RU2497034C1

RU2497034C1 - Gas-distributing valve

Info

Publication number: RU2497034C1
Application number: RU2012114612/06A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Геннадиевич Домнин; Олег Александрович Лобанов; Валентина Павловна Тумановская; Владимир Иванович Черепов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники"(ОАО "Корпорация "МИТ"); Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed valve comprises body with inlet and two outlet pipes, seats fitted at outlet pipes, rectangular flow bores, gates in contact with seats over mutually inversed surfaces of rotation and articulated with their appropriate shafts by bosses. Said bosses are rigidly engaged with shafts. Gates are arranged with radial clearance relative to shafts. Shafts feature common axle. Outer shaft runs in bearing fitted in cover and sealed by seal fitted in said cover. Inner shaft is fitted inside outer shaft hollow section to run in bearing and sealed by seal fitted in outer shaft hollow section. Sections of shafts opposite output sections are fitted in graphite bearing stepped in shaft lengthwise cross-section. Segmented groove is made in outer shaft in area of engagement between the gate and inner shaft. End walls of said groove extend through radial plane that pass through the center of shafts. Cross-section of said groove features a definite relationship of angles.

EFFECT: improved flow characteristics, decreased sizes and weight.

2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям газораспределительных клапанов, которые управляют летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена.The invention relates to designs of gas control valves that control aircraft along the pitch, yaw and roll planes.

Известна конструкция газораспределительного клапана горячего газа, содержащая корпус с входным и двумя выходными патрубками, в выходные патрубки установлены седла, с которыми контактируют по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям заслонки, при этом каждая заслонка кинематически соединена со своим собственным валом (патент РФ №2355931, МПК F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).A known design of a gas control valve for hot gas, comprising a housing with inlet and two outlet pipes, seats are installed in the outlet pipes, which are in contact with each other on the inverted cylindrical surfaces of the valve, each valve being kinematically connected to its own shaft (RF patent No. 2355931, IPC F16K 5 / 12, F16K 5/04, 2009).

Недостаток такой конструкции заключается в том, что диаметральные габариты газораспределительного клапана увеличиваются, что в некоторых случаях недопустимо.The disadvantage of this design is that the diametrical dimensions of the gas distribution valve increase, which in some cases is unacceptable.

Известна конструкция газораспределительного клапана, содержащая корпус с входным и двумя выходными патрубками, в выходные патрубки установлены седла, с которыми контактируют по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям заслонки, при этом заслонки соединены кинематически с одним общим валом и установлены по отношению к валу с радиальным зазором (патент РФ №2377460, МПК F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).A known design of a gas control valve comprising a housing with an inlet and two outlet nozzles, saddles are installed in the outlet nozzles, which are contacted on the reciprocal cylindrical surfaces of the shutter, while the shutter is kinematically connected to one common shaft and mounted relative to the shaft with a radial clearance (RF patent No. 2377460, IPC F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009).

Недостаток конструкции заключается в том, что значительно увеличивается величина шарнирного момента и усложняется расходная характеристика.The disadvantage of the design is that the magnitude of the hinge moment increases significantly and the flow characteristic is complicated.

Целью изобретения является упрощение расходной характеристики, уменьшение габаритов, массы и величины шарнирного момента.The aim of the invention is to simplify the flow characteristics, reducing the size, weight and magnitude of the articulated moment.

Указанная цель достигается тем, что в газораспределительном клапане, содержащим корпус с входным и двумя выходными патрубками, с седлами, установленными в выходные патрубки, с расходными отверстиями прямоугольной формы, с заслонками, контактирующими с седлами по взаимообращенным поверхностям вращения и кинематически соединенными каждая со своим валом при помощи приливов, жестко соединенных с валами, при этом заслонки установлены по отношению к валам с радиальным зазором, валы имеют общую ось, наружный вал установлен в крышку через подшипник и загерметезирован уплотнением, установленным в крышку, а внутренний вал установлен внутри полого участка наружного вала через подшипник и загерметизирован уплотнением, установленным в полый участок наружного вала, участки валов, противоположные выходным участкам, установлены в графитовый подшипник, выполненный в продольном сечении валов ступенчатой формы, в наружном валу в зоне кинематического соединения заслонки с внутренним валом выполнен паз секторной формы, торцевые стенки которого проходят через радиальную плоскость, проходящую через центр валов, а в поперечном сечении паз выполнен с обеспечением следующих условий: ω>α, β>0, ψ<180°, где α - угол между кромками расходного отверстия седла в поперечном сечении, ω - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр валов и точку пересечения приливов с диаметром внутреннего вала, β - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр валов и точку пересечения приливов с диаметром внутреннего вала, Ψ - угол между радиальными плоскостями, проходящими через кромки паза.This goal is achieved by the fact that in a gas distribution valve containing a housing with an inlet and two outlet nozzles, with seats installed in the outlet nozzles, with rectangular flow openings, with shutters in contact with the saddles on the reciprocal surfaces of rotation and each kinematically connected to its shaft with the help of tides rigidly connected to the shafts, while the shutters are installed in relation to the shafts with a radial clearance, the shafts have a common axis, the outer shaft is installed in the cover through the base the ipnik is sealed with a seal installed in the cover, and the inner shaft is installed inside the hollow section of the outer shaft through the bearing and sealed with a seal installed in the hollow section of the outer shaft, the shaft sections opposite to the output sections are installed in a graphite bearing made in a longitudinal section of stepwise shaped shafts , in the outer shaft in the zone of kinematic connection of the shutter with the inner shaft, a sector-shaped groove is made, the end walls of which pass through a radial plane, going through the center of the shafts, and in the cross-section, the groove is made with the following conditions: ω> α, β> 0, ψ <180 °, where α is the angle between the edges of the seat feed hole in the cross section, ω is the angle between the radial plane passing through the edge of the groove, and the radial plane passing through the center of the shafts and the point of intersection of the tides with the diameter of the inner shaft, β is the angle between the radial plane passing through the edge of the groove and the radial plane passing through the center of the shafts and the point of intersection of the tides with the diameter of the inner la, Ψ - the angle between the radial planes passing through the edges of the groove.

