КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА Российский патент 2013 года по МПК F16K5/04 F16K5/12 F16J15/30 

Описание патента на изобретение RU2493461C1

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, защищенными изнутри теплозащитным покрытием, седло с расходным отверстием и заслонку, контактирующую с седлом по взаимообращенным поверхностям, например цилиндрической формы, вал, соединенный кинематически с заслонкой и загерметизированный уплотнением, при этом между наружной поверхностью вала и теплозащитой корпуса установлены последовательно три графитовых кольца, крайние графитовые кольца контактируют с теплозащитой корпуса, а среднее - с валом (Патент РФ №2121097, КЛ.6 F16K 5/12, 1998 г.).

Хотя данная конструкция позволяет защитить уплотнение вала от перегрева, но обладает недостатком: отсутствием фиксации штифтов, что при температуре более 1600 K может привести к выходу штифтов из зацепления с узлом, в который они запрессованы.

Известна конструкция соединения деталей, содержащая вал, в который с натягом установлен цилиндрический штифт из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала, а на боковой поверхности штифта, расположенной внутри вала, выполнено осесимметричное углубление, заполненное заподлицо с боковой поверхностью штифта металлическим материалом, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения материала вала (Патент РФ №2121085, кл.6 F16B 2/18, 1998 г.).

В некоторых случаях из-за малых диаметров штифтов невозможно осуществить выполнение вышеуказанной конструкции, а в некоторых конструкциях клапанов необходимо защитить от перегрева уплотнения вала.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапанов за счет фиксации штифтов и одновременной защиты от перегрева уплотнений вала.

Указанная цель достигается тем, что в клапане для регулирования расхода горячего газа, содержащим защищенный изнутри теплозащитным покрытием корпус с входным и по крайней мере одним выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке, заслонку, кинематически соединенную с валом, загерметизированным уплотнением, между теплозащитным покрытием корпуса и наружной поверхностью вала последовательно установлены три графитовых кольца, крайние кольца введены в контакт с теплозащитным покрытием корпуса и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала, а среднее кольцо введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала и установлено с образованием кольцевого зазора с теплозащитным покрытием корпуса, вал выполнен составным, состоящим из горячего и холодного участков, между которыми установлена втулка из теплозащитного материала, а участки вала соединены между собой взаимно перпендикулярными штифтами, при этом среднее графитовое кольцо охватывает штифты и выполнено в продольном сечении ступенчатой формы с образованием кольцевого зазора между торцами штифтов и внутренней поверхностью среднего графитового кольца. Среднее графитовое кольцо может быть выполнено из двух симметричных частей относительно плоскости, проходящей перпендикулярно оси вала.

На фиг.1 изображен общий вид клапана для регулирования расхода горячего газа.

На фиг.2 изображен вариант исполнения среднего графитового кольца.

Клапан для регулирования расхода горячего газа (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками (выходных патрубков может быть несколько), защищенными изнутри от нагрева теплозащитным покрытием 4, седла 5 с расходным отверстием 6, установленным в выходном патрубке 3, заслонки 7, кинематически соединенной с валом 8, загерметизированным уплотнением 9. Между теплозащитным покрытием 4 корпуса 1 и наружной поверхностью вала последовательно установлены три графитовых кольца, крайние графитовые кольца 10 введены в контакт с теплозащитным покрытием 4 корпуса 1 и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала 8, а среднее графитовое кольцо 11 введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала 8 и установлено с образованием кольцевого зазора с теплозащитным покрытием 4 корпуса 1. Вал 8 выполнен составным и состоит из горячего участка 12, расположенного в зоне расхода горячего газа, и холодного участка 13, расположенного в зоне уплотнения 9, которое, как правило, выполнено из резины, выдерживающей температуру около 300°С. Между горячим 12 и холодным 13 участками вала 8 установлена втулка 14 из теплозащитного материала, а участки вала соединены между собой взаимно перпендикулярными штифтами 15. Среднее графитовое кольцо 11 охватывает штифты 15 и выполнено в продольном сечении ступенчатой формы с образованием кольцевого зазора между торцами 16 штифтов 15 и внутренней поверхностью среднего графитового кольца 11.

На фиг.2 приведен вариант исполнения среднего графитового кольца 11 из двух симметричных частей 17 относительно плоскости 18, проходящей перпендикулярно оси 19 вала 8.

Вал 8 установлен в подшипники 20 и 21.

При работе горячие газы поступают внутрь корпуса 1 через входной патрубок 2 и истекают наружу через отверстие 6 седла 5, создавая необходимую тягу при помощи регулирования расхода путем изменения площади отверстия 6 заслонкой 7, которая приводится в движение валом 8.

Благодаря тому, что вал 8 выполнен составным и его горячий и холодные участки соединены с помощью штифтов 15 через втулку 14 из теплозащитного материала, основной нагрев передается через штифты 15, которые в свою очередь защищены от прямого воздействия горячих газов графитовыми кольцами 10 и 11, уплотнение 9 вала надежно защищено от перегрева.

