RU2493461C1 - Hot gas flow rate control valve - Google Patents
Hot gas flow rate control valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493461C1 RU2493461C1 RU2012114615/06A RU2012114615A RU2493461C1 RU 2493461 C1 RU2493461 C1 RU 2493461C1 RU 2012114615/06 A RU2012114615/06 A RU 2012114615/06A RU 2012114615 A RU2012114615 A RU 2012114615A RU 2493461 C1 RU2493461 C1 RU 2493461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- pins
- heat
- housing
- hot gas
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов. Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, защищенными изнутри теплозащитным покрытием, седло с расходным отверстием и заслонку, контактирующую с седлом по взаимообращенным поверхностям, например цилиндрической формы, вал, соединенный кинематически с заслонкой и загерметизированный уплотнением, при этом между наружной поверхностью вала и теплозащитой корпуса установлены последовательно три графитовых кольца, крайние графитовые кольца контактируют с теплозащитой корпуса, а среднее - с валом (Патент РФ №2121097, КЛ.6 F16K 5/12, 1998 г.).The invention relates to the field of mechanical engineering and is aimed at improving valve designs operating at high temperatures and pressures and designed to control the thrust vector of aircraft. A known valve design for regulating the flow of hot gas, comprising a housing with inlet and outlet nozzles protected from the inside by a heat-shielding coating, a seat with a supply opening and a shutter in contact with the saddle on mutually reversed surfaces, for example a cylindrical shape, a shaft connected kinematically with the shutter and sealed with a seal, while between the outer surface of the shaft and the thermal protection of the housing three graphite rings are installed in series, the extreme graphite rings are in contact with heat housing protection, and the average with the shaft (RF Patent No. 2121097, CL. 6 F16K 5/12, 1998).
Хотя данная конструкция позволяет защитить уплотнение вала от перегрева, но обладает недостатком: отсутствием фиксации штифтов, что при температуре более 1600 K может привести к выходу штифтов из зацепления с узлом, в который они запрессованы.Although this design allows protecting the shaft seal from overheating, it has the disadvantage of the absence of pin fixation, which at temperatures above 1600 K can cause the pins to disengage from the assembly into which they are pressed.
Известна конструкция соединения деталей, содержащая вал, в который с натягом установлен цилиндрический штифт из материала, величина коэффициента линейного расширения которого ниже величины коэффициента линейного расширения материала вала, а на боковой поверхности штифта, расположенной внутри вала, выполнено осесимметричное углубление, заполненное заподлицо с боковой поверхностью штифта металлическим материалом, величина коэффициента линейного расширения которого превышает величину коэффициента линейного расширения материала вала (Патент РФ №2121085, кл.6 F16B 2/18, 1998 г.).A known design for connecting parts comprising a shaft in which a cylindrical pin made of material is fitted with an interference fit, the linear expansion coefficient of which is lower than the linear expansion coefficient of the shaft material, and an axisymmetric recess filled flush with the side surface is made on the side surface of the pin located inside the shaft a pin with a metal material whose linear expansion coefficient exceeds the linear expansion coefficient of the material and (RF patent №2121085, cl. 6 F16B 2/18, 1998).
В некоторых случаях из-за малых диаметров штифтов невозможно осуществить выполнение вышеуказанной конструкции, а в некоторых конструкциях клапанов необходимо защитить от перегрева уплотнения вала.In some cases, due to the small diameters of the pins, it is impossible to carry out the above design, and in some valve designs it is necessary to protect the shaft seal from overheating.
Целью изобретения является повышение надежности работы клапанов за счет фиксации штифтов и одновременной защиты от перегрева уплотнений вала.The aim of the invention is to increase the reliability of the valves by fixing the pins and at the same time protect against overheating of the shaft seals.
Указанная цель достигается тем, что в клапане для регулирования расхода горячего газа, содержащим защищенный изнутри теплозащитным покрытием корпус с входным и по крайней мере одним выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в выходном патрубке, заслонку, кинематически соединенную с валом, загерметизированным уплотнением, между теплозащитным покрытием корпуса и наружной поверхностью вала последовательно установлены три графитовых кольца, крайние кольца введены в контакт с теплозащитным покрытием корпуса 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 теплозащитным покрытием корпуса, вал выполнен составным, состоящим из горячего и холодного участков, между которыми установлена втулка из теплозащитного материала, а участки вала соединены между собой взаимно перпендикулярными штифтами, при этом среднее графитовое кольцо охватывает штифты и выполнено в продольном сечении ступенчатой формы с образованием кольцевого зазора между торцами штифтов и внутренней поверхностью среднего графитового кольца. Среднее графитовое кольцо может быть выполнено из двух симметричных частей относительно плоскости, проходящей перпендикулярно оси вала.This goal is achieved by the fact that in the valve for regulating the flow of hot gas, containing a body protected from the inside by a heat-shielding coating with an inlet and at least one outlet nozzle, a seat with a discharge hole installed in the outlet nozzle, a damper kinematically connected to the shaft, sealed by a seal, three graphite rings are installed in series between the heat-shielding coating of the housing and the outer surface of the shaft; the outer rings are brought into contact with the heat-shielding coating of the housing and the mouth updated with the formation of an annular gap with the outer surface of the shaft, and the middle ring is brought into contact with its inner surface with the outer surface of the shaft and installed with the formation of an annular gap with a heat-protective coating of the housing, the shaft is made integral, consisting of hot and cold sections, between which a sleeve of heat-shielding material, and the shaft sections are interconnected by mutually perpendicular pins, while the middle graphite ring covers the pins and is made in longitudinal section tupenchatoy shape to form an annular gap between the ends of the pins and the inner surface of a graphite secondary ring. The middle graphite ring can be made of two symmetrical parts relative to a plane extending perpendicular to the axis of the shaft.
На фиг.1 изображен общий вид клапана для регулирования расхода горячего газа.Figure 1 shows a General view of the valve for regulating the flow of hot gas.
На фиг.2 изображен вариант исполнения среднего графитового кольца.Figure 2 shows an embodiment of a middle graphite ring.
Клапан для регулирования расхода горячего газа (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками (выходных патрубков может быть несколько), защищенными изнутри от нагрева теплозащитным покрытием 4, седла 5 с расходным отверстием 6, установленным в выходном патрубке 3, заслонки 7, кинематически соединенной с валом 8, загерметизированным уплотнением 9. Между теплозащитным покрытием 4 корпуса 1 и наружной поверхностью вала последовательно установлены три графитовых кольца, крайние графитовые кольца 10 введены в контакт с теплозащитным покрытием 4 корпуса 1 и установлены с образованием кольцевого зазора с наружной поверхностью вала 8, а среднее графитовое кольцо 11 введено в контакт своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью вала 8 и установлено с образованием кольцевого зазора с теплозащитным покрытием 4 корпуса 1. Вал 8 выполнен составным и состоит из горячего участка 12, расположенного в зоне расхода горячего газа, и холодного участка 13, расположенного в зоне уплотнения 9, которое, как правило, выполнено из резины, выдерживающей температуру около 300°С. Между горячим 12 и холодным 13 участками вала 8 установлена втулка 14 из теплозащитного материала, а участки вала соединены между собой взаимно перпендикулярными штифтами 15. Среднее графитовое кольцо 11 охватывает штифты 15 и выполнено в продольном сечении ступенчатой формы с образованием кольцевого зазора между торцами 16 штифтов 15 и внутренней поверхностью среднего графитового кольца 11.The valve for regulating the flow of hot gas (Fig. 1) consists of a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 nozzles (there may be several outlet nozzles), which are internally protected by a heat-shielding coating 4, seats 5 with a nozzle 6 installed in the outlet 3 , the shutter 7, kinematically connected to the shaft 8, sealed by a seal 9. Between the heat-shielding coating 4 of the housing 1 and the outer surface of the shaft are three graphite rings in series, the outermost graphite rings 10 are brought into contact with the heat-shielding m coated 4 of the housing 1 and installed with the formation of an annular gap with the outer surface of the shaft 8, and the middle graphite ring 11 is brought into contact with its inner surface with the outer surface of the shaft 8 and installed with the formation of an annular gap with a heat-resistant coating 4 of the housing 1. The shaft 8 is made composite and consists of a hot section 12 located in the zone of flow of hot gas, and a cold section 13 located in the zone of sealing 9, which, as a rule, is made of rubber that can withstand temperatures of about 300 ° C. A sleeve 14 of heat-shielding material is installed between the hot 12 and cold 13 sections of the shaft 8, and the shaft sections are interconnected by mutually perpendicular pins 15. The middle graphite ring 11 covers the pins 15 and is made in a longitudinal section of a stepped shape with the formation of an annular gap between the ends of the 16 pins 15 and the inner surface of the middle graphite ring 11.
