Регулятор расхода газа

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. Предлагается регулятор расхода газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с равномерно расположенными расходными отверстиями, установленное в выходной патрубок, кинематически связанные заслонку и вал, расходные отверстия выполнены на заслонке в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом расходные отверстия заслонки выполнены одинаковыми с расходными отверстиями седла, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, так же как смежный с ним торец заслонки, вал установлен в подшипники, между плоскими поверхностями седла и заслонки, обращенными друг к другу, выполнен равномерный зазор h, а на расстоянии, большем, чем величина большего радиуса расходного отверстия заслонки, выполнены в поперечном сечении одинаковые кольцевые канавки в виде торовой поверхности, в канавки установлены шарики, величина диаметра которых равна 2(0,92…1) радиуса поперечного сечения канавок, при этом канавки под шарики выполнены одинаковой глубины, равной величине H=(dш-h)/2, где Н - глубина канавки, dш - диаметр шарика, h - величина зазора между плоскими торцами седла и заслонки, причем заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, и заслонка по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом с возможностью самоустановки, максимальная величина зазора между торцами глухого отверстия заслонки и вала равна (0,95…0,97)dш. Технический результат направлен на повышение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента в паре заслонка-седло. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

Известна конструкция регулятора расхода газа, содержащего корпус с входным и выходным патрубками, седло с равномерно расположенными расходными отверстиями, установленное в выходной патрубок, кинематически связанные заслонку и вал, на заслонке выполнены расходные отверстия в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом расходные отверстия заслонки выполнены одинаковыми с расходными отверстиями седла, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским также как и торец заслонки седла, заслонка седло контактирую между собой по плоским поверхностям и заслонка и седло загерметизированы при помощи уплотнительных колец (Патент РФ №2285184 С1, кл. F16K 39/04, опубл. 10.10.2006 г.).

Недостаток такой конструкции состоит в том, что в паре заслонка-седло контакт происходит по плоским поверхностям, а установка заслонки с уплотнительными кольцами приводит к резкому увеличению шарнирного момента, что требует увеличения мощности привода, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы всех узлов кинематической цепи привод-заслонка. Если для регуляторов расхода, применяемых на земле, это не играет решающей роли, то для регуляторов расхода газа, используемых в летательных аппаратах для управления по каналам тангажа, рыскания и крена, это не приемлемо.

Задачей изобретения является повышение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента в паре заслонка-седло.

Указанная задача достигается тем, что в регуляторе расхода газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, седло с равномерно расположенными расходными отверстиями, установленное в выходной патрубок, кинематически связанные заслонку и вал, расходные отверстия выполнены на заслонке в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом расходные отверстия заслонки выполнены одинаковыми с расходными отверстиями седла, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским также как смежный с ним торец заслонки, вал установлен в подшипники, между плоскими поверхностями седла и заслонки, обращенными друг к другу, выполнен равномерный зазор h, а на расстоянии большем, чем величина большего радиуса расходного отверстия заслонки, выполнены в поперечном сечении одинаковые кольцевые канавки в виде торовой поверхности, в канавки установлены шарики, величина диаметра которых равна 2⋅(0,92…1) радиуса поперечного сечения канавок, при этом канавки выполнены одинаковой глубины, равной величине Н=(dш-h)/2, где

Н - глубина канавки,

dш - диаметр шарика,

h - величина зазора между плоскими торцами седла и заслонки,

при чем заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, заслонка по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом с возможностью самоустановки, максимальная величина зазора между торцами глухого отверстия заслонки и вала равна (0,95…0,97)dш.

На фиг. 1 изображен общий вид регулятор расхода газа.

На фиг. 2 изображен выносной элемент А регулятора расхода газа.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение Б-Б регулятора расхода газа.

Регулятор расхода 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 по отношению к плоскому торцу 8 седла 4. Заслонка выполнена с глухим отверстием 10, в которое заходит вал, установлена по отношению к валу с осевым зазором и кинематически соединена с валом с возможностью самоустановки, например, при помощи эвольвентного соединения. Между торцом 11 вала и торцом 12 глухого отверстия заслонки установлена упругая прокладка 13, преимущественно, резины, в седле выполнен ряд регулируемых одинаковых расходных отверстий 14, расположенных равномерно и выполненных в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом, на заслонке выполнены расходные отверстия 15, одинаковые с регулируемыми расходными отверстиями седла, на плоских поверхностях седла и заслонки, обращенных друг к другу, выполнены одинаковые радиальные кольцевые канавки 16 (фиг. 1, 2) в виде торовой поверхности (поверхности усеченного полутора) радиусом rk, а в канавки установлены шарики 17, величина диаметра которых 2⋅(0,92…1)rk (радиуса поперечного сечения канавок). Центр шариков находится на расстоянии, равном половине величины зазора h между плоскими поверхностями седла и заслонки. Максимальная величина зазора δ между торцом глухого отверстия заслонки и валом равна 0,95…0,97 величины диаметра шарика. Канавки 16 под шарики выполнены одинаковой глубины, равной величине Н=(dш-h)/2, где