Штифты 15 из-за прогрева могут выйти из зацепления с горячим участком вала, но благодаря тому, что среднее графитовое кольцо 11 выполнено ступенчатой формы штифты доходят до внутренней поверхности кольца 11 и дальнейшее их перемещение прекращается. Зазор между внутренней поверхностью кольца 11 и торцом 16 штифта 15 определяется тепловыми расчетами. Если среднее кольцо 11 выполнять не ступенчатой формы, то из-за теплового расширения штифта оно разрушится. Выполнение графитового кольца 11 из двух частей 17 более надежно защищает уплотнение вала от прямого воздействия горячего газа, т.к. имеются два участка графитового кольца, которые касаются наружной поверхности вала. Торцевые поверхности 16 штифтов 15 должны выступать за наружную поверхность горячего участка вала, чтобы их целостность после запрессовки можно было проверить ультразвуковым методом контроля. Это еще одна причина, чтобы кольцо 11 было выполнено ступенчатой формы. При сборке необходимо, чтобы участок кольца 11, касающийся наружной поверхности вала, не проходил через штифт. Горячий участок вала выполнен из жаропрочного сплава на основе вольфрама или молибдена, а холодный - из жаропрочной стали или ниобиевого сплава. Штифты обычно выполняются из вольфрама. Известно, что более жаропрочные материалы имеют более низкие коэффициенты линейного расширения и при прогреве штифты могут выйти из зацепления с горячим и холодным участками вала. Установка двух взаимно перпендикулярных штифтов исключает взаимный угловой перекос горячего и холодного участков вала, который может привести к увеличению нагрузки на вал.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, предложенная конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа повышает надежность работы клапана за счет фиксации штифтов и одновременной защиты от перегрева уплотнений вала.

Похожие патенты RU2493461C1

название год авторы номер документа
Регулятор расхода горячего газа 2019
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Чекушин Александр Дмитриевич
  • Федотенко Вячеслав Михайлович
RU2746682C1
Клапан для регулирования расхода горячего газа 2018
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Завьялов Станислав Александрович
  • Федотенко Вячеслав Михайлович
RU2684696C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2009
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2423636C2
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН 2012
  • Домнин Кирилл Геннадиевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Черепов Владимир Иванович
RU2497034C1
РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2010
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Чекушин Александр Дмитриевич
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2457382C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2007
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2349818C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 1995
  • Лобанов О.А.
RU2121097C1
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2007
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2355931C1
Клапан расхода горячего газа 2016
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Федотенко Вячеслав Михайлович
RU2651119C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 1997
  • Соломонов Ю.С.
  • Виниченко Ю.С.
  • Григорьев В.А.
  • Лобанов О.А.
RU2194206C2

Реферат патента 2013 года КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с входным и выходным патрубком, седла с расходным отверстием, установленном в выходном патрубке, заслонки, кинематически соединенной с валом, загерметизированным уплотнением, между теплозащитным покрытием корпуса и наружной поверхностью вала установлены последовательно графитовые кольца, а вал состоит из горячего и холодного участков, которые соединены между собой штифтами, при этом среднее графитовое кольцо выполнено в продольном сечении ступенчатой формы и охватывает штифты с образованием кольцевого зазора между торцами штифтов и внутренней поверхностью графитового кольца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 493 461 C1

1. Клапан для регулирования расхода горячего газа, содержащий защищенный изнутри теплозащитным покрытием корпус с входным и по крайней мере одним выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке, заслонку, кинематически соединенную с валом, загерметизированным уплотнением, между теплозащитным покрытием корпуса и наружной поверхностью вала последовательно установлены три графитовых кольца, крайние кольца введены в контакт с теплозащитным покрытием корпуса и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала, а среднее кольцо введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала и установлено с образованием кольцевого зазора с теплозащитным покрытием корпуса, отличающийся тем, что вал выполнен составным, состоящим из горячего и холодного участков, между которыми установлена втулка из теплозащитного материала, а участки вала соединены между собой взаимно перпендикулярными штифтами, при этом среднее графитовое кольцо охватывает штифты и выполнено в продольном сечении ступенчатой формы с образованием кольцевого зазора между торцами штифтов и внутренней поверхностью среднего графитового кольца.

2. Клапан для регулирования расхода горячего газа по п.1, отличающийся тем, что среднее графитовое кольцо выполнено из двух симметричных частей относительно плоскости, проходящей перпендикулярно оси вала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2493461C1

СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ 1995
  • Лобанов О.А.
RU2121085C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 1995
  • Лобанов О.А.
RU2121097C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2007
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2355932C1
JP H 08303609 А, 22.11.1996
CN 201100440 Y, 13.08.2008
US 5149055 А, 22.09.1992.

RU 2 493 461 C1

Авторы

Черепов Владимир Иванович

Лобанов Олег Александрович

Тумановская Валентина Павловна

Домнин Кирилл Геннадьевич

Даты

2013-09-20Публикация

2012-04-13Подача