Регулятор расхода горячего газа Российский патент 2017 года по МПК F16K5/04 F16K3/08 

Описание патента на изобретение RU2634462C2

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и обеспечивающих управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена.

Известна конструкция регулятора расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленное в выходной патрубок седло с расходным отверстием, в котором с обеих сторон от расходного отверстия выполнены выступы с соосными сквозными цилиндрическими отверстиями, заслонку, установленную по отношению к седлу в зоне расходного отверстия с кольцевым зазором, на заслонке с обеих сторон выполнены цапфы, которые установлены по посадке в выступы седла, заслонка связана с валом, установленным в подшипники качения (патент РФ №2422709, кл. F16K 5/04, F16K 5/10, 2010 г.).

Недостаток такой конструкции состоит в том, что в паре седло-заслонка из-за трения (заслонка установлена в выступы седла по посадке) возникает шарнирный момент, который зависит от давления. Величина шарнирного момента определяется по формуле

Mш=PFfr, где

Р - давление продуктов сгорания в регуляторе расхода горячего газа,

F - площадь расходного отверстия седла,

f - величина коэффициента трения материалов заслонки и седла в месте их контакта (зависит от температуры),

r - величина радиуса контакта между заслонкой и седлом.

Задачей изобретения является повышение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента в зоне контакта заслонки и седла.

Указанная задача достигается тем, что в регуляторе расхода горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, заслонку и вал, установленный в подшипники качения и кинематически связанный с заслонкой, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, а плоский торец заслонки расположен с постоянным зазором по отношению к плоскому торцу седла, на плоском торце седла выполнена выемка конической формы, соосная оси вала, при этом на плоской поверхности заслонки выполнен конический выступ, установленный с боковым зазором в выемку седла, заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, и заслонка по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом, например, при помощи эвольвентного соединения, а расходное отверстие седла выполнено в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом заслонка перекрывает расходное отверстие седла и ее рабочая поверхность эквидистантна форме расходного отверстия седла, а между торцом вала и торцом глухого отверстия заслонки установлена упругая прокладка из быстро сгораемого материала, преимущественно резины, толщина которой превышает величину расчетного теплового зазора между торцами вала и глухого отверстия заслонки.

На фиг. 1 изображен общий вид регулятора расхода горячего газа.

На фиг. 2 изображен выносной элемент места контакта заслонки и седла.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение.

На фиг. 4 изображен вариант соединения заслонки с валом.

Регулятор расхода горячего газа (фиг. 1) состоит из корпуса 1, который содержит входной 2 и выходной 3 патрубки, седла 4, установленного в выходной патрубок и имеющего расходное отверстие 5, заслонку 6, кинематически связанную с валом 7. Торец 8 седла 4, обращенный к заслонке 6, выполнен плоским, а плоский торец 9 заслонки расположен с равномерным зазором «8» по отношению к плоскому торцу 8 седла 4. На плоском торце седла (фиг. 2) выполнена выемка 10 конической формы, соосная оси вала 7, а на плоской поверхности заслонки выполнен конический выступ 11, установленный с боковым зазором в выемку седла. Заслонка выполнена с глухим отверстием 12, в которое заходит вал, установлена по отношению к валу с осевым зазором и кинематически соединена с валом, например, при помощи эвольвентного соединения. Между торцом 13 вала и торцом 14 глухого отверстия заслонки установлена упругая прокладка 15 из быстро сгораемого материала, преимущественно резины, толщина которой превышает величину расчетного теплового зазора между торцами вала и глухого отверстия заслонки. Расходное отверстие 5 седла 4 выполнено в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала (фиг. 3). Заслонка перекрывает расходное отверстие седла, и ее рабочая поверхность 16 эквидистанта форме расходного отверстия 5 седла 4. Кинематическую связь заслонки с валом можно обеспечить при помощи штифта 17 (фиг. 4), который заходит в прорези 18 заслонки 6, при этом вал устанавливается в глухое отверстие заслонки по посадке скольжения. Вал установлен в подшипники 19 и зафиксирован от осевого перемещения, например, при помощи стопорного кольца 20. Выходной конец вала загерметизирован уплотнительными кольцами 21.

При хранении, благодаря тому что вал поджат с одной стороны упругой прокладкой 15 и через подшипники 19 стопорным кольцом, не происходит соударения заслонки и седла и осевого перемещения вала.

При поступлении в регулятор горячего газа от системы управления подается сигнал на поворот вала, и поскольку он кинематически соединен с заслонкой при помощи эвольвентного соединения или штифтов, заслонка также поворачивается, открывая расходное отверстие седла, и газ истекает из выходного патрубка, обеспечивая необходимый расход или тягу.

Благодаря тому что седло и заслонка контактируют друг с другом по точке, находящейся на оси вала, шарнирный момент в паре заслонка-седло, возникающий от осевого усилия, равен нулю.

Благодаря тому что расходное отверстие седла выполнено в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центр которых находится на оси вала, заслонка перекрывает расходное отверстие седла, и ее рабочая поверхность эквидистантна форме расходного отверстия седла, площадь расходного отверстия седла изменяется линейно в зависимости от угла поворота вала. Линейное изменение площади упрощает систему управления.

Благодаря тому что между торцом вала и торцом глухого отверстия заслонки установлена упругая прокладка из быстро сгораемого материала, толщина которой превышает величину расчетного теплового зазора между торцами вала и глухого отверстия заслонки, обеспечивается исключение соударения седла и заслонки при хранении и до включения регулятора в работу.

Таким образом, обеспечивается повышение надежности работы регулятора расхода горячего газа за счет обеспечения минимального шарнирного момента в паре заслонка-седло, исключения соударения заслонки и седла, а также обеспечивается линейная расходная характеристика.

Похожие патенты RU2634462C2

название год авторы номер документа
Регулятор расхода газа 2018
  • Сухадольский Александр Петрович
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2699154C1
Регулятор расхода горячего газа 2019
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Чекушин Александр Дмитриевич
  • Федотенко Вячеслав Михайлович
RU2746682C1
РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2019
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Чекушин Александр Дмитриевич
RU2694507C1
РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2010
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Чекушин Александр Дмитриевич
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2457382C1
Клапан управления 2016
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Завьялов Станислав Александрович
RU2651115C1
Способ сборки газораспределительного клапана с двумя выходными патрубками и сёдлами с расходными отверстиями, контактирующими с заслонками, установленными на приливы одного вала 2017
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Чекушин Александр Дмитриевич
RU2703556C2
СЕДЛО РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2011
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Домнин Кирилл Геннадиевич
RU2464472C1
Клапан для регулирования расхода горячего газа 1999
  • Соломонов Ю.С.
  • Виниченко Ю.С.
  • Григорьев В.А.
  • Лобанов О.А.
RU2220347C2
Регулятор расхода газа 2017
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Завьялов Станислав Александрович
  • Федотенко Вячеслав Михайлович
RU2669885C1
КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2007
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2355932C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 634 462 C2

Реферат патента 2017 года Регулятор расхода горячего газа

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование регуляторов расхода, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающих управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена. В регуляторе расхода горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, заслонку и вал, установленный в подшипники качения и связанный кинематически с заслонкой, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, а плоский торец заслонки расположен с равномерным зазором по отношению к плоскому торцу седла, на плоском торце седла выполнена выемка конической формы, соосная оси вала, при этом на плоской поверхности заслонки выполнен конический выступ, установленный с боковым зазором в выемку седла, а заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, и по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом, например, при помощи эвольвентного соединения, а расходное отверстие седла выполнено в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, а заслонка перекрывает расходное отверстие седла и ее рабочая поверхность эквидистантна форме расходного отверстия седла. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 634 462 C2

1. Регулятор расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, заслонку и вал, установленный в подшипники качения и кинематически связанный с заслонкой, отличающийся тем, что торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, а плоский торец заслонки расположен с равномерным зазором по отношению к плоскому торцу седла, на плоском торце седла выполнена выемка конической формы, соосная оси вала, при этом на плоской поверхности заслонки выполнен конический выступ, установленный с боковым зазором в выемку седла, а заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, и по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом, например, при помощи эвольвентного соединения, а расходное отверстие седла выполнено в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, а заслонка перекрывает расходное отверстие седла и ее рабочая поверхность эквидистантна форме расходного отверстия седла.

2. Регулятор расхода горячего газа по п. 1, отличающийся тем, что заслонка соединена с валом при помощи штифта, который заходит в прорези заслонки, а вал установлен по отношению к глухому отверстию заслонки по посадке скольжения.

3. Регулятор расхода горячего газа по пп. 1, 2, отличающийся тем, что между торцом вала и торцом глухого отверстия заслонки установлена упругая прокладка из быстро сгораемого материала, преимущественно резины, толщина которой превышает величину расчетного теплового зазора между торцами вала и глухого отверстия заслонки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2634462C2

КЛАПАН ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2010
  • Соломонов Юрий Семенович
  • Черепов Владимир Иванович
  • Громов Борис Васильевич
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Цветков Антон Олегович
RU2422709C1
РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА 2010
  • Черепов Владимир Иванович
  • Лобанов Олег Александрович
  • Чекушин Александр Дмитриевич
  • Тумановская Валентина Павловна
RU2457382C1
КЛАПАН РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГАЗА 2014
  • Лобанов Олег Александрович
  • Тумановская Валентина Павловна
  • Домнин Кирилл Геннадьевич
RU2574779C2
US 3807455 A1, 30.04.1974
DE 4212236 A1, 14.10.1993.

RU 2 634 462 C2

Авторы

Домнин Кирилл Геннадьевич

Лобанов Олег Александрович

Тумановская Валентина Павловна

Будникова Ирина Евгеньевна

Даты

2017-10-30Публикация

2016-04-07Подача