RU2376518C1 - Flow regulator of hot gas - Google Patents

Flow regulator of hot gas Download PDF

Info

Publication number
RU2376518C1
RU2376518C1 RU2008139216/06A RU2008139216A RU2376518C1 RU 2376518 C1 RU2376518 C1 RU 2376518C1 RU 2008139216/06 A RU2008139216/06 A RU 2008139216/06A RU 2008139216 A RU2008139216 A RU 2008139216A RU 2376518 C1 RU2376518 C1 RU 2376518C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
saddle
contact
hot gas
isotropic carbon
correcting member
Prior art date
Application number
RU2008139216/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Семенович Соломонов (RU)
Юрий Семенович Соломонов
Владимир Иванович Черепов (RU)
Владимир Иванович Черепов
Олег Александрович Лобанов (RU)
Олег Александрович Лобанов
Валентина Павловна Тумановская (RU)
Валентина Павловна Тумановская
Сергей Викторович Филатов (RU)
Сергей Викторович Филатов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники"
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники", Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники"
Priority to RU2008139216/06A priority Critical patent/RU2376518C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2376518C1 publication Critical patent/RU2376518C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to rocket engineering and is provided for usage in the capacity of flow regulator of hot gas, operating on combustion materials of solid fuels with high temperature and pressure at regulation of rocket's flight by planes of stabilisation. Flow regulator of hot gas contains casing with inlet and outlet pipe branches, installed into outlet pipe branch saddle with delivery outlet, contacting to cylindrical surfaces of saddle correcting member. Axis of delivery outlet of saddle is perpendicular to cylindrical surface of contact of correcting member and saddle. Saddle is implemented as composite. Contacting to correcting member part of saddle is implemented from isotropic carbon and is installed by fit over the adhesive compound into blind rectangular hole of other part of saddle. This other part of saddle is implemented from heat-resistant metal alloy. One of sides of rectangular hole of saddle is perpendicular to cylindrical surface of contact of correcting member and saddle. Both parts of saddle contact to its butts by reciprocal identical surfaces. Delivery outlet of saddle part from isotropic carbon is located inside the delivery outlet of saddle part from heat-resistant metal alloy.
EFFECT: load reduction on drive ensured by reduction of friction ratio between saddle and correcting member.
3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к ракетной технике, а именно к регуляторам расхода, работающим на продуктах сгорания твердых топлив с температурой до 2500°К и давлением порядка 10 МПа и обеспечивающим управление полетом ракеты по плоскостям стабилизации.The present invention relates to rocket technology, namely to flow controllers operating on solid fuel combustion products with temperatures up to 2500 ° K and a pressure of about 10 MPa and providing rocket flight control along the stabilization planes.

Известна конструкция вращающегося клапана для горячего газа, состоящая из корпуса с расходным отверстием, в котором установлен с возможностью вращения стакан, при этом наружная поверхность стакана установлена по отношению к внутренней поверхности корпуса с кольцевым зазором (патент США №3276466 НКИ 137-339, 1966).A known design of a rotary valve for hot gas, consisting of a housing with a flow hole in which the cup is mounted to rotate, while the outer surface of the cup is installed relative to the inner surface of the housing with an annular gap (US patent No. 3276466 NCI 137-339, 1966) .

Недостаток такой конструкции заключается в том, что наличие кольцевого зазора приводит к непроизводительным утечкам продуктов сгорания топлива, что требует увеличения массы топлива, а следовательно, и всего двигателя, что является существенным недостатком.The disadvantage of this design is that the presence of an annular gap leads to unproductive leaks of the combustion products of the fuel, which requires an increase in the mass of fuel, and therefore the entire engine, which is a significant drawback.

Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, опорный узел в виде двух выступов, выполненных на седле и имеющих соосные с валом сквозные отверстия, образующие цилиндрических поверхностей которых совмещены с цилиндрической поверхностью седла, а регулирующий элемент установлен в сквозные отверстия опорного узла (патент РФ №2079023, кл.6 F16K 5/04, 1997).A known valve design for controlling the flow of hot gas, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a support node in the form of two protrusions made on the saddle and having through holes coaxial with the shaft, forming cylindrical surfaces of which are aligned with the cylindrical surface of the saddle, and the control element is installed in through holes of the support node (RF patent No. 2079023, CL 6 F16K 5/04, 1997).