На фиг.2 приведен вариант исполнения среднего графитового кольца 11 из двух симметричных частей 17 относительно плоскости 18, проходящей перпендикулярно оси 19 вала 8.Figure 2 shows a variant of the middle graphite ring 11 of two symmetric parts 17 relative to the plane 18, perpendicular to the axis 19 of the shaft 8.
Вал 8 установлен в подшипники 20 и 21.Shaft 8 is mounted in bearings 20 and 21.
При работе горячие газы поступают внутрь корпуса 1 через входной патрубок 2 и истекают наружу через отверстие 6 седла 5, создавая необходимую тягу при помощи регулирования расхода путем изменения площади отверстия 6 заслонкой 7, которая приводится в движение валом 8.During operation, hot gases enter the housing 1 through the inlet pipe 2 and flow out through the hole 6 of the seat 5, creating the necessary traction by adjusting the flow rate by changing the area of the hole 6 by the shutter 7, which is driven by the shaft 8.
Благодаря тому, что вал 8 выполнен составным и его горячий и холодные участки соединены с помощью штифтов 15 через втулку 14 из теплозащитного материала, основной нагрев передается через штифты 15, которые в свою очередь защищены от прямого воздействия горячих газов графитовыми кольцами 10 и 11, уплотнение 9 вала надежно защищено от перегрева.Due to the fact that the shaft 8 is made integral and its hot and cold sections are connected using pins 15 through a sleeve 14 of heat-shielding material, the main heating is transmitted through pins 15, which in turn are protected from direct exposure to hot gases by graphite rings 10 and 11, seal 9 shaft is reliably protected from an overheat.
Штифты 15 из-за прогрева могут выйти из зацепления с горячим участком вала, но благодаря тому, что среднее графитовое кольцо 11 выполнено ступенчатой формы штифты доходят до внутренней поверхности кольца 11 и дальнейшее их перемещение прекращается. Зазор между внутренней поверхностью кольца 11 и торцом 16 штифта 15 определяется тепловыми расчетами. Если среднее кольцо 11 выполнять не ступенчатой формы, то из-за теплового расширения штифта оно разрушится. Выполнение графитового кольца 11 из двух частей 17 более надежно защищает уплотнение вала от прямого воздействия горячего газа, т.к. имеются два участка графитового кольца, которые касаются наружной поверхности вала. Торцевые поверхности 16 штифтов 15 должны выступать за наружную поверхность горячего участка вала, чтобы их целостность после запрессовки можно было проверить ультразвуковым методом контроля. Это еще одна причина, чтобы кольцо 11 было выполнено ступенчатой формы. При сборке необходимо, чтобы участок кольца 11, касающийся наружной поверхности вала, не проходил через штифт. Горячий участок вала выполнен из жаропрочного сплава на основе вольфрама или молибдена, а холодный - из жаропрочной стали или ниобиевого сплава. Штифты обычно выполняются из вольфрама. Известно, что более жаропрочные материалы имеют более низкие коэффициенты линейного расширения и при прогреве штифты могут выйти из зацепления с горячим и холодным участками вала. Установка двух взаимно перпендикулярных штифтов исключает взаимный угловой перекос горячего и холодного участков вала, который может привести к увеличению нагрузки на вал.The pins 15 due to warming can become out of engagement with the hot portion of the shaft, but due to the fact that the middle graphite ring 11 is made in a stepped form, the pins reach the inner surface of the ring 11 and their further movement stops. The gap between the inner surface of the ring 11 and the end face 16 of the pin 15 is determined by thermal calculations. If the middle ring 11 is not stepped in shape, then due to the thermal expansion of the pin, it will collapse. The implementation of the graphite ring 11 of two parts 17 more reliably protects the shaft seal from direct exposure to hot gas, because there are two sections of a graphite ring that touch the outer surface of the shaft. The end surfaces 16 of the pins 15 should protrude beyond the outer surface of the hot section of the shaft, so that their integrity after pressing can be checked by ultrasonic testing. This is another reason that the ring 11 was made stepped. When assembling, it is necessary that the portion of the ring 11 touching the outer surface of the shaft does not pass through the pin. The hot section of the shaft is made of heat-resistant alloy based on tungsten or molybdenum, and the cold is made of heat-resistant steel or niobium alloy. The pins are usually made of tungsten. It is known that more heat-resistant materials have lower linear expansion coefficients, and when heated, the pins can disengage from the hot and cold parts of the shaft. The installation of two mutually perpendicular pins eliminates the mutual angular distortion of the hot and cold sections of the shaft, which can lead to an increase in the load on the shaft.