Седло регулятора расхода горячего газа

Авторы патента:

Лобанов Олег Александрович (RU)

Черепов Владимир Иванович (RU)

Тумановская Валентина Павловна (RU)

Домнин Кирилл Геннадиевич (RU)

F16K5/12 - устройства для видоизменения участка канала с целью изменения расхода в процессе поворачивания крана

Владельцы патента RU 2464472:

Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования регуляторов расхода горячего газа, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив. Седло регулятора расхода горячего газа выполнено из эрозионностойкого металлического сплава и имеет расходное отверстие. Входная часть седла вокруг расходного отверстия выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой из углеродного материала. Поверхность втулки из углеродного материала, контактирующая с заслонкой, и входная поверхность входной части седла выполнены эквидистантными. Эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионностойкого металлического сплава. Изобретение направлено на повышение надежности за счет уменьшения эрозионного уноса расходного отверстия седла. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к регуляторам расхода горячего газа, работающим на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающих управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена.

Одной из основных задач для конструкций регуляторов расхода, работающих на продуктах сгорания твердых топлив, является снижение нагрузки на привод, которая зависит от коэффициента трения в паре, регулирующей минимальное расходное сечение регулятора.

Известна конструкция регулятора расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и, по крайней мере, одним выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в каждый выходной патрубок, заслонку, контактирующую с седлом по одинаковым поверхностям, при этом седло выполнено составным, часть седла, контактирующая с заслонкой, выполнена из углеродного материала, а остальная - из жаропрочного металлического сплава (п. №2376518, кл. F16K 5/12, F16K 5/04, G05D 7/00, 2009 г.).

Недостатком этой конструкции является тот факт, что наблюдается унос боковых кромок расходного отверстия части седла, изготовленного из углерода, из-за наличия вихревых течений.

Известна конструкция газораспределительного клапана, содержащего корпус с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями, расположенную в корпусе заслонку, кинематически связанную с валом и установленную по отношению к валу и выходному патрубку с зазором, при этом заслонка и выходной патрубок контактируют между собой по одинаковым поверхностям (п. №2377460, кл. F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).

Недостаток такой конструкции заключается в том, что обычно заслонки и выходные патрубки изготавливаются из жаропрочных вольфрамомолибденовых сплавов, обладающих значительным коэффициентом трения, порядка 0,4…0,5, что приводит к повышенному шарнирному моменту в паре деталей, регулирующих минимальное расходное сечение регулятора, а это, в свою очередь, приводит к увеличению массы всех узлов регулятора и мощности привода, что для ракетной техники неприемлемо.

Задачей изобретения является создание конструкции седла с требуемой надежностью работы за счет исключения эрозионного уноса расходного отверстия седла при обеспечении минимального шарнирного момента.

Указанная задача решается тем, что в седле регулятора расхода горячего газа, выполненном из эрозионностойкого металлического сплава и имеющем расходное отверстие, входная часть седла вокруг расходного отверстия выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой из углеродного материала, а поверхность втулки из углеродного материала, контактирующая с заслонкой, и входная поверхность входной части седла выполнены эквидистантными, а эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионностойкого металлического сплава.

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

На фиг.2 изображено сечение А-А.

На фиг.3 изображено седло (выноска Б).

На фиг.4 изображено сечение В-В седла.

На фиг.5 изображено сечение В-В варианта исполнения седла.

Седло 1 установлено в корпус 2, который имеет входной 3 и выходной 4 патрубки. Также в корпус 2 установлена заслонка 5, кинематически соединенная с валом 6. Заслонка по отношению к седлу и валу установлена с радиальным зазором для обеспечения постоянного контакта с седлом за счет поджатия ее к седлу давлением продуктов сгорания (фиг.1, 2).

Седло 1 (фиг.3, 4, 5) выполнено из эрозионностойкого металлического сплава и имеет расходное отверстие 7, входная часть 8 седла вокруг отверстия 7 выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой 9 из углеродного материала (графита различных марок, пироуглерода, изотропного пироуглерода и т.д.).

