Блок сопел

Авторы патента:

F16K17/40 - с разрушаемым элементом, например с разрывающейся мембраной, разбиваемым стеклом, плавящейся вставкой (клапаны с разрушаемым элементом, открывающиеся при избыточном давлении с одной стороны, F16K 17/14)

F02K9/48 - приводимых в движение газовой турбиной, работающей на газообразных продуктах сгорания топлива (турбонасосная система подачи)

Владельцы патента RU 2587729:

Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально закрытым клапанам, и может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике. Блок сопел состоит из корпусов, герметично соединенных между собой общим патрубком входа сваркой. Затворы установлены в корпусы. Седла с гибкими обечайками установлены в проточки корпусов с натягом. Уплотнительные кольца поджаты прорезными пружинами. Таким образом, применение указанного блока сопел позволяет снизить утечки генераторного газа через уплотнительные кольца и седла с гибкой обечайкой и утечки управляющего гелия через уплотнительные кольца, что способствует снижению массы жидкостного ракетного двигателя. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально закрытым клапанам, содержащим запорный орган, привод для его перемещения и предназначенный для открытия (закрытия) доступа генераторного газа из входной магистрали в сопло. Оно может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике.

В настоящее время в ракетной технике блоки сопел используются для управления ракетой по углу крена. Блоки сопел управляют потоками высокоэнергетичного горячего генераторного газа в режиме многократного (несколько сотен) включения-выключения запорного устройства с высоким быстродействием и герметичностью.

Известен пироклапан (патент RU №2142085, МПК 6 F16K 17-40), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, между которыми герметично вмонтирована труба, боковую полость с перекрывной пробкой. Недостатком пироклапана является невозможность его многократного использования.

Известен отсечной клапан с электромагнитным приводом (Добровольский М.В. «Жидкостные ракетные двигатели», издательство Машиностроение, 1968 г., 240-241 с.: ил. Рис. 6.14), содержащий: корпус, входной штуцер 1, выходной штуцер 6, нижний клапан 3, верхний клапан 7, электромагнит 9. Недостатком указанного отсечного клапана является неработоспособность отсечного клапана на высокотемпературном генераторном газе.

Известно устройство отсечки и уплотнения в гидравлической магистрали (патент USA №3125108, кл. 137-68 от 17 марта 1964), содержащее цилиндр с боковыми соосными отверстиями, сквозь которые пропущена труба, силовой цилиндр и пироэнергодатчик.

Недостатками устройства является невозможность его многократного использования.

Известен блок сопел (Гребнев М.Ю. и др. Экспериментально-конструкторская отработка системы элементов комплекта блоков сопел крена // Труды НПО Энергомаш, М., 2011, №28. С. 165-179. УДК621.45: 623.462 - прототип), содержащий корпусы с патрубками входа, штуцерами управления и дренажей, с седлами управляющих полостей, седлами выходных полостей, с соплами, ступенчатые затворы с поршнями штоками и отсечными кромками, поршневые кольца.

Недостатком блока сопел является повышенные утечки управляющего гелия и горячего генераторного газа по поршневым кольцам в штуцер дренажа и горячего генераторного газа в сопло при перекрытии окон седла корпуса гильзой затвора через сопрягаемый плунжерный зазор.

Задачей предлагаемого изобретения является: повышение герметичности, как по линии горячего генераторного газа, так и по линии управляющего гелия, снижение массы.

Поставленная задача решается тем, что в блоке сопел, содержащим корпусы с патрубками входа, штуцерами управления и дренажей, с седлами управляющих полостей, седлами выходных полостей, с соплами, ступенчатые затворы с поршнями, штоками и отсечными кромками, взаимодействующими с седлами выходных полостей, уплотнительные кольца, установленные на поршень и шток затвора, между полостями штуцеров дренажей, взаимодействующие с внутренними поверхностями корпусов, отличающийся тем, что в выходных полостях корпусов выполнены проточки, в которые установлены седла с гибкой обечайкой, ступени затворов с отсечными кромками выполнены в виде цилиндрических поверхностей, контактирующих наружными поверхностями с внутренними поверхностями гибких обечаек седел, уплотнительные кольца поршня и штока затвора выполнены с сечением в виде прямоугольника с коническими поверхностями с одной стороны, взаимодействующие большей стороной прямоугольника с внутренними поверхностями корпуса, прорезные пружины с коническими поверхностями с одной стороны, взаимодействующие с коническими поверхностями уплотнительных колец.

