ЗОЛОТНИК РЕГУЛЯТОРА ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G05D16/00 

Изобретение относится к пневмогидравлической автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления для регулирования расходов жидкостных и газовых потоков по сигналам от системы управления.

В современных двигателях возникла необходимость поддерживать постоянный расход топлива при помощи регулятора постоянного перепада давления, построенного из золотника и серводросселя (см. стр. 90, 92, Рис. 3.11 и Рис. 3.12, книга под редакцией Ягодникова Д.А. «Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигательных установок» - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 г.).

Золотник, в корпусе которого установлены: фильтр 1, сильфон 2, тарели 3 и 10, пластина демпфера 4, пружина 5, заглушка 6, пята 7, сильфонный пакет 8, клапан 9, седло 11, а также имеются: полость входа Г с наконечником входа А, полость Е, в которой расположено задающее устройство - пружина 5, полость Д, которая соединена выходным наконечником Б с полостью управления серводросселя.

Серводроссель состоит из корпуса 7, в котором установлены: уплотнители сервопоршня - манжеты 1 и 2, фильтр, защищающий от загрязнения жиклер 5, поршень 6, перемещающий профилированную иглу, возвратная пружина 8, стакан с седлом 9.

Для подавления колебаний в золотнике и в серводросселе установлены демпферы, чтобы обеспечить динамическую устойчивость при работе изделия. В серводросселе имеется гидравлический демпфер, а в золотнике установлен механический демпфер из гнутой пластинчатой пружины (см. стр. 141, таблица 3.3, книга под редакцией Ягодникова Д.А. «Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигательных установок» - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 г.), концы плоских участков которой опираются на цилиндрическую поверхность корпуса, а середины плоских участков поджимаются к подвижному диску, соединенному кинетически с клапаном 9 золотника.

К конструктивным недостаткам золотника относится трудоемкая настройка необходимого демпфирующего усилия - поджатия пластины к диску в демпфере. При изготовлении (до сварки золотника) настройка осуществляется подбором из запасных пластин, а в отсутствии запасных – подгибанием, деформацией плоских участков, контактирующих с диском.

При работе с многоразовыми включениями после пауз происходят пусковые гидроудары и перегрузки в магистралях, которые постепенно приводят к изменению усилий поджатия деформированных при настройках пластин, что ведет к возникновению колебаний, источником которых уже являются подвижные элементы золотника.

Конструкция золотника обеспечивает подачу компонента топлива из насоса через входной наконечник и одно отверстие в корпусе, что вызывает неравномерное обтекание потока клапана 9. При этом пульсации, вызванные работой насоса в изделии, становятся дополнительной причиной нештатной работы подвижных элементов золотника.

К конструктивным недостаткам золотника относится и расположение демпфирующих пластин, обжимающих диск, размещенных на тарели 3, покачивающейся опоры под пружину 5. Настройка демпфирующего усилия происходит без учета перекоса тарели 3. Известно, что у всех пружин сжатия, опирающихся на тарели, установленные в центрах (с покачиванием), торцы пружин занимают свое определенное положение, не перпендикулярное оси пружины, поэтому возможно изменение характеристики золотника с изменением положения тарели 3 относительно оси во время работы.

Золотник и серводроссель имеют цельносварные конструкции, и когда при изготовлении после сварки и при дальнейших проверках до установки в изделии происходит изменение характеристик золотника, в основном из-за отгибания пластин демпфера для подгонки демпфирующего усилия, возникает необходимость в разборке золотника.

Применяемый демпфер с гнутой пластинчатой пружиной и технология его настройки трудозатратна по времени, особенно подгонкой усилия поджатия с подгибанием пластин и с каждой последующей перепроверкой.

Предлагаемый золотник для регулятора постоянного перепада давления дает возможность настраивать демпфер на его характеристики при изготовлении более технологично, а также исключить возможность нештатной работы подвижных элементов при открытии клапана.