Недостаток такой конструкции заключается в том, что обычно седло и регулирующий элемент в зависимости от температуры продуктов сгорания изготавливаются из жаропрочных вольфрамомолибденовых сплавов, которые обладают значительным коэффициентом трения, порядка 0,4…0,5, что в свою очередь приводит к повышенному шарнирному моменту в паре деталей, регулирующих минимальное сечение клапана, а это в свою очередь приводит к усилению всех узлов клапана и увеличению мощности привода, а это вес изделия, что для ракетной техники не приемлемо.The disadvantage of this design is that usually the seat and the regulating element, depending on the temperature of the combustion products, are made of heat-resistant tungsten-molybdenum alloys, which have a significant coefficient of friction of the order of 0.4 ... 0.5, which in turn leads to an increased hinge moment in a pair of parts that regulate the minimum cross-section of the valve, and this in turn leads to the strengthening of all valve nodes and an increase in drive power, and this is the weight of the product, which is not acceptable for rocket technology.

Одной из основных задач для конструкций регуляторов расхода, работающих на продуктах сгорания твердых топлив, является снижение нагрузки на привод, так называемого шарнирного момента, который в регуляторах расхода зависит от коэффициента трения материалов в регулирующей паре: седло - регулирующий элемент.One of the main tasks for the construction of flow controllers operating on solid fuel combustion products is to reduce the load on the drive, the so-called articulated torque, which in flow controllers depends on the coefficient of friction of materials in the control pair: seat - control element.

Тенденция развития регуляторов расхода направлена на применение для регулирующей пары деталей материалов с низким коэффициентом трения, таких как различные марки пироуглеродов, изотропные углероды, графиты и т.д. (углеродосодержащие материалы).The development trend of flow controllers is aimed at the use of materials with a low coefficient of friction, such as various grades of pyrocarbons, isotropic carbons, graphites, etc., for the control pair of parts. (carbon-containing materials).

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента, что в свою очередь уменьшает вес привода.The present invention is aimed at increasing the reliability by reducing the magnitude of the articulated moment, which in turn reduces the weight of the drive.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе расхода горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, регулирующий элемент, контактирующий с седлом по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям, при этом ось расходного отверстия седла перпендикулярна цилиндрической поверхности контакта регулирующего элемента и седла, седло выполнено составным, часть седла, контактирующая с регулирующим элементом, выполнена из изотропного углерода, и установлена по посадке на адгезионном составе в глухое прямоугольное отверстие части седла, выполненной из жаропрочного металлического сплава, одна из сторон прямоугольного отверстия седла перпендикулярна цилиндрической поверхности контакта регулирующего элемента и седла, обе части седла контактируют своими торцами по взаимообращенным идентичным поверхностям, а расходное отверстие части седла из изотропного углерода расположено внутри расходного отверстия части седла из жаропрочного металлического сплава.This goal is achieved by the fact that in the regulator of the flow of hot gas containing a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle with a flow hole installed in the outlet pipe, a control element in contact with the saddle on the inverted cylindrical surfaces, while the axis of the flow hole of the saddle is perpendicular to the cylindrical surface contact of the regulating element and the saddle, the saddle is made integral, the part of the saddle in contact with the regulating element is made of isotropic carbon, and installed on fitting on the adhesive part in a blind rectangular hole a part of the saddle made of heat-resistant metal alloy, one of the sides of the rectangular hole of the saddle is perpendicular to the cylindrical contact surface of the regulating element and the saddle, both parts of the saddle contact their ends along mutually reversed identical surfaces, and the consumable hole of the saddle isotropic carbon is located inside the flow opening of the heat-resistant metal alloy seat portion.

На фиг.1 изображен регулятор расхода горячего газа. На фиг.2, 3 изображен вариант конструкции составного седла и его сечение.Figure 1 shows the regulator of the flow of hot gas. Figure 2, 3 shows a variant of the construction of the composite saddle and its cross section.