Н - глубина канавки,

dш - диаметр шарика,

h - величина зазора между плоскими торцами седла и заслонки.

Количество шариков N=πD/dш-1 (фиг. 3), округленных до целого числа в сторону уменьшения, где D - диаметр по центру канавки, в которой установлены шарики, dш - диаметр шарика.

Вал 7 установлен в подшипники 18, которые зафиксированы стопорным кольцом 19. Выходной конец вала загерметизирован уплотнительными кольцами 20. Подшипники 18 установлены в крышку 21.

Как вариант, шарики 17 могут быть установлены на антифрикционной смазке.

Заслонка, седло и шарики, как вариант, могут быть выполнены из антифрикционного материала типа графита или пироуглерода для уменьшения величины шарнирного момента.

При поступлении в регулятор газа от системы управления подается сигнал на поворот вала и, поскольку он кинематически соединен с заслонкой, заслонка также поворачивается, открывая регулируемые расходные отверстия седла, и газ истекает из выходного патрубка, обеспечивая необходимый расход или тягу.

Благодаря тому, что заслонка опирается на шарики и контактирует с седлом по шарикам (точечный контакт), происходит значительное уменьшение величины шарнирного момента по сравнению с прототипом.

Благодаря тому, что регулируемые расходные отверстия седла выполнены в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центр которых находится на оси вала, заслонка, в которой выполнены расходные отверстия 15, одинаковые с регулируемыми расходными отверстиями 14 седла 4, перекрывает расходные отверстия седла, площади регулируемых расходных отверстий седла изменяются 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, а максимальная величина зазора между торцами глухого отверстия заслонки и валом равна 0,95…0,97 величины диаметра шарика, а канавки 16 под шарики выполнены одинаковой глубины, равной величине H=(d-h)/2, обеспечивается не только исключение соударения седла и заслонки при хранении и до включения регулятора в работу, но и исключается выпадение шариков 17.

Количество шариков N=πD/d-1, округленных до целого числа в сторону уменьшения, обеспечивает отсутствие заклинивания шариков при нагреве конструкции.

Благодаря тому, что глубина канавок под шарики на седле и заслонке выполнена одинаковой упрощается технология их изготовления и уменьшаются утечки, т.к. шарики перекрывают максимально зазор h.

Благодаря тому, что шарики установлены на антифрикционной смазке, а вал установлен в подшипники, а также выполнение заслонки, седла и шариков из антифрикционного материала дополнительно снижает величину шарнирного момента.

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 до включения в работу, исключения выпадения шариков.

1. Регулятор расхода газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с равномерно расположенными расходными отверстиями, установленное в выходной патрубок, кинематически связанные заслонку и вал, расходные отверстия выполнены на заслонке в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом расходные отверстия заслонки выполнены одинаковыми с расходными отверстиями седла, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, так же как смежный с ним торец заслонки, вал установлен в подшипники, отличающийся тем, что между плоскими поверхностями седла и заслонки, обращенными друг к другу, выполнен равномерный зазор h, а на расстоянии, большем, чем величина большего радиуса расходного отверстия заслонки, выполнены в поперечном сечении одинаковые кольцевые канавки в виде торовой поверхности, в канавки установлены шарики, величина диаметра которых равна 2(0,92…1) радиуса поперечного сечения канавок, при этом канавки под шарики выполнены одинаковой глубины, равной величине Н=(dш-h)/2, где

Н - глубина канавки,

dш - диаметр шарика,

h - величина зазора между плоскими торцами седла и заслонки,

причем заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, заслонка по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом с возможностью самоустановки, максимальная величина зазора между торцами глухого отверстия заслонки и вала равна (0,95…0,97)dш.

2. Регулятор расхода газа по п. 1, отличающийся тем, что количество шариков N=πD/dш-1, округленных до целого числа в сторону уменьшения, где D - диаметр по центру канавки, в которой установлены шарики, dш - диаметр шарика.

