Аварийный гидравлический соединитель
Изобретение относится к аварийному гидравлическому соединителю, который содержит узел корпуса соединителя, выполненный с возможностью разъемно соединяться с гидрантом для текучей среды при помощи своего первого закрепляющего элемента. К узлу корпуса соединителя присоединен штуцерный узел, который содержит второй закрепляющий элемент, выполненный с возможностью выборочно перемещаться во взаимодействие с первым закрепляющим элементом с целью его перемещения в закрепленное положение для прикрепления корпуса соединителя к гидранту для текучей среды. При приложении к гидравлическому соединителю внешней нагрузки, превышающей заданную величину, первый закрепляющий элемент прикладывает ко второму закрепляющему элементу достаточную силу, чтобы заставить ослабленную область второго закрепляющего элемента смещаться, позволяя первому закрепляющему элементу перемещаться в раскрепленное положение, чтобы позволить гидравлическому соединителю отсоединиться от гидранта. Также описан вариант выполнения аварийного гидравлического соединителя. Изобретение обеспечивает надежное отсоединение от гидранта для текучей среды при требуемом минимальном усилии. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройствам гидравлического соединения, используемым, например, при заправке авиационным топливом. Более конкретно, настоящее изобретение относится к гидравлическому соединителю, выполненному с возможностью отсоединяться от гидранта для текучей среды при повышенном внешнем усилии натяжения или повышенной внешней нагрузке.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Институт энергетики и Американский институт нефти (EI и API) разрабатывают характеристики, определяющие требования к изделиям, предназначенным для оборудования, используемого авиационной службой заправки двигателей топливом, или к изделиям, используемым в процессе заправки воздушных летательных аппаратов. До 2001 года характеристики содержали требования к гидрантным соединителям, согласно которым соединитель должен выдерживать тяговое усилие в две тысячи фунтов (907,18 кг) не ломаясь и не отделяясь от клапан-гидранта заправочного колодца. Требования обеспечить соединитель возможностью аварийно отделяться не существовало. Цель первоначального требования подобного рода состояла в том, чтобы предусмотреть возможную ситуацию, когда соединитель подсоединен к трубопроводу системы и топливозаправщик либо отъезжает, либо наталкивается на соединитель, в то время, когда он подсоединен. Испытание на усилие в две тысячи фунтов (907,18 кг) показало, что соединитель может выдержать такую возможную ситуацию.
[0003] В 2001 году EI и API пересмотрели характеристики так, чтобы при повышенном тянущем усилии от 4000 до 5000 фунтов (1814,37-2267,96 кг) соединитель отделялся от клапана гидранта заправочного колодца без повреждения гидранта или предотвращения закрытия клапана заправочного колодца. Требование аварийного отделения предназначено для предотвращения вытекания топлива в заправочное хранилище и/или на летное поле аэропорта и сведение к минимуму возможности повреждения подземных трубопроводов, поскольку ремонт подземных трубопроводов является более дорогостоящим и трудоемким, чем замена гидранта.
[0004] Существует аварийный соединитель, в котором закрепляющее устройство содержит фиксирующие зажимы с надрезом. Фиксирующие зажимы с надрезом зажимают фланец клапана заправочного колодца для соединения двух компонентов друг с другом во время операции заправки топливом. Указанные надрезы создают на фиксаторе области концентрации высокого напряжения, которые могут предсказуемо разрушаться при заданной нагрузке. Несмотря на то, что данная аварийно отделяемая конструкция работает, надрезы на фиксирующих зажимах непосредственно нагружены воздействием сил внутреннего давления и внешних физических сил. Со временем надрезы могут испытывать усталость, что ослабляет способность аварийного отделения так, что со временем усилие, необходимое для их отделения, становится меньше, чем требуемая сила внешней нагрузки. Результатом данной непосредственной нагрузки от внутреннего давления текучей среды являются повышенные силы, действующие на фиксаторы, которые могут способствовать уменьшению усталостного ресурса, что требует тщательного контроля износа или состояния фиксаторов. Чтобы исключить возможность аварийного отделения при нагрузке более низкой, чем требуемая, фиксаторы с надрезом необходимо периодически проверять и/или заменять. Поскольку все фиксаторы имеют надрезы, необходимо, чтобы каждый отдельный фиксатор был подвергнут напряжению. Отклонения при изготовлении участка надреза на фиксаторе могут приводить к отклонениям в прочности каждого фиксатора, что изменяет величину разрушающего усилия. Соединители, коммерчески доступные в настоящее время, используют восемь или более фиксаторов и, учитывая характер типа конструкции аварийного отделения с множеством компонентов, реальное тянущее усилие аварийного отделения соединителя трудно спрогнозировать. Процессы изготовления имеют решающее значение для обеспечения материала и размерных деталей отдельных фиксаторов, унифицированных для каждого узла соединителя.
[0005] Соответственно, существует постоянная потребность в аварийном гидравлическом соединителе, который надежно отсоединяется от гидранта для текучей среды при требуемом минимальном усилии, не имеет более короткого усталостного ресурса из-за того, что он непосредственно нагружен силами внутреннего давления и внешними физическими силами, и который имеет предсказуемую силу аварийного отделения. Настоящее изобретение учитывает данные потребности и обеспечивает другие соответствующие преимущества.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Настоящее изобретение относится к гидравлическому соединителю, выполненному с возможностью аварийно отделяться от гидранта для текучей среды, например, от клапан-гидранта топливозаправочного колодца, когда к нему приложено усилие, величина которого превышает предварительно заданную величину. Аварийный гидравлический соединитель надежно отделяется от гидранта для текучей среды при требуемом минимальном усилии и не имеет более короткого усталостного ресурса из-за того, что он непосредственно нагружен силами внутреннего давления и внешними физическими силами.
