RU2457382C1

RU2457382C1 - Hot gas flow rate regulator

Info

Publication number: RU2457382C1
Application number: RU2010148105/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Черепов (RU); Владимир Иванович Черепов; Олег Александрович Лобанов (RU); Олег Александрович Лобанов; Александр Дмитриевич Чекушин (RU); Александр Дмитриевич Чекушин; Валентина Павловна Тумановская (RU); Валентина Павловна Тумановская
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (ОАО "Корпорация "МИТ")
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-07-27
Also published as: RU2010148105A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: regulator consists of body with inlet and outlet branch pipes, seats made up of hollow cylinder with blank end face, and shutter furnished with internal web. Said shutter is arranged aligned with seat to cover it with clearance between blank end face and web. Graphite rod is fitted in said clearance coaxially with said shutter. One of rod faces facing the web represents s cone. Mate conical recess is made in the web. Delivery outlets are arranged regularly on cylindrical surfaces of seat and shutter.

EFFECT: perfected design, decreased weight and load at drive.

3 cl, 2 dwg

Description

Данное изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций регуляторов, работающих в условиях высоких температур и давлений.This invention relates to the field of mechanical engineering and is aimed at improving the design of controllers operating at high temperatures and pressures.

Одной из основных задач для конструкций регуляторов расхода является снижение нагрузки на привод, так называемого шарнирного момента. Основной составляющей этого момента является трение в паре седло - регулирующий элемент.One of the main tasks for the design of flow controllers is to reduce the load on the drive, the so-called articulated moment. The main component of this moment is friction in the saddle pair - the regulating element.

Известна конструкция регулятора расхода горячего газа (патент РФ №2376518, кл. F16K 5/12, F16K 5/04, G05D 7/00), содержащая корпус с входным и выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходной патрубок, и регулирующий элемент. Седло выполнено составным. Часть седла, контактирующая с регулирующим элементом, выполнена из изотропного углерода, что приводит к снижению трения в регулирующей паре за счет уменьшения коэффициента трения.A known design of a regulator for the flow of hot gas (RF patent No. 2376518, class F16K 5/12, F16K 5/04, G05D 7/00), comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a saddle with a nozzle, installed in the outlet, and regulating element. The saddle is made integral. The part of the seat in contact with the control element is made of isotropic carbon, which leads to a decrease in friction in the control pair due to a decrease in the coefficient of friction.

Недостатком данной конструкции является то, что в процессе работы регулирующий элемент поджимается к седлу давлением горячего газа, что может привести к разрушению элемента из углерода, не обладающего высокими прочностными свойствами. Кроме того, при работе на горячем газе, в составе которого повышено содержание окислителя, углеродосодержащие детали подвержены эрозионному уносу, что приводит к увеличению расходной площади седла, а в некоторых случаях и к разрушению деталей из углерода.The disadvantage of this design is that during operation, the control element is pressed against the seat by the pressure of hot gas, which can lead to the destruction of the carbon element, which does not have high strength properties. In addition, when working on hot gas, in which the content of the oxidizing agent is increased, carbon-containing parts are subject to erosion, which leads to an increase in the consumption area of the saddle, and in some cases to the destruction of carbon parts.

Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа (патент РФ №2194206, кл. F16K 5/04), состоящая из корпуса с входным и выходным патрубками, седла с опорным узлом, в цилиндрическое отверстие которого установлен по посадке скольжения цилиндрический регулирующий элемент. Для исключения продавливания регулирующего элемента в расходное отверстие седла на наружной цилиндрической поверхности регулирующего элемента выполнена кольцевая проточка на всю ширину расходного отверстия седла.A known valve design for regulating the flow of hot gas (RF patent No. 2194206, class F16K 5/04), consisting of a housing with inlet and outlet pipes, seats with a support node, in the cylindrical hole of which a cylindrical regulating element is installed by sliding fit. In order to prevent the regulating element from being pushed into the feed hole of the saddle, an annular groove is made on the entire cylindrical feed hole of the saddle on the outer cylindrical surface of the control element.

