CN114087406B - 一种可以锁定在打开位的双向安全活门 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械结构设计技术领域，具体涉及一种可以锁定在打开位的双向安全活门。本发明采用感受压差与活门密封功能相分离的结构，将负责活门打开的弹簧和负责活门密封的弹簧功能分离。膜片组件下侧受油箱内部压力作用，膜片组件上侧受外界大气压力作用，当压差达到预定值时，膜片组件带动推杆向上或者向下运动，使钢球移动解锁作动活塞。活门依靠密封弹簧力与下壳体贴合实现密封，在作动活塞解锁后，作动活塞在作动弹簧力的作用下向上运动并带动活门一起向上运动，实现活门打开动作。活门打开后，在作动弹簧力的作用下锁定在打开位，此时仅可由工作人员拉动产品手柄组件实现产品手动复位。

Description

一种可以锁定在打开位的双向安全活门
技术领域
本发明属于机械结构设计技术领域，具体涉及一种可以锁定在打开位的双向安全活门，用于飞机燃油箱通气***。
背景技术
飞机燃油箱通气***安全活门，装在飞机燃油箱通气油箱上。当油箱内压力比油箱外压力高出规定值时，安全活门开启，辅助油箱向外泄压；当油箱内压力比油箱外压力低于规定值时，安全活门开启，外界大气通过安全活门进入油箱。安全活门一旦打开后不允许自动复位，需锁定在打开位，可以在飞行前、后检查时明显发现其位置处于开位。现有安全活门不具备锁定在打开位的功能，因此地面检查时不清楚飞行中安全活门是否打开过，不能发现飞行中燃油箱通气***是否发生过超压的问题。
发明内容
本发明的目的是：
提供一种可以锁定在打开位的双向安全活门，以解决现有产品不能锁定在打开位的技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种可以锁定在打开位的双向安全活门，包括：壳体、膜腔组件、作动组件以及活门组件，其中，壳体包括上壳体106、中壳体107和下壳体108，上壳体106和中壳体107连接形成膜腔，膜片组件设置在膜腔内，中壳体107与下壳体108连接，下壳体108与机翼壁板连接，作动组件包括锁闭壳体201，钢球202，作动组件包括作动活塞301，作动弹簧302，活门组件包括密封弹簧401、活门402、手柄组件403、连接螺套404，锁闭壳体201与中壳体107固定连接在中壳体107下方，膜片组件的推杆105向下穿过锁闭壳体201并且与锁闭壳体201内壁密封，推杆105设置有轴向通孔，推杆105下端从上到下依次设置有第一环形凹槽和第二环形凹槽，锁闭壳体201下端设置有钢球安装孔，钢球202设置在钢球安装孔内，作动活塞301上段内壁设置有第三环形凹槽，推杆105下端面与手柄组件403端面间隔预定距离，手柄组件403中部设置有通孔且与推杆105的通孔连通，作动活塞301为外侧和内侧均呈台阶状的筒状结构，活门402固定在连接螺套404外侧，作动活塞301下端与连接螺套404外壁螺纹连接，密封弹簧401一端与作动活塞301连接，密封弹簧401另一端与活门402连接，作动弹簧302一端与作动活塞301连接，作动弹簧302另一端与中壳体107连接，活门402在密封弹簧401作用下与下壳体108之间贴合形成密封，将燃油箱内部与外界大气之间隔断，当燃油箱内、外部压差为0或压差产生的膜片组件104位移不足以使推杆105移动至预定距离时，钢球202固定在作动活塞301的凹槽处，使作动活塞301不能移动，当燃油箱内、外部压差达到预定值后，压差使膜片组件104带动推杆105向上或向下移动至预定距离，推杆105上的第一凹槽或第二凹槽露出，钢球202在作动活塞301挤压下运动至推杆105的第一凹槽或第二凹槽里，锁定机构解锁，作动活塞301在作动弹簧302力的作用下向上运动。
进一步地，作动活塞301下端与活门402通过密封圈密封。
进一步地，膜片组件包括膜片上弹簧101，膜片下弹簧102，膜片组件104，推杆105，其中，膜片组件104位于膜腔中部，推杆105与膜片组件104固定，膜片上弹簧101和膜片下弹簧102分别设置在膜片组件104上方和下方。
进一步地，膜片上弹簧101和膜片下弹簧102的弹簧座分别设置有机械限位，可限制膜片上弹簧101和膜片下弹簧102的位移量。。
进一步地，膜片上腔与推杆105上的通孔、手柄组件通孔以及大气连通，膜片下腔与油箱连通。
进一步地，手柄组件403包括套筒和手柄，套筒和手柄固定连接，套筒内径等于推杆105外径，套筒上段设置有径向向外的环形凸台，凸台与作动活塞301内壁凸台配合用于带动作动活塞301向下运动。
进一步地，手柄组件403还包括手柄复位弹簧405，手柄复位弹簧405一端与套筒上段的环形凸台连接，手柄复位弹簧405另一端与连接螺套404上端面连接。
进一步地，膜片上弹簧101和膜片下弹簧102匹配安全活门打开压差。
本发明的技术效果是：
采用本发明的方法或者装置，能够实现安全活门打开后锁定在打开位置，保证地面保障人员可以识别飞机燃油箱在飞行中是否出现过内外界压差超标的情况。