Седла с гибкой обечайкой установлены в проточки выходных полостей корпусов с натягом.

На цилиндрических поверхностях по торцам отсечных кромок затворов выполнена заходная коническая поверхность, а наружная цилиндрическая поверхность затвора контактирует с внутренним диаметром гибких обечаек седел с натягом.

Прорезные пружины зафиксированы гайками.

Установка в проточки корпусов блока сопел седел с гибкой обечайкой с натягом, контактирующих с цилиндрическими поверхностями отсечных кромок затворов меньшей ступени по внутренней поверхности гибкой обечайки седел с натягом, позволяет получить высокую степень герметичности по беззазорной посадке отсечных кромок затворов в седла.

Установка уплотнительных колец на поршень и шток большей и средней ступеней затвора, выполненных с сечением в виде прямоугольника с коническими поверхностями с одной стороны, а именно со стороны повышенного давления, взаимодействующих большей стороной прямоугольника с внутренними поверхностями корпуса и поджатых по коническим поверхностям, коническими поверхностями прорезных пружин, позволяет получить высокую степень герметичности за счет плотного поджатия уплотнительных колец к торцам затвора и наружным диаметрам корпуса.

Предлагаемый блок сопел представлен на фиг. 1, где:

1 - корпусы;

2 - затворы;

3 - седла с гибкой обечайкой;

4 - уплотнительные кольца;

5 - прорезные пружины;

6 - крышки;

7 - гайки;

8 - седла управляющих полостей корпусов;

9 - сопла;

10 - поршни затворов;

11 - штоки затворов;

12 - отсечные кромки затворов;

13 - гибкие обечайки седел.

На фиг. 1 показан общий вид блока сопел в разрезе.

Блок сопел состоит из корпусов 1, герметично соединенных между собой общим патрубком входа сваркой, затворы 2, установленные в корпусы, седла с гибкими обечайками 3, установленные в проточки корпусов с натягом, уплотнительные кольца 4, поджатые прорезными пружинами 5.

Блок сопел работает следующим образом. В исходном положении блок сопел находится в закрытом положении и под воздействием усилия от действия давления гелия на площадь поршня в затворе. Генераторный газ герметично заперт во входной полости блока сопел. При сбросе управляющего газа, затвор 2 под действием давления генераторного газа, действующего на шток 11 затвора, перемещается до упора в крышку 6. Генераторный газ из входной полости корпуса попадает в сопло 9 и создает тягу, управляющую ракетой по крену. При подаче управляющего газа гелия, затвор 2 возвращается в исходное положение, при этом цилиндрическая поверхность отсечной кромки затвора 12 с натягом входит во внутреннюю поверхность гибкой обечайки седла 13. Усилие, развиваемое затвором 2, обеспечивает надежную запрессовку цилиндрической поверхности отсечной кромки затвора в гибкую обечайку седла.

Так как использование блока сопел предполагается в условиях высоких входных давлений и температур, например в ракетной технике, для изготовления деталей используется сталь ХН43БМТЮ-ВД, для уплотнительных колец используется пирографит.

Таким образом, применение указанного блока сопел позволяет снизить утечки генераторного газа через уплотнительные кольца и седла с гибкой обечайкой и утечки управляющего гелия через уплотнительные кольца, что способствует снижению массы ЖРД.

1. Блок сопел, содержащий корпусы с патрубками входа, штуцерами управления и дренажей, с седлами управляющих полостей, седлами выходных полостей, с соплами, ступенчатые затворы с поршнями, штоками и отсечными кромками, взаимодействующими с седлами выходных полостей, уплотнительные кольца, установленные на поршень и шток затвора, между полостями штуцеров дренажей, взаимодействующие с внутренними поверхностями корпусов, отличающийся тем, что в выходных полостях корпусов выполнены проточки, в которые установлены седла с гибкой обечайкой, ступени затворов с отсечными кромками выполнены в виде цилиндрических поверхностей, контактирующих наружными поверхностями с внутренними поверхностями гибких обечаек седел, уплотнительные кольца поршня и штока затвора выполнены с сечением в виде прямоугольника с коническими поверхностями с одной стороны, взаимодействующие большей стороной прямоугольника с внутренними поверхностями корпуса, прорезные пружины с коническими поверхностями с одной стороны, взаимодействующие с коническими поверхностями уплотнительных колец.

2. Блок сопел по п. 1, отличающийся тем, что седла с гибкой обечайкой установлены в проточки выходных полостей корпусов с натягом.

