Клапан для регулирования расхода горячего газа

Клапан для регулирования расхода горячего газа

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения, направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300 К и давлений до 10 Мпа в газовой среде, и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, защищенного изнутри теплозащитным экраном, седла с расходным отверстием, установленного в выходном патрубке и контактирующего с цилиндрическим регулирующим элементом, соединенным с валом, соосным с цилиндрической поверхностью регулирующего элемента и загерметизированным уплотнением. В теплозащитном экране корпуса со стороны, обращенной к выходному концу вала, выполнена кольцевая полость, в которую последовательно установлены три обращенных друг к другу торцами кольца. Крайние из колец контактируют с боковой поверхностью кольцевой полости и расположены с кольцевым зазором по отношению к наружной поверхности вала. Среднее кольцо контактирует своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала и установлено с кольцевым зазором по отношению к боковой поверхности кольцевой полости. Кольца установлены в кольцевой полости с осевым люфтом. Такое выполнение обеспечивает повышение работы клапана. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и направлено на улучшение конструкции клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300К и давлений до 10 МПа и используемых для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Известна конструкция вращающегося клапана для горячего газа, состоящая из корпуса с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями. В корпусе с кольцевым зазором и с возможностью вращения установлен полый цилиндрический регулирующий элемент, на боковой поверхности которого выполнено расходное отверстие, которое может совмещаться с расходным отверстием выходного патрубка. Корпус клапана изнутри защищен от прогрева теплозащитным материалом (1).

Недостаток этой конструкции состоит в том, что наличие кольцевого зазора между регулирующим элементом и корпусом приводит к непроизводительному расходу горячего газа и требует в свою очередь увеличения запасов топлива, что ухудшает характеристики летательного аппарата.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности работы клапана.

Указанная задача достигается за счет того, что в клапане регулирования горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, защищенный изнутри теплозащитным экраном, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке и контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, соединенным с возможностью перемещения с валом, соосным с цилиндрической поверхностью регулирующего элемента и загерметизированным уплотнением, в теплозащитном экране корпуса со стороны, обращенной к выходному концу вала, выполнена кольцевая полость, в которую последовательно установлены три обращенные друг к другу торцами кольца, при этом крайние кольца введены в контакт с боковой поверхностью кольцевой полости 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 зазора с боковой поверхностью кольцевой полости, причем кольца установлены в кольцевой полости с осевым люфтом.

На приведенных чертежах изображен общий вид для регулирования расхода горячего газа и его сечение.

Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и защищен изнутри от прогрева теплозащитным экраном 4. В выходном патрубке установлено седло 5 из жаропрочного материала, в котором выполнено расходное отверстие 6. Седло 5 контактирует по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям 7 с регулирующим элементом 8. Регулирующий элемент 8 через кардан 9 соединен с валом 10, соосным с наружной цилиндрической поверхностью регулирующего элемента 8. Вал 10 загерметизирован уплотнением 11 и установлен через подшипники 12 в крышку 13, соединенную жестко с корпусом 1. В теплозащитном экране 4 корпуса 1 со стороны, обращенной к выходному концу 14 вала 10, выполнена кольцевая полость 15, в которую последовательно установлены три обращенные друг к другу торцами кольца 16, 17 и 18. Крайние кольца 16 и 18 контактируют с боковой поверхностью 19 кольцевой полости 15 и расположены с кольцевым зазором по отношению к наружной поверхности 20 вала 10, а среднее кольцо 17 контактирует своей внутренней стенкой с наружной поверхностью 20 вала 10 и установлено с кольцевым зазором по отношению к боковой поверхности 19 кольцевой полости 15. Кольца 16, 17 и 18 установлены в кольцевой полости 15 с осевым люфтом. Наружные стенки крайних колец 16 и 18 могут быть выполнены по сферическим поверхностям, а сами кольца 16, 17 и 18 могут быть выполнены из графита.

На фиг. 2 и 3 представлены различные варианты выполнения регулирующего элемента 8; на фиг. 2 регулирующий элемент 8 выполнен со сквозным отверстием 21; на фиг. 3 регулирующий элемент 8 выполнен в виде сегмента. Все детали, расположенные внутри корпуса выполнены из жаропрочных сплавов на основе вольфрама, молибдена и ниобия.

При работе горячие газы поступают через входной патрубок 2 внутри корпуса 1 и истекают через отверстие 6 седла 5 наружу, создавая тягу. Благодаря наличию колец 16, 17 и 18 предотвращается поступление новых порций продуктов сгорания (горячих газов) в зону подшипников 12 и кольца 11. Образуется застойная зона, в которой находится газ с более низкой температурой. Кольца 16, 17 и 18 своими торцами трутся друг о друга, создавая надежное уплотнение. Выполнение сфер на наружных поверхностях колец 16 и 18 и осевого люфта (суммарная толщина колец меньше длины кольцевой полости 15) способствует исключению заклинивания колец. Выполнение колец из графита снижает усилие трения колец друг о друга.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, предлагаемая конструкция клапана увеличивает надежность его работы за счет образования застойной зоны в области установки подшипников и уплотнительного кольца.

(1) US, патент 3276466, кл. 137 - 339, 1966.

Формула изобретения

1. Клапан для регулирования расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, защищенный изнутри теплозащитным экраном, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке и контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, соединенным с возможностью перемещения с валом, соосным с цилиндрической поверхностью регулирующего элемента и загерметизированным уплотнением, отличающийся тем, что в теплозащитном экране корпуса со стороны, обращенной к выходному концу вала, выполнена кольцевая полость, в которую последовательно размещены три кольца, обращенные друг к другу торцами, при этом крайние кольца введены в контакт с боковой поверхностью кольцевой полости 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 боковой поверхностью кольцевой полости, причем кольца установлены в кольцевой полости с осевым люфтом.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что наружные поверхности крайних колец выполнены сферическими.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что кольца выполнены из графита.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3