ДОЗАТОР Российский патент 2002 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано преимущественно для дозирования жидкостей и газов в камеру сгорания газотурбинного двигателя (ТТД) по командам от электронного блока.

Известны дозаторы, включающие приводимую от шагового электродвигателя дозирующую иглу с датчиком положения [1, 2]. Несмотря на широкое распространение таких дозаторов они имеют ряд существенных недостатков. К ним относятся сложность обеспечения герметичности дозатора в закрытом положении иглы и получения требуемого вида расходной характеристики в зависимости от величины ее перемещения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и количеству совпадающих признаков является выбранный в качестве прототипа дозатор, описанный в [3] . Дозатор содержит корпус с напорной и расходной магистралями, приводной вал, кинематически связанный с электроприводом и датчиком положения, распределительный узел, включающий связанный с приводным валом поворотный цилиндрический золотник, в котором выполнены коммутирующие отверстия, и неподвижную втулку с подводящими и отводящими отверстиями.

Недостатками данного дозатора является сложность обеспечения герметичности распределительного узла и возможность его заклинивания при попадании в зазор между подвижной и неподвижной частями посторонних частиц. Для устранения последнего недостатка необходимо увеличивать перестановочное усилие привода, что приводит к росту габаритов и энергопотребления дозатора.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационных качеств и надежности путем устранения отмеченных недостатков.

Для достижения указанного технического результата в дозаторе, содержащем корпус с напорной и расходной магистралями, приводной вал, кинематически связанный с электродвигателем и датчиком положения, распределительный узел, последний включает выполненный в виде поршня и поджатый механизмом поджима к неподвижной плите с подводящими окнами поворотный плоский золотник, установленный в соединенной с напорной магистралью глухой расточке приводного вала и центрируемый по узкому уплотнительному пояску на ее боковой поверхности, имеющий обращенные к плите и повторяющие конфигурацию окон в ней профилированные выступы с уплотнительными поясками по их периметру и периферийные опорные выступы, при этом предварительный поджим золотника выполнен при помощи пружин, установленных в глухих отверстиях в торце приводного вала, а привод золотника от вала осуществлен через сферический поводок.

Отличительными признаками предлагаемого дозатора от указанного выше известного, наиболее близкого к нему устройства являются выполнение поджатого механизмом поджима к неподвижной плите с подводящими окнами поворотного плоского золотника в виде поршня, установленного в соединенной с напорной магистралью глухой расточке приводного вала и центрируемого по узкому уплотнительному пояску на ее боковой поверхности, имеющего обращенные к плите и повторяющие конфигурацию окон в ней профилированные выступы с уплотнительными поясками по их периметру и периферийные опорные выступы, при этом предварительный поджим золотника выполнен при помощи пружин, установленных в глухих отверстиях в торце приводного вала, а привод золотника от вала осуществлен через сферический поводок.

Перечисленные выше новые признаки в данном дозаторе являются существенными, так как они достаточны для отличия заявляемого дозатора от известных подобных устройств. При наличии этих признаков добиваются положительного эффекта, свойства дозатора не совпадают со свойствами известных решений, поэтому заявленный дозатор обладает существенной новизной.

Выполнение плоского золотника на стороне, обращенной к плите, с профилированными выступами и уплотнительными поясками по их периметру, повторяющими конфигурацию окон в плите, обеспечивает статическую разгрузку золотника и сводит к минимуму усилие на его поворот, позволяет получить требуемую расходную характеристику при минимальных габаритах, а также повысить грязестойкость за счет варьирования удельными нагрузками на уплотняющих поверхностях. Центрирование золотника в расточке приводного вала по узкому пояску на ее боковой поверхности дает ему возможность самоустанавливаться с обеспечением надежного прижима к плите. Снабжение золотника периферийными опорными выступами повышает устойчивость дозатора, а выполнение золотника в виде поджатого поршня позволяет автоматически компенсировать износ рабочих поверхностей.

Таким образом повышаются эксплуатационные качества и надежность дозатора.

Техническая сущность и принцип действия дозатора поясняются чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан продольный разрез дозатора.

На фиг.2 - А-А вид на рабочую поверхность плиты.

На фиг.3 - Б-Б вид на рабочую поверхность золотника.

На фиг.4 - выноска В на фиг.1.

Дозатор (фиг.1) содержит корпус 1 с неподвижной плитой 2, в которой выполнены профилированные окна 3 для подвода рабочего тела из напорной магистрали 4 в расходную магистраль 5 и центральное отверстие 6, сообщающее глухую центральную расточку 7 приводного вала 8 с напорной магистралью 4. Золотник 9 выполнен в виде поршня, установленного с зазором в расточку вала 8 и центрируемого по боковой (фиг.4) поверхности 10 узким уплотнительным пояском 11, имеет на торцевой поверхности (фиг.3), сопрягаемой с рабочей поверхностью плиты 2 (фиг.2), профилированные выступы 12 с глухими выборками 13 (фиг. 1, 3), образующими по периметру выступов уплотнительные пояски 14, повторяющие конфигурацию окон 3 (фиг.2) в плите 2, и центральный кольцевой выступ 15, уплотняющий отверстие 6, и дополнительно снабжен периферийными опорными выступами 16, Привод золотника 9 от вала 8, установленного в корпусе 1 на подшипниках 17, осуществляется через сферический поводок 18 и паз 19 в золотнике 9, Предварительный поджим золотника 9 к плите 2 осуществляется с помощью пружин 20, установленных в глухих отверстиях, выполненных в торце вала 8. Приводной вал 8 кинематически связан с электродвигателем 21 и датчиком положения 22.