К недостатку данной конструкции относится то, что не устранена главная составляющая шарнирного момента, а именно, поджатие регулирующего элемента к седлу давлением газов.The disadvantage of this design is that the main component of the hinge moment is not eliminated, namely, the preload of the regulating element to the saddle by gas pressure.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет уменьшения величины шарнирного момента.The aim of the invention is to increase the reliability by reducing the magnitude of the hinge moment.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе расхода горячего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками с внутренней теплозащитой, установленное в выходной патрубок седло, заслонку с валом, установленным в подшипники качения, седло выполнено в виде полого цилиндра с глухим торцом и расходными отверстиями, равномерно выполненными на боковой цилиндрической поверхности, при этом цилиндрическая заслонка снабжена внутренней перемычкой и установлена соосно с седлом, охватывая его, с зазором между глухим торцом седла и внутренней перемычкой заслонки, а на боковой цилиндрической поверхности заслонки равномерно выполнены отверстия, сообщенные с отверстиями седла, при этом на боковой цилиндрической поверхности заслонки, ограниченной зазором между глухим торцом седла и внутренней перемычкой заслонки, выполнены дополнительные сквозные отверстия, а седло снабжено графитовым стержнем, установленным в зазор между глухим торцом седла и внутренней перемычкой заслонки, причем торец стержня, обращенный в сторону перемычки, выполнен в виде конуса, а в самой перемычке выполнено ответное коническое углубление, а оси графитового стержня и конического углубления соосны оси цилиндрической поверхности заслонки.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 with internal heat protection, a saddle installed in the outlet nozzle, a shutter with a shaft installed in the rolling bearings, the saddle is made in the form of a hollow cylinder with a blind end and flow holes uniformly made on the lateral cylindrical surface, while the cylindrical valve is equipped with an internal jumper and is installed coaxially with the seat, covering it, with a gap between the blind end face of the seat and the inside an open damper flap, and on the cylindrical side surface of the flapper evenly made openings communicated with the holes of the saddle, while on the lateral cylindrical surface of the flap, limited by the gap between the blind end face of the seat and the internal flap of the flap, additional through holes are made, and the saddle is equipped with a graphite rod installed into the gap between the blind end face of the saddle and the internal jumper of the damper, the end face of the rod facing the jumper made in the form of a cone, and in the jumper itself e is satisfied reciprocal conical recess, and a graphite rod and the axis of the conical recess coaxial with the axis of the cylindrical surface of the damper.

На фиг.1 и 2 изображены общий вид регулятора расхода и его сечение.Figure 1 and 2 shows a General view of the flow controller and its cross section.

Регулятор состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. От прогрева корпус 1 и патрубки 2 и 3 защищены втулками 4, 5, 6 соответственно, выполненными из теплозащитного эрозионно-стойкого материала. В выходной патрубок 3 установлено седло 7, выполненное в виде полого цилиндра с глухим торцом 8 и снабженное равномерно расположенными расходными отверстиями 9. Регулирующий элемент - заслонка 10, выполнена в виде полого цилиндра с равномерно расположенными расходными отверстиями 11. Внутри цилиндрической полости заслонки 10 выполнена перемычка 12. Заслонка 10 установлена на валу 13 при помощи штифтов 14. Вал 13 установлен в подшипники качения 15. Подшипники 15 обеспечивают вращение вала 13 и препятствуют его осевому перемещению. Вал 13 защищен от прогрева втулкой 16. Корпус 1 закрыт крышкой 17 и загерметизирован уплотнительными кольцами 18. На валу 13 установлен рычаг 19. Высота «H» расходных отверстий 9 превышает высоту «h» расходных отверстий 11, чтобы избежать перекрытия отверстий 9 седла 7 за счет допусков на изготовление деталей и сборки изделия. Седло 7 установлено внутрь заслонки 10 соосно последней, а также соосно оси вала 13. Между перемычкой 12 и торцом 8 имеется зазор «Δ». На боковой цилиндрической поверхности заслонки 10, ограниченной величиной зазора «Δ», выполнены сквозные отверстия 20. Между перемычкой 12 и торцом 8 установлен соосно с осью заслонки 10 графитовый стержень 21. Торец стержня 21, обращенный в строну перемычки 12, выполнен в виде конуса, а в самой перемычке 12 выполнено ответное коническое углубление, ось которого соосна оси заслонки 10. Другой торец стержня 21 установлен в цилиндрическое углубление, выполненное в торце 8.The regulator consists of a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. The housing 1 and nozzles 2 and 3 are protected from heating by bushings 4, 5, 6, respectively, made of heat-protective erosion-resistant material. A saddle 7 is installed in the outlet pipe 3, made in the form of a hollow cylinder with a blind end 8 and provided with evenly spaced feed openings 9. The control element is a shutter 10, made in the form of a hollow cylinder with uniformly spaced feed openings 11. A jumper is made inside the cylindrical cavity of the shutter 10 12. The damper 10 is mounted on the shaft 13 using pins 14. The shaft 13 is installed in the rolling bearings 15. The bearings 15 provide rotation of the shaft 13 and prevent its axial movement. The shaft 13 is protected from heating by the sleeve 16. The housing 1 is closed by a cover 17 and sealed with o-rings 18. A lever 19 is mounted on the shaft 13. The height "H" of the supply openings 9 exceeds the height "h" of the supply openings 11 to avoid overlapping holes 9 of the seat 7 behind account of tolerances for the manufacture of parts and assembly of the product. The seat 7 is installed inside the shutter 10 coaxially with the latter, as well as coaxially with the axis of the shaft 13. Between the jumper 12 and the end face 8 there is a gap "Δ". Through holes 20 are made on the lateral cylindrical surface of the shutter 10, limited by the gap Δ, 20. A graphite rod 21 is installed coaxially with the axis of the shutter 10 between the jumper 12 and the end face 8. The end face of the rod 21 facing the side of the jumper 12 is made in the form of a cone, and in the jumper 12 there is a reciprocal conical recess, the axis of which is coaxial with the axis of the shutter 10. The other end of the rod 21 is installed in a cylindrical recess made in the end 8.

