Узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа
Владельцы патента RU 2520798:
Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
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.
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к узлам пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа, работающим на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающим 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 (узел пары заслонка и седло). 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, при этом кромка, регулирующая минимальное сечение, не подвергается уносу.
Известна конструкция газораспределительного клапана, в которой заслонка и седло контактируют по одинаковым поверхностям, а расходные отверстия заслонок и седел выполнены прямоугольной формы (п. №2377460, КЛ. F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).
Недостаток этой конструкции заключается в том, что расходное отверстие в заслонке выполнено шире, чем в выходном патрубке, и при использовании для выходного патрубка углеродного материала наблюдается унос боковых кромок расходного отверстия части седла, изготовленного из углерода, из-за наличия вихревых течений, при этом кромка, регулирующая минимальное сечение, не подвергается уносу. Это наблюдалось при проведении испытаний на твердотопливном двигателе.
Задачей изобретения является увеличение надежности работы узла пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа при использовании в нем седла из углеродного материала за счет исключения уноса боковых кромок седла, что приводит к исключению утечек продуктов сгорания.
Указанная задача решается тем, что в узле пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа, в котором заслонка из жаропрочного металлического сплава и седло из углеродного материала 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, при этом стороны расходного отверстия заслонки, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия седла, перпендикулярных оси вращения заслонки.
На фиг. 1 изображен узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа.
На фиг. 2 изображен вид сверху на узел пары заслонка и седло.
Узел пары заслонка и седло (фиг. 1, фиг. 2) состоит из заслонки 1, которая контактирует, например, с седлом 2 по одинаковым цилиндрическим поверхностям. В заслонке 1 и седле 2 выполнены отверстия 3 и 4 прямоугольной формы, одна из сторон которых 5 и 6 перпендикулярна оси 7 вращения заслонки. Длина расходного отверстия заслонки 1 равна длине L расходного отверстия седла 2, а расстояние Н между сторонами 6, перпендикулярными оси вращения 7 заслонки 1, расходного отверстия 4 седла 2 превышает расстояние h между сторонами 5, перпендикулярными оси вращения 7, расходного отверстия 3 заслонки 1. Стороны расходного отверстия 3 заслонки 1, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия 4 седла 2, перпендикулярных оси вращения заслонки (фиг. 2).
При работе продукты сгорания через расходные отверстия 3 и 4 истекают из регулятора расхода горячего газа, создавая необходимую управляющую тягу за счет изменения расходной площади регулятора расхода.
Благодаря тому что расстояние между сторонами расходного отверстия заслонки и седла, перпендикулярными оси вращения заслонки, выполнено вышеуказанным образом, не создается вихревых течений на седле, которое изготовлено из углеродного материла, отсутствует унос материла седла, а это в свою очередь исключает появление паразитных утечек продуктов сгорания. Все вихревые течения образуются на заслонке, которая изготовлена из жаропрочного металлического сплава, который не подвержен эрозионному уносу.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, предложенная конструкция обеспечивает исключение уноса боковых стенок расходного отверстия седла из углеродного материала, что увеличивает надежность работы регулятора расхода горячего газа.
Узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа, в котором заслонка из жаропрочного металлического сплава и седло из углеродного материала контактируют между собой по одинаковым поверхностям, расходные отверстия в заслонке и седле выполнены прямоугольной формы, одна из сторон расходных отверстий перпендикулярна оси вращения заслонки, отличающийся тем, что расстояние между сторонами расходного отверстия седла, перпендикулярными оси вращения заслонки, превышает расстояние между сторонами расходного отверстия заслонки, перпендикулярными оси ее вращения, при этом стороны расходного отверстия заслонки, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия седла, перпендикулярных оси вращения заслонки.