附图说明
图1是本发明的可以锁定在打开位的双向安全活门的结构原理图；
图2是本发明的可以锁定在打开位的双向安全活门的作动活塞在锁定位置状态示意图；
图3是本发明的可以锁定在打开位的双向安全活门的作动活塞在打开位置状态示意图；
图4本发明的可以锁定在打开位的双向安全活门打开后的结构示意图。
其中，101为膜片上弹簧，102为膜片下弹簧，103为螺钉，104为膜片组件，105为推杆，106为上壳体，107为中壳体，108为下壳体，109为弹簧座，110为弹簧座，201为锁闭壳体，202为钢球，301为作动活塞，302为作动弹簧，401为密封弹簧，402为活门，403为手柄组件，404为连接螺套，405为手柄复位弹簧，406为密封圈。
具体实施方式
本发明采用感受压差与活门密封功能相分离的结构，将负责活门打开的弹簧和负责活门密封的弹簧功能分离。膜片组件负责感受油箱与外界大气的压差，膜片组件下侧受油箱内部压力作用，膜片组件上侧受外界大气压力作用，当膜片组件上、下两侧压力不一致时，压力大的一侧将克服膜片组件另一侧的弹簧力使膜片产生相应的位移。当压差达到预定值时，压差膜片组件上的作用力足以克服膜片弹簧力，膜片组件带动推杆向上或者向下运动，使钢球移动解锁作动活塞；活门依靠密封弹簧力与下壳体贴合实现密封，在作动活塞解锁后，作动活塞在作动弹簧力的作用下向上运动并带动活门一起向上运动，实现活门打开动作。活门打开后，在作动弹簧力的作用下锁定在打开位，此时仅可由地面保障人员拉动产品手柄组件实现手动复位。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，安全活门安装于飞机机翼油箱壁板上，安全活门本体置于油箱内部空间中，安全活门下壳体108底部的密封圈406与油箱壁板形成密封，安全活门的活门402、手柄组件403与外界大气接触。
安全活门的活门组件主要由密封弹簧401、活门402、手柄组件403、连接螺套404组成。活门402在密封弹簧401的作用下与安全活门下壳体108之间贴合形成密封，将燃油箱内部与外界大气之间隔断。
安全活门的膜片感压结构由膜片上弹簧101、膜片下弹簧102、螺钉103、膜片组件104和推杆105组成。膜片上弹簧101和膜片下弹簧102的弹簧座分别设置有机械限位，当膜片组件104克服膜片上弹簧101的力向上运动时，膜片下弹簧102的弹簧座110由于机械限位与膜片组件104分离，此时作用在膜片组件104上的压差只与膜片上弹簧101匹配。当膜片组件104克服膜片下弹簧102的力向下运动时，膜片上弹簧101的弹簧座109由于机械限位与膜片组件104分离，此时作用在膜片组件104上的压差只与膜片下弹簧102匹配。
燃油箱内部压力作用在膜片组件104下表面，外界大气压力经过安全活门中间通路通至膜片组件104上表面。当燃油箱内部压力比外界大气压力大时，压差形成的作用力使膜片组件104克服膜片上弹簧101的弹簧力向上运动；当燃油箱内部压力比外界大气压力小时，压差形成的作用力使膜片组件104克服膜片下弹簧102的弹簧力向下运动。膜片组件104和推杆105由螺钉103固定在一起，因此，当膜片组件104运动时，将带动推杆105一起运动。
安全活门的锁定结构的锁定位置如图2所示，钢球202固定在作动活塞301环形凹槽处，钢球202内侧与推杆105接触，此时钢球202不能移动，作动活塞301受作动弹簧302向上的弹簧力，但由于钢球202的限位作用，作动活塞301被锁定在关闭位。当燃油箱内部压力与外界大气之间的压差为0或压差产生的膜片组件104位移不足以使推杆105的环形凹槽移动至预定距离时，钢球202依然固定在作动活塞301凹槽处，使作动活塞301不能移动。
安全活门的锁定结构的解锁位置如图3所示，当燃油箱内、外部压差达到预定值后，压差的作用力使膜片组件104带动推杆105向上或向下移动至预定距离，推杆105上的环形凹槽运动至钢球处202，钢球202在作动活塞301挤压下运动至推杆105的环形凹槽内，钢球202不再对作动活塞301起限位作用，作动活塞301在作动弹簧302力的作用下向上运动。
如图1所示，作动活塞301通过连接螺套404与活门402连接，当作动活塞301向上运动时，作动活塞301带动活门402向上运动，活门402与下壳体108之间形成通路，此时燃油箱内部空间与外界大气相通，使空气可以自由流动。
如图4所示，当活门402向上运动打开后，手柄组件403将露出。此时地面保障人员可清楚识别产品是否打开。当需要将产品复位时，手动向下拉动手柄组件403，手柄组件403将带动作动活塞301克服作动弹簧302的弹簧力向下运动，当作动活塞运动301至钢球202处时，钢球202进入作动活塞301的环形凹槽内，推杆105在膜片弹簧力的作用下恢复至中间位，钢球202重新将作动活塞301限位并锁定，安全活门复位。
