Патент на изобретение №2194206
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА
(57) Реферат: Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300 К и давлений до 10 МПа и используемых для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, седла с опорным узлом, в цилиндрическое отверстие которого установлен по посадке скольжения цилиндрический регулирующий элемент, кинематически связанный с валом и обеспечивающий за счет вращения перекрытие расходного отверстия седла. На наружной цилиндрической поверхности регулирующего элемента выполнена кольцевая проточка на всю ширину расходного окна регулирующего элемента. Наружная цилиндрическая поверхность кольцевой проточки концентрична с наружной цилиндрической поверхностью регулирующего элемента. Изобретение повышает надежность работы клапана. 4 ил. Изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300 К и давлений до 10 МПа и используемых для управления вектором тяги летательных аппаратов. Известна конструкция вращающегося клапана для горячего газа, состоящая из корпуса с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями. В корпусе с кольцевым зазором и с возможностью вращения установлена полая цилиндрическая заслонка, на боковой поверхности которой выполнено расходное отверстие, которое совмещается с расходным отверстием выходного патрубка. Корпус изнутри защищен от прогрева теплозащитным материалом (патент США 3276466, НКИ 137-339,1966 г.). Недостаток этой конструкции состоит в наличии зазора между заслонкой и корпусом, который определяется двумя составляющими: – наличие зазора из-за допусков на изготовление и сборку; – наличие теплового зазора за счет прогрева конструкции. Величина зазора может быть значительной, а это непроизводительные расходы рабочего тела. Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, опорный узел, образованное цилиндрической поверхностью седло с расходным отверстием, контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, выполненным с расходным окном, установленным с возможностью поворота и кинематически связанным с зафиксированным от осевого перемещения валом, при этом опорный узел образован двумя выступами, выполненными на седле и имеющими соосные валу сквозные отверстия, образующие цилиндрических поверхностей которых совмещены с цилиндрической поверхностью седла, а ширина расходного окна регулирующего элемента превышает ширину расходного отверстия седла с обеих сторон (заявка РФ 94005503, кл. F 16 K 5/04, F 16 K 5/12, 1994 г.). Благодаря тому что регулирующий элемент по посадке скольжения установлен в опорный узел седла, значительно снижается кольцевой зазор между седлом и регулирующим элементом, а в зоне их расходных отверстий зазор минимален, т. к. давлением рабочего тела (горячего газа) регулирующий элемент поджат к седлу. Однако за счет прогрева конструкции и усилий, действующих на регулирующий элемент (особенно в момент полного закрытия клапана), часть регулирующего элемента прогибается в расходное отверстие седла, что приводит к резкому усилию поворота регулирующего элемента, появлению задиров металла на контактирующих поверхностях седла и регулирующего элемента, т.е. ухудшается надежность работы клапана. Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы клапана. На фиг. 1, 2, 3, 4 изображены общий вид клапана для регулирования расхода горячего газа и его сечения. Клапан состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, опорного узла 4, образованного цилиндрической поверхностью седла 5 с расходным отверстием 6, контактирующего с цилиндрическим регулирующим элементом 7, выполненным с расходным окном 8. Контакт седла и регулирующего элемента происходит по цилиндрическим поверхностям. Регулирующий элемент 7 установлен с возможностью поворота и кинематически связан с валом 9, зафиксированным от осевого перемещения при помощи, например, стопорного кольца 10. Опорный узел 4 образован двумя выступами II, выполненными на седле 5 и имеющими соосные валу 9 сквозные отверстия 12, образующие цилиндрических поверхностей которых совмещены с цилиндрической поверхностью 13 седла 5. Ширина Н расходного окна 8 регулирующего элемента 7 превышает ширину h расходного отверстия 6 седла 5 с обеих сторон. На наружной цилиндрической поверхности 14 регулирующего элемента 7 выполнена кольцевая проточка 15 на всю ширину Н расходного окна 8 регулирующего элемента 7. Наружная цилиндрическая поверхность кольцевой проточки 15 концентрична с наружной цилиндрической поверхностью регулирующего элемента 7. Глубина  проточки 15 выбирается исходя из прочностных расчетов и зависит от размеров регулирующего элемента и условий работы клапана (давление и температура рабочего тела). Корпус 1 закрыт крышкой 16 и загерметизирован уплотнительными кольцами 17 и 18. На валу 9 установлен рычаг 19. Внутренняя полость корпуса защищена от прогрева деталями 20, 21, 22 и 23 из эрозионно-стойкого теплозащитного материала.
При работе горячие газы поступают внутрь корпуса через патрубок 2 и истекают наружу через окно 8 и отверстие 6. Поворотом регулирующего элемента 7 изменяется расход горячего газа через клапан. Благодаря наличию проточки 15 исключается продавливание регулирующего элемента 7 в отверстие 6. На фиг. 3 показано положение регулирующего элемента 7, обеспечивающее полное открытие клапана. На фиг. 4 показано положение регулирующего элемента 7, обеспечивающее максимальное закрытие клапана.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, повышается надежность работы клапана за счет исключения продавливания регулирующего элемента в отверстие седла, хотя незначительно увеличивается непроизводительный расход рабочего тела. Проведенные опыты подтвердили правильность принятого решения.
Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