Расходное отверстие 7 седла 1 выполняется обычно прямоугольной формы для обеспечения линейной расходной характеристики регулятора расхода.

Втулка 9, выполненная из углеродного материала, установлена снаружи входной части 8 седла, выполненной из металлического сплава. Поверхность 10 втулки 9, контактирующая с заслонкой 5, и входная поверхность 11 входной части 7 седла выполнены эквидистантными, а эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионностойкого металлического сплава, на величину «δ».

При работе горячие газы поступают к седлу 1 и истекают наружу. Заслонка контактирует по цилиндрической или сферической поверхности с втулкой 9, выполненной из углеродного материала, тем самым обеспечивается минимальный коэффициент трения, а следовательно, и минимальный шарнирный момент.

Благодаря тому, что минимальное сечение седла выполнено из жаропрочного эрозионностойкого металлического сплава (молибдена, вольфрама и т.д.), на кромках которого происходит вихревое течение продуктов сгорания, отсутствует унос кромок входной части 7 седла.

Выполнение входной части 8, расположенной вокруг расходного отверстия 7 седла 1, прямоугольной формы и облицовка втулкой 9 из углерода обеспечивает исключение поворота входной части 8 и втулки 9 относительно друг друга.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, решена задача - увеличена надежность работы за счет отсутствия эрозионного уноса кромок седла при обеспечении минимального шарнирного момента.

Седло регулятора расхода горячего газа, выполненное из эрозионно-стойкого металлического сплава и имеющее расходное отверстие, отличающееся тем, что входная часть седла вокруг расходного отверстия выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой из углеродного материала, а поверхность втулки из углеродного материала, контактирующая с заслонкой, и входная поверхность входной части седла выполнены эквидистантными, а эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионно-стойкого металлического сплава.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций регуляторов расхода газа, работающих в условиях высоких температур и давлений.

Клапан для регулирования расхода горячего газа // 2456494

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области ракетной техники, и предназначено для регулирования расхода горячего газа в клапанах, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив.

Клапан "игр" // 2453752

Запорно-регулирующий клапан // 2382924

Газораспределительный клапан // 2377460

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в газораспределительных клапанах, работающих на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающих управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа и рыскания.

Регулятор расхода горячего газа // 2376518

Изобретение относится к ракетной технике и предназначено для использования в качестве регулятора расхода горячего газа, работающего на продуктах сгорания твердых топлив с высокой температурой и давлением при управлении полетом ракеты по плоскостям стабилизации.

Клапан для регулирования расхода горячего газа // 2355932

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов. .

Газораспределительный клапан горячего газа // 2355931

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов по каналам тангажа, рыскания и крена. .

Газораспределительный клапан горячего газа // 2355930

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов в плоскостях тангажа, рыскания и крена. .

Клапан для регулирования расхода горячего газа // 2349818

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к клапанам для регулирования расхода рабочей среды, работающим в условиях высоких температур до 2300 К и давлений до 10 МПа, и предназначено для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Газораспределительный клапан // 2466320

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в газораспределительном оборудовании, работающем на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающем управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена

Клапан для регулирования расхода горячего газа // 2493461

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.

Бифункциональный клапан "игр" // 2493462

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для регулирования параметров потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной, химической, энергетической, металлургической и угольной промышленности. Бифункциональный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками с проходными отверстиями и восемью элементами дросселирования в корпусе. Четыре из упомянутых элементов дросселирования неподвижны, а другие четыре снабжены приводом, уравновешены и размещены между неподвижными элементами с возможностью перемещения в направлении оси проходного отверстия. Каждый подвижный элемент дросселирования со стороны контакта с неподвижным элементом дросселирования снабжен плоским уплотнением длиной не менее величины перемещения подвижного элемента дросселирования из положения «открыто» в положение «закрыто». Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана за счет уплотнений между подвижными и неподвижными элементами дросселирования. 3 ил.