3. Блок сопел по п. 1, отличающийся тем, что на цилиндрических поверхностях по торцам отсечных кромок затворов выполнена заходная коническая поверхность, а наружная цилиндрическая поверхность затвора контактирует с внутренним диаметром гибких обечаек седел с натягом.

4. Блок сопел по п. 1, отличающийся тем, что прорезные пружины зафиксированы гайками.

Похожие патенты:

Взрывозащитная камера // 2582134

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ. Взрывозащитная камера включает переднюю, заднюю, боковые стенки и потолочину, боковые и задняя стенки выполнены сдвоенными и содержат внутренние и наружные стенки, расположенные на определенном расстоянии друг от друга и снабженные окнами и проемами, которые во внутренних стенках смещены относительно окон и проемов в наружных стенках, в потолочине также выполнено окно, перекрытое крышкой, размещенной на определенном расстоянии от потолочины, передняя стенка снабжена подвижными воротами, внутренние боковые стенки имеют возможность перемещения по направляющим для изменения внутреннего объема камеры, дополнительно оснащена взрывозащитным устройством с индикатором безопасности на разрывном элементе, монтируемым в расширительной горловине цистерны с люком-лазом и содержащим корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещены теплоизоляционный элемент и герметизирующая мембрана, прижимаемая к корпусу клапана посредством крышки, шарнирно соединенной с рычагом, взаимодействующим с отбойником, а узел крепления разрывного элемента крепится своей верхней частью на рычаге, а нижней - к верхней цилиндрической части корпуса клапана, а разрывной элемент состоит из проволоки, стопорного болта, вилки, рычага крышки клапана, гайки, двух барабанов, расположенных соответственно в вилке рычага крышки клапана и в вилке верхней цилиндрической части корпуса клапана, при этом концы проволоки вставляются в отверстия барабанов и затем наматываются на них, а зазор h между вилками составляет порядка (1,5÷3) от диаметра проволоки, а параметры клапана находятся в следующих оптимальных интервалах величин: c=H/Dy=2,5÷3,0, где Dy - диаметр верхней цилиндрической части корпуса клапана, равный максимальному размеру отверстия корпуса защищаемого объекта; H - высота клапана в сборе, при этом на проволоке разрывного элемента закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства оповещения об аварийной ситуации, а проволока разрывного элемента, на которой закреплен датчик индикатора безопасности, выполнена упругой и имеет несколько витков в части, соединенной с датчиком индикатора безопасности.

Транспортно-технологический взрывобезопасный контейнер // 2582133

Изобретение относится к области хранения и транспортировки взрывчатых веществ (ВВ) и взрывоопасных, легковоспламеняющихся жидких грузов. Транспортно-технологический взрывобезопасный контейнер включает емкость в виде металлического сосуда с узлами заполнения и опорожнения.

Блок клапанов // 2573429

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально открытым клапанам, и может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике. Блок клапанов состоит минимум из двух клапанов, содержащих корпуса с патрубками входа и выхода, затворы, поршни, установленные в проточки корпусов.

Взрывозащитное устройство с разрывной мембраной для систем безопасной заправки судов сжиженным газом // 2557914

Изобретение относится к передвижным плавучим заправочным станциям и может быть использовано для заправки судов сжиженным природным газом. Взрывозащитное устройство с разрывной мембраной содержит корпус клапана, затвор и разрывной элемент.

Защитное устройство // 2553051

Изобретение относится к области безопасной эксплуатации опасных изделий, находящихся в окружении агрессивной среды, в частности к предохранительным герметизирующим устройствам, а именно к устройствам с разрушаемым элементом, обеспечивающим автоматическое срабатывание и открытие герметичных воздушных каналов при определенных внешних воздействующих факторах.

Взрывозащитное устройство кочетова с разрывной мембраной // 2549751

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для взврывозащиты технологического оборудования в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Взрывозащитное устройство с разрывной мембраной содержит корпус клапана, затвор, разрывной элемент.

Разрывной диск и распределительное устройство с газовой изоляцией, содержащее его же // 2540211

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена в качестве разрывного диска для использования в предохранительных устройствах для защиты систем высокого давления.

Взрывозащитный клапан // 2525988

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для взрывозащиты технологического оборудования. Взрывозащитный клапан с системой демпфирования грузового затвора содержит корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор.

Устройство аварийного перекрытия трубопровода // 2525380

Устройство аварийного перекрытия трубопровода содержит корпус 1, клапан 2, седло 3 клапана и механизм возврата клапана. Корпус оснащен подающим 4 и расходным 5 патрубками для подключения к подающему и расходному участкам трубопровода.

Устройство сброса давления, имеющее опорный элемент с углубленными областями // 2524587

Группа изобретений относится к предохранительной технике и предназначена в качества средства для сброса избыточного давления для использования в санитарных областях применения.

Газовый тракт жрд // 2579296

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с дожиганием окислительного генераторного газа. Газовый тракт на выходе из газогенератора и в корпусе турбины ТНА снабжен гальваническим никелевым и медным покрытиями, повышающими стойкость агрегатов к возгоранию, единый концевой участок изогнутого трубопровода двигателя в полетной комплектации снабжен смотровым отверстием и приваренным к нему резьбовым штуцером осмотра колеса турбины с установленной на нем заглушкой и уплотнительным кольцом, в патрубках на выходе из единого концевого участка изогнутого трубопровода смонтированы резьбовые штуцеры с установленными в них тремя термопарами, имеющими различную длину чувствительного элемента, и уплотнительными прокладками, на прямолинейных участках разветвленного изогнутого трубопровода установлены теплообменники, снабженные штуцерами подвода и отвода газа наддува, причем штуцер подвода газа наддува расположен ниже по потоку окислительного генераторного газа.

Агрегат подачи топлива жидкостного ракетного двигателя // 2574192

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, работающим на криогенном окислителе и на углеводородном горючем. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий газогенератор, имеющий головку и расположенный под ним турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, основную турбину и насосы окислителя и горючего, дополнительный насос горючего и пусковую турбину с по меньшей мере одним источником высокого давления, содержащим пирозаряд, при этом выход из насоса окислителя соединен трубопроводом, содержащим клапан окислителя с головкой газогенератора, при этом на источнике высокого давления выполнена торцовая стенка с отверстиями, число которых соответствует числу пирозарядов, при этом установлено не менее двух пирозарядов, пусковая турбина выполнена с по меньшей мере двумя сопловыми аппаратами, закрытыми заслонкой, имеющей возможность поочередного открытия отверстий и их совмещения с одним из сопловых аппаратов, а трубопровод в месте соединения с газогенератором установлен радиально.

Турбонасосный агрегат // 2573440

Изобретение относится к турбонасосостроению и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет многоразового включения. Изобретение решает задачу работоспособности подшипников ТНА в условиях воздействия вакуума при многократном включении ЖРД, что достигается уменьшением нагрева подшипников. Для этого турбонасосный агрегат включает корпус 1, ротор с центробежным насосом 2, турбину 3, подшипниковую опору 4, входной патрубок насоса низкого давления 5, выход из насоса высокого давления 6, камеру высокого давления 7, трубопровод 8, обратный клапан 9 и жиклер 10.

Жидкостный ракетный двигатель // 2562323

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, турбонасосный агрегат, дренажную полость, соединенную с дренажным трубопроводом, баллон со сжатым газом, причем дренажная полость расположена между насосом окислителя и турбиной, а дренажный трубопровод снабжен газовым эжектором, согласно изобретению между турбиной и насосом окислителя и между насосом окислителя и насосом горючего выполнены по две дренажные полости, а газовый эжектор соединен трубопроводом с полостью за турбиной.

Трехкомпонентный жидкостный ракетный двигатель // 2562315

Изобретение относится к ракетной технике. Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), содержащий турбонасосный агрегат, содержащий установленные на валу турбину, насосы окислителя, два насоса горючего, и камеру сгорания, имеющую цилиндрическую часть с форсунками окислителя и горючего, и сопло с главным коллектором горючего и системой регенеративного охлаждения, при этом турбонасосный агрегат и камера сгорания установлены соосно, камера сгорания выполнена двухзонной и содержит первую кольцевую зону с кольцевым форсуночным блоком и верхним коллектором горючего и вторую зону с центральным форсуночным блоком, выполненным в виде пустотелого цилиндра, имеющего осевые дополнительные форсунки второго горючего, а турбина установлена между первой и второй зонами камеры сгорания, турбина выполнена состоящей из соплового аппарата, рабочего колеса и спрямляющего аппарата с полостью внутри него, центральный форсуночный блок выполнен пустотелым и его полость соединена отверстиями через полость внутри спрямляющего аппарата с зазором регенеративного охлаждения сопла вторым горючим и второй зоны камеры сгорания, а полость внутри спрямляющего аппарата щелевыми отверстиями соединена с второй зоной.

Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя // 2560656

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, работающим на криогенном окислителе и на углеводородном горючем. В турбонасосном агрегате (ТНА) жидкостного ракетного двигателя, содержащем основную турбину и насосы окислителя, горючего и пусковую турбину с по меньшей мере одним источником высокого давления, содержащим пирозаряд, согласно изобретению на источнике высокого давления выполнена торцевая стенка с отверстиями, число которых соответствует числу пирозарядов, при этом установлено не менее двух пирозарядов, пусковая турбина выполнена с по меньшей мере двумя сопловыми аппаратами, закрытыми заслонкой, имеющей возможность поочередного открытия отверстий.

Жидкостный ракетный двигатель // 2551713

Изобретение относится к ракетному двигателестроению и может быть использовано при проектировании жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). ЖРД, имеющий в составе камеру сгорания и вспомогательную камеру, работающую с избытком одного из компонентов топлива, соединенные в единый блок, согласно изобретению он снабжен турбонасосным агрегатом, вход в турбину которого сообщен со вспомогательной камерой, кроме того, двигатель дополнительно снабжен газогенератором, работающим с избытком второго компонента топлива, выход из которого сообщен с форсуночной головкой камеры сгорания.

Система подачи жидкого кислорода и способ его подачи из бака потребителю // 2547353

Изобретение относится к области силовых установок летательных аппаратов. Система подачи жидкого кислорода, содержащая агрегат соединенных последовательно гидравлически друг с другом насосов трех каскадов с автономными приводами, бак с кислородом и потребитель кислорода, где вход системы соединен с баком, а выход - с потребителем кислорода, в соответствии с изобретением снабжена источником газа высокого давления с вентилем, смесителем и потребителем газа, где источник газа соединен через вентиль с входом привода насоса третьего каскада, выполненного в виде турбины, выход газа из турбины третьего каскада соединен с потребителем газа и с входами газа приводов насосов первого и второго каскадов, выполненных в виде осевых турбин, расположенных коаксиально соответствующим насосам и скрепленных с ними, выходы газа из турбин первого и второго каскадов соединены через смеситель с выходом жидкого кислорода из насоса первого каскада, причем каналы подачи кислорода в насосах первого и второго каскадов выполнены диагональными с осевыми входами и выходами, а насос третьего каскада выполнен центробежным.

Турбонасосный агрегат жидкостного ракетного двигателя // 2545615

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к турбонасосным агрегатам. В турбонасосном агрегате жидкостного ракетного двигателя, содержащем установленные на валу рабочее колесо насоса окислителя, рабочее колесо насоса горючего и рабочее колесо турбины, размещенные в корпусе турбонасосного агрегата, при этом он содержит электрогенератор, имеющий статор и ротор с валом, вал электрогенератора соединен с валом турбонасосного агрегата, при этом между валом турбонасосного агрегата и валом электрогенератора установлена магнитная муфта.

Жидкостный ракетный двигатель // 2545613

Изобретение относится к ракетно-космической технике. В жидкостном ракетном двигателе, содержащем систему управления с бортовым компьютером, камеру, турбонасосный агрегат и газогенератор, соединенный газоводом с камерой, и запальные устройства на камере сгорания и газогенераторе, на камере сгорания и газогенераторе установлены свечи электрического зажигания, на валу турбонасосного агрегата установлен электрогенератор, а внутри газовода активатор газогенераторной смеси, а к пусковой турбине присоединен бортовой баллон сжатого воздуха.

Реактивная двигательная установка и способ подачи топлива // 2603303

Изобретение относится к области реактивных двигательных установок, а более конкретно к реактивной двигательной установке (1), в которой первый топливный контур (6) для подачи первого компонента топлива в основной двигатель (4) содержит отвод (13), расположенный ниже по потоку от насоса (8b) первого турбонасоса (8) и проходящий через первый регенеративный теплообменник (10) и турбину (8a) первого турбонасоса (8), а второй топливный контур (7) для подачи второго компонента топлива в основной двигатель (4) содержит отвод, расположенный ниже по потоку от насоса (9b) второго турбонасоса (9) и проходящий через второй регенеративный теплообменник (11) и турбину (9a) второго турбонасоса (9). Установка (1) дополнительно содержит по меньшей мере один вторичный двигатель (15), подсоединенный ниже по потоку от турбин (8a, 9a) первого и второго турбонасосов (8, 9). Изобретение обеспечивает повышение мощности двигателя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.