Воздухораздатчик пластмассовый
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха транспортных средств. Воздухораздатчик содержит клапан, установленный в корпусе воздухораздатчика, выполненный устанавливаемым на конструкции и сообщающимся с системой подачи воздуха. Клапан содержит поворотное сопло в виде втулки с установленной внутри поворотной заслонкой, размещенной внутри корпуса клапана, выполненного в виде усеченной сферы, установленной внутри сферической поверхности корпуса воздухораздатчика, а усеченная сфера выполнена тонкостенной и сборной из двух частей - корпуса внутреннего и корпуса наружного, связанных резьбовым соединением. Корпус воздухораздатчика выполнен в виде цилиндра с отверстием, внутри которого выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью на всю высоту корпуса, где по периметру внутренней части корпуса выполнены прорези, образующие венец в виде лепестков, на лицевой стороне которых выполнен кольцевой паз для расположения в нем хомута, водило выполнено взаимодействующим с криволинейным пазом, выполненным в корпусе клапана. Достигается улучшение эксплуатационных характеристик, понижение трудоемкости изготовления при снижении массы изделия. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники
Изобретение относится к технологическим процессам, более конкретно к системам кондиционирования воздуха транспортных средств, а именно к воздушно-струйным распределителям воздуха и представляет собой оконечное устройство для подачи и регулирования потока воздуха от системы кондиционирования непосредственно в зону пассажира или члена экипажа самолета.
Может быть использовано для упрощения конструкции, снижения массы и улучшения эксплуатационных характеристик воздухораздатчиков.
Уровень техники
Известен воздухораспределитель по патенту RU 2023207 B64D 13/00, 1999 г,, содержащий перегородку, разделяющую каналы, через которые подводящий воздуховод соединен с отводящим, и струйное управляющее устройство, включающее воздуховод повышенного давления, соединенный через полость перегородки с щелевым соплом, которое расположено на перегородке со стороны одного из каналов и ориентировано под углом к оси подводящего воздуховода, перегородка со стороны подводящего воздуховода выполнена в виде пластины и установлена с возможностью поперечного перемещения и изменения при этом соотношения проходных сечений каналов. По мнению авторов патента, данная конструкция позволяет улучшить эксплуатационные характеристики воздухораспределителя путем повышения точности распределения воздуха. Однако данная конструкция обладает низкой надежностью и высоким уровень шума.
Устройство выпуска воздуха по патенту US 6887147 B64D 13/00 2005 г. содержащее клапан, расположенный в корпусе, воздуховпускное отверстие и воздуховыпускное отверстие. Воздуховыпускное устройство дополнительно содержит удерживающий элемент, предназначенный для вращения клапана вокруг продольной оси, проходящей через воздуховпускное и воздуховыпускное отверстия и корпуса клапана соосно. При вращении корпуса, клапан может быть смещен в корпусе между закрытой позицией для блокировки воздуховыпускного отверстия и максимально открытой позицией для максимального открытия отверстия для выпуска воздуха.
Данная конструкция содержит множество элементов, обладает высокой массой, обладает низкой надежностью, сложностью изготовления и коротким сроком службы.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является воздухораспределитель по патенту US 6402610 B64D 13/00 2002 г., по которому воздухораспределитель состоит из корпуса воздухораспределителя и клапана, установленного в корпусе воздухораспределителя. Корпус воздухораспределителя выполнен полым, а внутри корпуса воздухораспределителя выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью на две трети высоты корпуса клапана. На внутренней сферической поверхности корпуса воздухораспределителя в средней его части выполнена канавка для установки демпфера и уплотнителя.
Воздухораспределитель устанавливается на конструкции при помощи фланца с отверстиями для крепления на конструкции.
Корпус клапана выполнен в виде сферы, усеченной двумя параллельными плоскостями, образующими верхнюю и нижнюю грани. Внутри корпуса клапана выполнено посадочное место с цилиндрической поверхностью.
