клапан для регулирования расхода горячего газа

Формула изобретения

1. Клапан для регулирования расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, защищенный изнутри теплозащитным экраном, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке и контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, соединенным с возможностью перемещения с валом, соосным с цилиндрической поверхностью регулирующего элемента и загерметизированным уплотнением, отличающийся тем, что в теплозащитном экране корпуса со стороны, обращенной к выходному концу вала, выполнена кольцевая полость, в которую последовательно размещены три кольца, обращенные друг к другу торцами, при этом крайние кольца введены в контакт с боковой поверхностью кольцевой полости и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала, а среднее кольцо введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала и установлено с образованием кольцевого зазора с боковой поверхностью кольцевой полости, причем кольца установлены в кольцевой полости с осевым люфтом.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что наружные поверхности крайних колец выполнены сферическими.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что кольца выполнены из графита.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и направлено на улучшение конструкции клапанов, работающих в условиях высоких температур до 2300К и давлений до 10 МПа и используемых для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Известна конструкция вращающегося клапана для горячего газа, состоящая из корпуса с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями. В корпусе с кольцевым зазором и с возможностью вращения установлен полый цилиндрический регулирующий элемент, на боковой поверхности которого выполнено расходное отверстие, которое может совмещаться с расходным отверстием выходного патрубка. Корпус клапана изнутри защищен от прогрева теплозащитным материалом (1).

Недостаток этой конструкции состоит в том, что наличие кольцевого зазора между регулирующим элементом и корпусом приводит к непроизводительному расходу горячего газа и требует в свою очередь увеличения запасов топлива, что ухудшает характеристики летательного аппарата.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности работы клапана.

Указанная задача достигается за счет того, что в клапане регулирования горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, защищенный изнутри теплозащитным экраном, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке и контактирующее с цилиндрическим регулирующим элементом, соединенным с возможностью перемещения с валом, соосным с цилиндрической поверхностью регулирующего элемента и загерметизированным уплотнением, в теплозащитном экране корпуса со стороны, обращенной к выходному концу вала, выполнена кольцевая полость, в которую последовательно установлены три обращенные друг к другу торцами кольца, при этом крайние кольца введены в контакт с боковой поверхностью кольцевой полости и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала, а среднее кольцо введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала и установлено с образованием зазора с боковой поверхностью кольцевой полости, причем кольца установлены в кольцевой полости с осевым люфтом.

На приведенных чертежах изображен общий вид для регулирования расхода горячего газа и его сечение.

Клапан для регулирования расхода горячего газа состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и защищен изнутри от прогрева теплозащитным экраном 4. В выходном патрубке установлено седло 5 из жаропрочного материала, в котором выполнено расходное отверстие 6. Седло 5 контактирует по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям 7 с регулирующим элементом 8. Регулирующий элемент 8 через кардан 9 соединен с валом 10, соосным с наружной цилиндрической поверхностью регулирующего элемента 8. Вал 10 загерметизирован уплотнением 11 и установлен через подшипники 12 в крышку 13, соединенную жестко с корпусом 1. В теплозащитном экране 4 корпуса 1 со стороны, обращенной к выходному концу 14 вала 10, выполнена кольцевая полость 15, в которую последовательно установлены три обращенные друг к другу торцами кольца 16, 17 и 18. Крайние кольца 16 и 18 контактируют с боковой поверхностью 19 кольцевой полости 15 и расположены с кольцевым зазором по отношению к наружной поверхности 20 вала 10, а среднее кольцо 17 контактирует своей внутренней стенкой с наружной поверхностью 20 вала 10 и установлено с кольцевым зазором по отношению к боковой поверхности 19 кольцевой полости 15. Кольца 16, 17 и 18 установлены в кольцевой полости 15 с осевым люфтом. Наружные стенки крайних колец 16 и 18 могут быть выполнены по сферическим поверхностям, а сами кольца 16, 17 и 18 могут быть выполнены из графита.

На фиг. 2 и 3 представлены различные варианты выполнения регулирующего элемента 8; на фиг. 2 регулирующий элемент 8 выполнен со сквозным отверстием 21; на фиг. 3 регулирующий элемент 8 выполнен в виде сегмента. Все детали, расположенные внутри корпуса выполнены из жаропрочных сплавов на основе вольфрама, молибдена и ниобия.

При работе горячие газы поступают через входной патрубок 2 внутри корпуса 1 и истекают через отверстие 6 седла 5 наружу, создавая тягу. Благодаря наличию колец 16, 17 и 18 предотвращается поступление новых порций продуктов сгорания (горячих газов) в зону подшипников 12 и кольца 11. Образуется застойная зона, в которой находится газ с более низкой температурой. Кольца 16, 17 и 18 своими торцами трутся друг о друга, создавая надежное уплотнение. Выполнение сфер на наружных поверхностях колец 16 и 18 и осевого люфта (суммарная толщина колец меньше длины кольцевой полости 15) способствует исключению заклинивания колец. Выполнение колец из графита снижает усилие трения колец друг о друга.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, предлагаемая конструкция клапана увеличивает надежность его работы за счет образования застойной зоны в области установки подшипников и уплотнительного кольца.

(1) US, патент 3276466, кл. 137 - 339, 1966.