传统安全活门设计中，打开弹簧与密封弹簧为同一个弹簧，需要同时满足密封比压和打开压力两个功能的要求，弹簧设计困难，打开压力精度不高。本发明中，各弹簧具备单一功能。膜片上弹簧101和膜片下弹簧102负责匹配安全活门的打开压差，不参与活门402与下壳体108之间的密封设计，因此安全活门打开压差的精度可实现2kPa以内的范围，低于现有技术的产品。作动弹簧302负责打开作动活塞301并带动活门402打开，不参与打开压力的设计，因此作动弹簧力302可设置较大，以克服沙尘、结冰等环境对活门402开启的不利影响。密封弹簧401负责使活门402与下壳体108贴紧密封，不参与打开压力的设计，因此密封弹力401可设置较大，以保证产品在-55℃～70℃范围内的密封效果。

Claims (7)

1.一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，包括：壳体、膜片组件、作动组件以及活门组件，其中，壳体包括上壳体(106)、中壳体(107)和下壳体(108)，上壳体(106)和中壳体(107)连接形成膜腔，膜片组件设置在膜腔内，膜片组件包括膜片上弹簧(101)、膜片下弹簧(102)、膜片(104)和推杆(105)，其中，膜片(104)位于膜腔中部，推杆(105)与膜片(104)固定，膜片上弹簧(101)和膜片下弹簧(102)分别设置在膜片(104)上方和下方，中壳体(107)与下壳体(108)连接，下壳体(108)与机翼壁板连接，作动组件包括锁闭壳体(201)、钢球(202)、作动活塞(301)和作动弹簧(302)，活门组件包括密封弹簧(401)、活门(402)、手柄组件(403)、连接螺套(404)，锁闭壳体(201)与中壳体(107)固定连接在中壳体(107)下方，膜片组件的推杆(105)向下穿过锁闭壳体(201)并且与锁闭壳体(201)内壁密封，推杆(105)设置有轴向通孔，推杆(105)下端从上到下依次设置有第一环形凹槽和第二环形凹槽，锁闭壳体(201)下端设置有钢球安装孔，钢球(202)设置在钢球安装孔内，作动活塞(301)上段内壁设置有第三环形凹槽，推杆(105)下端面与手柄组件(403)端面间隔预定距离，手柄组件(403)中部设置有通孔且与推杆(105)的通孔连通，作动活塞(301)为外侧和内侧均呈台阶状的筒状结构，活门(402)固定在连接螺套(404)外侧，作动活塞(301)下端与连接螺套(404)外壁螺纹连接，密封弹簧(401)一端与作动活塞(301)连接，密封弹簧(401)另一端与活门(402)连接，作动弹簧(302)一端与作动活塞(301)连接，作动弹簧(302)另一端与中壳体(107)连接，活门(402)在密封弹簧(401)作用下与下壳体(108)之间贴合形成密封，将燃油箱内部与外界大气之间隔断，当燃油箱内、外部压差为0或压差产生的膜片(104)位移不足以使推杆(105)移动至预定距离时，钢球(202)固定在作动活塞(301)的第三环形凹槽处，使作动活塞(301)不能移动，当燃油箱内、外部压差达到预定值后，压差使膜片(104)带动推杆(105)向上或向下移动至预定距离，推杆(105)上的第一环形凹槽或第二环形凹槽露出，钢球(202)在作动活塞(301)挤压下运动至推杆(105)的第一环形凹槽或第二环形凹槽里，锁定机构解锁，作动活塞(301)在作动弹簧(302)力的作用下向上运动。
2.根据权利要求1所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，作动活塞(301)下端与活门(402)通过密封圈密封。
3.根据权利要求1所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，膜片上弹簧(101)和膜片下弹簧(102)的弹簧座分别设置有机械限位，可限制膜片上弹簧(101)和膜片下弹簧(102)的位移量。
4.根据权利要求1所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，膜腔包括膜片上腔和膜片下腔，膜片上腔与推杆(105)上的通孔、手柄组件通孔以及大气连通，膜片下腔与油箱连通。
5.根据权利要求1所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，手柄组件(403)包括套筒和手柄，套筒和手柄固定连接，套筒内径等于推杆(105)外径，套筒上段设置有径向向外的环形凸台，环形凸台与作动活塞(301)内壁凸台配合用于带动作动活塞(301)向下运动。
6.根据权利要求5所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，手柄组件(403)还包括手柄复位弹簧(405)，手柄复位弹簧(405)一端与套筒上段的环形凸台连接，手柄复位弹簧(405)另一端与连接螺套(404)上端面连接。
7.根据权利要求1所述的一种可以锁定在打开位的双向安全活门，其特征在于，膜片上弹簧(101)和膜片下弹簧(102)匹配安全活门打开压差。
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