Пневмоуправляемый клапан

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в трубопроводных системах для управления потоками компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе. Пневмоуправляемый клапан состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, пневмоцилиндра с установленным в нем управляющим поршнем и полого цилиндрического затвора, связанного с поршнем и поджатого пружиной к седлу. В пневмоцилиндре образованы две управляющие полости, которые соединены с разными источниками сжатого газа. На крышке пневмоцилиндра выполнен штуцер для продувки выходного патрубка клапана, который соединен со втулкой, установленной вдоль оси клапана. Указанная втулка через осевое отверстие в управляющем поршне свободно установлена в полости полого цилиндрического затвора с осевым зазором между внутренним торцом затвора и торцом втулки. Причем в полости втулки, в ее концевом участке, расположен обратный клапан. В торцевой внешней поверхности затвора выполнены сквозные продувочные отверстия, соединяющие полость затвора с полостью выходного патрубка. Технический результат состоит в исключении возможности попадания горючего в газогенератор до начала запуска и после отключения двигателя и уменьшения импульса последействия за счет снижения времени догорания топлива. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в трубопроводных системах для управления потоками компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе (ЖРД).

Предшествующий уровень техники

Одной из важных и трудных задач, возникающих при создании ЖРД, является обеспечение нормального протекания переходных процессов.

Характер протекания переходных процессов во многом определяется работой агрегатов системы управления и регулирования двигателя: пусковых и отсечных топливных клапанов, электропневмоклапанов и других агрегатов автоматики.

Топливные клапаны в двигателе должны обладать малыми габаритами и небольшой массой. Кроме того, они должны исключать возможность попадания горючего и окислителя в агрегаты двигателя (газогенератор, камеру сгорания) до начала запуска и после отключения двигателя.

Известен пневмоклапан для дистанционного перекрытия магистрали, включающий в себя корпус с входным и выходным патрубками и пневмоцилиндр с установленным в нем управляющим поршнем, причем между крышкой пневмоцилиндра и поршнем размещен стакан, на наружной поверхности которого выполнен винтовой канал, связанный с патрубком, через который осуществляется подача сжатого газа в надпоршневую полость пневмоцилиндра.

Применение этого пневмоклапана позволяет уменьшить осевые и диаметральные габариты клапана. Аналог предлагаемого изобретения авт. свид. СССР №561829, МПК F16K 31/383, 1977 г.

Недостатком аналога является отсутствие в нем устройства, позволяющего осуществлять продувку жидкостной полости клапана при его закрытии.

Известен нормально закрытый клапан с пневмоприводом (см. кн. Г.Г. Гахун, «Конструирование и проектирование ЖРД», под общей ред., проф. Г.Г. Гахуна, М., Маш., 1989 г., с. 328-329, рис. 12.8), состоящий из корпуса с выходным и двумя выходными патрубками, затвора, поджатого пружиной к седлу. Затвор выполнен в виде стакана, внутри которого расположена пружина. Управляющий газ через штуцер и обратный клапан поступает внутрь стакана. Под давлением сжатого газа и действия пружины затвор плотно прижимается к седлу, чем объясняется высокая степень герметизации. Для открытия клапана стравливается давление сжатого газа из управляющей полости.

Недостатком этого клапана является отсутствие в нем устройства, позволяющего осуществлять продувку жидкостной полости клапана при его закрытии.

Известен также пневмоуправляемый клапан одностороннего действия, предназначен для управления подачей горючего в газогенератор ЖРД. Клапан содержит корпус, в котором выполнены входной и выходной патрубки, установленные под углом 90 градусов друг к другу, полый цилиндрический затвор, поджатый пружиной к седлу выходного патрубка, причем затвор выполнен за одно целое с поршнем (диаметр поршня больше диаметра затвора), установленным в управляющей полости клапана, ограниченной крышкой. Крышка имеет штуцер, через который подается управляющий сжатый газ в подпоршневую полость поршня. Управляющая и жидкостная полости отделены от атмосферы резиновыми манжетами (см. В.П. Глушко, «Альбом конструкций ЖРД», стр. 166, фиг. 419, 1989 г.).

Данное техническое решение принимаем в качестве прототипа.

Недостатки прототипа - нет устройства средств, обеспечивающих быстрое удаление горючего из жидкостной полости клапана.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание пневмоуправляемого клапана, обеспечивающего продувку жидкостной полости клапана и удаление остатков топлива из этой полости в огневую полость газогенератора после закрытия клапана.