[0007] Аварийный гидравлический соединитель содержит узел корпуса соединителя, выполненный с возможностью разъемно соединяться с гидрантом для текучей среды для образования с ним канала для текучей среды. Гидрант для текучей среды может быть клапан-гидрантом топливозаправочного колодца.
[0008] Узел корпуса соединителя содержит по меньшей мере один первый закрепляющий элемент, выполненный с возможностью перемещения между закрепленным положением и раскрепленным положением. По меньшей мере один первый закрепляющий элемент может по меньшей мере частично размещаться внутри узла корпуса соединителя так, чтобы по меньшей мере частично проходить из полости, когда по меньшей мере один первый закрепляющий элемент перемещен в закрепленное положение. По меньшей мере один первый закрепляющий элемент может содержать множество удаленных друг от друга первых закрепляющих элементов, при этом каждый по меньшей мере частично расположен внутри полости узла корпуса соединителя. Первые закрепляющие элементы могу иметь по существу сферическую форму.
[0009] Штуцерный узел соединен с узлом корпуса соединителя. Штуцерный узел включает в себя второй закрепляющий элемент, имеющий ослабленную область. Второй закрепляющий элемент выполнен с возможностью выборочно перемещаться во взаимодействие по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом для перемещения по меньшей мере одного первого закрепляющего элемента в закрепленное положение и прикрепления корпуса соединителя к гидранту. Второй закрепляющий элемент также выполнен с возможностью выходить из взаимодействия по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом, чтобы обеспечить возможность по меньшей мере одному первому закрепляющему элементу перемещаться в раскрепленное положение и позволить корпусу соединителя отсоединиться от гидранта для текучей среды. Штуцерный узел может соединяться с возможностью скольжения с корпусом соединителя так, чтобы выборочно перемещать второй закрепляющий элемент во взаимодействие по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом и из взаимодействия с ним.
[0010] Второй закрепляющий элемент может содержать множество ослабленных областей. Ослабленные области могут быть по существу равномерно удалены друг от друга. Одна или более ослабленных областей второго закрепляющего элемента может иметь область с уменьшенным поперечным сечением, образующую разрушаемую перемычку.
[0011] Второй закрепляющий элемент может содержать разрывное кольцо. Разрывное кольцо может располагаться внутри паза штуцерного узла.
[0012] При приложении к гидравлическому соединителю внешней нагрузки, величина которой превышает предварительно заданную величину, по меньшей мере один первый закрепляющий элемент прикладывает достаточную силу ко второму закрепляющему элементу, чтобы заставить ослабленную область второго закрепляющего элемента сместиться или разрушиться, позволяя по меньшей мере одному первому закрепляющему элементу переместиться из закрепленного положения в раскрепленное положение, чтобы гидравлический соединитель отсоединился от гидранта. Прочность ослабленной области второго закрепляющего элемента рассчитана таким образом, чтобы сместиться или разрушиться, когда заданная нагрузка приложена ко второму закрепляющему элементу по меньшей мере одним первым закрепляющим элементом.
[0013] Второй закрепляющий элемент выравнивается относительно по меньшей мере одного первого закрепляющего элемента так, чтобы равномерно распределять силу по меньшей мере от одного первого закрепляющего элемента на одну или более ослабленных областей второго закрепляющего элемента. В случае, если имеется множество первых закрепляющих элементов, они выравниваются со вторым закрепляющим элементом так, что первые закрепляющие элементы не входят в непосредственный контакт с одной или более ослабленными областями второго закрепляющего элемента. Одна или более ослабленных областей второго закрепляющего элемента равномерно удалена от смежных первых закрепляющих элементов.
[0014] Силы давления, вызванные потоком текучей среды через гидравлический соединитель, непосредственно не передаются на второй закрепляющий элемент или номинально и минимально передаются на него. Таким образом, аварийный гидравлический соединитель не имеет более короткого усталостного ресурса из-за непосредственного нагружения всеми силами внутреннего давления.
[0015] Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего более подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, которые иллюстрируют, в качестве примера, принципы настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] Сопровождающие чертежи иллюстрируют настоящее изобретение. На указанных чертежах:
[0017] фиг. 1 представляет вид сбоку аварийного гидравлического соединителя по настоящему изобретению, соединенного с гидрантом для текучей среды;
[0018] фиг. 2 представляет поперечное сечение, аналогичное фиг. 1, показывающее гидравлический соединитель по настоящему изобретению, соединенный с гидрантом для текучей среды, который находится в закрытом состоянии;
[0019] фиг. 3 представляет поперечное сечение, аналогичное фиг. 2, но показывающее отверстие гидранта для текучей среды такое, чтобы пропускать текучую среду из него и через гидравлический соединитель по настоящему изобретению;
[0020] фиг. 4 представляет вид поперечного сечения штуцерного узла и узла корпуса соединителя по настоящему изобретению;
[0021] фиг. 5 представляет вид поперечного сечения, аналогичный фиг. 4, показывающий штуцерный узел, перемещаемый в закрепленное положение так, чтобы прикрепить гидравлический соединитель к гидранту для текучей среды согласно настоящему изобретению;
[0022] фиг. 6 представляет вид в перспективе сверху штуцерного узла, воплощающего настоящее изобретение;
[0023] фиг. 7 представляет поперечное сечение штуцерного узла по фиг. 6;
[0024] фиг. 8 представляет вид в перспективе разрывного кольца закрепляющего элемента по настоящему изобретению;
[0025] фиг. 9 представляет увеличенный вид поперечного сечения, показывающий прикрепление узла корпуса соединителя к гидранту для текучей среды согласно настоящему изобретению;
[0026] фиг. 10 представляет поперечное сечение, показывающее множество первых закрепляющих элементов во взаимодействии с участком гидранта для текучей среды, находящихся в закрепленном положении, согласно настоящему изобретению;
[0027] фиг. 11 представляет вид в перспективе сверху множества первых закрепляющих элементов, находящихся во взаимодействии с разрывным кольцом второго закрепляющего элемента, согласно настоящему изобретению;
[0028] фиг. 12 представляет схематическое изображение, показывающее усилия, приложенные к разрывному кольцу второго закрепляющего элемента через посредство первых закрепляющих элементов, согласно настоящему изобретению; и
[0029] фиг. 13 показывает смещение разрывного кольца второго закрепляющего элемента в результате усилия, приложенного к нему первыми закрепляющими элементами, согласно настоящему изобретению.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0030] Как показано в целях иллюстрации на сопровождающих чертежах, настоящее изобретение относится к аварийному гидравлическому соединителю, как правило, обозначаемому в данном документе ссылочным номером 100, который выполнен с возможностью выборочного прикрепления к гидранту для текучей среды, например, клапан-гидранту топливозаправочного колодца, и сформирован и выполнен так, чтобы выходить из закрепления и отделяться при приложении внешней нагрузки, величина которой превышает предварительно заданный уровень. Гидравлический соединитель также сформирован и выполнен так, что силы давления, вызываемые потоком текучей среды, проходящей через гидравлический соединитель, непосредственно не передаются или только номинально передаются на его закрепляющий элемент, который сформирован и выполнен так, чтобы смещаться или разрушаться, когда к гидравлическому соединителю приложены повышенные внешние силы.