3. Регулятор расхода газа по п. 1, отличающийся тем, что в осевой зазор между заслонкой и валом установлена прокладка, выполненная из упругого материла.

4. Регулятор расхода газа по п. 1, отличающийся тем, что заслонка, шарики и седло выполнены из антифрикционного материала.

5. Регулятор расхода газа по п. 1, отличающийся тем, что шарики установлены на антифрикционной смазке.



 

Похожие патенты:

Предложена группа изобретений под названием «Герметизирующие устройства для управления потоком высокого давления». Группа изобретений относится к герметизирующим проходам для потока текучей среды внутри устройств управления потоком, таких как те, которые, в частности, приспособлены для использования в системах добычи и обработки нефти и газа под высоким давлением.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений, используемых для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Группа изобретений относится к медицине. Выпускной элемент для мешка в приспособлении для уростомы содержит клапан с средствами для обеспечения свободного вращения между клапаном и трубкой, соединяющей приспособление для уростомы со сборным мешком.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к регуляторам расхода горячего газа для регулирования расхода рабочей среды, имеющей высокую температуру и давление, предназначенным для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание клапанов для регулирования расхода горячего газа, работающих при высоких давлениях и температурах.

Регулятор расхода газа содержит корпус с входным и выходными основным и дополнительным патрубками, в выходные патрубки которого, соответственно, установлены седла с расходными отверстиями, контактирующие с соответствующими заслонками по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям.

Изобретение относится к клапанам для регулирования расхода горячего газа, работающим при высоких температурах и давлениях и используемым для управления летательным аппаратом по каналам крена, тангажа и рыскания.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание конструкций клапанов для регулирования расхода горячего газа. Клапан расхода горячего газа состоит из корпуса, седла, заслонки, вала, подшипников и уплотнительных колец, установленных на валу, и торцового уплотнения вала.

Изобретение относится к области машиностроения. Клапан управления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями, соосные седло, заслонку и вал.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на повышение точности установки регулирующих элементов относительно расходных отверстий. Предлагается способ установки двух заслонок относительно регулируемых расходных отверстий для газораспределительного клапана с одним валом и линейной расходной характеристикой, основанный на установке заслонки в определенное положение расходного отверстия газораспределительного клапана, заключающейся в том, что совмещают в радиальной плоскости расходное отверстие заслонки и расходное отверстие выходного патрубка, для которого необходимо уменьшить разброс зависимости площади расходного отверстия в зависимости от угла поворота вала рулевого привода, устанавливают в совмещенные расходные отверстия проходной калибр, соответствующий размеру расходного отверстия выходного патрубка в радиальной плоскости, перпендикулярной оси вала, подают команду на систему управления, которая устанавливает рулевой привод, отсоединенный от клапана, в положение, соответствующее максимальному открытию расходного отверстия газораспределительного клапана, и соединяют рулевой привод и газораспределительный клапан, затем проходной калибр удаляют и снимают команду с системы управления.

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. Предлагается регулятор расхода газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с равномерно расположенными расходными отверстиями, установленное в выходной патрубок, кинематически связанные заслонку и вал, расходные отверстия выполнены на заслонке в форме сектора кольца, ограниченного двумя цилиндрическими поверхностями, центры которых находятся на оси вала, при этом расходные отверстия заслонки выполнены одинаковыми с расходными отверстиями седла, торец седла, обращенный к заслонке, выполнен плоским, так же как смежный с ним торец заслонки, вал установлен в подшипники, между плоскими поверхностями седла и заслонки, обращенными друг к другу, выполнен равномерный зазор h, а на расстоянии, большем, чем величина большего радиуса расходного отверстия заслонки, выполнены в поперечном сечении одинаковые кольцевые канавки в виде торовой поверхности, в канавки установлены шарики, величина диаметра которых равна 2 радиуса поперечного сечения канавок, при этом канавки под шарики выполнены одинаковой глубины, равной величине H2, где Н - глубина канавки, dш - диаметр шарика, h - величина зазора между плоскими торцами седла и заслонки, причем заслонка выполнена с глухим отверстием, в которое заходит вал, и заслонка по отношению к валу установлена с осевым зазором и кинематически соединена с валом с возможностью самоустановки, максимальная величина зазора между торцами глухого отверстия заслонки и вала равна dш. Технический результат направлен на повышение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента в паре заслонка-седло. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх