Устройство автоматического газового клапана дирижабля



Устройство автоматического газового клапана дирижабля
Устройство автоматического газового клапана дирижабля
Устройство автоматического газового клапана дирижабля
Устройство автоматического газового клапана дирижабля
Устройство автоматического газового клапана дирижабля

 


Владельцы патента RU 2588364:

Акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" (АО "ДКБА") (RU)

Изобретение относится к воздухоплаванию. Устройство автоматического газового клапана дирижабля имеет корпус с отверстием для пропуска газа, седло клапана с герметизирующим посадочным поясом, тарелку клапана, упругие возвратные элементы, упоры и механические средства регулирования начальных положений. Оно снабжено упругими элементами, шарнирно закрепленными одним концом на поверхности тарелки клапана, а другим на корпусе с возможностью свободы упругой деформации в окружном направлении. В исходном состоянии при закрытом клапане упругие элементы отклонены от вертикали в окружном направлении и зафиксированы упорами на начальном угле не менее 5°. Изобретение направлено на обеспечение посадки тарелки клапана на седло без удара. 5 ил.

 

Изобретение относится к авиации, в частности к воздухоплаванию, а именно к устройству автоматических газовых клапанов дирижабля.

Автоматические газовые клапаны дирижабля используются для автоматического выпуска газа из оболочки во избежание ее разрушения, когда внутреннее давление превышает допустимое.

Автоматический газовый клапан должен удовлетворять группе важных требований:

- равнопрочность элементов конструкции;

- малый общий вес и минимальный вес подвижных деталей кинематики;

- простота конструкции при минимальном количестве деталей;

- надежность и безударность действия кинематики;

- сравнительно невысокая себестоимость изготовления;

- длительная герметичность в условиях эксплуатации;

- исключение возможности перекоса между посадочным поясом тарелки и седла клапана;

- невозможность самопроизвольного открытия клапана от инерционных сил при пространственных эволюциях дирижабля;

- низкое аэродинамическое сопротивление;

- доступность для осмотра и регулировки;

- простота монтажа и демонтажа.

Известно устройство автоматического газового клапана дирижабля (Ю.С. Бойко «Воздухоплавание в изобретениях». М.: Транспорт. 1999 г., Патент Германии №365960, с. 89, рис. 75. Клапан фирмы Цеппелин), в котором тарелка клапана через шкив и ролики подвешена на тросах, а сам шкив посредством пружины связан с корпусом.

Недостатком этого устройства автоматического газового клапана является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения, что способствует случайному распределению удельной нагрузки по контактирующей поверхности посадочного пояса, ее неравномерному износу и, в конечном итоге, создает высокую вероятность нарушения герметичности уплотнения клапана. Нарушение герметичности приводит к росту потерь несущего газа из оболочки и сопровождается уменьшением подъемной силы дирижабля. Это особенно опасно при полетах с большим удалением от аэропортов или мест базирования.

Известно устройство автоматического газового клапана дирижабля (Ю.С. Бойко «Воздухоплавание в изобретениях». М.: Транспорт. 1999 г., Патент Германии №365960, с. 87, рис. 73), в котором тарелка клапана подвешена непосредственно на пружине.

Недостатком этого устройства автоматического газового клапана является прямая зависимость рабочего хода тарелки клапана от силы растяжения пружины при открытии проходного сечения. В такой конструкции неизбежные пульсации давления истекающего потока возбуждают автоколебания тарелки клапана относительно корпуса.

В качестве прототипа выбрано устройство автоматического газового клапана дирижабля (Ю.С. Бойко «Воздухоплавание в изобретениях». М.: Транспорт. 1999 г., Патент Германии №365960, с. 89, рис. 75. Клапан фирмы Цеппелин). Основным недостатком этого устройства является ударная посадка тарелки клапана на седло в момент закрытия проходного сечения с высокой вероятностью наступления отмеченных выше последствий.

Автоколебания тарелки клапана относительно корпуса у прототипа предотвращаются уменьшением плеча между осью вращения шкива и линией действия силы сопротивления пружины в процессе открытия клапана. Принцип переменного плеча для силы сопротивления пружины характерен для большинства современных газовых клапанов дирижаблей и в том или ином исполнении всегда должен быть обеспечен при создании новых конструкций.

Задачей изобретения является создание устройства автоматического газового клапана дирижабля, в котором постоянно поддерживается герметичность посадочного пояса клапана и исключается ударная посадка тарелки на седло путем обеспечения возможности притирки посадочного пояса при каждом рабочем ходе и возможности получения минимального значения осевой поступательной скорости тарелки клапана в момент ее контакта с седлом.

Задача изобретения решается тем, что предложено устройство автоматического газового клапана дирижабля, в котором с целью реализации функции притирки посадочного пояса тарелки при каждом рабочем ходе и обеспечения посадки клапана на седло без удара тарелка клапана имеет возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения. Для этого она снабжена по меньшей мере тремя упругими элементами, распределенными по окружности и шарнирно закрепленными одним концом на поверхности тарелки клапана, а другим на корпусе с возможностью свободы упругой деформации в окружном направлении, причем в исходном состоянии при закрытом клапане упругие элементы отклонены от вертикали в окружном направлении и зафиксированы упорами на начальном угле не менее 5°.

Технический результат характеризуется следующими существенными признаками:

С целью реализации функции притирки посадочного пояса тарелки при каждом рабочем ходе и обеспечения посадки клапана на седло без удара тарелка клапана имеет возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения, для чего снабжена по меньшей мере тремя упругими элементами, распределенными по окружности и шарнирно закрепленными одним концом на поверхности тарелки клапана, а другим на корпусе с возможностью свободы упругой деформации в окружном направлении, причем в исходном состоянии при закрытом клапане упругие элементы отклонены от вертикали в окружном направлении и зафиксированы упорами на начальном угле не менее 5°.

На Фиг. 1 показан общий вид устройства автоматического газового клапана дирижабля в сборе. На Фиг. 2, Фиг. 3 и Фиг. 4 показана схема автоматического газового клапана дирижабля в положении «Закрыт», в положении «Частично открыт» и в положении «Полностью открыт». На Фиг. 5 изображена схема реализации принципа переменного плеча Li для вертикальной составляющей силы N сопротивления деформации упругого элемента. На Фиг. 6 показаны графики изменения относительной линейной осевой и линейной окружной скорости движения тарелки клапана до момента контакта с седлом.

Устройство автоматического газового клапана дирижабля по Фиг. 1 включает в себя корпус (1), на котором закреплен «паук» (2) с направляющей (3). Тарелка клапана (4) имеет центральный штырь (5) с диаметром, равным диаметру направляющей (3). Штырь (5) вставлен в направляющую (3) и имеет в нем свободу продольного и окружного возвратно-поступательного движения в пределах рабочего хода тарелки клапана. Упругие элементы (6) могут быть выполнены, например, пластинчатыми или проволочными. Они имеют торцевые узлы крепления (7) и (9). Узел (7) имеет два взаимно перпендикулярных шарнира (8) и (9). Узел (10) имеет только один вертикальный шарнир, ось которого параллельна центральной оси клапана. Двухшарнирный узел (7) упругого элемента закреплен на поверхности, перпендикулярной центральной оси клапана и приближен к наружному диаметру тарелки клапана. Одно шарнирный узел (10) упругого элемента закреплен вблизи внешнего радиуса ребра «паука». По периметру диаметра тарелки клапана распределены по меньшей мере три упругих элемента. В положении клапана «Закрыт» упругие элементы отклонены в окружном направлении от вертикали на начальный угол не менее 5°, который задан регулируемыми упорами.

Зафиксированный начальный угол необходим для обеспечения гарантированного контакта тарелки с седлом клапана, для задания направления деформации упругих элементов и для выполнения тарировки момента срабатывания автоматического клапана на предельный перепад давления. Фиксация начального угла отклонения упругих элементов предусмотрена при помощи регулируемых упоров тарелки клапана, которые могут располагаться, например, на периметре тарелки клапана с ответной частью на корпусе.

Шарнирное закрепление торцов упругих элементов обеспечивает свободу их поворота в горизонтальной плоскости в процессе открытия или закрытия клапана и свободу поворота торца упругого элемента в окружном направлении относительно узла, прикрепленного к тарелке.

Переменный осевой зазор в вертикальном шарнире узла крепления упругого элемента к корпусу компенсирует притирочный износ герметизирующего слоя посадочного пояса тарелки клапана.

Устройство автоматического газового клапана дирижабля работает следующим образом (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5, Фиг. 6):

В момент достижения давления в оболочке выше давления настройки клапана, тарелка (4) отходит от седла корпуса (1) (Фиг. 1, Фиг. 2). Штырь (5) перемещается по направляющей (3), обеспечивая осесимметричный рабочий ход. Одновременно упругие элементы (6) деформируются в окружном направлении, задавая тарелке (4) вращательное движение (Фиг. 1, Фиг. 3). Сложение поступательного и вращательного движения тарелки клапана сопровождает весь процесс открытия клапана до достижения положения «Полностью открыто» (Фиг. 4, Фиг. 5) при hmax. При этом плечо Li действия вертикальной составляющей силы сопротивления упругого элемента (6) (Фиг. 1, Фиг. 5), увеличивается в течение рабочего хода от L0 до Lmax, что свидетельствует о выполнении требования, связанного с принципом переменного плеча.

После выпуска из оболочки дирижабля некоторого количества газа давление в ней снижается настолько, что на площади тарелки клапана (4) возникает сила, направленная в сторону закрытия клапана. Тарелка начинает ускоренное обратное движение. Однако, благодаря связи с упругими элементами (6), деформированными в окружном направлении, на обратном ходе она также совершает совмещенное поступательное и вращательное движение. Поэтому линейная скорость тарелки вдоль центральной оси сначала умеренно растет, затем интенсивно уменьшается до минимума (график Фиг. 6), а линейная окружная скорость тарелки в течение всего рабочего хода интенсивно растет до момента контакта с седлом клапана по касательной траектории (график Фиг. 6). Таким образом, к моменту посадки клапана на седло, падение осевой поступательной скорости до минимума исключает явление удара, а достижение максимальной линейной окружной скорости обеспечивает эффект притирки контактирующих поверхностей, гарантируя сохранение длительной герметичности закрытого положения.

Предложенное устройство автоматического газового клапана дирижабля позволило:

1. Устранить явление ударной посадки тарелки клапана на седло, что повышает надежность его работы и значительно снижает вероятность нарушения герметичности.

2. Обеспечить процесс притирки контактирующих поверхностей в каждом рабочем ходе. В результате не только корректируется состояние герметичности клапана, но и снижается вероятность нарушения герметичности из-за попадания посторонних частиц в зону контакта.

3. Повысить, по сравнению с современными аналогами, эксплуатационную надежность клапана благодаря тому, что все основные функции в нем реализованы в более простой конструкции, с меньшим количеством деталей и подвижных соединений.

4. Приспособить конструкцию клапана к условиям реализации принципа модульности и универсальности. Становится возможным из одних и тех же деталей с добавлением новых создавать для дирижаблей и аэростатов автоматические, управляемые и комбинированные клапаны с различной пропускной способностью.

Устройство автоматического газового клапана дирижабля, имеющего корпус с отверстием для пропуска газа, седло клапана с герметизирующим посадочным поясом, тарелку клапана, упругие возвратные элементы, упоры и механические средства регулирования начальных положений, отличающееся тем, что с целью реализации функции притирки посадочного пояса тарелки при каждом рабочем ходе и обеспечения посадки клапана на седло без удара тарелка клапана имеет возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения, для чего снабжена по меньшей мере тремя упругими элементами, распределенными по окружности и шарнирно закрепленными одним концом на поверхности тарелки клапана, а другим на корпусе с возможностью свободы упругой деформации в окружном направлении, причем в исходном состоянии при закрытом клапане упругие элементы отклонены от вертикали в окружном направлении и зафиксированы упорами на начальном угле не менее 5º.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.

Группа изобретений относится к быстройдействующим предохранительным запорным устройствам для газовых распределительных систем. Отказобезопасный узел фиксирующей заглушки для быстродействующего предохранительного запорного устройства содержит возвратный штифт, фиксирующую заглушку, соединенную с возвратным штифтом в ближней части.

Изобретение относится к элементам систем газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано в маслосистемах теплонапряженных авиационных ГТД для регулирования давления сжатого воздуха и горячих газов в системе суфлирования.

Изобретение относится к арматуростроению. Клапан для топливного бака включает корпус, сформированный поплавковой камерой и дисковой камерой, гидравлически связанными через промежуточный проточный канал.