Клапан включает трубчатое сопло, выполненное в виде втулки, а внутри сопла установлена заслонка, выполненная в виде плоского диска с выступом по центру, через который под углом 36° выполнено проходное отверстие. В проходное отверстие установлено водило, выполненное в виде стержня. Водило служит для перемещения заслонки между одним или несколькими открытыми и закрытым положениями.
Внутри корпуса установлен ловитель, выполненный в виде шайбы и взаимодействующий с водилом, а сам ловитель выполнен в виде разрезанного кольца с сектором с отогнутым из плоскости кольца выступами.
На противоположных сторонах заслонки под заданным углом относительно проходного отверстия установлено два подвижных осевых штифта, а в средней части сопла по его внутренней поверхности выполнены два диаметрально противоположных сквозных отверстия для фиксации вышеуказанных осевых штифтов. Штифты фиксируют заслонку в сопле в закрытом и открытом положениях. Заслонка может быть выполнена из обработанного алюминия или формованного пластика. Сопло в осевом направлении фиксируется в корпусе с одной стороны буртиком, а с другой стороны прижимается к корпусу волновой (пружинной) шайбой, которая имеет форму кольца в плане и форму волны при виде сбоку. В верхней части сопла по внешней его поверхности выполнена проточка для установки цилиндрического уплотнителя. Уплотнитель может быть изготовлен из полимеризованного тетрафторэтилена (тефлона) или эквивалентного материала.
По центру внутренней поверхности корпуса клапана выполнены две диаметрально противоположных цилиндрических паза для фиксации осевых штифтов.
На сферический корпус клапана одевается кольцевой уплотнитель - демпфер, изготовленный из фетра, который при помощи большого количества угловых пружин держит корпус клапана в корпусе воздухораспределителя.
Корпус клапана и сопло могут быть изготовлены из обработанного алюминия или формованного пластика.
Воздухораспределитель устанавливается на конструкции самолета и внутренняя полость корпуса воздухораспределителя сообщается с источником воздуха.
Работа устройства осуществляется следующим образом - поворотом сопла относительно корпуса клапана. Когда воздухораздатчик приведен в рабочее положение, заслонка поворачивается параллельно потоку воздуха и выпускное отверстие полностью открывается. При этом водило в заслонке, управляемое ловителем, поворачивает заслонку относительно внутренней поверхности сопла, при этом уплотнитель поджимает осевые штифты в пазах. Изменение расхода воздуха достигается за счет поворота заслонки внутри сопла.
Известный воздухораздатчик характеризуется большим количеством деталей, сложностью конструкции и сложностью изготовления, что приводит к увеличению стоимости и массы конструкции, более того, низкие эксплуатационные характеристики, а именно между вращающимися элементами конструкции, забивается пыль с грязью, что приводит к царапинам на этих элементах и их скорому износу (протирается и изнашивается демпфер).
Сущность изобретения
Задачей настоящего предлагаемого изобретения является разработка конструкции воздухораздатчика, обладающего улучшенными эксплуатационными характеристиками, пониженной трудоемкостью изготовления при снижении массы изделия.
Поставленная цель достигается тем, что в воздухораздатчике, содержащем клапан, установленный в корпусе воздухораздатчика, выполненным устанавливаемым на конструкции и сообщающимся с системой подачи воздуха, при этом клапан содержит поворотное сопло в виде втулки с установленной внутри поворотной заслонкой, размещенной внутри корпуса клапана, выполненного в виде усеченной сферы, установленной внутри сферической поверхности корпуса воздухораздатчика, а усеченная сфера выполнена тонкостенной и сборной из двух частей - корпуса внутреннего и корпуса наружного, связанных резьбовым соединением, по верхней и нижней гранях сферы выполнены два цилиндрических посадочных отверстия для установки сопла, выполненного в виде втулки с буртиком на внешней поверхности, а корпус воздухораздатчика выполнен в виде цилиндра с отверстием, внутри которого выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью на всю высоту корпуса, где по периметру внутренней части корпуса выполнены прорези, образующие венец в виде лепестков, на лицевой стороне которых выполнен кольцевой паз для расположения в нем хомута для контровки, а водило выполнено взаимодействующим с криволинейным пазом, выполненным в корпусе клапана.
Кроме того, поворотная заслонка выполнена в виде пластины круглой формы, в центре которой выполнен наклонный управляющий упор, а по окружности пластины выполнены два цилиндрических отростка, расположенных диаметрально противоположно друг другу и лежащих на одной оси, которая является осью для вращения заслонки, а сама поворотная заслонка установлена цилиндрическими отростками в пазы внутреннего торца сопла.
Также в наружном конце сопла, выполненного выступающим из корпуса клапана, выполнена крестовина, для осевого вращения сопла относительно корпуса.
Кроме того, во внутренней части корпуса цилиндрическое отверстие имеет меньший диаметр, а в нижней части больший, при этом, в цилиндрическом отверстии во внутренней части выполнен фрезерованный направляющий паз для установки поворотной заслонки, а наружная часть цилиндрического отверстия служит упором для сопла.
Более того, корпус клапана и сопло выполнены из термопластичного полимера - полиэфиримида.
Такое выполнение воздухораздатчика позволяет получить изделие, обладающее низким весом, устойчивостью к царапинам, низкой трудоемкостью изготовления, низкой себестоимостью и долгим сроком службы.
Перечень чертежей
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
Фиг. 1. - Общий вид воздухораздатчика в изометрии;
Фиг. 2. Вид слева на воздухораздатчик в продольном разрезе;
Осуществление изобретения
Изобретение реализуется следующим образом:
Воздухораздатчик состоит из корпуса воздухораздатчика и клапана, установленного в корпусе воздухораздатчика, а сам корпус воздухораздатчика, выполненный в виде цилиндра с отверстием, устанавливается на конструкции и сообщается с системой подачи воздуха. Внутри корпуса воздухораздатчика выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью на всю высоту корпуса, где по периметру выполнены прорези, образующие венец в виде лепестков, на лицевой стороне которых выполнен кольцевой паз для расположения в нем хомута для контровки.
Клапан состоит из корпуса сферического, выполненного в виде усеченной сферы, внутри которого установлены поворотное сопло и заслонка с водилом. Корпус сферический установлен внутри сферической поверхности корпуса воздухораздатчика и выполнен сборным из двух частей - корпуса внутреннего и корпуса наружного, связанных резьбовым соединением, с утолщениями на верхней и нижней гранях, в которых выполнены два цилиндрических посадочных отверстия для установки сопла. Во внутренней части корпуса сферического выполнено цилиндрическое отверстие, которое в верхней своей части имеет меньший диаметр, а в нижней части больший диаметр. В цилиндрическом отверстии во внутренней части выполнен фрезерованный направляющий паз для установки поворотной заслонки, а наружная часть цилиндрического отверстия служит упором для сопла.
Поворотное сопло выполнено в виде втулки с буртиком на внешней поверхности, с установленной внутри поворотной заслонкой, которое в осевом направлении фиксируется в корпусе клапана корпусом внутренним, а наружный конец сопла выполнен выступающим из корпуса, в наружном конце сопла выполнена крестовина для осевого вращения сопла относительно корпуса.
Поворотная заслонка выполнена в виде пластины круглой формы, в центре которой выполнен наклонный управляющий упор, выполняющий роль водила, которое взаимодействует с криволинейным пазом, выполненным в корпусе клапана, а по окружности поворотной заслонки выполнены два цилиндрических отростка, расположенных диаметрально противоположно друг другу и лежащих на одной оси.
