RU2520798C1

RU2520798C1 - Unit of pair shutter and seat of hot gas flow regulator

Info

Publication number: RU2520798C1
Application number: RU2012153514/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Черепов; Олег Александрович Лобанов; Валентина Павловна Тумановская; Елена Васильевна Зимина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники"; Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-27
Also published as: RU2012153514A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: unit of the pair of a shutter and a seat of hot gas flow regulator comprises a shutter made from high-temperature metal alloy and a seat from carbon-base material. The shutter and the seat are in contact with each other by identical surfaces. Delivery outlets in the shutter and the seat are of rectangular shape. One of the delivery outlet sides is perpendicular to the shutter rotation axis. Distance between the sides of the seat delivery outlet perpendicular to the shutter rotation axis is more than the distance between the sides of the shutter delivery outlet perpendicular to its rotation axis. Sides of the shutter delivery outlet perpendicular to its rotation axis are placed inside the sides of the seat delivery outlet perpendicular to the shutter rotation axis.

EFFECT: improved performance reliability of the pair due to the prevention of wear of the side edges of a seat made from carbon-base material and reduced leakages of combustion products.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к узлам пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа, работающим на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающим управление летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена. Одной из основных задач для конструкций регуляторов расхода, работающих на продуктах сгорания твердых топлив, является снижение нагрузки на привод, которая зависит от коэффициента трения в паре, регулирующей минимальное расходное сечение регулятора (узел пары заслонка и седло). Известна конструкция регулятора расхода горячего газа, содержащая корпус с входным и, по крайней мере, одним выходным патрубками, седло с расходным отверстием, установленное в каждый выходной патрубок, заслонку, контактирующую с седлом по одинаковым поверхностям, при этом седло выполнено составным, часть седла, контактирующая с заслонкой, выполнена из углеродного материала, а остальная - из жаропрочного металлического сплава (п. №2376518, кл. F16K 5/12, F16K 5/04, G05D 7/00, 2009 г.).The present invention relates to the field of mechanical engineering, namely, to nodes of a pair of a damper and a saddle of a regulator of the flow of hot gas operating on the products of combustion of rocket fuels and providing control of the aircraft in the planes of pitch, yaw and roll. One of the main tasks for the design of flow controllers operating on solid fuel combustion products is to reduce the load on the drive, which depends on the friction coefficient in the pair, which regulates the minimum flow section of the regulator (a pair of a shutter and a seat). A known design of the controller of the flow rate of hot gas, comprising a housing with an inlet and at least one outlet nozzles, a saddle with a flow hole installed in each outlet nozzle, a shutter in contact with the saddle on the same surfaces, while the saddle is made integral, part of the saddle, contacting with the shutter is made of carbon material, and the rest is made of heat-resistant metal alloy (item No. 2376518, class F16K 5/12, F16K 5/04, G05D 7/00, 2009).

Недостатком этой конструкции является тот факт, что наблюдается унос боковых кромок расходного отверстия части седла, изготовленного из углерода, из-за наличия вихревых течений, при этом кромка, регулирующая минимальное сечение, не подвергается уносу.The disadvantage of this design is the fact that there is an ablation of the lateral edges of the flow opening of a part of the saddle made of carbon due to the presence of vortex flows, while the edge that regulates the minimum cross section is not subject to ablation.

Известна конструкция газораспределительного клапана, в которой заслонка и седло контактируют по одинаковым поверхностям, а расходные отверстия заслонок и седел выполнены прямоугольной формы (п. №2377460, КЛ. F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).A known design of a gas distribution valve in which the shutter and the seat are in contact on the same surfaces, and the flow openings of the shutters and seats are made rectangular (item No. 2377460, KL. F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 )

Недостаток этой конструкции заключается в том, что расходное отверстие в заслонке выполнено шире, чем в выходном патрубке, и при использовании для выходного патрубка углеродного материала наблюдается унос боковых кромок расходного отверстия части седла, изготовленного из углерода, из-за наличия вихревых течений, при этом кромка, регулирующая минимальное сечение, не подвергается уносу. Это наблюдалось при проведении испытаний на твердотопливном двигателе.The disadvantage of this design is that the flow opening in the valve is made wider than in the outlet pipe, and when using carbon material for the outlet pipe, ablation of the side edges of the flow opening of the part of the seat made of carbon is observed due to the presence of vortex flows, while the edge that regulates the minimum cross section is not subject to ablation. This was observed during tests on a solid fuel engine.

Задачей изобретения является увеличение надежности работы узла пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа при использовании в нем седла из углеродного материала за счет исключения уноса боковых кромок седла, что приводит к исключению утечек продуктов сгорания.The objective of the invention is to increase the reliability of the node pair of the valve and the seat of the regulator of the flow of hot gas when using the seat made of carbon material by eliminating the ablation of the side edges of the seat, which eliminates leakage of combustion products.