Изобретение относится преимущественно к системам терморегулирования космических объектов. Побудитель циркуляции содержит электронасосные агрегаты (ЭНА) и соединительные трубопроводы с гидроразъемами (ГР).

Группа изобретений относится к области автоматики и предназначена для использования в промышленных и жилищных применениях для контроля давления текучей среды за клапаном.

Автоматически запорный клапан служит для отсечения газа на случай снижения давления в газопроводной трубе ниже минимального уровня. Автоматически запорный клапан, корпус которого с входным и выходным штуцерами снабжен отсечным клапаном, выполненным в виде установленной в корпусе подпружиненной мембраны с запорным органом, взаимодействующим с седлом, проходной канал которого связывает подмембранную полость с входным штуцером.

Изобретение относится к области гидравлики и предназначено для использования в гидроприводах различного назначения. Редукционный клапан содержит золотник, выполненный с двумя рабочими и двумя разделительными кромками.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, а именно к дренажно-предохранительным клапанам (ДПК). Дренажно-предохранительный клапан бака окислителя включает в себя основной и вспомогательный клапаны, соединенные герметичными трубопроводами между собой, с предохраняемой емкостью и с дренажным трубопроводом.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Деталь запрограммированного разрушения (7) предназначена для закрывания канала аварийной продувки (6), проходящего через наружную стенку (3) камеры сгорания (1) дизельного двигателя.

Изобретение относится к воздухоплаванию. Устройство комбинированного газового клапана дирижабля имеет корпус с отверстием и проточной частью для пропуска воздуха, седло клапана с герметичным посадочным поясом, элементы конструкции, создающие возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения тарелки клапана, поводок управления с возможностью углового перемещения посредством присоединенной к проушине поводка тяги приводного механизма.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к уплотнительным прокладкам сопряжений нецилиндрических поверхностей трубопроводной арматуры. Уплотнительная прокладка сопряжения нецилиндрических уплотнительных поверхностей расположена в канавке, выполненной в одной из уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры.

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена для герметичного перекрытия трубопровода. Клапан содержит корпус с наружным периметром, ограничивающим наружную поверхность клапана, и внутренним периметром, ограничивающим проточный проход через клапан.

Объемный бустер для системы привода преимущественно включает регулируемый ограничитель, так что выводящая мощность устройства может регулироваться для конкретного применения.

Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре и предназначена для герметизации клапанов с шаровым затвором, устанавливаемых на трубопроводе. Клапан содержит узел уплотнения, снабженный монтируемой сверху крышкой, что позволяет устанавливать и снимать узел уплотнения, не демонтируя клапан из трубопровода.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для регулирования и перекрытия потока в сетях центрального топления, бытовых приборах горячего и холодного водоснабжения и т.д.

Капельный водовыпуск включает установленную в отверстии трубопровода вставку из эластичного материала, имеющую отверстие, поясок, буртик, вставка покрыта защитной оболочкой, отверстие вставки выполнено сквозным, кронштейн с установленным на нем подпружиненным клапаном с возможностью его поворота в сторону движения потока воды.

Водовыпуск поливного трубопровода включает отверстие в стенке трубопровода, водовыпуск, упругую диафрагму в качестве сетчатого фильтра, пружину, корпус, выпускные окна.

В изобретении раскрыто устройство штока клапана и плунжера клапана для использования с регуляторами текучей среды. Пример регулятора текучей среды включает в себя элемент (258) регулирования потока, имеющий корпус (266), включающий в себя продольный канал (280) между первым концом (282) и вторым концом (284), и шток (226) клапана, расположенный в канале элемента регулирования потока.

Изобретение относится к промышленным клапанам. Заглушка в сборе включает в себя стержень заглушки, имеющий основание, головку заглушки и крепежный механизм для крепления основания стержня заглушки к головке заглушки.

Изобретение относится к воздухоплаванию. Устройство комбинированного газового клапана дирижабля имеет корпус с отверстием и проточной частью для пропуска воздуха, седло клапана с герметичным посадочным поясом, элементы конструкции, создающие возможность совмещенного прямолинейного и вращательного возвратно-поступательного движения тарелки клапана, поводок управления с возможностью углового перемещения посредством присоединенной к проушине поводка тяги приводного механизма.
Наверх