Регулятор расхода горячего газа (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, седла 4 с расходным отверстием 5, установленного в выходной патрубок 3 регулирующего элемента 6 и контактирующего с седлом 4 по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям 7 и 8. Регулирующий элемент 6 кинематически соединен с валом 9, который в свою очередь соединен с приводом. Ось 10 расходного отверстия седла 4 перпендикулярна цилиндрической поверхности контакта регулирующего элемента и седла. Корпус 1 защищен изнутри от прогрева деталями 11 из эрозионно стойкого теплозащитного пресс-материала. Седло 4 выполнено составным. Часть седла 12, контактирующая с регулирующим элементом 6, выполнена из изотропного углерода, и установлена по посадке на адгезионном составе в глухое прямоугольное отверстие 13 части 14 седла, выполненной из жаропрочного металлического сплава. Одна из сторон 15 (см. фиг.3) прямоугольного отверстия 13 седла перпендикулярна цилиндрической поверхности 7 контакта регулирующего элемента и седла. Обе части седла 12 и 14 контактируют своими торцами 16 и 17 (см. фиг.2) по взаимообращенным идентичным поверхностям, например плоским. Расходное отверстие 5 части 12 седла 4 из изотропного углерода расположено внутри расходного отверстия 18 части седла 4 из жаропрочного сплава.The hot gas flow controller (Fig. 1) consists of a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 nozzles, a saddle 4 with a nozzle 5 installed in the outlet nozzle 3 of the regulating element 6 and in contact with the saddle 4 on the inverted cylindrical surfaces 7 and 8. Regulating element 6 is kinematically connected to the shaft 9, which in turn is connected to the drive. The axis 10 of the flow opening of the saddle 4 is perpendicular to the cylindrical contact surface of the regulatory element and the saddle. The housing 1 is protected from the inside by heating parts 11 of an erosion-resistant heat-protective press material. Saddle 4 is made integral. The part of the seat 12 in contact with the regulating element 6 is made of isotropic carbon, and is installed by landing on the adhesive composition in a blind rectangular hole 13 of the part 14 of the saddle made of heat-resistant metal alloy. One of the sides 15 (see FIG. 3) of the rectangular opening 13 of the saddle is perpendicular to the cylindrical contact surface 7 of the regulating element and the saddle. Both parts of the saddle 12 and 14 are in contact with their ends 16 and 17 (see figure 2) on mutually reversed identical surfaces, for example flat. The supply hole 5 of part 12 of the saddle 4 of isotropic carbon is located inside the supply hole 18 of the part of the saddle 4 of heat-resistant alloy.

Обе части 12 и 14 седла 4 (фиг.2, 3) могут соединяться между собой штифтами 19, выполненными из той же марки изотропного углерода, что и часть 12 седла 4. Они установлены в отверстия 20 и 21 с зазором 22 на адгезионном составе. Зазор между штифтом 19 и отверстиями 20 и 21 рассчитывается по следующим зависимостям:Both parts 12 and 14 of the saddle 4 (FIGS. 2, 3) can be interconnected by pins 19 made of the same brand of isotropic carbon as part 12 of the saddle 4. They are installed in the holes 20 and 21 with a gap 22 on the adhesive composition. The gap between the pin 19 and the holes 20 and 21 is calculated according to the following relationships:

Figure 00000001
Figure 00000001

где δ - зазор между штифтом и отверстием под него;where δ is the gap between the pin and the hole under it;

d1 - диаметр отверстия под штифт;d 1 - diameter of the hole for the pin;

d2 - диаметр штифта;d 2 is the diameter of the pin;

α1 - коэффициент температурного расширения жаропрочного металлического сплава;α 1 - coefficient of thermal expansion of heat-resistant metal alloy;

α2 - коэффициент температурного расширения изотропного углерода;α 2 - coefficient of thermal expansion of isotropic carbon;

Figure 00000002
- максимальная температура части седла из жаропрочного металлического сплава;
Figure 00000002
- maximum temperature of a part of the seat made of heat-resistant metal alloy;

Figure 00000003
- максимальная температура части седла из изотропного углерода.
Figure 00000003
- the maximum temperature of the saddle part of isotropic carbon.

Разброс вызван допусками на изготовление диаметров отверстий и штифтов.The scatter is caused by tolerances on the manufacture of the diameters of the holes and pins.

Штифты 19 устанавливаются в ту часть седла, которая соприкасается с деталями 11. Таким образом, штифты дополнительно фиксируются.The pins 19 are installed in the part of the seat that is in contact with the parts 11. Thus, the pins are additionally fixed.