Газораспределительный клапан // 2497034

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено в качестве газораспределительных клапанов управлять летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена. Газораспределительный клапан содержит корпус с входным и двумя выходными патрубками, с седлами, установленными в выходных патрубках, с расходными отверстиями прямоугольной формы, с заслонками, контактирующими с седлами по взаимообращенным поверхностям вращения и кинематически соединенными каждая со своим валом при помощи приливов. Приливы жестко соединены с валами. Заслонки установлены по отношению к валам с радиальным зазором. Валы имеют общую ось. Наружный вал установлен в крышку через подшипник и загерметезирован уплотнением, установленным в крышку. Внутренний вал установлен внутри полого участка наружного вала через подшипник и загерметизирован уплотнением, установленным в полый участок наружного вала. Участки валов, противоположные выходным участкам, установлены в графитовый подшипник, выполненный в продольном сечении валов ступенчатой формы. В наружном валу в зоне кинематического соединения заслонки с внутренним валом выполнен паз секторной формы. Торцевые стенки этого паза проходят через радиальную плоскость, проходящую через центр валов. В поперечном сечении паз выполнен с обеспечением определенных соотношений углов. Изобретение направлено на упрощение расходной характеристики, на уменьшение габаритов, массы и величины шарнирного момента. 2 ил.

Узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа // 2520798

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к регуляторам расхода горячего газа, работающим на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающим управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена. Узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа содержит заслонку из жаропрочного металлического сплава и седло из углеродного материала. Заслонка и седло контактируют между собой по одинаковым поверхностям. Расходные отверстия в заслонке и седле выполнены прямоугольной формы. Одна из сторон расходных отверстий перпендикулярна оси вращения заслонки. Расстояние между сторонами расходного отверстия седла, перпендикулярными оси вращения заслонки, превышает расстояние между сторонами расходного отверстия заслонки, перпендикулярными оси ее вращения. Стороны расходного отверстия заслонки, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия седла, перпендикулярных оси вращения заслонки. Изобретение направлено на повышение надежности работы пары за счет исключения уноса боковых кромок седла, изготовленного из углеродного материала, и уменьшения утечек продуктов сгорания. 2 ил.

Шаровой затвор из кермета и способ его изготовления // 2525965

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению шарового затвора из кермета на основе карбида титана. Структура кермета шарового затвора состоит из чередующихся зон с неперывной металлической матрицей и равномерно расположенными в ней изолированными друг от друга карбидными зернами и зон с напрерывной металлической матрицей и равномерно расположенными в ней карбидными зернами, образующими непрерывный каркас. Содержание металлической матрицы в кермете составляет 25-70 об.%. При получении шарового затвора форму с пористым карбидным полуфабрикатом после спекания не извлекают из печи подогрева и поддерживают его температуру выше температуры ликвидуса пропитывающего металла. Пропитывающий металл расплавляют в тигле, размещенном в той же камере, заливают в форму до соприкосновения с карбидным полуфабрикатом и поддерживают необходимую температуру в течение времени, обеспечивающего полную инфильтрацию расплавом металла и направленную кристаллизацию металла в поровом пространстве полуфабриката. Обеспечивается повышение качества изделия из кермета за счет формирования нескольких зон с разной структурой. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 4 пр.

Высокотемпературное дроссельное устройство // 2527807

Высокотемпературное дроссельное устройство содержит корпус с угловым расположением патрубков входа и выхода высокотемпературного газа и дросселирующий орган с вращающимся подвижным элементом, выполненным в виде стакана, относительно неподвижного элемента с расходными окнами в них, совмещенными в открытом положении дроссельного устройства, и кольцевым зазором между ними. Вращающийся элемент дросселирующего органа жестко присоединен к валу, зафиксированному от осевого перемещения и уплотненному в корпусе. Неподвижный элемент дросселирующего органа выполнен в виде гильзы с расходными окнами, расположенными в диаметрально противоположных местах, установленной по оси выходного патрубка корпуса и образующей с расточкой в корпусе коллектор для подвода высокотемпературного газа к расходным окнам гильзы. Подвижный элемент дросселирующего органа выполнен в виде стакана, размещенного внутри гильзы и имеющего расходные окна, выполненные также в диаметрально противоположных местах на его цилиндрической части. В корпусе образована полость охлаждающей среды, ограниченная с одной стороны герметично установленной в корпус заглушкой, через дно которой выходит уплотненный вал во внутреннюю полость стакана, и с другой стороны - цилиндрической втулкой, уплотненной по корпусу и валу. Полость дренажа охлаждающей среды ограничена с одной стороны вышеупомянутой цилиндрической втулкой, а с другой - аналогичной цилиндрической втулкой, установленной последовательно с первой. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Шаровой кран // 2531544

