отсечном клапане 5 внутри канала 3. Головная часть 20 внутреннего канала 13 наконечника 2 соединена с неподвижной частью внешнего канала 14 наконечника через сильфон 21 и подпружинена относительно корпуса. Внутренние каналы 3 и 13 штуцера 1 и наконечника 2 выполнены изогнутыми, а в полости за изгибом располагаются отсечные клапаны 7 и 17. Тяги 8 и 18 снабжены уплотнением в зоне их прохода из внешнего канала во внутренний. Для подачи нейтрального газа в зону внешнего канала 14 между отсечными клапанами 15 и 17 наконечник 2 снабжен патрубками 27. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Разъемное устройство для заправки криогенной жидкости, содержащее наконечник, взаимодействующий со штуцером заправляемой системы, и замковый механизм для фиксации наконечника на штуцере, при этом штуцер и наконечник выполнены с внутренними каналами для подачи жидкой фазы и внешними каналами для дренирования паров топлива и снабжены уплотнениями, установленными в зоне стыка внешних каналов наконечника и штуцера для герметизации дренируемых паров от внешней среды, и дополнительными уплотнениями, установленными на внутренних каналах для разделения жидкой и газообразной фаз, и установленными в этих каналах отсечными клапанами для перекрытия упомянутых каналов перед отстыковкой наконечника, управляемыми посредством привода, отличающееся тем, что отсечной клапан внутреннего канала штуцера выполнен с направляющими, а отсечной клапан внутреннего канала наконечника с опорной площадкой, при этом устройство снабжено механизмом типа ножниц с рычагами, взаимодействующими одними концами с направляющими отсечного клапана внутреннего канала штуцера, а другими с опорной площадкой отсечного клапана внутреннего канала наконечника, причем ось вращения рычагов закреплена на стенке на конце внутреннего канала штуцера, при этом отсечные клапаны внешнего и внутреннего каналов штуцера связаны общей тягой, причем тяги штуцера и наконечника подпружинены, а отсечной клапан внешнего канала штуцера связан с приводом посредством дополнительной тяги, образующей с внешним каналом штуцера герметичное соединение в виде сильфона. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что головная часть внутреннего канала наконечника соединена с неподвижной частью внутреннего канала наконечника сильфоном и подпружинена относительно корпуса. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние каналы штуцера и наконечника изогнуты и выполнены с полостями для дренирования паров, при этом полости для дренирования паров расположены за зоной изгиба, а тяга для открытия отсечных клапанов в месте прохода через стенку внутреннего канала снабжена уплотнением. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наконечник снабжен патрубками для подачи нейтрального газа во внешний канал.