В процессе хранения и до вступления в работу регулятора соединение обеих частей седла при помощи адгезионного состава исключает их возможность взаимного перемещения относительно друг друга. Дополнительная их фиксация при помощи штифтов позволяет и в работе повысить надежность соединения.During storage and before the regulator comes into operation, the connection of both parts of the saddle using an adhesive composition eliminates their possibility of mutual movement relative to each other. Their additional fixation with the help of pins allows to increase the reliability of the connection.

При поступлении продуктов сгорания в регулятор за счет того, что расходное отверстие седла, выполненное в части седла из изотропного углерода, расположено внутри расходного отверстия части седла из жаропрочного металлического сплава, давлением продуктов сгорания часть 12 седла 4 все время поджимается к части 14 седла 4.When the combustion products enter the regulator due to the fact that the seat feed hole made in the seat portion of isotropic carbon is located inside the seat hole of the seat portion from a heat-resistant metal alloy, the pressure of the combustion products, part 12 of the seat 4 is constantly pressed to the part 14 of the seat 4.

Благодаря тому, что часть 14 седла 4 изготовлена из жаропрочного металлического сплава, обладающего повышенными прочностными характеристиками, не происходит разрушение седла, а выполнение соединения обеих частей седла по глухому прямоугольному отверстию исключает проворот частей седла относительно друг друга.Due to the fact that the part 14 of the saddle 4 is made of a heat-resistant metal alloy with improved strength characteristics, the saddle is not destroyed, and the connection of both parts of the saddle through a blind rectangular hole eliminates the rotation of the parts of the saddle relative to each other.

Контакт частей 12 и 14 седла 4 по взаимообращенным идентичным поверхностям позволяет уменьшить утечки продуктов сгорания.The contact parts 12 and 14 of the saddle 4 on mutually reversed identical surfaces can reduce the leakage of combustion products.

Если и регулирующий элемент 6 выполнять из изотропного углерода, то можно получить значительное снижение шарнирного момента, потому что коэффициент трения изотропного углерода по изотропному углероду достигает величины порядка 0, 1. Это в свою очередь приводит к снижению нагрузки на регулирующий элемент.If the regulating element 6 is made of isotropic carbon, it is possible to obtain a significant reduction in the hinge moment, because the coefficient of friction of isotropic carbon on isotropic carbon reaches a value of the order of 0, 1. This in turn leads to a decrease in the load on the regulating element.

Благодаря тому, что штифты выполнены из той же марки изотропного углерода, что и регулирующий элемент и установлены в отверстия 20 и 21 с определенным зазором, исключается их разрушение из-за нагрева обеих частей седла 4.Due to the fact that the pins are made of the same brand of isotropic carbon as the control element and are installed in the holes 20 and 21 with a certain clearance, their destruction due to heating of both parts of the saddle 4 is excluded.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, обеспечивается увеличение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента, достигается еще один положительный эффект, а именно за счет уменьшения величины шарнирного момента можно уменьшить вес конструкции, что является для ракетной техники основным.Thus, as can be seen from the above, an increase in the reliability of operation due to a decrease in the magnitude of the hinge moment is achieved, one more positive effect is achieved, namely, by reducing the magnitude of the hinge moment, the weight of the structure can be reduced, which is the main one for rocket technology.

Claims (3)