При работе горячие газы поступают внутрь корпуса 1 через патрубок 2 и истекают наружу через расходные отверстия 9 и 11. При повороте вала 13, на который передается усилие через рычаг 19, поворачивается и заслонка 10, которая жестко скреплена с валом 13 через штифты 14. Происходит перекрытие отверстий 9, а следовательно, изменяется расход газов. Благодаря тому, что заслонка 10 установлена соосно с седлом 7 и взаимодействует с ним по цилиндрической поверхности, отсутствует усилие поджатия заслонки 10 к седлу 7 давлением газов, что является основной составляющей шарнирного момента. Кроме того, благодаря тому, что газы через отверстия 20 поступают в зазор между торцом 8 и перемычкой 12, происходит частичная разгрузка заслонки 10 за счет давления газов на перемычку 12. Графитовый стержень 21 обеспечивает соосность цилиндрических поверхностей заслонки 10 и седла 7 при сборке, так как он установлен соосно оси заслонки 10. Благодаря тому, что коническое углубление в заслонке 10 выполнено соосно ее цилиндрической поверхности, а в коническое углубление установлен конический торец стержня 21, устраняется возможный перекос заслонки 10 относительно седла 7, что не приведет к возникновению дополнительного шарнирного момента.During operation, hot gases enter the housing 1 through the nozzle 2 and flow out through the supply openings 9 and 11. When the shaft 13, to which the force is transmitted through the lever 19, is rotated, the damper 10, which is rigidly fixed to the shaft 13 through the pins 14. also rotates. the overlap of the holes 9, and therefore, the gas flow rate changes. Due to the fact that the shutter 10 is installed coaxially with the seat 7 and interacts with it on a cylindrical surface, there is no force pressing the shutter 10 against the seat 7 by gas pressure, which is the main component of the hinge moment. In addition, due to the fact that the gases through the openings 20 enter the gap between the end face 8 and the jumper 12, the valve 10 is partially unloaded due to the gas pressure on the jumper 12. The graphite rod 21 ensures alignment of the cylindrical surfaces of the valve 10 and the seat 7 during assembly, so how it is installed coaxially with the axis of the shutter 10. Due to the fact that the conical recess in the shutter 10 is made coaxially with its cylindrical surface, and the conical end of the rod 21 is installed in the conical recess, the possible skew of the shutter 10 is eliminated relative to the seat 7, which does not lead to the appearance of an additional hinge moment.

Благодаря тому, что расходные отверстия 9 и 11 выполнены равномерно, улучшается подвод горячего газа, что приводит к увеличению коэффициента расхода газа.Due to the fact that the flow openings 9 and 11 are made uniformly, the supply of hot gas is improved, which leads to an increase in the gas flow coefficient.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, повышается надежность работы регулятора за счет уменьшения шарнирного момента, при этом достигается еще один положительный эффект, а именно за счет уменьшения величины шарнирного момента можно уменьшить вес конструкции.Thus, as can be seen from the above, the reliability of the controller increases due to the reduction of the articulated moment, while achieving another positive effect, namely, by reducing the magnitude of the articulated moment, the weight of the structure can be reduced.

Claims

1. The regulator of the flow of hot gas, comprising a housing with inlet and outlet nozzles with internal thermal protection, a saddle installed in the outlet nozzle, a damper with a shaft installed in the rolling bearings, characterized in that the saddle is made in the form of a hollow cylinder with a blind end and consumable holes, evenly made on the lateral cylindrical surface, while the cylindrical valve is equipped with an internal jumper and is installed coaxially with the seat, covering it, with a gap between the blind end face of the seat and the internal jumper of the flap, and on the lateral cylindrical surface of the flapper, the holes communicated with the holes of the saddle are evenly made.

2. The regulator of the flow of hot gas according to claim 1, characterized in that on the lateral cylindrical surface of the valve, limited by the gap between the blind end face of the seat and the internal jumper of the valve, additional through holes are made.

3. The regulator of the flow of hot gas according to claim 1, characterized in that the seat is equipped with a graphite rod installed in the gap between the blind end face of the seat and the internal jumper of the damper, while the end face of the rod facing the jumper is made in the form of a cone, and in the the jumper is made reciprocal conical recess, and the axis of the graphite rod and the conical recess are aligned with the axis of the cylindrical surface of the valve.