Разъемное устройство для заправки криогенной жидкости

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5