Указанная задача решается тем, что в узле пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа, в котором заслонка из жаропрочного металлического сплава и седло из углеродного материала контактируют между собой по одинаковым поверхностям, расходные отверстия в заслонке и седле выполнены прямоугольной формы, одна из сторон расходных отверстий перпендикулярна оси вращения заслонки, расстояние между сторонами расходного отверстия седла, перпендикулярными оси вращения заслонки, превышает расстояние между сторонами расходного отверстия заслонки, перпендикулярными оси ее вращения, при этом стороны расходного отверстия заслонки, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия седла, перпендикулярных оси вращения заслонки.This problem is solved by the fact that in the pair node the flap and seat of the hot gas flow regulator, in which the flap of heat-resistant metal alloy and the seat of carbon material are in contact with each other on the same surfaces, the flow openings in the flap and seat are made rectangular, one of the sides of the consumables holes perpendicular to the axis of rotation of the valve, the distance between the sides of the flow hole of the seat, perpendicular to the axis of rotation of the valve, exceeds the distance between the sides of the flow hole I flaps, perpendicular to the axis of rotation, the side dispensing opening flap perpendicular to its rotation axis, disposed within said dispensing opening sides of the saddle, perpendicular to the rotation axis of the damper.

На фиг. 1 изображен узел пары заслонка и седло регулятора расхода горячего газа.In FIG. 1 shows the assembly of a pair of a shutter and a saddle of a regulator of the flow of hot gas.

На фиг. 2 изображен вид сверху на узел пары заслонка и седло.In FIG. 2 shows a top view of the assembly of a pair of shutter and seat.

Узел пары заслонка и седло (фиг. 1, фиг. 2) состоит из заслонки 1, которая контактирует, например, с седлом 2 по одинаковым цилиндрическим поверхностям. В заслонке 1 и седле 2 выполнены отверстия 3 и 4 прямоугольной формы, одна из сторон которых 5 и 6 перпендикулярна оси 7 вращения заслонки. Длина расходного отверстия заслонки 1 равна длине L расходного отверстия седла 2, а расстояние Н между сторонами 6, перпендикулярными оси вращения 7 заслонки 1, расходного отверстия 4 седла 2 превышает расстояние h между сторонами 5, перпендикулярными оси вращения 7, расходного отверстия 3 заслонки 1. Стороны расходного отверстия 3 заслонки 1, перпендикулярные оси ее вращения, расположены внутри сторон расходного отверстия 4 седла 2, перпендикулярных оси вращения заслонки (фиг. 2).The node pair of the shutter and the seat (Fig. 1, Fig. 2) consists of a shutter 1, which is in contact, for example, with the seat 2 on the same cylindrical surfaces. Rectangular holes 3 and 4 are made in the shutter 1 and the seat 2, one of the sides of which 5 and 6 is perpendicular to the axis of rotation of the shutter 7. The length of the supply opening of the shutter 1 is equal to the length L of the supply opening of the seat 2, and the distance H between the sides 6 perpendicular to the axis of rotation 7 of the shutter 1, the supply opening 4 of the seat 2 exceeds the distance h between the sides 5 perpendicular to the axis of rotation 7 of the supply opening 3 of the shutter 1. The sides of the supply opening 3 of the shutter 1, perpendicular to the axis of its rotation, are located inside the sides of the supply opening 4 of the seat 2, perpendicular to the axis of rotation of the shutter (Fig. 2).

При работе продукты сгорания через расходные отверстия 3 и 4 истекают из регулятора расхода горячего газа, создавая необходимую управляющую тягу за счет изменения расходной площади регулятора расхода.During operation, the combustion products through the flow openings 3 and 4 flow out of the hot gas flow regulator, creating the necessary control traction by changing the flow area of the flow regulator.

Благодаря тому что расстояние между сторонами расходного отверстия заслонки и седла, перпендикулярными оси вращения заслонки, выполнено вышеуказанным образом, не создается вихревых течений на седле, которое изготовлено из углеродного материла, отсутствует унос материла седла, а это в свою очередь исключает появление паразитных утечек продуктов сгорания. Все вихревые течения образуются на заслонке, которая изготовлена из жаропрочного металлического сплава, который не подвержен эрозионному уносу.Due to the fact that the distance between the sides of the flow opening of the shutter and the seat perpendicular to the axis of rotation of the shutter is made in the above way, there are no eddy flows on the seat, which is made of carbon material, there is no entrainment of the seat material, and this, in turn, eliminates the occurrence of spurious leaks of combustion products . All vortex flows are formed on the valve, which is made of heat-resistant metal alloy, which is not subject to erosion.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, предложенная конструкция обеспечивает исключение уноса боковых стенок расходного отверстия седла из углеродного материала, что увеличивает надежность работы регулятора расхода горячего газа.Thus, as can be seen from the foregoing, the proposed design eliminates the entrainment of the side walls of the flow hole of the saddle from the carbon material, which increases the reliability of the hot gas flow controller.

Claims

The node pair of the flap and the seat of the hot gas flow controller, in which the flap of heat-resistant metal alloy and the seat of carbon material are in contact with each other on the same surfaces, the flow openings in the flap and seat are made rectangular, one of the sides of the flow openings is perpendicular to the axis of rotation of the flap, different in that the distance between the sides of the dispensing opening saddle perpendicular flap rotation axis, greater than the distance between the sides of a supply valve opening ne perpendicularly to its rotation axis, wherein the dispensing opening side flaps perpendicular to the axis of rotation, disposed within said dispensing opening sides of the saddle, perpendicular to the axis of rotation damper.