Клапан для регулирования расхода горячего газа

 

Изобретение относится к области машиностроения, направлено на улучшение конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300 К и давлений до 10 МПа, и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, седла с расходным отверстием. В седле перпендикулярно оси расходного отверстия выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором установлен цилиндрический регулирующий элемент с расходным окном, выполненным перпендикулярно оси его цилиндрической поверхности. На регулирующем элементе выполнен кольцевой бурт, торец которого контактирует с поверхностью седла. Регулирующий элемент установлен с возможностью поворота и кинематически через карданную муфту соединен с валом. Между торцами регулирующего элемента и карданной муфты образован зазор, в который установлен упругий элемент из быстросгораемого материала, толщина которого больше величины торцевого зазора. Такое выполнение обеспечивает повышение надежности работы клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и направлено на улучшение конструкций 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, состоящего из корпуса с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями. В корпусе с кольцевым зазором и с возможностью вращения установлена полая цилиндрическая заслонка, на боковой поверхности которой 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 заслонкой и корпусом приводит к непроизводительному расходу горячего газа и требует в свою очередь увеличения запасов топлива, что ухудшает характеристики летательного аппарата.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение надежности работы клапана для регулирования расхода горячего газа.

Указанная задача достигается тем, что клапан для регулирования расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, выполненным с расходным окном, расположенным перпендикулярно оси его цилиндрической поверхности, при этом регулирующий элемент установлен с возможностью поворота и связан с валом, отличающийся тем, что в седле перпендикулярно его оси выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором установлен цилиндрический регулирующий элемент, на регулирующем элементе выполнен кольцевой бурт, торец которого введен в контакт с поверхностью седла, между цилиндрическим регулирующим элементом и валом установлена карданная муфта, при этом между торцами регулирующего элемента и карданной муфтой образован зазор, в котором установлен упругий элемент из быстросгораемого материала, толщина которого больше величины торцевого зазора между регулирующим элементом и карданной муфтой.

В регулирующем элементе выполнено сквозное отверстие, выходящее на его торец и соединяющее его расходное окно с торцевым зазором между регулирующим элементом и карданной муфтой. Упругий элемент выполнен из резины.

На приведенном чертеже: на фиг. 1 изображен общий вид клапана для регулирования расхода горячего газа; на фиг. 2 - сеч. А-А на фиг. 1.

Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, седла 4 с расходным отверстием 5, перпендикулярно оси 6 которого в седле выполнено сквозное цилиндрическое отверстие 7. В отверстие 7 установлен цилиндрический регулирующий элемент 8 с расходным окном 9, выполненным перпендикулярно оси 10 его цилиндрической поверхности 11. На регулирующем элементе 8 выполнен кольцевой бурт 12, торец 13 которого контактирует с торцем 14 седла 4. Регулирующий элемент 8 установлен с возможностью поворота и кинематически через карданную муфту 15 соединен с валом 16. Между торцем 17 регулирующего элемента 8 и торцем 18 карданной муфты выполнен зазор "б". Карданная муфта 15 выполнена, например, в форме цилиндра, заходящего с кольцевым зазором в ответные части регулирующего элемента 8 и вала 16. На регулирующем элементе 8 и валу 16 выполнены радиальные прорези 19 и 20, в которые заходят выступы 21 карданной муфты 15.

Между торцами 17 и 18 установлен упругий элемент 22 из быстросгораемого материала, преимущественно резины, толщина которого в свободном состоянии превышает величину торцевого зазора "б".

В торцевой поверхности 17 регулирующего элемента 8 выполнено сквозное отверстие 23, соединяющее полость 24 торцевого зазора "б" с полостью 25 расходного окна 9.

При работе горячие газы поступают через патрубок внутрь корпуса 1 и истекают через окно 9 и отверстие 5 наружу, создавая тягу.

До включения в работу клапана упругий элемент 22 поджимает регулирующий элемент 8 к седлу 4, а карданную муфту 15 - к валу 16, что исключает их соударения друг о друга. Если бы этого не было, то т.к. элемент 8 и седло 4 обычно выполняются из хрупких в холодном состоянии жаропрочных материалов на основе вольфрама и молибдена, то могло бы при транспортировке и до включения клапана в работу произойти их разрушение и выход клапана из строя.

Во время работы упругий элемент 22, выполненный из быстросгораемого материала (резины), сгорает, а тепловой зазор "б" уменьшается при прогреве, материалы становятся более пластичными и не происходит разрушение деталей. Отверстие 23 способствует более быстрому сгоранию упругого элемента 22. Наличие упругого элемента 22 до его сгорания несколько увеличивает трение в клапане, поэтому нужно, чтобы элемент 22 быстрее сгорел, что и обеспечивает отверстие 23.

Таким образом предложенная конструкция клапана с упругим элементом способствует увеличению надежности работы всего клапана за счет исключения разрушений его жаропрочных деталей при транспортировке.

Формула изобретения

1. Клапан для регулирования расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, выполненным с расходным окном, расположенным перпендикулярно оси его цилиндрической поверхности, при этом регулирующий элемент установлен с возможностью поворота и связан с валом, отличающийся тем, что в седле перпендикулярно его оси выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором установлен цилиндрический регулирующий элемент, на регулирующем элементе выполнен кольцевой бурт, торец которого введен в контакт с поверхностью седла, между цилиндрическим регулирующим элементом и валом установлена карданная муфта, при этом между торцами регулирующего элемента и карданной муфты образован зазор, в котором установлен упругий элемент из быстросгораемого материала, толщина которого больше величины торцевого зазора между регулирующим элементом и карданной муфтой.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в регулирующем элементе выполнено сквозное отверстие, выходящее на его торец и соединяющее его расходное окно с торцевым зазором между регулирующим элементом и карданной муфтой.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен из резины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2