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и предназначено для перекрытия и регулирования потока различных жидких сред. Шаровой кран содержит корпус с входным и выходным патрубками, шаровую полую пробку с профилированным центральным проходным отверстием, поджатые к шаровой пробке входное и выходное седла, установленные соответственно на выходном и входном участках входного и выходного патрубков, и сопряженный с шаровой пробкой шпиндель, на котором закреплена ручка. Проекция проходного отверстия на плоскость, расположенную перпендикулярно боковым стенкам проходного отверстия, имеет грибовидную форму. «Шляпка» этой грибовидной формы выполнена с загнутыми в сторону «ножки» закругленными краями и образована выпуклой дугой окружности. Закругленные края, образованные дугой окружности, сопряжены с «ножкой» вогнутой внутрь «шляпки» кривой, плавно сопряженной с «ножкой», расположенной горизонтально, плавно сужающейся от «шляпки» к основанию «ножки», выполненной в средней части с постоянной шириной. Основание «ножки» выполнено шире средней части «ножки» и образовано выпуклой дугой окружности с закругленными по выпуклой дуге окружности краями, плавно сопряженными вогнутыми дугами окружности со средней частью «ножки». Проходное отверстие выполнено симметричным относительно его продольной оси. Изобретение направлено на снижение факторов образования кавитации в процессе регулирования расхода через шаровой кран, на повышение плавности и точности регулирования расхода и на снижение уровня шума в процессе дросселирования потока через шаровую полую пробку. 3 ил.

Газораспределительный клапан // 2560097

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено в качестве газораспределительных клапанов управлять летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена. Газораспределительный клапан состоит из корпуса с входным и двумя выходными патрубками, в которых выполнены расходные отверстия, заслонок, расположенных в корпусе и связанных кинематически с валом и установленных с радиальным зазором по отношению к валу и выходным патрубкам, с которыми они контактируют по одинаковым поверхностям вращения. В валу выполнены кольцевые приливы с выступами, заходящими в ответные сквозные прорези ограничителей заслонок. На выступах кольцевых приливов вала с натягом установлены поджимы из упругого материала, контактирующие с ограничителями заслонок. Кольцевые приливы вала выполнены в поперечном сечении со скруглениями. Внутренняя поверхность поджимов в поперечном сечении выполнена эквидистантно наружной поверхности кольцевых приливов. Изобретение направлено на повышение надежности работы газораспределительных клапанов за счет исключения возможности соударения деталей до начала работы клапана. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Клапан регулирования расхода газа // 2574779

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Клапан регулирования расхода газа состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, седла, заслонки и вала, контактирующего с заслонкой. Вал с одной стороны установлен в подшипник качения. Внутренняя обойма подшипника качения через прокладку контактирует с валом. С другой стороны вал установлен в графитовый подшипник скольжения. В торцевой поверхности вала, который поджат последовательно установленными соосно валу графитовой и резиновой втулками, выполнена коническая выемка, соосно наружной цилиндрической поверхности вала. Графитовая втулка выполнена в виде шарового слоя, контактирующего по сферической поверхности с внутренней цилиндрической поверхностью графитового подшипника скольжения, и сопряженного с ним конуса, осесимметричного со сферической поверхностью шарового слоя и упирающегося своей вершиной в коническую выемку вала. Угол при вершине конуса выемки меньше угла при вершине конической выемки вала. Изобретение направлено на повышение надежности работы клапана за счет исключения перемещения вала до включения клапана в работу. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.