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, предложенная конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа повышает надежность работы клапана за счет фиксации штифтов и одновременной защиты от перегрева уплотнений вала.Thus, as can be seen from the above, the proposed valve design for controlling the flow of hot gas increases the reliability of the valve by fixing the pins and at the same time protecting the shaft seals from overheating.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012114615/06A RU2493461C1 (en) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | Hot gas flow rate control valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012114615/06A RU2493461C1 (en) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | Hot gas flow rate control valve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2493461C1 true RU2493461C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49183503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012114615/06A RU2493461C1 (en) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | Hot gas flow rate control valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2493461C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2574779C2 (en) * | 2014-02-21 | 2016-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Gas flow rate control valve |
| RU2684696C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") | Hot gas flow rate control valve |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5149055A (en) * | 1985-12-03 | 1992-09-22 | Klinger Ag | Shut-off valve |
| JPH08303609A (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Ntc Kogyo Kk | Water stopping plug with pressure reducing valve |
| RU2121085C1 (en) * | 1995-07-17 | 1998-10-27 | Государственное предприятие Московский институт теплотехники | Joint of parts |
| RU2121097C1 (en) * | 1995-08-14 | 1998-10-27 | Государственное предприятие "Московский институт теплотехники" | Valve for control of flow rate of hot gas |
| CN201100440Y (en) * | 2007-08-24 | 2008-08-13 | 林锦诰 | Valve bolt structure for gas adjusting valve |
| RU2355932C1 (en) * | 2007-10-16 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" | Hot gas flow control valve |
-
2012
- 2012-04-13 RU RU2012114615/06A patent/RU2493461C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5149055A (en) * | 1985-12-03 | 1992-09-22 | Klinger Ag | Shut-off valve |
| JPH08303609A (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Ntc Kogyo Kk | Water stopping plug with pressure reducing valve |
| RU2121085C1 (en) * | 1995-07-17 | 1998-10-27 | Государственное предприятие Московский институт теплотехники | Joint of parts |
| RU2121097C1 (en) * | 1995-08-14 | 1998-10-27 | Государственное предприятие "Московский институт теплотехники" | Valve for control of flow rate of hot gas |
| CN201100440Y (en) * | 2007-08-24 | 2008-08-13 | 林锦诰 | Valve bolt structure for gas adjusting valve |
| RU2355932C1 (en) * | 2007-10-16 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" | Hot gas flow control valve |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2574779C2 (en) * | 2014-02-21 | 2016-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Gas flow rate control valve |
| RU2684696C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") | Hot gas flow rate control valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2809979B1 (en) | Flow control assembly with an anti-rotation assembly for use with fluid valves | |
| EP2188569B1 (en) | Flexure seal for fuel injection nozzle | |
| JP6817200B2 (en) | Heterogeneous fittings during high temperature, high pressure transients and under periodic loads | |
| US8783279B2 (en) | Tubular member with thermal sleeve liner | |
| KR20080095961A (en) | Fire resistance seat of ball valve for a high temperature and highpressure | |
| US20140230441A1 (en) | Heat shield manifold system for a midframe case of a gas turbine engine | |
| JP5314688B2 (en) | Double piping equipment | |
| RU2493461C1 (en) | Hot gas flow rate control valve | |
| EP2339215B1 (en) | Flange fastening section and cooling system of flange fastening section | |
| JPH0549867B2 (en) | ||
| US20160312636A1 (en) | Fluid seal structure of heat engine including steam turbine | |
| US20170059043A1 (en) | Self-centering metal-to-metal seals for use with valves | |
| RU2460004C1 (en) | Telescopic joint of gas ducts | |
| RU2684696C1 (en) | Hot gas flow rate control valve | |
| RU2423636C2 (en) | Control valve for hot gas | |
| JP5388280B2 (en) | Structure of the expansion / contraction part of the piping for hot gas | |
| KR101723287B1 (en) | Valve poppet element defining balance chamber | |
| RU2629858C2 (en) | Hot gas pipeline | |
| JP2005321060A (en) | Valve for high temperature | |
| KR101452978B1 (en) | Valve for controlling thrust | |
| US20160348565A1 (en) | Segmented Exhaust Manifold Gas Seals | |
| RU2376518C1 (en) | Flow regulator of hot gas | |
| US20120280496A1 (en) | Joint with heat-shielding element | |
| RU2349818C1 (en) | Hot gas flow rate control valve | |
| RU2651119C1 (en) | Hot gas flow control valve |