Работа дозатора осуществляется следующим образом.

При закрытом положении дозатора рабочее тело под высоким давлением из напорной магистрали 4 поступает в окна 3, перекрытые профилированными выступами 12 золотника 9, а через отверстие 6 в расточку 7, дополнительно поджимая вместе с пружинами 20 золотник 9 к плите 2 и обеспечивая неподвижность и герметичность сопряжения.

По командам от электронного блока (не показан) электродвигатель 21 и кинематически связанные с ним приводной вал 8 и золотник 9 поворачиваются на заданный угол, контролируемый по датчику положения 22. Золотник 9, установленный уплотнительными поясками выступов 12, 15 и опорными выступами 16 на поверхность плиты 2 и плотно прижатый к ней пружинами 20 и усилием от давления в расточке 7, перемещается по поверхности плиты 2, образуя кромками уплотнительных поясков 14 вместе с кромками окон 3 канал переменного сечения, связывающий напорную магистраль 4 с расходной 5, и обеспечивает требуемую подачу рабочего тела. Для уменьшения усилий, необходимых для поворота приводного вала 8 во всем диапазоне регулирования, площадь сечения поршневой части золотника 9 равна площади сечения выступов 12, 15 по уплотнительным пояскам. Улучшение работоспособности дозатора достигается снабжением золотника 9 периферийными опорными выступами 16, выполнением узких уплотнительных поясков 14 на выступах 12, симметричным расположением профилированных подводящих окон 3 в плите 2 и сообщением расточки 7 через отверстие 6 с напорной магистралью, что повышает устойчивость и грязестойкость конструкции, обеспечивает постоянный и равномерный прижим золотника 9 к плите 2. Вид расходной характеристики по углу поворота приводного вала 8 формируется профилированием подводящих окон 3 в плите 2 и уплотнительных поясков 14 на выступах 12 золотника 9.

Центрирование поршневой части золотника 9 в расточке 7 вала 8 по узкому пояску 11 обеспечивает под действием сил от пружин 20 и давления в расточке 7 плотный прижим золотника 9 к плите 2 и компенсацию износа рабочих поверхностей сопряжения.

Использование данного технического решения позволяет повысить эксплуатационные качества и надежность дозатора, что подтверждено натурными испытаниями агрегата ДГ-97 в составе газоперекачивающей станции разработки ЗМКБ "Прогресс" (г. Запорожье).

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Рекламный проспект на дозатор газа ДГ-90ГП-1М. Разработчик ОАО "СТАР" (Пермь, Россия 614600, ул. Куйбышева, 140А).

2. Рекламный проспект на регуляторы расхода жидкостей и газов серии "Игла". Разработчик АООТ "ЭГА" (г. Москва, Россия 125015, ул. Правды, 23). Изготовитель ОАО "МПО им. Румянцева" (Москва, Россия 125015, ул. Расковой 34).

3. Compressor Controls Corporation. Руководство. Поворотный клапан/Исполнительный механизм. Модель 8402 C/D - с. 25, рис. 10 -Модель 4280 В. Сборка топливного клапана.

Дозатор предназначен для дозирования жидкостей и газов в камеру сгорания газотурбинного двигателя по командам от электронного блока. Распределительный узел включает поджатый механизмом поджима к неподвижной плите с подводящими окнами поворотный плоский золотник, выполненный в виде поршня, установленного в соединенной с напорной магистралью глухой расточке приводного вала и центрируемого по узкому уплотнительному пояску на ее боковой поверхности, имеющего обращенные к плите и повторяющие конфигурацию окон в ней профилированные выступы с уплотнительными поясками по их периметру и периферийные опорные выступы, при этом предварительный поджим золотника выполнен при помощи пружин, установленных в глухих отверстиях в торце приводного вала, а привод золотника от вала осуществлен через сферический поводок. Технический результат: повышены эксплуатационные качества и надежность дозатора, обеспечена статическая разгрузка золотника и сведено к минимуму усилие на его поворот, реализована возможность получения требуемого расхода по углу поворота при минимальных габаритах и компенсации износа рабочих поверхностей. 4 ил.

Дозатор, содержащий корпус с напорной и расходной магистралями, приводной вал, кинематически связанный с электродвигателем и датчиком положения, распределительный узел, отличающийся тем, что распределительный узел включает поджатый механизмом поджима к неподвижной плите с подводящими окнами поворотный плоский золотник, выполненный в виде поршня, установленного в соединенной с напорной магистралью глухой расточке приводного вала и центрируемого по узкому уплотнительному пояску на ее боковой поверхности, имеющего обращенные к плите и повторяющие конфигурацию окон в ней профилированные выступы с уплотнительными поясками по их периметру и периферийные опорные выступы, при этом предварительный поджим золотника выполнен при помощи пружин, установленных в глухих отверстиях в торце приводного вала, а привод золотника от вала осуществлен через сферический поводок.