Конкретный пример выполнения воздухораздатчика представлен на Фигурах 1 и 2. Воздухораздатчик состоит из следующих частей - корпуса воздухораздатчика 1 (Фиг. 1, Фиг. 2) и клапана 2 (Фиг. 1), установленного в корпусе воздухораздатчика 1 (Фиг. 1, Фиг. 2). Воздухораздатчик устанавливается на конструкции при помощи фланца 3 (Фиг. 1, Фиг. 2), снабженного отверстиями для крепления на конструкции. Корпус воздухораздатчика 1 (Фиг. 1, Фиг. 2) выполнен в виде цилиндра с отверстием, внутри которого выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью, выполненной на всю высоту корпуса, куда устанавливается клапан.
По периметру внутренней части корпуса воздухораздатчика 1 (Фиг. 1, Фиг. 2) выполнены прорези, образующие венец в виде лепестков 4 (Фиг. 1, Фиг. 2), на лицевой стороне которых выполнен кольцевой паз 5 (Фиг. 1) для расположения в нем хомута для контровки.
Клапан 2 (Фиг. 1) состоит из корпуса сферического, состоящего из двух частей, внутри которого установлены сопло с крестовиной, заслонка и водило. Корпус сферический 6 (Фиг. 1,) выполнен в виде тонкостенной усеченной сферы, на верхней и нижней гранях которой выполнены два цилиндрических посадочных отверстия для установки сопла 7 (Фиг. 1, Фиг. 2) и выполненного разборным из двух частей - корпуса внутреннего 8 (Фиг. 2) и корпуса наружного 9 (Фиг. 2), которые соединяются резьбовым соединением 10 (Фиг. 2).
Во внутренней части корпуса сферического 6 (Фиг. 1) выполнено цилиндрическое отверстие, которое в верхней своей части имеет меньший диаметр и служит направляющей для потока воздуха, а в нижней части больший диаметр, где выполнен фрезерованный направляющий паз 11 (Фиг. 1, Фиг. 2) для установки поворотной заслонки 12 (Фиг. 2). Наружная часть цилиндрического отверстия служит упором 18 (Фиг. 2) для сопла.
Внутри корпуса сферического 6 (Фиг. 1) располагается поворотное сопло 7 (Фиг. 1, Фиг. 2) с установленной внутри поворотной заслонкой 12 (Фиг. 1, Фиг. 2), а сопло 7 (Фиг. 1, Фиг. 2) в осевом направлении фиксируется внутренним корпусом 8 (Фиг. 2). Сопло 7 (Фиг. 1, Фиг. 2) выполнено в виде втулки с буртиком 13 (Фиг. 2) на внешней поверхности и двумя пазами 14 (Фиг. 2) на верхнем торце. В наружном конце сопла 7 (Фиг. 1, Фиг. 2), выполненного выступающим из корпуса сферического 6 (Фиг. 1), выполнена крестовина 15 (Фиг. 2) для осевого вращения сопла относительно корпуса. Крестовина 15 (Фиг. 2) выполнена единой деталью с соплом 7 (Фиг. 1, Фиг. 2) и служит рассекателем для потока воздуха.
Поворотная заслонка 12 (Фиг. 2) выполнена в виде пластины круглой формы, в центре которой под углом 39° к плоскости заслонки и 45° к оси вращения заслонки при виде сверху выполнен наклонный управляющий упор - водило 16 (Фиг. 1, Фиг. 2).
Водило 16 (Фиг. 1, Фиг. 2) ограничивает угол поворота заслонки от 0° до 85°, упираясь в криволинейный направляющий паз 11 (Фиг. 1, Фиг. 2), расположенный на корпусе внутреннем 8 (Фиг. 2).
По окружности заслонки 12 (Фиг. 1, Фиг. 2) выполнены два цилиндрических отростка 17 (Фиг. 2), расположенных диаметрально противоположно друг другу и лежащих на одной оси, которая является осью для вращения заслонки. Поворотная заслонка 12 (Фиг. 2), установлена цилиндрическими отростками 17 (Фиг. 2, Фиг. 3), в пазы внутреннего торца сопла 7 (Фиг. 1, Фиг. 2).
Воздухораздатчик пластиковый выполнен из термопластичного полимера полиэфиримида, методом литья либо 3D печати.
Работа воздухораздатчика осуществляется следующим образом - воздухораздатчик должен быть закреплен на конструкции самолета, к нему должен быть подсоединен воздуховод с помощью хомута. Для регулировки направления потока воздуха оператор должен отклонять сопло 7 (Фиг. 1, Фиг. 2), относительно корпуса сферического 6 (Фиг. 1), взявшись за выступающую часть сопла 7 (Фиг. 1, Фиг. 2). Изменение расхода воздуха достигается за счет поворота заслонки 12 (Фиг. 2), которое производится за счет вращения сопла вокруг своей оси.
Воздухораздатчик пластмассовый обладает низким весом, низкой ценой, долговечностью и устойчивостью к царапинам, по сравнению с металлическим аналогом, что обусловлено маркой материала, из которого данное изделие изготавливается, так как полиэфиримид представляет собой аморфный термопластичный материал с очень высокими показателями прочности и жесткости.
Корпус клапана контактирует с корпусом воздухораздатчика по максимальной площади поверхности, что предохраняет клапан от проникновения инородных частиц и сопло надежно фиксируется внутри корпуса за счет внутреннего корпуса, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Процесс изготовления воздухораздатчика является менее сложным и трудоемким, что обусловлено методом изготовления данного изделия, которое производится методом литья под давлением или 3D печати.
1. Воздухораздатчик пластмассовый, содержащий клапан, установленный в корпусе воздухораздатчика, выполненный устанавливаемым на конструкции и сообщающимся с системой подачи воздуха, при этом клапан содержит поворотное сопло в виде втулки с установленной внутри поворотной заслонкой, размещенной внутри корпуса клапана, выполненного в виде усеченной сферы, установленной внутри сферической поверхности корпуса, а поворотная заслонка снабжена наклонным водилом, отличающийся тем, что усеченная сфера выполнена тонкостенной и сборной из двух частей - корпуса внутреннего и корпуса наружного, связанных резьбовым соединением, на верхней и нижней гранях которой выполнены два цилиндрических посадочных отверстия для установки сопла, выполненного в виде втулки с буртиком на внешней поверхности, при этом корпус воздухораздатчика выполнен в виде цилиндра с отверстием, внутри которого выполнено посадочное место с внутренней сферической поверхностью на всю высоту корпуса, по периметру внутренней части корпуса выполнены прорези, образующие венец в виде лепестков, на лицевой стороне которых выполнен кольцевой паз для расположения в нем хомута для контровки, а водило выполнено взаимодействующим с криволинейным пазом, выполненным в корпусе клапана.
2. Воздухораздатчик пластмассовый по п. 1, отличающийся тем, что поворотная заслонка выполнена в виде пластины круглой формы, в центре которой выполнен наклонный управляющий упор, выполняющий роль водила, а по окружности пластины выполнены два цилиндрических отростка, расположенных диаметрально противоположно друг другу и лежащих на одной оси, которая является осью для вращения заслонки, а сама поворотная заслонка установлена цилиндрическими отростками в пазы внутреннего торца сопла.
3. Воздухораздатчик пластмассовый по п. 1, отличающийся тем, что в наружном конце сопла, выполненного выступающим из корпуса клапана, выполнена крестовина для осевого вращения сопла относительно корпуса.
4. Воздухораздатчик пластмассовый по п. 1, отличающийся тем, что во внутренней части корпуса цилиндрическое отверстие имеет меньший диаметр, а в нижней части больший, при этом в цилиндрическом отверстии во внутренней части выполнен фрезерованный направляющий паз для установки поворотной заслонки, а наружная часть цилиндрического отверстия служит упором для сопла.
5. Воздухораздатчик пластмассовый по п. 1, отличающийся тем, что корпус клапана и сопло выполнены из термопластичного полимера полиэфиримида.