1. Регулятор расхода горячего газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, регулирующий элемент, контактирующий с седлом по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям, при этом ось расходного отверстия седла перпендикулярна цилиндрической поверхности контакта регулирующего элемента и седла, отличающийся тем, что седло выполнено составным, часть седла, контактирующая с регулирующим элементом, выполнена из изотропного углерода и установлена по посадке на адгезионном составе в глухое прямоугольное отверстие части седла, выполненной из жаропрочного металлического сплава, одна из сторон прямоугольного отверстия седла перпендикулярна цилиндрической поверхности контакта регулирующего элемента и седла, обе части седла контактируют своими торцами по взаимообращенным идентичным поверхностям, а расходное отверстие части седла из изотропного углерода расположено внутри расходного отверстия части седла из жаропрочного металлического сплава.1. The regulator of the flow of hot gas, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle with a flow hole installed in the output pipe, a regulating element in contact with the saddle on the reciprocal cylindrical surfaces, while the axis of the saddle flow hole is perpendicular to the cylindrical contact surface of the regulating element and the saddle characterized in that the saddle is made integral, the part of the saddle in contact with the regulating element is made of isotropic carbon and installed by landing on hell with an elastic composition in a blind rectangular hole of a saddle part made of heat-resistant metal alloy, one of the sides of a rectangular saddle hole is perpendicular to the cylindrical contact surface of the regulating element and the saddle, both parts of the saddle contact their ends along mutually reversed identical surfaces, and the flow hole of the saddle part of isotropic carbon is located inside the supply opening of the seat part of the heat-resistant metal alloy. 2. Регулятор расхода горячего газа по п.1, отличающийся тем, что боковые поверхности обеих частей седла соединены между собой штифтами, выполненными из той же марки изотропного углерода, что и часть седла, а штифты установлены в обе части седла с зазором.2. The hot gas flow controller according to claim 1, characterized in that the side surfaces of both parts of the saddle are interconnected by pins made of the same brand of isotropic carbon as the part of the saddle, and the pins are installed in both parts of the saddle with a gap. 3. Регулятор расхода горячего газа по п.1 или 2, отличающийся тем, что регулирующий элемент выполнен из той же марки изотропного углерода, что и часть седла. 3. The regulator of the flow of hot gas according to claim 1 or 2, characterized in that the regulating element is made of the same brand of isotropic carbon as part of the saddle.
RU2008139216/06A 2008-10-02 2008-10-02 Flow regulator of hot gas RU2376518C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139216/06A RU2376518C1 (en) 2008-10-02 2008-10-02 Flow regulator of hot gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139216/06A RU2376518C1 (en) 2008-10-02 2008-10-02 Flow regulator of hot gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2376518C1 true RU2376518C1 (en) 2009-12-20

Family

ID=41625736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139216/06A RU2376518C1 (en) 2008-10-02 2008-10-02 Flow regulator of hot gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2376518C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464472C1 (en) * 2011-09-14 2012-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Seat of hot gas flow rate control
RU2695561C2 (en) * 2017-12-25 2019-07-25 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Hot gas flow rate control valve
RU2800410C1 (en) * 2023-02-01 2023-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for determining the operability of a pressure generator and a device for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464472C1 (en) * 2011-09-14 2012-10-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ") Seat of hot gas flow rate control
RU2695561C2 (en) * 2017-12-25 2019-07-25 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Hot gas flow rate control valve
RU2800410C1 (en) * 2023-02-01 2023-07-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for determining the operability of a pressure generator and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6792763B2 (en) Coated seal article with multiple coatings
US7771159B2 (en) High temperature seals and high temperature sealing systems
US9121302B2 (en) Radial compressor blade clearance control system
US20030170115A1 (en) Variable stator vane support arrangement
US20130011248A1 (en) Reduction in thermal stresses in monolithic ceramic or ceramic matrix composite shroud
US6264369B1 (en) Variable vane seal and washer materials
JP2004108367A (en) Method and device for sealing variable blade assembly of gas turbine engine
KR102363772B1 (en) Turbine wastegate assembly
US5380154A (en) Turbine nozzle positioning system
RU2376518C1 (en) Flow regulator of hot gas
US9422858B2 (en) Turbocharger with an annular rotary bypass valve
RU2422709C1 (en) Control valve for hot gas flow rate
US9291269B2 (en) Intershaft seal
CN104066934A (en) Stator component with segmented inner ring for a turbomachine
CA2645048A1 (en) Mechanical seal with enhanced face stability
EP2519716B1 (en) Gas turbine engine and foil bearing system
RU2457382C1 (en) Hot gas flow rate regulator
WO2011086993A1 (en) Seal structure and gas turbine engine provided therewith
JP6630815B2 (en) Variable capacity turbocharger
US7533533B2 (en) Jet engine with a variable section nozzle of which at least one flap pivots about a pin, pins for flaps
US20160115808A1 (en) Hinged seal
RU2355932C1 (en) Hot gas flow control valve
WO2013008268A1 (en) Shaft seal structure for valve
US6035644A (en) Turbine control valve
RU2684696C1 (en) Hot gas flow rate control valve

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20110331