[0031] Со ссылкой на фиг. 1 показан гидрант 10 для текучей среды, функционально прикрепленный к трубе 12, которая гидравлически сообщается с требуемой текучей средой. При обычном применении, гидрант 10 для текучей среды содержит клапан-гидрант топливозаправочного колодца, который гидравлически сообщается с топливом, обычно авиационным топливом, например из подземного источника авиационного топлива или посредством трубопровода, проходящего к резервуару авиационного топлива. Жидкое авиационное топливо накачивают или иным образом подают под давлением так, что если клапан-гидрант открыт, авиационное топливо течет из него через прикрепленный соединитель и шланг в воздушный летательный аппарат или другое заправляемое транспортное средство.
[0032] Далее, на фиг. 1 показан аварийный гидравлический соединитель 100, воплощающий настоящее изобретение, функционально соединенный с клапан-гидрантом 10 для текучей среды. Стрелки, обозначенные ссылочными позициями 2 и 4, показывают поток текучей среды, например, авиационного топлива или тому подобного, во впускное отверстие 14 трубы 12 клапан-гидранта топливозаправочного колодца и/или самого гидранта 10, который при открывании проходит через гидравлический соединитель 100 и через прикрепленный трубопровод или шланг (не показан) для доставки по мере необходимости, например, в перемещаемый топливозаправщик, топливный бак воздушного летательного аппарата или тому подобное. Стрелка, обозначенная ссылочной позицией 6, показывает возможное направление приложения внешней силы к гидравлическому соединителю 100. Она может включать в себя внешнюю ударную силу, например при наезде транспортного средства на гидравлический соединитель 100, или тянущую силу, например когда транспортное средство отъезжает от гидравлического соединителя 100, в то время когда шланг или нисходящий трубопровод все еще присоединен. Желательно чтобы, когда такие усилия превышают заданную нагрузку, устройство 100 соединителя автоматически отсоединялось и отделялось от клапан-гидранта 10 для предотвращения повреждения или разрушения клапан-гидранта 10 и/или прикрепленной трубы 12. Согласно текущим требованиям установлено, что при тяговом усилии от 4000 до 5000 фунтов (1814,37-2267,96 кг) соединитель 100 должен отделяться от клапана заправочного колодца (клапан-гидранта 10 для текучей среды и трубопровода 12) таким образом, чтобы клапан заправочного колодца закрывался и повреждение клапана заправочного колодца предотвращалось.
[0033] Как будет более подробно описано в данном документе со ссылкой на фиг. 2, гидравлический соединитель 100 согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью выборочно присоединяться к клапан-гидранту 10 для текучей среды. Показана примерная конструкция клапан-гидранта 10 для текучей среды. Как отмечалось выше, гидрант 10 для текучей среды присоединен к источнику текучей среды с возможностью пропуска текучей среды, например авиационного топлива или тому подобного. Гидрант 10 для текучей среды может присоединяться к источнику текучей среды при помощи другого трубопровода, например трубы 12, показанной на фиг. 1, либо проходить непосредственно из источника топлива, например подземного топливного резервуара или тому подобного. Гидрант 10 для текучей среды обычно смещен в закрытое положение так, что его тарельчатый клапан или клапан 16 смещен в закрытое положение, например, при помощи пружины 18. Это предотвращает вытекание текучей среды, показанной стрелками в гидранте 10 для текучей среды, из гидранта 10, если только гидрант 10 намеренно не открыт. Гидрант 10 для текучей среды может содержать клапан или стопор 20 для предотвращения течения текучей среды в гидрант 10 для текучей среды, если гидрант 10 не открыт. Он также может быть обычно смещен в закрытое положение, например при помощи пружины 22. Если гидрант 10 для текучей среды находится в закрытом положении, текучая среда, например авиационное топливо, не может выходить из клапан-гидранта 10 для текучей среды.
[0034] Как видно из фиг. 2 и 3, гидравлический соединитель 100 согласно настоящему изобретению сформирован и выполнен так, чтобы выборочно присоединятся и прикрепляться к клапан-гидранту 10 для текучей среды. Обычно, гидравлический соединитель 100 содержит одну или более ручек 102 для ручного перемещения и установки гидравлического соединителя. Гидравлический соединитель 100 содержит узел корпуса соединителя, имеющий по меньшей мере один первый закрепляющий элемент, и штуцерный узел 106, имеющий второй закрепляющий элемент, при этом штуцерный узел 106 выборочно перемещают между раскрепленным и закрепленным положениями так, чтобы вывести узел 104 корпуса соединителя из соединения с гидрантом 10 для текучей среды или присоединить узел 104 корпуса соединителя к нему.
[0035] После того, как гидравлический соединитель 100 присоединен к гидранту 10 для текучей среды и закреплен относительно него, клапан 16 гидранта 10 для текучей среды может быть открыт, например, посредством приводной и/или поворотной рукоятки 108, которая вертикально перемещает толкатель 110 вниз, чтобы открыть клапан 16 против смещения пружины 18, и позволяет текучей среде, показанной стрелками на фиг. 3, протекать через канал 112 гидравлического соединителя 100 и выходное отверстие 114, на котором, как правило, имеется шланг или другой присоединенный к нему трубопровод для подачи авиационного топлива или другой текучей среды туда, куда необходимо. Как отмечалось выше, в случае клапан-гидранта заправочного колодца для авиационного топлива, жидкое авиационное топливо закачивают или иным образом подают под давлением так, что когда клапан 16 гидранта для текучей среды открыт, авиационное топливо протекает сквозь него через гидравлический соединитель 100 в шланг и в воздушный летательный аппарат или в другое транспортное средство, подлежащее заправке.
[0036] Специалистам в данной области техники понятно, что существует множество механизмов и средств для смещения гидранта для текучей среды в нормально закрытое положение и для выборочного открытия гидранта 10 для текучей среды после присоединения к нему гидравлического соединителя 100. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает средства, отличающиеся от показанных и описанных.
[0037] Соединительный механизм закрепляет клапан-гидрант 10 и соединитель 100 вместе так, что текучая среда может проходить через соединение без протечки. В соединенном состоянии давление текучей среды создает силу, которая отделила бы два компонента, если бы они не были закреплены вместе. Существует множество устройств, которые используют различные способы соединения и закрепления компонентов друг с другом. Будучи закреплены друг с другом, большинство закрепляющих устройств соединителя имеют большую прочность, чем линейная часть трубопровода. Таким образом, при воздействии случайной внешней ударной нагрузки или тянущей силы на соединитель, места крепления трубопровода выйдут из строя прежде, чем сломается соединитель. Раньше это приводило к повреждению линейной части трубопровода, замена которого могла быть дорогостоящей, а любое повреждение также могло создавать утечки в системе трубопровода. Чтобы избежать возникновение этих проблем, предложено устройство 100 соединителя по настоящему изобретению, которое может аварийно отделяться до повреждения линейной части трубопровода.
[0038] Со ссылкой на фиг.4 и 5 показан узел 104 корпуса соединителя и штуцерный узел 106. На фиг. 4 штуцерный узел 106 находится в поднятом раскрепленном положении. Однако, на фиг. 5 штуцерный узел 106 перемещен в закрепленное положение, в котором гидравлический соединитель 100 надежно присоединен к клапан-гидранту 10 для текучей среды и закреплен на нем. Как проиллюстрировано в особенно предпочтительном варианте реализации, штуцерный узел 106 связан с возможностью скольжения с узлом 104 корпуса соединителя и может быть вручную поднят и опущен так, чтобы высвободить гидравлический соединитель 100 и прикрепить его к гидранту 10 для текучей среды.
[0039] Узел 104 корпуса соединителя по меньшей мере частично определяет канал 112 для текучей среды через гидравлический соединитель 100. Узел 104 корпуса соединителя включает в себя по меньшей мере один первый закрепляющий элемент, который выполнен с возможностью выборочно перемещаться между закрепленным положением и раскрепленным положением, как будет более подробно описано в данном документе. Узел 104 корпуса соединителя крепится непосредственно к участку клапан-гидранта 10 для текучей среды.
[0040] В одном варианте осуществления нижний участок 116 корпуса соединителя имеет множество сформированных в нем отверстий или полостей 118, отстоящих друг от друга. Первые закрепляющие элементы 120 по меньшей мере частично размещены внутри отстоящих друг от друга полостей или отверстий 118 и с возможностью перемещаться внутри так, чтобы входить во взаимодействие и закрепляться на участке клапан-гидранта 10 для текучей среды, как показано на фиг. 5. В показанном варианте осуществления первые закрепляющие элементы являются в основном сферическими шариками 120, обладающими такой степенью свободы перемещения в полости или отверстии, что обращенный внутрь участок шариков 120 закрепляющего элемента может перемещаться внутрь и размещаться ниже обода или выступа 24 клапан-гидранта 10 для текучей среды, чтобы выполнить зацепление и прикрепить гидравлический соединитель 100 к клапан-гидранту 10 для текучей среды. Однако если они не вдавлены внутрь, шарики 120 первого закрепляющего элемента могут перемещаться в наружном направлении так, что закрепляющие шарики 120 выходят из взаимодействия с выступом или ободом 24 клапан-гидранта 10 для текучей среды, и гидравлический соединитель 100 может быть отделен от гидранта 10 для текучей среды. Отверстия или полости 118 могут быть выполнены так, чтобы позволить ограниченное перемещение закрепляющих шариков 120, при этом не позволяя шарикам 120 полностью выйти из полости или отверстия 118.
[0041] Когда штуцерный узел, который охватывает узел 104 корпуса соединителя и прикрепленный к нему с возможностью скольжения, находится в незакрепленном положении, шарики 120 первого закрепляющего элемента имеют возможность свободно перемещаться в пределах заданного интервала внутри полостей 118, сформированных в узле 104 корпуса соединителя. Однако, когда штуцерный узел 106 перемещается из незакрепленного положения в закрепленное положение, первые шарики закрепляющего элемента 120 вталкиваются внутрь в полости 118 так, что выступают из них во внутреннем направлении и располагаются ниже обода или выступа 24 клапан-гидранта 10 для текучей среды и образуют с ним закрепляющее взаимодействие, как показано на фиг. 5.
[0042] Со ссылкой на фиг. 4-7, штуцерный узел 106 включает в себя зажим 122, например, проходящий в наружном направлении фланец 122, обеспечивающий возможность оператору соединителя 100 выборочно поднимать штуцерный узел 106 вверх и вдавливать штуцерный узел 106 вниз в закрепленное положение. Штуцерный узел включает в себя тело 124 штуцера, которое может иметь борт 126, расположенный около его нижнего участка для защиты как штуцерного узла 106, так и узла 104 корпуса соединителя при случайном контакте с окружающими предметами.
[0043] Штуцерный узел 106 включает в себя второй закрепляющий элемент, который выполнен с возможностью выборочно перемещаться во взаимодействие по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом для перемещения по меньшей мере одного первого закрепляющего элемента, например, показанных закрепляющих шариков 120, в закрепленное положение для крепления корпуса 104 соединителя в сборе к гидранту для текучей среды. В конкретном предпочтительном варианте осуществления тело 124 штуцера имеет образованный в нем открытый паз 128, в котором по меньшей мере частично расположено разрывное кольцо 130, содержащее второй закрепляющий элемент. Разрывное кольцо 130 удерживается на месте внутри тела 124 штуцера при помощи фиксатора 132 разрывного кольца. Фиксатор 132 разрывного кольца удерживается на месте при помощи винтов 134.
[0044] Обеспечено средство выборочного закрепления штуцерного узла 106 в верхнем и незацепленном, или раскрепленном положении относительно узла 104 корпуса соединителя, так что эффекты силы тяжести или тому подобного не вызывают самопроизвольного соскальзывания штуцерного узла 106 вниз в положение зацепления или закрепления. Такой механизм может содержать, например, стопорный винт 136, который может использоваться пользователем для того, чтобы болт или винт выборочно вводить во взаимодействие с узлом 104 корпуса соединителя и выводить из взаимодействия с ним так, чтобы удерживать штуцерный узел 106 в верхнем, раскрепленном положении, когда это требуется.
[0045] Со ссылкой на фиг.8 показан пример разрывного кольца 130. Разрывное кольцо 130 включает в себя одну или более ослабленных областей 138. Данные ослабленные области 138 обычно имеют уменьшенную площадь поперечного сечения, образуя разрушаемую перемычку 140. Перемычка 140 имеет меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с остальным разрывным кольцом 130.
[0046] Когда к гидравлическому соединителю 100 приложена внешняя нагрузка, усилия передаются на разрывное кольцо 130, и когда нагрузка превышает заданную величину, перемычка 140 внутри области уменьшенного поперечного сечения смещается и разрушается. Разрывное кольцо 130 выполнено с возможностью расширяться до определенной степени в наружном направлении внутри паза 128 до тех пор, пока силы не превысят заданную величину, при которой происходит разрыв или разрушение одной или более перемычек 140, заставляя разрывное кольцо 130 смещаться и шарики 120 первого закрепляющего элемента перемещаться вверх (наружу) и выйти из взаимодействия с выступом или ободом 24 гидранта 10 для текучей среды, позволяя гидравлическому соединителю 100 отсоединиться, чтобы отсоединить его от клапан-гидранта 10. Как обсуждалось выше, клапан-гидрант 10 может быть сформирован и выполнен так, чтобы в результате смещения его клапана или тарельчатого клапана он мог быть автоматически перекрыт при выходе гидравлического соединителя 100 из взаимодействия с клапан-гидрантом 10.
[0047] Ослабленная область 138 может быть специально запроектирована и сконструирована так, чтобы быть способной выдерживать заданную силу и нагрузку. Перемычка 140 может иметь различные конфигурации поперечного сечения и толщину, чтобы выдерживать различные усилия и нагрузки. Таким образом, прорези или сегменты уменьшенного поперечного сечения 138 используют для создания ослабленных сечений в разрывном кольце 130, которые будут разрушаться или разрываться в условиях предполагаемой нагрузки. Геометрия уменьшенного сегмента сечения или прорези 138 и результирующая перемычка 140 может быть сконструирована так, чтобы разрушаться в условиях заданной нагрузки. Если требуется другое условие нагрузки, конфигурация и геометрия прорези или уменьшенная площадь поперечного сечения 138 и результирующая перемычка 140 могут соответственно подбираться так, чтобы быть способными выдерживать более высокие или более низкие внешние нагрузки.
[0048] В зоне разрывного кольца 130 может быть образована всего лишь одна ослабленная область 138, определяющая разрушаемую перемычку 140, либо в разрывном кольце 130 может быть образовано множество таких ослабленных областей 138, как показано на фиг. 8. Единственная ослабленная область 138 позволяет разработчику с большой предсказуемостью создать сценарий аварийного отделения для заданной нагрузки. Однако также могут быть использованы несколько таких ослабленных областей с заданным расположением, чтобы области 138 так отстояли друг от друга, например, являлись равноудаленными друг от друга, чтобы также обеспечивать условие отделения при предполагаемых внешних нагрузках. Таким образом, хотя на фиг. 8 показано разрывное кольцо 130, имеющее три ослабленные области 138 и соответствующие три разрушаемые перемычки 140, следует иметь в виду, что может быть образована одна ослабленная область или дополнительные ослабленные области. Для придания разрывному кольцу 130 симметрии можно использовать множество ослабленных областей, таким образом, чтобы более равномерно распределить нагрузку. Это особенно целесообразно, если внешние ударные нагрузки могут действовать в нескольких ориентациях или направлениях.