Эта задача решена за счет того, что в пневмоуправляемом клапане, состоящем из корпуса с входным и выходным патрубками, пневмоцилиндра с установленным в нем управляющим поршнем и полого цилиндрического затвора, связанного с поршнем и поджатого пружиной к седлу, а в пневмоцилиндре образованы две управляющие полости, которые соединены с разными источниками сжатого газа, а на крышке пневмоцилиндра выполнен штуцер для продувки выходного патрубка клапана, который соединен со втулкой, установленной вдоль оси клапана, которая через осевое отверстие в управляющем поршне свободно установлена в полости полого цилиндрического затвора с осевым зазором между внутренним торцом затвора и торцом втулки, причем в полости втулки, в ее концевом участке ,расположен обратный клапан, а в торцевой внешней поверхности затвора выполнены сквозные продувочные отверстия, соединяющие полость затвора с полостью выходного патрубка.

Другими отличиями являются:

- величина осевого зазора между внутренним торцом затвора и торцом втулки должна быть не меньше хода затвора;

- уплотнение между затвором и седлом выполнено «конус по конусу»;

- затвор выполнен за одно целое с управляющим поршнем;

- внешний диаметр затвора меньше диаметра управляющего поршня;

- отделение жидкостных полостей клапана от управляющих обеспечивается уплотнительными манжетами;

- продувка полостей клапана и агрегата, на котором он установлен, осуществляется азотом или гелием.

Технический результат состоит в исключении возможности попадания горючего в газогенератор до начала запуска и после отключения двигателя и уменьшения импульса последействия за счет снижения времени догорания топлива.

На чертеже представлен продольный разрез пневмоуправляемого клапана.

Пример осуществления изобретения

Как показано на чертеже, пневмоуправляемый клапан содержит корпус 1, в котором выполнены входной 2 и выходной 3 патрубки, установленные под углом 90 градусов друг к другу, полый цилиндрический затвор 4, поджатый пружиной 5 к седлу 6 выходного патрубка 3. Затвор 4 выполнен за одно целое с поршнем 7 (его диаметр больше диаметра затвора), который установлен в управляющей полости 8 клапана, ограниченной крышкой 9. В клапане имеется штуцер 10, через который подается сжатый газ в управляющую полость 8 поршня 7. Управляющая полость 8 поршня 7 отделена от атмосферы резиновой манжетой 11, жидкостная полость 12 отделена от управляющей полости также резиновой манжетой 13. В корпусе клапана выполнена вторая управляющая полость 14, которая через штуцер 15, выполненный в корпусе, соединена со сжатым газом. В крышке корпуса клапана имеется полая втулка 16, соосно расположенная вдоль оси клапана. Выходной конец полой втулки 16 вставлен в полый затвор с некоторым осевым зазором относительно внутренней поверхности 17 затвора 4. Внутри полой втулки 16 размещен обратный клапан 18. Затвор 4 клапана и его седло 6 выполнены конической формы, а в теле затвора 4 выполнены продольные каналы 19. В крышке выполнен штуцер 20, через который осуществляется пневматическая связь полой втулки 16 с инертным газом, обеспечивающим продувку жидкостной полости клапана и газогенератора (не показано) после его закрытия.

Работа устройства

В исходном положении клапан закрыт. Входная полость 2 заполнена рабочей жидкостью. Затвор 4 прижат пружиной 5 к седлу 6.

При подводе газа с высоким давлением к штуцеру 15 и в управляющую полость 14 затвор 4 под воздействием давления газа на неразгруженную площадь затвора движется, преодолевая усилия пружины 5, и открывает клапан, соединяя входную полость 2 с выходной полостью 3.

При высоком давлении рабочей жидкости в полостях 2 и 3 затвор 4 удерживается в открытом положении за счет воздействия этого давления жидкости на неразгруженную площадь затвора, при сбросе давления газа в полости 14.

По мере снижения давления рабочей жидкости в полостях 2 и 3 затвор 4 под действием усилия пружины 5 перемещается до посадки на седло 6, закрывая клапан. После закрытия клапана к штуцеру 20 подводится газ высокого давления, который через обратный клапан 18 и отверстия 19 в затворе поступает в выходную полость 3, освобождая ее и полость газогенератора от остатков рабочей жидкости.

В клапане предусмотрена возможность в случае аварийной ситуации принудительного закрытия клапана путем подачи управляющего газа в штуцер 10 (при отсутствии в полости 14 управляющего давления). Закрытие в этом случае может осуществляться при максимальном давлении рабочей жидкости в полостях 2 и 3.

Промышленное применение

Предлагаемый пневмоуправляемый клапан найдет применение в ЖРД для управления подачей топлива в газогенератор.

1. Пневмоуправляемый клапан, состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками, пневмоцилиндра с установленным в нем управляющим поршнем и полого цилиндрического затвора, связанного с поршнем и поджатого пружиной к седлу, отличающийся тем, что в пневмоцилиндре образованы две управляющие полости, которые соединены с разными источниками сжатого газа, а на крышке пневмоцилиндра выполнен штуцер для продувки выходного патрубка клапана, который соединен со втулкой, установленной вдоль оси клапана, которая через осевое отверстие в управляющем поршне свободно установлена в полости полого цилиндрического затвора с осевым зазором между внутренним торцом затвора и торцом втулки, причем в полости втулки, в ее концевом участке, расположен обратный клапан, а в торцевой внешней поверхности затвора выполнены сквозные продувочные отверстия, соединяющие полость затвора с полостью выходного патрубка.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что величина осевого зазора между внутренним торцом затвора и торцом втулки должна быть не меньше хода затвора.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что уплотнение между затвором и седлом выполнено «конус по конусу».

4. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что затвор выполнен за одно целое с управляющим поршнем.

5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что внешний диаметр затвора меньше диаметра управляющего поршня.

6. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что отделение жидкостных полостей клапана от управляющих обеспечивается уплотнительными манжетами.

7. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что продувка полостей клапана и агрегата, на котором он установлен, осуществляется азотом или гелием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Передатчик хода включает канал для обеспечения прохода текучей среды, исполнительный модуль для увеличения давления в гидравлической жидкости, клапанный модуль, функционирующий в зависимости от давления гидравлической жидкости, при этом клапанный модуль расположен внутри канала для регулирования потока текучей среды, и трубку, соединяющую исполнительный модуль и клапанный модуль для передачи давления гидравлической жидкости между исполнительным модулем и клапанным модулем, при этом исполнительный модуль расположен снаружи канала, а клапанный модуль расположен внутри канала.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы.

Изобретение относится к области газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к области управления рециркуляцией двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы системы рециркуляции ДВС.

Изобретение относится к системам газораспределения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение надежности.

Смещающее устройство для использования с поршневым приводом клапана текучей среды включает трубчатый установочный элемент, трубчатый удерживающий элемент, трубчатый установочный кронштейн и смещающий элемент, расположенный между внешним кольцеобразным фланцем трубчатого установочного элемента и внешним кольцеобразным фланцем трубчатого установочного кронштейна. Трубчатый удерживающий элемент частично расположен в трубчатом установочном элементе. Последний проходит через отверстие во внутреннем фланце трубчатого установочного элемента, а пластина является большей, чем отверстие во внутреннем фланце трубчатого установочного элемента. Трубчатый удерживающий элемент частично расположен в трубчатом установочном кронштейне и при этом проходит через отверстие во внутреннем фланце трубчатого установочного кронштейна. Смещающий элемент установлен с упором во внешний кольцеобразный фланец трубчатого установочного элемента и с упором во внешний кольцеобразный фланец трубчатого установочного кронштейна. Трубчатый удерживающий элемент прикреплен к установочному кронштейну с образованием автономного устройства. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Устройство для регулирования перепада давления содержит корпус со съемным дном, крышку с перекрываемыми в них отверстиями, шибер с проходным отверстием, расположенный между корпусом и крышкой, рычаг, воздействующий на шибер через валик, дистанционное кольцо, установленное между крышкой и съемным дном корпуса. В гнездах дна корпуса и крышки герметизирующие сопряжения шибера и крышки, шибера и дна корпуса втулки из жесткого антифрикционного материала, в торцах которых, образующих уплотняющие поверхности, выполнены канавки лабиринтного уплотнения. Кромки втулок, сопрягаемые с шибером, имеют угол заострения α≤60 градусов. Плавающие в соответствующих гнездах дна корпуса и крышки втулки из жесткого антифрикционного материала с лабиринтными уплотнениями по торцам подпружинены относительно дна гнезд со стороны, противоположной лабиринтным уплотнениям, торцовыми жесткими пружинами и прижаты тем самым лабиринтными уплотняющими поверхностями к плоскости шибера. На диаметральных поверхностях крышки и съемного дна корпуса, контактирующих со втулками, установлены уплотнительные кольца круглого сечения из эластомера. Устройство снабжено пружинным гидроцилиндром, который закреплен неподвижно относительно корпуса устройства, а шток пружинного гидроцилиндра через проушину и тягу шарнирно связан с плоским рычагом, размещенным в плоскости щели съемного дна с возможностью передачи через шестигранник и валик вращающего момента на шибер. Изобретение направлено на предупреждение возможности появления аварийной ситуации при резком повышении перепада давления при внезапном увеличении дебита рабочего продукта. 5 ил.