На фиг.1 приведен общий вид газораспределительного клапана.Figure 1 shows a General view of the gas distribution valve.

На фиг.2 приведено поперечное сечение А-А газораспределительного клапана.Figure 2 shows a cross section aa of the gas distribution valve.

Газораспределительный клапан (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и двумя выходными 3 патрубками. В выходные патрубки 3 установлены седла 4 с расходными отверстиями 5 прямоугольной формы. С седлами 4 контактируют заслонки 6 по взаимообращенным поверхностям вращения, которые кинематически соединены с соосными между собой внутренним и наружным валами 7 и 8. Вал 7 расположен внутри вала 8, в дальнейшем вал 7 будем называть внутренним валом, а вал 8 - наружным. Заслонки 5 установлены по отношению к седлам 4 и валам 7 и 8 с радиальным зазором.The gas distribution valve (Fig. 1) consists of a housing 1 with an inlet 2 and two outlet 3 nozzles. In the outlet nozzles 3, saddles 4 are installed with expendable openings 5 of a rectangular shape. Shutters 6 are in contact with saddles 4 on mutually reversed surfaces of rotation, which are kinematically connected with the inner and outer shafts 7 and 8. The shaft 7 is located inside the shaft 8; hereinafter, the shaft 7 will be called the inner shaft, and the shaft 8 will be called the outer one. The flaps 5 are installed in relation to the seats 4 and the shafts 7 and 8 with a radial clearance.

Корпус 1 жестко скреплен с крышкой 9. Наружный вал 8 проходит через крышку 9 и загерметизирован уплотнительными кольцами 10. Внутренний вал 7 расположен внутри наружного вала 8 и загерметизирован уплотнительными кольцами 11. На внутреннем и наружном валах 7 и 8 выполнены приливы 12 и 13, которые заходят в прорези заслонок 6, чем обеспечивается кинематическая связь заслонки и вала, каждый из валов с одной стороны установлен в подшипники качения 14 и 15, а с другой стороны установлен в общий графитовый подшипник 16, который в продольном сечении вала выполнен ступенчатой формы. Подшипник 14 установлен в крышке 9. Наружный вал 8 выполнен составным, и в нем образована полость 17, в которой расположен подшипник 15 для опоры внутреннего вала 7. Наружный вал 8 состоит из двух частей 18 и 19, которые жестко соединены между собой, например, при помощи штифтов 20. В наружном валу 8 в зоне приливов 12 внутреннего вала 7 выполнен паз 21 (фиг.2), торцы 22 которого проходят через радиальные поверхности с центром на оси внутреннего вала 7, и который идет от приливов 12 до конца наружного вала в сторону графитового подшипника 16. Внутренний вал 7 для обеспечения открытия расходного отверстия 5 седла 4 поворачивается по часовой стрелке, а наружный вал 8 - против часовой стрелки. В поперечном сечении паз 21 выполнен с обеспечением следующих условий: ω>α, β>0, ψ<180°, где α - угол между кромками расходного отверстия седла в поперечном сечении, ω - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр вала и точку пересечения приливов 12 с диаметром внутреннего вала 7, β - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр внутреннего вала 7 и точку пересечения приливов 12 с диаметром внутреннего вала 7, Ψ - угол между радиальными плоскостями, проходящими через кромки паза 21.The housing 1 is rigidly fastened to the cover 9. The outer shaft 8 passes through the cover 9 and is sealed with O-rings 10. The inner shaft 7 is located inside the outer shaft 8 and sealed with the O-rings 11. Tides 12 and 13 are made on the inner and outer shafts 7 and 8, which they go into the slots of the shutters 6, which ensures the kinematic connection of the shutter and the shaft, each of the shafts is mounted on the one hand in rolling bearings 14 and 15, and on the other hand is installed in a common graphite bearing 16, which is in longitudinal section of the shaft Nene stepped form. The bearing 14 is installed in the cover 9. The outer shaft 8 is made integral, and a cavity 17 is formed in it, in which the bearing 15 is located to support the inner shaft 7. The outer shaft 8 consists of two parts 18 and 19, which are rigidly interconnected, for example, with the help of pins 20. In the outer shaft 8 in the tidal zone 12 of the inner shaft 7, a groove 21 is made (FIG. 2), the ends 22 of which pass through radial surfaces centered on the axis of the inner shaft 7, and which goes from the tides 12 to the end of the outer shaft towards graphite bearing 16. Inner shaft 7 for ensuring the opening of the supply hole 5 of the saddle 4 is rotated clockwise, and the outer shaft 8 is counterclockwise. In the cross section, the groove 21 is made with the following conditions: ω> α, β> 0, ψ <180 °, where α is the angle between the edges of the seat feed hole in the cross section, ω is the angle between the radial plane passing through the edge of the groove, and the radial plane passing through the center of the shaft and the intersection point of the tides 12 with the diameter of the inner shaft 7, β is the angle between the radial plane passing through the center of the groove and the radial plane passing through the center of the inner shaft 7 and the intersection point of tides 12 with the diameter of the inner shaft 7 , Ψ is the angle between radial planes passing through the edges of the groove 21.