[0049] Количество и геометрию ослабленных областей 138 можно менять для достижения равномерного аварийного отделения в различных ориентациях или направлениях. Кроме того, в результате равномерного разнесения ослабленных областей 138 обеспечивается равномерное распределение нагрузки, так что внешние силы могут быть приложены в любом направлении. Равномерное разнесение ослабленных областей 138 дает в результате постоянную силу аварийного отделения независимо от направления приложенной внешней силы. Аналогичным образом, для некоторых случаев может быть достаточно одной ослабленной области 138. Хотя единственная ослабленная область 138 по-прежнему подвергается напряжению во всех направлениях нагрузки, распределение нагрузки может быть не симметричным, означая, что внешние силы аварийного отделения в противоположных направлениях могут дать различные результаты аварийного отделения. Тем не менее, гидравлический соединитель 100 все же будет отделяться даже с одной ослабленной областью внутри разрывного кольца 130.
[0050] Ослабленные области 138 и разрушаемые перемычки 140 предпочтительно выравнивают и ориентируют относительно шариков 120 первого закрепляющего элемента так, что нагрузка от закрепляющих шариков 120, приложенная к разрывному кольцу 130, распределяется более равномерно, что обеспечивает более предсказуемую силу аварийного отделения. Предпочтительно, ослабленные области 138 и разрушаемые перемычки 140 располагают посередине между смежными закрепляющими шариками 120.
[0051] Со ссылкой на фиг. 6-8 для того, чтобы достичь такой ориентации и выравнивания, разрывное кольцо 130 включает в себя прорезь 142 для выравнивания, которая входит во взаимодействие с центрирующим штифтом 144 штуцерного узла 106 таким образом, что разрывное кольцо 130 размещается и удерживается в заданной ориентации и положении, и вращение предотвращается, так что первые блокирующие элементы 120 распределяются надлежащим образом и не входят в непосредственный контакт с ослабленной областью или разрывной перемычкой 138 и 140. Это позволяет закрепляющим шарикам 120 прикладывать равномерное усилие к разрывному кольцу 130. Кроме того, для выравнивания штуцерного узла 106 с узлом корпуса соединителя в теле 124 штуцера сформированы прорези 146, через которые в узел 104 корпуса соединителя могут проходить штифты или винты 148. Это выравнивает корпус 106 штуцерного узла с узлом 104 корпуса соединителя и обеспечивает надлежащее распределение и центровку шариков 120 первого закрепляющего элемента с разрывным кольцом 130 так, что они не входят в непосредственный контакт с ослабленной областью или разрушаемой перемычкой 138, 140 и более равномерно распределяют нагрузку на разрывное кольцо 130 при приложении к гидравлическому соединителю 100 внешней нагрузки или силы. Размещение удлиненных прорезей 146 и штифта 148 предотвращает вращение штуцерного узла 106 относительно узла 104 корпуса соединителя, но все же позволяет штуцерному узлу 106 скользить вверх и вниз. Таким образом, сохраняется правильная ориентация и расположение разрывного кольца 130 относительно закрепляющих шариков 120.
[0052] Вновь со ссылкой на фиг. 4 узел 104 корпуса соединителя и корпус 106 штуцерного узла показаны в их незацепленном и раскрепленном положениях. Штуцерный узел 106 находится в своем поднятом и раскрепленном или незацепленном положении, так что разрывное кольцо 130, содержащее второй закрепляющий элемент, и закрепляющие шарики 120, содержащие первые закрепляющие элементы, не находятся в зацеплении друг с другом и закрепляющие шарики 120 имеют степень свободы для перемещения внутри полости 118.
[0053] Со ссылкой на фиг. 5, когда гидравлический соединитель 100 прикреплен к клапан-гидранту 10 для текучей среды, узел 104 корпуса соединителя размещают на клапан-гидранте 10 для текучей среды и, при необходимости, стопорный винт 136 ослабляют и освобождают, чтобы можно было повторно установить штуцерный узел 106, например путем вталкивания штуцерного узла 106 вниз вручную, пока он не войдет во взаимодействие с выступом или упором 150. В этот момент разрывное кольцо 130 входит во взаимодействие с закрепляющими шариками 120, которые вдавливаются внутрь и под обод или выступ 24 гидранта 10 для текучей среды. Это положение показано на фиг. 5, 9 и 10. Закрепляющие шарики 120 вставлены вокруг и ниже внешней границы обода или фланца 24 клапан-гидранта 10. Когда штуцерный узел 106 толкают вниз, закрепляющие шарики 120 вдавливаются внутрь под выступ фланца по мере того как они раздвигают переднюю закругленную кромку 152 разрывного кольца 130.
[0054] На виде поперечного сечения на фиг. 10 показаны шарики 120 первого закрепляющего элемента перемещаемые внутрь в свои полости так, чтобы выполнить зацепление под поверхностью обода или выступа 24 гидранта для текучей среды. Разрывное кольцо 130 удерживает шарики 120 на месте и, таким образом, закрепляющие шарики 120 служат в качестве первого закрепляющего элемента, а разрывное кольцо 130 служит в качестве второго закрепляющего элемента, которые совместно прикрепляют соединитель 100 к гидранту.
[0055] На фиг. 11 показаны закрепляющие шарики 120 надлежащим образом и равномерно распределенные относительно ослабленных областей 138 и разрушаемых перемычек 140 так, что закрепляющие шарики не входят в непосредственный контакт с ослабленными областями 138 и разрушаемыми перемычками 140, и предпочтительно располагаются по существу в промежутке между смежными закрепляющими шариками 120.