Клапан // 2607702
Клапан для применения в комбинации с окрасочным устройством, который включает в себя корпус (12) клапана, клапанный шпиндель (32), который на первом свободном конце (36) за пределами корпуса (12) клапана удерживает уплотнительный элемент (40) и установлен с возможностью перемещения между положением закрывания и положением открывания внутри корпуса (12) клапана. Клапанный шпиндель (32) включает в себя по меньшей мере первый поршневой элемент (44) и второй поршневой элемент (54), первый поршневой элемент (44) направлен в первой поршневой камере 920), а второй поршневой элемент (54) направлен во второй поршневой камере (22), которые ограничены корпусом (12) клапана. Первая поршневая камера (20) и вторая поршневая камера (22) выполнены с возможностью подвода соответственно напорной текучей среды таким образом, что к первому поршневому элементу (44) и ко второму поршневому элементу (54) прикладывается действующая в одном и том же направлении сила. Первая и вторая поршневая камера (20, 22) через радиальные каналы (82, 84) соединены с расположенной снаружи периметрической канавкой (80) корпуса (12) клапана. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в гидравлических испытательных стендах и других устройствах. Пневмогидравлический клапан отсечной высокого давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками для подвода и отвода рабочей среды, подводными отверстиями 4, 5 для подачи воздуха, управляющего работой запирающего клапана. Внутри корпуса 1 расположен поршень 6 со штоком 7, внутри которого выполнен канал 8 для подвода рабочей жидкости. В шток 7 ввернут упор 9 с наружными каналами 10. Между штоком 7 и упором 9 имеется гарантированный зазор 11 для прохождения рабочей жидкости к изделию. Внутри корпуса 1 выполнена разгрузочная канавка 12. На запирающем конусе 13 с одной стороны выполнены наружные каналы 14, а с другой стороны запирающего конуса 13 имеется зацеп 15, на котором снята лыска 16. Разгрузочная канавка 12 выполнена для равномерного распределения рабочей жидкости по наружным каналам 14 запирающего конуса 13 и лыске 16 на зацепе 15. Внутри корпуса 1 установлено седло 17, образующее с запирающим конусом 13 запорную пару. Изобретение направлено на уменьшение общего габаритного размера клапана и на расширение области применения и функциональные возможности клапана. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к запорной трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды, и может быть использовано при разработке запорной арматуры, в частности клапанов-отсекателей и приводов для задвижек. Клапан-отсекатель содержит корпус с каналами подвода рабочего тела, подпружиненный шток, выполненный с возможностью осевого перемещения и установленный внутри упомянутого корпуса. Один конец штока выполнен с возможностью обеспечения механического взаимодействия с исполнительным органом запорной арматуры, преимущественно шибером задвижки, а на другом конце штока установлен гидроцилиндр, выполненный с возможностью осевого перемещения вместе со штоком. Внутри указанного гидроцилиндра установлен неподвижный поршень, закрепленный одним концом на корпусе гидропривода и выполненный в виде профилированного цилиндра, преимущественно полого. Каналы подвода рабочего тела соединены с полостью между подвижным гидроцилиндром и неподвижным поршнем. Изобретение направлено на упрощение конструкции гидропривода и клапана-отсекателя в целом, обеспечение автономности его работы, улучшение массово-габаритных характеристик и повышение надежности его работы. 3 ил.