Поставленная цель достигается тем, что в известном золотнике выполнены следующие изменения:

- во входной полости корпуса установлен экран распределительный, образующий коллектор для равномерного распределения потока относительно исполнительного клапана через отверстия такой суммарной площади, чтобы не создавалось значительного сопротивления, влияющего на работоспособность золотника, и расположенные так, чтобы исключить возможность нештатной работы подвижных элементов,

- демпферное устройство установлено в полость ограничителя хода штока сильфонного пакета и закреплено крепежной гайкой, а демпферное устройство состоит из лепестковой пружины, регулировочной гайки, пяты на подвижном штоке, ввернутой в шток сильфонного пакета. На конус пяты опирается тарель задающей пружины, а цилиндрическая поверхность обжимается лепестками демпферной пружины.

Демпферная пружина выполнена в виде тонкостенного кольца-шайбы из листа и имеет в основном форму конической поверхности, а на периферии конической поверхности выполнен опорный буртик для крепления пружины в золотнике, который жестко поджат гайкой крепежной к торцевой поверхности в полости одной из деталей блока ограничителя хода. На конусной поверхности демпферной пружины выполнены осевые прорези, которые и образуют лепестки. И в конусную поверхность опирается регулировочная гайка таким образом, что при ее затягивании поджимаются лепестки, меняется усилие обжатия пяты лепестками, т.е. меняется демпфирующее усилие. Демпферное устройство технологично в настройке поджатия лепестков к пяте, которое регулируется при помощи настроечной гайки и не меняется после выполнения замыкающих сварных швов при изготовлении золотника.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1, где представлен общий вид золотника, который состоит из: фильтра 1, чувствительного элемента - сильфона 2, тарелей 3 и 10, лепестковой пружины демпфера 4, задающего устройства - пружины 5, заглушки 6, регулирующего винта - пяты 7, сильфонного пакета 8, исполнительного элемента в сборе клапана 9, седла 11, направляющего штока 12 сильфонного пакета, пяты демпферной 13, установленной на конце штока 12, блок ограничителя хода 14, в полость которого установлена лепестковая пружина, закрепленная гайкой крепежной 15, гайки регулировочной 16, экрана распределительного 17, установленного во входной полости. На конической поверхности пружины демпфера 4 имеются прорези, образующие лепестки 18, а на периферии конической поверхности выполнен опорный буртик 19, при помощи которого пружина жестко зажимается гайкой крепежной 15 в блоке ограничителе хода. При вворачивании гайки регулировочной 16 до упора в коническую поверхность лепестковой пружины последняя деформируется с увеличением поджатия лепестков к пяте 13, тем самым дает возможность регулировать демпфирующее усилие. На экране распределительном 17 выполнены отверстия 20, создающие равномерное обтекание клапана 9, исключающие возможность появления нештатных колебаний подвижных элементов золотника.

Методика и порядок работы золотника не отличается от золотника прототипа. Все перечисленные мероприятия: установка экрана распределительного, применение лепестковой пружины и регулировочной гайки в демпферном устройстве, установка его в полость блока ограничителя хода штока и настройка демпфирующего усилия повышают надежность функционирования золотника и регулятора постоянного перепада давления в целом.

Изобретение относится к пневмогидравлической автоматике. Технический результат заключается в повышении надежности работы регулятора давления. Технический результат достигается за счет того, что во входной полости корпуса регулятора установлен распределительный экран, образующий коллектор для равномерного распределения потока относительно исполнительного клапана через отверстия, исключающие возможность появления колебаний подвижных элементов золотника. 1 ил.

Золотник регулятора постоянного перепада давления, содержащий фильтр, сильфон, тарели, демпфер, задающую пружину и регулирующий винт, заглушку, пяту, сильфонный пакет на штоке с блоком ограничителя хода, исполнительный клапан в сборе, седло, отличающийся тем, что во входной полости установлен экран распределительный с отверстиями управления потока необходимого обтекания исполнительного клапана, а демпферная пружина выполнена в виде тонкостенного кольца с опорным буртиком на периферии конической поверхности с прорезями, образующими лепестки, поджатые к пяте подвижного штока настроечной гайкой, ввернутой до упора в коническую поверхность пружины, установленной и жестко закрепленной за опорный буртик в полости блока ограничителя хода.