[0056] Когда текучая среда, например авиационное топливо, проходит через клапан-гидрант 10 и гидравлический соединитель 100, внутренние усилия, вызванные перемещением и давлением текучей среды, непосредственно не увеличивают силы или косвенно очень незначительно увеличивают силы, приложенные к разрывному кольцу 130, поскольку разрывное кольцо 130 и штуцерный узел не находятся в непосредственном контакте с текучей средой, находящейся под давлением.
[0057] Однако, как видно из фиг. 12 и 13, когда к гидравлическому соединителю 100 приложена внешняя сила, например когда к гидравлическому соединителю приложена толкающая внешняя нагрузка или тянущая внешняя нагрузка, которая может возникать при случайном наезде транспортного средства на гидравлический соединитель 100 или когда транспортное средстве отъезжает от гидравлического соединителя 100, присоединенного и прикрепленного к гидранту для текучей среды, данные силы будут создавать перекос и вызывать силы, приложенные к шарикам 120 первого закрепляющего элемента, и по меньшей мере некоторые из них будут перемещаться в наружном направлении в ответ на внешнюю нагрузку и силы, приложенные к гидравлическому соединителю 100 и, таким образом, передавать усилия на разрывное кольцо 130. Когда данные силы превышают заданную величину, соответствующую прочности перемычки, разрывное кольцо 130 будет смещаться так, что разрывная перемычка 140 разрушится и разорвется. Это позволит закрепляющим шарикам 120 продолжать оказывать давление на разрывное кольцо 130 второго закрепляющего элемента и расширять его в наружном направлении в паз 128, позволит элементам 120 первых закрепляющих шариков дополнительно перемещаться в наружном направлении и в сторону от обода или выступа 24 клапан-гидранта для текучей среды и гидравлического соединителя, чтобы выйти из закрепления и отсоединиться от клапан-гидранта 10 для текучей среды.
[0058] Следует иметь в виду, что, хотя силы, приложенные закрепляющими шариками 120 к стопорному кольцу 130, показаны практически одинаковыми стрелками направления, на самом деле такие силы могут быть неодинаковыми в зависимости от направления и ориентации внешней силы, прилагаемой к гидравлическому соединителю 100. Таким образом, стрелки направления сил служат в качестве примера только для того, чтобы показать, что один или более закрепляющих шариков 120 будет прикладывать достаточное усилие для смещения и разрыва разрывного кольца 130, когда внешняя нагрузка превышает заданную величину.
[0059] Хотя разрывное кольцо 130 разрушено, гидрант 10 для текучей среды и компоненты клапана заправочного колодца не являются чрезмерно поврежденными и, в большинстве случаев, ни в коей мере не повреждаются. Поскольку гидрант 10 для текучей среды обычно выполняют с возможностью автоматического отключения ввиду характера смещения тарельчатого клапана или элемента 16 пружиной 18, в данном случае также проливается очень мало текучей среды.
[0060] Так как разрывное кольцо 130 удерживается внутри паза 128 штуцерного узла 106, по меньшей мере разрывное кольцо 130, и, возможно, штуцерный узел 106, или даже весь гидравлический соединитель 100, могут нуждаться в замене. Однако стоимость и неудобства при этом минимальны по сравнению с ущербом и стоимостью, которые могли бы возникнуть в противном случае, если повреждены гидрант для текучей среды и клапан заправочного колодца.
[0061] Однако в случае нормальной работы, когда к гидравлическому соединителю не приложена внешняя сила, после подачи топлива или другой текучей среды клапан закрывают, например, поворотом рукоятки 108 и штуцерный узел 106 вручную поднимают вверх, чтобы выполнить отцепление второго закрепляющего элемента в форме разрывного кольца 130, от первого закрепляющего элемента в форме множества закрепляющих шариков 120, чтобы предоставить закрепляющим шарикам 120 свободу перемещения для выхода из взаимодействия и перемещения выше края или выступа 24 гидранта 10 для текучей среды.
[0062] Хотя в целях иллюстрации были подробно описаны несколько вариантов осуществления, без отклонения от объема и сущности изобретения могут быть сделаны различные модификации. Соответственно, изобретение не должно быть ограничено ничем, кроме как прилагаемой формулой изобретения.
1. Аварийный гидравлический соединитель, содержащий:
узел корпуса соединителя, выполненный с возможностью разъемно соединяться с гидрантом для текучей среды для образования с ним канала для текучей среды, указанный узел корпуса соединителя содержит по меньшей мере один первый закрепляющий элемент, выполненный с возможностью перемещения между закрепленным положением и раскрепленным положением;
штуцерный узел, присоединенный к узлу корпуса соединителя и включающий в себя второй закрепляющий элемент, имеющий ослабленную область, при этом второй закрепляющий элемент выполнен с возможностью выборочно перемещаться во взаимодействие по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом для перемещения по меньшей мере одного первого закрепляющего элемента в закрепленное положение для прикрепления корпуса соединителя к гидранту для текучей среды и выхода из взаимодействия по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом для обеспечения возможности по меньшей мере одному первому закрепляющему элементу перемещаться в раскрепленное положение, чтобы позволить корпусу соединителя отсоединиться от гидранта для текучей среды;
причем при приложении к гидравлическому соединителю внешней нагрузки, превышающей предварительно заданную величину, по меньшей мере один первый закрепляющий элемент прикладывает достаточную силу ко второму закрепляющему элементу, чтобы заставить ослабленную область второго закрепляющего элемента смещаться, обеспечивая возможность по меньшей мере одному первому закрепляющему элементу переместиться из закрепленного положения в раскрепленное положение, чтобы позволить гидравлическому соединителю отсоединиться от гидранта.
2. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором силы давления, вызванные потоком текучей среды через гидравлический соединитель, непосредственно не передаются на второй закрепляющий элемент или номинально передаются на него.
3. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором штуцерный узел с возможностью скольжения присоединен к корпусу соединителя так, чтобы выборочно перемещать второй закрепляющий элемент во взаимодействие по меньшей мере с одним первым закрепляющим элементом и из взаимодействия с ним.
4. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором второй закрепляющий элемент включает в себя множество удаленных друг от друга ослабленных областей.
5. Гидравлический соединитель по п. 4, в котором ослабленные области по существу равномерно удалены друг от друга.
6. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором ослабленная область второго закрепляющего элемента содержит область с уменьшенным поперечным сечением, образующую разрушаемую перемычку.
7. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором второй закрепляющий элемент содержит разрывное кольцо.
8. Гидравлический соединитель по п. 7, в котором разрывное кольцо размещено внутри паза штуцерного узла.
9. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором по меньшей мере один первый закрепляющий элемент по меньшей мере частично расположен внутри полости узла корпуса соединителя и по меньшей мере частично проходит из полости, когда по меньшей мере один первый закрепляющий элемент перемещен в закрепленное положение.
10. Гидравлический соединитель по п. 9, в котором по меньшей мере один первый закрепляющий элемент содержит множество удаленных друг от друга первых закрепляющих элементов, каждый из которых по меньшей мере частично расположен внутри полости узла корпуса соединителя.
11. Гидравлический соединитель по п. 10, в котором первые закрепляющие элементы имеют по существу сферическую форму.
12. Гидравлический соединитель по п. 9, в котором удаленные друг от друга первые закрепляющие элементы выровнены со вторым закрепляющим элементом так, что первые закрепляющие элементы не входят в непосредственный контакт с ослабленной областью второго закрепляющего элемента.
13. Гидравлический соединитель по п. 12, в котором ослабленная область второго закрепляющего элемента расположена на равном расстоянии от смежных первых закрепляющих элементов.
14. Гидравлический соединитель по п. 1, в котором прочность ослабленной области второго закрепляющего элемента рассчитана так, чтобы он смещался, когда ко второму закрепляющему элементу приложена заданная нагрузка по меньшей мере одним первым закрепляющим элементом.
15. Гидравлический соединитель по п. 4, в котором второй закрепляющий элемент выровнен относительно по меньшей мере одного первого закрепляющего элемента так, чтобы равномерно распределять усилие по меньшей мере от одного первого закрепляющего элемента на ослабленные области второго закрепляющего элемента.
16. Аварийный гидравлический соединитель, содержащий:
узел корпуса соединителя, выполненный с возможностью разъемно соединяться с клапаном-гидрантом топливозаправочного колодца для образования с ним канала для текучей среды, указанный узел корпуса соединителя содержит множество удаленных друг от друга первых закрепляющих элементов, выполненных с возможностью перемещения между закрепленным положением и раскрепленным положением, указанные закрепляющие элементы по меньшей мере частично размещены внутри удаленных друг от друга полостей узла корпуса соединителя и по меньшей мере частично выходят из указанных полостей и входят во взаимодействие с клапаном-гидрантом топливозаправочного колодца, когда первые закрепляющие элементы перемещены в закрепленное положение;
штуцерный узел, присоединенный к узлу корпуса соединителя;
второй закрепляющий элемент, состоящий из разрывного кольца, размещенного внутри паза штуцерного узла и имеющего ослабленную область, рассчитанную так, чтобы смещаться, когда к ней приложена предварительно заданная нагрузка, при этом разрывное кольцо выполнено с возможностью выборочно перемещаться во взаимодействие с первыми закрепляющими элементами для их перемещения в закрепленное положение для прикрепления корпуса соединителя к гидранту и перемещения из взаимодействия с первыми закрепляющими элементами для обеспечения возможности первым закрепляющим элементам перемещаться в раскрепленное положение, чтобы позволить корпусу соединителя отсоединиться от гидранта;
при этом штуцерный узел присоединен с возможностью скольжения к узлу корпуса соединителя, чтобы выборочно перемещать разрывное кольцо во взаимодействие с первыми закрепляющими элементами и из взаимодействия с ними; и
причем при приложении к гидравлическому соединителю внешней нагрузки, превышающей заданную величину, по меньшей мере один первый закрепляющий элемент прикладывает достаточную силу к разрывному кольцу, чтобы заставить ослабленную область разрывного кольца смещаться, позволяя первым закрепляющим элементам перемещаться из закрепленного положения в раскрепленное положение и гидравлическому соединителю отсоединиться от гидранта.
17. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором силы давления, вызванные потоком текучей среды через гидравлический соединитель, непосредственно не передаются на разрывное кольцо или передаются на него номинально.
18. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором разрывное кольцо включает в себя множество ослабленных областей, по существу равномерно удаленных друг от друга.
19. Гидравлический соединитель по п. 18, в котором разрывное кольцо выровнено относительно первых закрепляющих элементов так, чтобы равномерно распределять силу от первых закрепляющих элементов на ослабленные области разрывного кольца.
20. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором ослабленная область разрывного кольца содержит область с уменьшенным поперечным сечением, образующую разрушаемую перемычку.
21. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором первые закрепляющие элементы имеют по существу сферическую форму.
22. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором первые закрепляющие элементы выровнены с разрывным кольцом так, что они не входят в непосредственный контакт с ослабленной областью разрывного кольца.
23. Гидравлический соединитель по п. 16, в котором ослабленная область разрывного кольца расположена на равном расстоянии от смежных первых закрепляющих элементов.