Группа изобретений относится к клапанам и, в частности, к гидравлическим механизмам для активации санитарных регулирующих клапанов. Клапанный узел содержит первый поршневой элемент, расположенный с возможностью смещения внутри первой камеры. Второй поршневой элемент соединен с закрывающим элементом клапана, таким как мембрана, и второй поршневой элемент расположен внутри второй камеры. Продольное смещение первого поршневого элемента относительно первой камеры принуждает рабочую жидкость, расположенную внутри первой камеры, смещать в продольном направлении второй поршневой элемент таким образом, что закрывающий элемент клапана взаимодействует с седлом клапана для закрывания клапанного узла. Площадь второго поршневого элемента больше, чем площадь первого поршневого элемента, для умножения силы, созданной приводным механизмом, который смещает шток клапана, соединенный с первым поршневым элементом. Также описан способ закрывания регулирующего клапана. Группа изобретений направлена на повышение долговечности гидравлического механизма для клапанов, улучшение уплотняющих характеристик мембраны, упрощение обслуживания клапана. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение в целом относится к клапанам, в частности к ручным дублерам для клапанов. Клапанное устройство содержит исполнительный механизм для перемещения штока клапана, содержащий корпус с отверстием и плунжером, расположенным в отверстии. Поршень подвижно соединен с корпусом для проникновения в отверстие. Замок выполнен для удержания поршня в первом положении на корпусе. Причем плунжер выполнен с возможностью перемещения посредством жидкости, поступающей в отверстие через поршень. Поршень выполнен с возможностью перемещения в первое положение для прекращения подачи жидкости в отверстие. Поршень выполнен с возможностью перемещения во второе положение для обеспечения подачи жидкости в отверстие. Поршень выполнен с возможностью перемещения в третье положение для функционального соединения поршня с плунжером для обеспечения возможности ручной активации и управления перемещением штока. Изобретение направлено на повышение надежности и эффективности работы клапанного устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в составе пороховых баллистических установок и пиромеханических устройств в качестве узла для управления газоперетоком между смежными объемами. Обратный клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, размещенные в нем неподвижную втулку, снабженную радиальными отверстиями, и запирающий элемент цилиндрической формы, выполненный с возможностью осевого перемещения внутри втулки. Радиальные отверстия соединены кольцевой проточкой, выполненной на наружной поверхности втулки. На внутренней поверхности втулки со стороны торца, обращенного к выходному каналу, между отверстиями выполнен кольцевой выступ. Запирающий элемент выполнен полнотелым, с диаметром, равным внутреннему диаметру втулки между кольцевым выступом и входным каналом. Использование заявляемого обратного клапана позволяет повысить стойкость его элементов к механическому воздействию, увеличить площадь газоперетока между смежными объемами и повысить технологичность его эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к клапану управления текучей средой, при помощи которого управляют расходом, давлением и т.д. рабочей текучей среды, подаваемой в исполнительный механизм или выпускаемой из исполнительного механизма. Внутри корпуса клапана, снабженного первым путем протекания и вторым путем протекания, которые соединены параллельно с первым портом и вторым портом, обеспечены тело игольчатого клапана, которое открывает/закрывает дроссельное отверстие на первом пути протекания. Также внутри корпуса клапана выполнены узел обратного клапана, который открывает/закрывает второй путь протекания, и поршень, который выполняет управление открыванием/закрыванием для тела игольчатого клапана посредством взаимодействия давления текучей среды, введенной в камеру высокого давления, и силой пружины сжатия. Тело игольчатого клапана создано на вершине штока, соединенного с поршнем. Внутри штока и тела игольчатого клапана создано проходное отверстие, соединяющее дроссельное отверстие и камеру высокого давления. Изобретение направлено на упрощение конструкции и уменьшение габаритов клапана. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в трубопроводных системах для управления потоками компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе. Пневмоуправляемый клапан состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, пневмоцилиндра с установленным в нем управляющим поршнем и полого цилиндрического затвора, связанного с поршнем и поджатого пружиной к седлу. В пневмоцилиндре образованы две управляющие полости, которые соединены с разными источниками сжатого газа. На крышке пневмоцилиндра выполнен штуцер для продувки выходного патрубка клапана, который соединен со втулкой, установленной вдоль оси клапана. Указанная втулка через осевое отверстие в управляющем поршне свободно установлена в полости полого цилиндрического затвора с осевым зазором между внутренним торцом затвора и торцом втулки. Причем в полости втулки, в ее концевом участке, расположен обратный клапан. В торцевой внешней поверхности затвора выполнены сквозные продувочные отверстия, соединяющие полость затвора с полостью выходного патрубка. Технический результат состоит в исключении возможности попадания горючего в газогенератор до начала запуска и после отключения двигателя и уменьшения импульса последействия за счет снижения времени догорания топлива. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх