КЛАПАН ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ СЛИВА ВОДЫ, ТОПЛИВНЫЙ БАК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ И СПОСОБ СЛИВА ВОДЫ ИЗ ТОПЛИВНОГО БАКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2011 года по МПК F16K1/44 B64D37/00 

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к клапанам топливных баков, в частности к клапану для слива воды топливного бака летательного аппарата.

Уровень техники

На дне топливного бака летательного аппарата нередко скапливается вода. Особенно часто это возникает на летательных аппаратах, эксплуатирующихся в условиях значительных колебаний давления или влажности. По этой причине летательный аппарат может быть оснащен клапаном для слива воды, через который может удаляться избыточная вода.

Во время полета, а также при холодной погоде летательный аппарат подвергается воздействию очень низких температур. Это может привести к замерзанию воды, находящейся вблизи холодной стенки топливного бака. Известные сливные клапаны подвержены по крайней мере частичному заполнению водой. При этом часть этой воды, находящейся вблизи холодной стенки, может замерзнуть, вызывая тем самым защемление клапана. В этом случае нельзя слить воду из бака и ее удаление должно быть отложено до тех пор, пока замерзшая вода в клапане не оттает. Очевидно, что любые задержки или ограничения, связанные с техническим обслуживанием летательного аппарата, являются нежелательными.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является разрешение или смягчение по крайней мере одной из вышеперечисленных проблем.

Настоящее изобретение представляет собой клапан летательного аппарата для слива воды, содержащий пропускной канал для протекания жидкости между внутренней и внешней сторонами топливного бака, шток, первый и второй элементы уплотнения, при этом шток может перемещаться между открытым положением, в котором расположение первого и второго элементов уплотнения позволяет жидкости свободно протекать через пропускной канал, и закрытым положением, в котором расположение первого и второго элементов уплотнения не позволяет жидкости протекать через пропускной канал, предотвращая тем самым попадание жидкости в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.

Герметизация пространства между первым и вторым элементами уплотнения при закрытом положении клапана помогает предотвратить накопление воды в промежутках между интервалами обслуживания летательного аппарата. Это позволяет не допустить скапливание и замерзание воды в части клапана, расположенной вблизи холодной стенки топливного бака. Таким образом, целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик клапана при работе в условиях низких температур.

Шток может скользить между открытым и закрытым положениями. Шток может устанавливаться соосно с пропускным каналом. Первый и второй элементы уплотнения могут быть установлены соосно со штоком. Шток может сдвигаться в закрытое положение под воздействием упругой силы. Воздействие упругой силы на шток может создаваться при помощи пружины. Таким образом, шток может быть перемещен из закрытого положения в открытое, например наземным персоналом путем проталкивания его в направлении, противоположном воздействию упругой силы, при этом шток устроен таким образом, что при снятии силового воздействия он возвращается в закрытое положение.

Далее будет понятно, что шток не обязательно должен быть выполнен в виде круглого цилиндра и, фактически, может иметь любую форму, какую может себе представить компетентный специалист.

Также будет понятно, что каждый из элементов уплотнения может представлять собой любой компонент, обеспечивающий блокирование пропускного канала. Например, один или оба элемента уплотнения могут быть выполнены в виде шайб уплотнения. Пропускной канал обычно может иметь круглое сечение. Элементы уплотнения обычно могут иметь круглую, например дискообразную, форму. С другой стороны, элементы уплотнения могут быть выполнены в виде сферических вставок.

Второй элемент уплотнения может являться подвижным по отношению к первому. Первый элемент уплотнения может быть установлен на штоке неподвижно. Второй элемент уплотнения может устанавливаться на штоке подвижно. Второй элемент уплотнения под воздействием упругой силы может сдвигаться в направлении положения, в котором второй элемент уплотнения будет расположен таким образом, что он не будет допускать свободного истечения жидкости через пропускной канал в случае, когда шток находится в закрытом положении. Перемещение второго элемента уплотнения под воздействием упругой силы может быть обеспечено при помощи пружины. Благодаря тому, что первый элемент уплотнения сдвигается (вместе со штоком) в свое закрытое положение, и второй элемент уплотнения сдвигается в свое закрытое положение, обеспечивается хорошая герметизация между обоими элементами уплотнения, поскольку относительное перемещение первого и второго элементов уплотнения позволяет скомпенсировать возникающие с течением времени изменения формы этих уплотнителей.

