ДВУХСЕДЕЛЬНЫЙ ПОПЛАВКОВЫЙ КЛАПАН Российский патент 2001 года по МПК F16K1/44 F16K31/18 

Изобретение относится к поплавковому клапану, устанавливаемому в масляном либо топливном баке летательного аппарата и предназначенному для автоматизации процесса заправки баков рабочими жидкостями при подготовке самолета к полету либо в полете, например при заправке самолета топливом в воздухе.

Известен двухседельный клапан для заправки сосуда жидкостью, содержащий корпус с посадочными седлами, в котором на оси вращения закреплен рычаг с поплавком, соединенный с установленными на штоке двумя клапанами [1].

При заправке бака жидкостью при достижении в нем заданного уровня поплавок всплывает вверх вместе с жидкостью и через систему рычагов и тяг сажает одновременно клапаны на их посадочные седла в корпусе, тем самым отсекая поступленние жидкости в емкость; при понижении уровня поплавок опускается и отрывает клапаны от их посадочных седел и жидкость опять начинает поступать в емкость.

Недостатком известного устройства является то, что два клапана, прикрывающие одновременно два посадочных седла в корпусе, закреплены на штоке неподвижно, либо выполнены с ним за одно целое, что снижает надежность устройства из-за неточности в настройке, так как не удается выдержать расстояние между клапанами, равным расстоянию между их посадочными седлами (для обеспечения герметичности срабатывания) и расстояние каждого из клапанов до соответствующего посадочного седла (для обеспечения заданного уровня заправки в момент отсечки поступления жидкости в емкость). Другой недостаток известного устройства заключается в малой величине подъемной силы поплавка, так как зачастую из-за ограниченных размеров сосуда (например, маслобака) не представляется возможным увеличить ни плечо рычага, ни объем поплавка. В результате, подъемная сила поплавка становится соизмеримой с силой тяжести подвижных элементов сочленения поплавкового клапана, что отражается в нечетком его срабатывании. Упомянутые недостатки могут привести к негерметичности отсечки поступления жидкости в маслобак и нестабильности уровня заправки (переполнение либо недозаправка), что влечет за собой отказ маслосистемы в работе и может привести к катастрофе летательного аппарата.

Задача изобретения - обеспечение надежности клапана за счет улучшения герметичности отсечки поступления жидкости в сосуд при срабатывании и фиксации положения клапанов относительно посадочных седел и между собой посредством бесступенчатого регулирования как расстояния между клапанами, так и расстояния каждого из клапанов до соответствующего ему посадочного седла и за счет повышения точности срабатывания посредством механической разгрузки чувствительного элемента (поплавка) от вредного влияния сил тяжести подвижных элементов сочленения.

Указанная задача решается тем, что в двухседельном поплавковом клапане, содержащем корпус с посадочными седлами, в котором на оси вращения закреплен рычаг с поплавком, соединенный с установленными на штоке двумя клапанами, клапаны установлены на штоке с возможностью осевого перемещения и подпружинены в сторону регулируемых упоров, расположенных на штоке с внешней стороны каждого клапана; между корпусом и рычагом параллельно штоку установлена пружина сжатия так, что
P_пр/P_т≅L/l,
где P_пр - усилие предварительного сжатия пружины,
P_т - вес поплавка с рычагом,
L - расстояние от центра тяжести поплавка с рычагом до оси вращения рычага,
l - расстояние от оси пружины до оси вращения рычага.

Благодаря свободному ходу относительно штока подпружиненные в сторону регулируемых упоров клапаны, постоянно контактируя с ними, отслеживают положение упоров на штоке при перемещении их в любую из двух сторон, что дает возможность добиться положения, когда расстояние между клапанами будет равно расстоянию между их посадочными седлами в корпусе, а это, в свою очередь, обеспечит герметичность отсечки при срабатывании устройства. При этом при одновременном смещении клапанов влево или вправо расстояние между ними не изменяется, а будет изменяться только расстояние клапанов относительно центра тяжести поплавка, что дает возможность проводить одновременно с настройкой герметичности и настройку на заданный уровень заправки сосуда.

Благодаря воздействию на рычаг усилия от сжатой пружины появляется момент силы относительно оси вращения рычага, действующий на него в направлении, противоположном действию момента от силы тяжести поплавка, что дает возможность компенсировать вредное влияние на чувствительность поплавкового клапана веса подвижных частей сочленения. При реализации разгрузки чувствительного элемента (поплавка) от веса подвижных элементов устройства поплавку будет достаточно, едва коснувшись своей поверхностью жидкости, получить достаточную подъемную силу для поднятия штока с клапанами и надежного прикрытия посадочных седел.

Анализ современного уровня техники в области арматуростроения показал, что двухседельные поплавковые клапаны с клапанами, установленными на штоке с возможностью осевого перемещения и подпружиненными в сторону регулируемых упоров, расположенных на штоке с внешней стороны каждого клапана и с механической разгрузкой чувствительного элемента (поплавка) от вредного влияния силы тяжести подвижных элементов сочленения посредством пружины сжатия, установленной параллельно штоку между корпусом и рычагом, неизвестны. Поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемое устройство соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня".

Предлагаемый двухседельный поплавковый клапан в продольном разрезе изображен на чертеже. Клапан содержит корпус 1, поплавок с рычагом 2, вращающийся относительно оси 3. На рычаге 2 укреплен кронштейн 4, который при помощи серьги 5 соединен с блоком клапанов, состоящим из штока 6, установленных на нем со свободным ходом клапанов 7 и 8, пружины 9 и регулируемых упоров 10, расположенных на штоке 6 с внешней стороны каждого из клапанов. В корпус 1 установлена втулка 11 с посадочными седлами 12 и 13. Втулка 11 закреплена в корпусе 1 упругим кольцом 14. В корпус 1 на резьбе ввернут обратный клапан 15 со штуцером входа 16.

Во втулке 11 установлены уплотнительные кольца 17 и 18, а кольцо 19 уплотняет корпус обратного клапана 15.

В корпусе 1 на резьбе укреплен упор 20, ограничивающий ход клапанов на открытие, а между корпусом 1 и рычагом 2 параллельно штоку 6 установлена пружина сжатия 21. Клапан работает следующим образом. При понижении уровня жидкости в сосуде поплавок с рычагом 2 под действием силы тяжести блока клапанов опускается вниз до касания в упор 20, при этом клапаны 7 и 8 отрываются от посадочных седел 12 и 13. Заправляемая жидкость через штуцер входа 16 и обратный клапан 15 через окна в корпусе 1 и втулке 11 поступает в зазоры между клапанами 7, 8 и посадочными седлами 12, 13 и далее внутрь сосуда. При достижении заданного уровня заправки поплавок с рычагом 2, коснувшись поверхности жидкости, начинает поворачиваться вокруг оси 3, отрывается от упора 20 и разжимает пружину 21. При этом клапаны 7,8 садятся на свои посадочные седла, перекрывая подачу жидкости в сосуд.

Для регулирования уровня заправки сосуда жидкостью отвинчивают либо завинчивают регулируемый упор 10 со стороны клапана 7, изменяя расстояние клапана 7 до центра тяжести поплавка с рычагом 2. Затем для регулировки герметичности срабатывания клапана (отсечка подачи жидкости) отвинчивают либо завинчивают регулируемый упор со стороны клапана 8 так, чтобы расстояние между клапанами 7 и 8 в точности ровнялось бы расстоянию между их посадочными седлами 12 и 13. После проверки герметичности клапанов регулируемый упор 10 со стороны клапана 8 контрится обжатием гибкой части упора 10 на лыски в штоке 6.

Пружина 9 создает постоянный распор между клапанами, обеспечивая постоянство отрегулированного расстояния между ними. Для механической разгрузки поплавка с рычагом от вредного действия сил тяжести подвижных элементов сочленения производится подбор предварительного натяга пружины 21 (например, подкладывая под нее шайбы), чтобы обеспечить соотношение
P_пр/P_т≅L/l
Как видно из описания изобретения, для его реализации используются элементы, каждый из которых в отдельности широко используется в промышленности, вследствие чего можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Источник информации
1. Д.Ф. Гуревич "Расчет и конструирование трубопроводной арматуры, М-Л., Машиностроение, 1964 г., стр. 134, фиг. 43.

Изобретение предназначено для заправочных устройств, например для заправки топливных и масляных баков летательных аппаратов рабочими жидкостями. Двухседельный поплавковый клапан содержит корпус с посадочными седлами. В корпусе на оси вращения закреплен рычаг с поплавком. Рычаг соединен с установленными на штоке двумя клапанами. Клапаны установлены на штоке с возможностью осевого перемещения и подпружинены в сторону регулируемых упоров. Последние расположены на штоке с внешней стороны каждого клапана. Изобретение обеспечивает герметичность и точность настройки на заданный уровень срабатывания путем непрерывного регулирования как расстояния между клапанами, так и расстояния между клапанами и их седлами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Двухседельный поплавковый клапан, содержащий корпус с посадочными седлами, в котором на оси вращения закреплен рычаг с поплавком, соединенный с установленными на штоке двумя клапанами, отличающийся тем, что клапаны установлены на штоке с возможностью осевого перемещения и подпружинены в сторону регулируемых упоров, расположенных на штоке с внешней стороны каждого клапана. 2. Двухседельный поплавковый клапан по п.1, отличающийся тем, что между корпусом и рычагом параллельно штоку установлена пружина сжатия так, что
P_пр/P_т≅L/l,
где Р_пр - усилие предварительного сжатия пружины;
P_r - вес поплавка с рычагом;
L - расстояние от центра тяжести поплавка с рычагом до оси вращения рычага;
l - расстояние от оси пружины до оси вращения рычага.