РЕГУЛЯТОР РАСХОДА Российский патент 1997 года по МПК G05D7/00 

Изобретение относится к ракетной технике и может найти широкое применение при создании агрегатов регулировании, в частности ЖРД.

В настоящее время при создании агрегатов регулирования находят применение регуляторы, исключающие гидродинамические силы, воздействующие на плунжер. Это достигается тем, что конец плунжера, образующий дросселирующую щель между собой и спрофилированными стенками выходного отверстия в корпусе, выполнен цилиндрическим и пустотелым с внутренней конической поверхностью, образующей с наружной цилиндрической поверхностью плунжера по торцу острую кромку.

Исключение торцевых поверхностей на дроссельной части плунжера не создает сил от реакции потока в осевом направлении плунжера.

Перпендикулярно оси плунжера возникают силы от неравномерности потока вследствие отклонения от правильной формы цилиндрической поверхности плунжера, направляющих поверхностей плунжера профильной поверхности корпуса и отклонения от соосности всех вышеперечисленных поверхностей.

Неравномерность потока приводит к вибрации плунжера. Наибольшая неравномерность потока возникает при максимальном перепаде между входом и выходом регулятора расхода, когда пропускная способность регулятора приближается к наименьшей.

Возникающие при работе регулятора вибрации плунжера приводят к простому механическому износу пар трения и к развитию основного вида повреждения поверхностей, получившего название фреттинг-коррозии и возникающего на контактирующих металлических поверхностях при относительном колебательном движении. При фреттинг-коррозии значительно ухудшается качество поверхностей деталей, что может привести в конечном итоге к нарушению подвижности плунжера.

Известно устройство, содержащее корпус с двумя направляющими поясками, взаимодействующими с цилиндрическим пустотелым плунжером с поршнем, концевая часть которого выполнена с внутренней конической поверхностью, образующей с наружной цилиндрической поверхностью плунжера по торцу острую кромку (прототип).

Недостатком устройства является то, что при уменьшении пропускной способности устройства и повышении перепада давления между входом и выходом перпендикулярно оси плунжера возникают силы от неравномерности дроссилируемого потока, что приводит к вибрации плунжера. При длительной работе устройства на данном режиме, кроме простого механического износа, возникает и фреттинг-коррозия, приводящая к ухудшению качества взаимодействующих поверхностей направляющих поясков корпуса и плунжера и, как следствие, к нарушению подвижности плунжера.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Это достигается тем, что в корпусе установлено седло с мягким уплотнителем, контактирующим с острой кромкой плунжера, а на противоположном конце плунжера на расстоянии до направляющего пояска корпуса, на 0,2-0,5 мм превышающем расстояние между мягким уплотнителем седла и острой кромкой плунжера, установлен упор с конусной уплотнительной поверхностью, контактирующий с острой кромкой направляющего пояска корпуса.

На чертеже показан предлагаемый регулятор расхода.

В корпус 1 с направляющими поясками 2 разного диаметра установлены профильное седло 3, седло с мягким уплотнителем 4, прорезная втулка 5, закрепляемые с помощью крышки 6. В корпус 1 установлен плунжер 7, подпружиненный пружиной 8. На плунжере установлен упор 9.

При запуске двигателя компонент подается на вход корпуса 1 и через дросселирующую щель между плунжером 7 и седлом 3 на выход регулятора. При повышении перепада давления между входом и выходом усилие от давления компонента на эффективную площадь плунжера, образованную разницей диаметров направляющих поясков корпуса 1, преодолевает усилие пружины 8 и плунжер перемещается, перекрывая проходное сечение регулятора по заданному закону, в зависимости от увеличения перепада давления на плунжере, до посадки упора 9 на острую кромку направляющего пояска корпуса 1 с одновременным внедрением кромки плунжера в мягкий уплотнитель седла 4. При этом положении регулятор закрывается расход через него прекращается. Такое положение регулятора сохраняется в течение всего времени работы изделия на номинальном режиме, при этом колебательное движение плунжера исчезает ввиду посадки плунжера на корпус 1 и седло 4 большим усилием, возникающим при максимальном перепаде компонента на эффективную площадь плунжера после закрытия регулятора.

При снижении перепада давлений на плунжере (дросселировании или выключении изделия) плунжер перемещается в исходное положение.

Создание регулятора данной конструкции позволяет обеспечивать заданную пропускную способность с исключением вибрации плунжера при минимальном расходе компонента через регулятор и максимальном перепаде давления на плунжере в течение всего времени работы двигателя на номинальном режиме.

На предприятии разработана техническая документация. К1980 году предприятие намерено внедрить предложение во вновь разрабатываемый ЖРД.

Использование: в ракетной технике для создания агрегатов регулирования. Сущность изобретения: регулятор расхода содержит корпус с направляющими поясками, коаксиально которым установлен цилиндрический полый плунжер с поршнем. Острая кромка одного из торцов плунжера образует с профилированными отверстиями корпуса дросселирующую щель. В корпусе за профилированным отверстием установлено седло с мягким уплотнителем под острую кромку плунжера. Со стороны другого торца плунжера на расстоянии до крайнего направляющего пояска корпуса, в 1,01-1,05 раз превышающим расстояние между мягким уплотнителем седла и острой кромкой плунжера, установлен упор с концевой уплотнительной поверхностью под острую кромку направляющего пояска корпуса. 1 ил.

Регулятор расхода, содержащий корпус с направляющими поясками, коаксиально которым установлен цилиндрический полый плунжер с поршнем, острая кромка одного из торцов плунжера образует с профилированными отверстиями корпуса дросселирующую щель, отличающийся тем, что в корпусе за профилированным отверстием установлено седло с мягким уплотнителем под острую кромку плунжера, а со стороны другого торца плунжера на расстоянии до крайнего направляющего пояска корпуса, в 1,01 1,05 раз превышающем расстояние между мягким уплотнителем седла и острой кромкой плунжера, установлен упор с концевой уплотнительной поверхностью под острую кромку направляющего пояска корпуса.