Клапан может содержать корпус. Корпус может по крайней мере частично определять конструкцию пропускного канала. Корпус может содержать первое посадочное место клапана, в которое плотно садится первый элемент уплотнения, когда шток находится в закрытом положении. Корпус может содержать второе посадочное место клапана, в которое плотно садится второй элемент уплотнения, когда шток находится в закрытом положении.

Далее будет понятно, что уплотнение может быть создано и между двумя жесткими частями (например, между металлической поверхностью первого элемента уплотнения и металлическим посадочным местом клапана), однако между гибкими элементами уплотнение будет более эффективным.

Клапан, а предпочтительнее первое посадочное место клапана, может содержать первый упругий элемент, причем этот первый упругий элемент располагается таким образом, что когда клапан находится в закрытом положении, он будет взаимодействовать с первым элементом уплотнения. В качестве альтернативы или дополнительной возможности клапан, а предпочтительнее второе посадочное место клапана, может содержать второй упругий элемент, при этом второй упругий элемент располагается таким образом, что, когда клапан находится в закрытом положении, он будет взаимодействовать со вторым элементом уплотнения. Первый элемент уплотнения может содержать упругий элемент. В качестве другого варианта или дополнительной особенности второй элемент уплотнения может содержать упругий элемент. Этот упругий элемент (или элементы) может быть выполнен, например, в виде резинового кольца (О-образной формы).

Часть корпуса, включающая в себя первое посадочное место клапана, может быть съемной по отношению к остальной части клапана. Таким образом, эта часть может удаляться, например, для осмотра или замены. При удалении этой части второй элемент уплотнения может предотвращать свободное протекание жидкости через пропускной канал.

В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения предложен топливный бак, содержащий описанный здесь клапан для слива воды.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предложен летательный аппарат, содержащий описанный здесь топливный бак.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предложен способ слива воды из вышеупомянутого летательного аппарата. Этот способ включает в себя шаги, позволяющие перемещать шток клапана из закрытого положения в открытое, позволяя сливать воду из топливного бака летательного аппарата, а затем перемещать шток из открытого положения в закрытое.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предложен способ слива воды из топливного бака летательного аппарата через клапан для слива воды, включающий в себя шаги по перемещению первого и второго элементов уплотнения в клапане для слива воды, которые позволяют жидкости свободно протекать через пропускной канал клапана для слива воды, обеспечивая ее слив из топливного бака летательного аппарата через пропускной канал, а затем, позволяя первому и второму элементам уплотнения перемещаться в положение, в котором расположение первого и второго элементов уплотнения предотвращает свободное протекание жидкости через пропускной канал и, следовательно, ее попадание в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предложен клапан летательного аппарата для слива воды, содержащий пропускной канал для протекания жидкости между внутренней и внешней сторонами топливного бака, первый элемент уплотнения и второй элемент уплотнения, при этом работа клапана заключается в переходах между двумя состояниями - открытым состоянием, в котором расположение первого и второго элементов уплотнения позволяет жидкости свободно протекать через пропускной канал, и закрытым состоянием, в котором расположение первого и второго элементов уплотнения не позволяет жидкости свободно протекать через пропускной канал, предотвращая тем самым ее попадание в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.

Далее будет понятно, что признаки изобретения, описанные здесь в отношении какой-то одной из особенностей настоящего изобретения, равным образом могут быть отнесены и ко всем остальным.

Краткое описание чертежей

Далее здесь, исключительно в качестве примера, будут описаны различные варианты исполнения изобретения со ссылками на следующие сопровождающие чертежи:

Фиг. 1 - разрез известного клапана и

Фиг. 2 - разрез клапана в соответствии с первым вариантом исполнения настоящего изобретения.

Осуществление изобретения.

На Фиг.1 показан известный клапан для слива воды 101. Этот клапан устанавливается на стенке топливного бака 103 летательного аппарата, обычно в самой нижней точке бака. В топливном баке находятся вода 105 и топливо 107. Поскольку плотность воды выше плотности авиационного топлива, вода 105 в топливном баке будет располагаться в нижней части этого бака и может быть отделена от топлива путем ее слива через клапан 101 под действием силы тяжести.

Клапан для слива воды 101 содержит корпус 117 и шток 109, двигающийся внутри корпуса. На нижнем конце штока 109 неподвижно закреплена первая дискообразная шайба уплотнения 113, а вторая дискообразная шайба уплотнения 115 неподвижно закреплена в средней части штока. Обе дискообразные шайбы уплотнения расположены соосно по отношению штоку.

Шток (и, следовательно, первая шайба уплотнения) смещаются в нижнем направлении под действием пружины 119 (на Фиг.1 показана пунктиром), в результате чего первая шайба уплотнения 113 плотно садится на резиновый сальник 113а, расположенный в основании клапана 101.

Вторая шайба уплотнения устанавливается на штоке на такой высоте, когда при нормальной работе она не соприкасается с корпусом. Таким образом, вода может свободно протекать через зазор между второй шайбой уплотнения и корпусом и скапливаться в пространстве между первой и второй шайбами уплотнения.

Нижняя часть корпуса 117, в которой расположен резиновый сальник 113а, связанный с первой шайбой уплотнения, является съемной по отношению к остальной части корпуса, что позволяет производить ее осмотр или замену. Хотя вторая шайба уплотнения и не соприкасается с корпусом при нормальной работе, она располагается таким образом, что обеспечивает для корпуса временную герметизацию при удалении его нижней части 129.

В этом случае пружина 119 надавливает на шток и неподвижно закрепленная на нем вторая шайба уплотнения сдвигается вниз. Вторая шайба уплотнения будет соприкасаться с корпусом, обеспечивая временную герметизацию до тех пор, пока не будет восстановлена нижняя часть корпуса.

На Фиг.1 клапан показан в закрытом положении. При сливе воды из бака снизу в выходное отверстие клапана вводится какое-нибудь приспособление, в результате чего шток 109 перемещается вверх, приподнимая тем самым первую шайбу уплотнения 113 над резиновым сальником 113а, расположенным в основании клапана 101. После этого вода 105 сможет вытекать из топливного бака через зазор между первой шайбой уплотнения 113 и корпусом 117.

После того, как из топливного бака вся вода будет слита и вместо воды начнет вытекать топливо, шток 109 освобождается, и первая шайба уплотнения 113 вернется в свое исходное положение и плотно сядет на посадочное место клапана под действием пружины 119, тем самым закрывая клапан.

Во время полета или (и) при неблагоприятных погодных условиях клапаны для слива воды могут повергаться воздействию очень низких температур, что приводит к замерзанию воды, находящейся в непосредственной близости к внешней стороне летательного аппарата. В описанном выше известном клапане вода, скопившаяся между первой 113 и второй 115 шайбами уплотнения часто замерзает (даже, если при этом не замерзает вода, оставшаяся в баке), вызывая заедание клапана, и тем самым предельно затрудняя удаление воды из бака.

На Фиг.2 показан клапан для слива воды, выполненный в соответствии с одним из возможных вариантов исполнения предполагаемого изобретения. Также как и в известном устройстве, клапан для слива воды 1 устанавливается на стенке топливного бака 3 летательного аппарата. В топливном баке находятся вода 5 и топливо 7, при этом вода 5 находится на дне бака и, следовательно, может быть слита через клапан 1 под действием силы тяжести до того, как потечет топливо.

Клапан 1 содержит шток 9, пропускной канал 11, первую шайбу уплотнения 13, вторую шайбу уплотнения 15. Пропускной канал образован в корпусе 17 и обеспечивает протекание жидкости между внутренней частью топливного бака и внешней стороной летательного аппарата. Шток 9 устанавливается в корпусе 17 с возможностью скольжения. На нижнем конце стока 9 неподвижно закрепляется первая шайба уплотнения 13, а вторая шайба уплотнения 15 устанавливается на штоке 9 с возможностью скольжения между двумя фланцами 9а и 9в.

Клапан также содержит две пружины 19 и 21 (пружина 21 на Фиг.2 показана пунктирной линией). Пружина 19 штока располагается между корпусом 17 и штоком 9 и обеспечивает перемещение штока вниз в положение, показанное на Фиг.2, в котором первая шайба уплотнения 13 плотно садится на свое посадочное место 13а. Пружина 21, связанная со второй шайбой уплотнения, расположена между корпусом 17 и посадочным местом второй шайбы уплотнения 15 и вызывает перемещение второй шайбы уплотнения 15 вниз по направлению к положению, показанному на Фиг.2, в котором вторая шайба уплотнения плотно садится на свое посадочное место 15а.

Клапан 1 содержит также два сальника 23 и 25, которые выполнены в виде резиновых О-образных колец и располагаются на посадочном месте 13а первой и посадочном месте 15а второй шайбы уплотнения, соответственно.

На Фиг.2 шток 9 показан в закрытом положении, в котором первая шайба уплотнения 13 прижата к своему посадочному месту 13а. В отличие от клапана для слива воды, представленного на Фиг.1, пружина 21, связанная со второй шайбой уплотнения, толкает вторую шайбу уплотнения 15 вниз к посадочному месту 15а второй шайбы уплотнения, создавая тем самым камеру 27. Благодаря этому предотвращается попадание жидкости в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.

Во время полета шток 9 находится в закрытом положении, как показано на Фиг.2, однако, когда летательный аппарат находится на земле, клапан 1 может быть использован для слива воды 5, из топливного бака. Для того, чтобы слить воду 5, нужно надавить на шток (это может сделать, например, кто-нибудь из состава наземного обслуживающего персонала) для его перемещения вверх из закрытого состояния в открытое. Первая шайба уплотнения 13, которая неподвижно установлена на штоке 9, движется вместе со штоком 9 и приподнимает О-образный сальник от посадочного места 13а. При дальнейшем движении штока 9 вверх нижний фланец 9а нажимает на вторую шайбу уплотнения 15, приподнимая шайбу 15 над ее посадочным местом 15а. В этом случае шток находится в открытом положении, и расположение шайб уплотнения позволяет жидкости свободно проходить через пропускной канал, в результате чего вода начинает вытекать из топливного бака. Когда оператор сливного клапана обнаружит, что вместо воды начинает вытекать топливо, он прекращает нажимать на шток, что требовалось для его перемещения вверх.

Пружина 19 будет сдвигать шток 9 вниз до тех пор, пока первая шайба уплотнения не упрется в свое посадочное место 13а. Вторая шайба уплотнения 15 также будет двигаться вниз под действием связанной с ней пружины 21, в результате чего установится на свое посадочное место 15а. В данном варианте исполнения изобретения шток и шайбы уплотнения, а также сдвиги, вызываемые пружинами, построены таким образом, что второе герметизирующее уплотнение формируется непосредственно перед первым. Камера 27 частично заполняется топливом, оставшееся место занимает воздух.

Во время последовательных полетов вода снова может скопиться в топливном баке. Однако, в отличие от клапана для слива воды, описанного со ссылкой на Фиг.1, вода не достигнет области клапана, прилегающей к внешней стороне летательного аппарата, и не сможет попасть в пространство между первой и второй шайбами уплотнения. Таким образом, клапан не будет застревать в результате образования льда.

Нижняя половина клапана, в которой находится посадочное место 13а первой шайбы уплотнения и связанный с ней О-образный сальник, является съемной по отношению к остальной части корпуса. Иногда может потребоваться удалить уплотнительный узел 29, например с целью осмотра или замены О-образного сальника 23. Посадочное место 15а второй шайбы уплотнения расположено в основной части клапана над узлом 29, в котором находится посадочное место 13а первой шайбы уплотнения. Таким образом, при удалении этого узла вторая шайба уплотнения 15 действует в качестве резервного уплотнителя по отношению к первой шайбе уплотнения 13 и предотвращает вытекание жидкости из клапана 1.

Несмотря на то, что настоящее изобретение описано и проиллюстрировано со ссылкой на конкретный вариант исполнения, специалист средней квалификации, работающий в данной области, поймет, что данное изобретение может быть реализовано множеством различных способов, которые конкретно здесь не проиллюстрированы. Тем не менее некоторые варианты исполнения описанного выше изобретения будут показаны здесь в качестве примеров.

Клапан может быть организован таким образом, что какое-либо значительное количество топлива не сможет попасть в камеру, когда шток находится в закрытом положении. Это можно обеспечить, например, путем торможения движения пружины штока. Клапан может быть устроен таким образом, что, когда шток находится в закрытом положении, камера будет в значительной степени заполнена топливом. Это можно обеспечить, например, путем торможения движения пружины, связанной со второй шайбой уплотнения. В качестве средства, обеспечивающего упругую силу, не обязательно должна использоваться пружина. Например, в качестве этого может быть применен гибкий резиновый элемент.

Элементы уплотнения не обязательно должны устанавливаться на штоке. Клапан, например, может содержать некий механизм, вызывающий перемещение элементов уплотнения таким образом, что это обеспечивало бы перевод клапана из открытого состояния в закрытое и наоборот.

Там, где упоминаемые в вышеприведенном описании узлы или элементы имеют известные, очевидные или предсказуемые эквивалентные варианты исполнения, то предполагается, что эти эквиваленты включены в настоящее описание как ранее отдельно изложенные. Для определения истинной области притязаний настоящего изобретения следует обратиться к формуле изобретения, которая предполагает охват всех этих эквивалентных вариантов исполнения. Лицу, знакомящемуся с сущностью данного изобретения, также должно быть понятно, что узлы и элементы настоящего изобретения, которые описаны здесь в качестве предпочтительных, преимущественных, удобных и т.п., являются лишь возможными вариантами и не ограничивают область притязаний независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретения относятся к области авиации, более конкретно к клапану летательного аппарата для слива воды, топливному баку летательного аппарата, летательному аппарату и способу слива воды из топливного бака летательного аппарата. Клапан состоит из пропускного канала для протекания жидкости между внутренней и внешней сторонами топливного бака, штока, первого элемента уплотнения и второго элемента уплотнения. Элементы уплотнения установлены на штоке. Шток установлен с возможностью перемещения между открытым положением, в котором элементы уплотнения расположены с возможностью свободного протекания жидкости через пропускной канал, и закрытым положением, в котором элементы уплотнения расположены с возможностью предотвращения протекания жидкости через пропускной канал и попадания жидкости в пространство между первым и вторым элементами уплотнения. Технический результат заключается в повышении надежности работы клапана. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан летательного аппарата для слива воды, состоящий из пропускного канала для протекания жидкости между внутренней и внешней сторонами топливного бака, штока, первого элемента уплотнения и второго элемента уплотнения, отличающийся тем, что первый и второй элементы уплотнения установлены на упомянутом штоке, а шток установлен с возможностью перемещения между открытым положением, в котором первый и второй элементы уплотнения расположены с возможностью свободного протекания жидкости через пропускной канал, и закрытым положением, в котором первый и второй элементы уплотнения расположены с возможностью предотвращения протекания жидкости через пропускной канал и попадания жидкости в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что шток установлен с возможностью перемещения в направлении закрытого положения под воздействием упругой силы.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что второй элемент уплотнения установлен с возможностью перемещения относительно первого элемента уплотнения.

4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что второй элемент уплотнения установлен на штоке с возможностью скольжения.

5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что второй элемент уплотнения установлен с возможностью перемещения под воздействием упругой силы в направлении положения, в котором второй элемент уплотнения расположен с возможностью предотвращения протекания жидкости через пропускной канал при закрытом положении штока.

6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый упругий элемент и второй упругий элемент, каждый из которых взаимодействует с первым и вторым элементами уплотнения, соответственно, при закрытом положении штока.

7. Клапан по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит корпус, который включает в себя первое и второе посадочные места клапана, на которые установлены соответственно первый и второй элементы уплотнения при закрытом положении штока, при этом часть корпуса, содержащая первое посадочное место клапана, выполнена съемной по отношению к остальной части клапана.

8. Топливный бак летательного аппарата, содержащий клапан для слива воды по п.1.

9. Летательный аппарат, включающий топливный бак по п.8.

10. Способ слива воды из топливного бака летательного аппарата через клапан для слива воды, включающий управление сливом воды из топливного бака через пропускной канал клапана посредством перемещения в открытое положение штока, имеющего первый и второй элементы уплотнения, установленные на штоке с возможностью при перемещении штока в открытое положение свободного протекания жидкости через пропускной канал клапана, и посредством перемещения штока клапана в закрытое положение с перемещением первого и второго элементов уплотнения в положение, при котором расположение первого и второго элементов уплотнения предотвращает протекание жидкости через пропускной канал и ее попадание в пространство между первым и вторым элементами уплотнения.