Сборка клапана происходит следующим образом. Сначала собирается корпус 1 с седлами 4 и графитовым подшипником 16. Затем в часть 18 наружного вала 8 вставляется подшипник 15, затем через уплотнительные кольца 11 вставляется внутренний вал 7, а часть 19 наружного вала 8 крепится при помощи штифтов 20 к части 18 наружного вала 8. Собранные таким образом валы через подшипник 14 и уплотнительные кольца 10 устанавливается в крышку 9. Затем в корпус устанавливаются заслонки 6, после чего к нему жестко крепится крышка, собранная с двумя валами.The valve assembly is as follows. First, the housing 1 is assembled with saddles 4 and a graphite bearing 16. Then, the bearing 15 is inserted into the part 18 of the outer shaft 8, then the inner shaft 7 is inserted through the sealing rings 11, and the part 19 of the outer shaft 8 is attached with pins 20 to the part 18 of the outer shaft 8 Thus assembled shafts through the bearing 14 and O-rings 10 are installed in the cover 9. Then, shutters 6 are installed in the housing, after which the cover assembled with two shafts is rigidly attached to it.

Клапан работает следующим образом. В клапан через входной патрубок поступает газ и затем при помощи одного из валов открывается расходное отверстие одного из седел и происходит управление вектором тяги. Чтобы изменить направление вектора тяги первый вал поворачивает заслонку в сторону закрытия, а второй вал поворачивает другую заслонку в сторону открытия расходного отверстия седла. Благодаря тому, что в валу выполнен паз определенной величины происходит независимое относительное вращение валов. Выполнение угла ψ менее 180° обеспечивается исключение перемещения вала в графитовом подшипнике поперек его оси.The valve operates as follows. Gas enters the valve through the inlet pipe and then, using one of the shafts, the flow opening of one of the seats opens and the thrust vector is controlled. To change the direction of the thrust vector, the first shaft rotates the flap toward the closing direction, and the second shaft rotates the other flap toward the opening of the seat feed outlet. Due to the fact that a groove of a certain size is made in the shaft, independent relative rotation of the shafts occurs. The implementation of the angle ψ less than 180 ° provides the exception of the movement of the shaft in a graphite bearing across its axis.

Таким образом, по сравнению с прототипом при том же расходном отверстии седла уменьшаются габариты клапана, вес, упрощается расходная характеристика и уменьшается величина шарнирного момента.Thus, in comparison with the prototype, with the same flowing hole of the seat, the dimensions of the valve are reduced, the weight is reduced, the flow characteristic is simplified, and the magnitude of the hinge moment is reduced.

Claims

A gas distribution valve, comprising a housing with an inlet and two outlet nozzles, with seats installed in the outlet nozzles, with rectangular flow openings, with shutters in contact with the seats on the reciprocal surfaces of rotation and each kinematically connected to its shaft using tides rigidly connected to shafts, while the shutters are installed in relation to shafts with a radial clearance, characterized in that the shafts have a common axis, the outer shaft is installed in the cover through the bearing and seals It is sealed with a seal installed in the cover, and the inner shaft is installed inside the hollow section of the outer shaft through the bearing and sealed with a seal installed in the hollow section of the outer shaft, the shaft sections opposite to the output sections are installed in a graphite bearing made in a longitudinal section of stepwise shaped shafts, in an external shaft in the zone of kinematic connection of the shutter with the internal shaft has a sector-shaped groove, the end walls of which pass through a radial plane passing through ntr of the shafts, and in the cross section, the groove is made with the following conditions: ω> α, β> 0, Ψ <180 °, where α is the angle between the edges of the feed hole of the saddle in the cross section, ω is the angle between the radial plane passing through the edge groove, and the radial plane passing through the center of the shafts and the point of intersection of the tides with the diameter of the inner shaft, β is the angle between the radial plane passing through the edge of the groove and the radial plane passing through the center of the shafts and the point of intersection of the tides with the diameter of the inner shaft, Ψ- angle between adialnymi planes passing through the edges of the slot.