RU2694507C1

RU2694507C1 - Hot gas flow controller

Info

Publication number: RU2694507C1
Application number: RU2019101858A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Геннадьевич Домнин; Олег Александрович Лобанов; Валентина Павловна Тумановская; Александр Дмитриевич Чекушин
Original assignee: Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ")
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-07-16

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to hot gas flow regulators for controlling flow rate of working medium, having high temperature and pressure, designed to control aircraft thrust vector. Hot gas flow controller comprises heat insulated housing with inlet and two outlet branch pipes, into which main and additional seats with flow ports are installed, on saddles on both sides of their supply holes ribs are made contacting with main and additional shutters on mutually inverse cylindrical surfaces, flaps through main and additional universal joints are connected to shaft coaxial with cylindrical surfaces of flaps and seat ribs, on both flaps on side nearest to shaft, there are support bosses, both cardan couplings are equipped with pins located in mutually perpendicular planes and installed by fit in grooves made in shaft and shutters, at that, slots have blind ends, and shutters are installed with axial play and there are flow holes in them, between blind ends of slots of additional flap and pin of additional cardan coupling elastic element is located from combustible material, thickness of which in axial direction is more than total axial play of flaps, note here that edges of consumable holes of each of shutters closest to each other and ends of additional cardan coupling do not overlap edges of feed openings and seats nearest to each other.

EFFECT: increased reliability of hot gas flow rate control, reduced weight and dimensions of the product.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к регуляторам расхода горячего газа для регулирования расхода рабочей среды, имеющей высокую температуру и давление, и предназначенным для управления вектором тяги летательных аппаратов.The invention relates to the field of engineering, in particular to the regulators of hot gas flow to regulate the flow of the working medium, having a high temperature and pressure, and designed to control the thrust vector of aircraft.

Известна конструкция регулятора расхода горячего газа, содержащая теплоизолированный корпус с входным и выходными основным и дополнительным патрубками, в выходные патрубки которых соответственно установлены седла с расходными отверстиями, контактирующие с соответствующими заслонками по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям, основная заслонка кинематически соединена с валом, связанным с приводом, взаимообращенные цилиндрические поверхности основных заслонки и седла соосны с валом, дополнительная заслонка кинематически связана с основной заслонкой со стороны, противоположной стороне связи основной заслонки с валом, и взаимообращенные цилиндрические поверхности дополнительных заслонки и седла соосны с валом, причем на дополнительной заслонке со стороны основной заслонки выполнен прилив, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического отверстия основного седла и больше диаметра цилиндрического отверстия дополнительного седла (Патент РФ №2669885, F16K 5/04, 2018 г.).A known design of a hot gas flow regulator comprising a thermally insulated housing with inlet and outlet primary and secondary pipes, the outlets of which are equipped with seats with flow ports in contact with the corresponding valves over the reciprocal cylindrical surfaces, the main valve is kinematically connected to the shaft associated with the drive, interconverted cylindrical surfaces of the main flap and the seat coaxial with the shaft, the additional flap is kinematically connected the main flap on the opposite side of the main flap coupling with the shaft, and the reciprocating cylindrical surfaces of the additional flap and seat are coaxial with the shaft, and the additional flap from the main flap side is tide with a diameter smaller than the diameter of the cylindrical main hole openings of an additional seat (Patent of the Russian Federation No. 2669885, F16K 5/04, 2018).

Недостаток такой конструкции заключается в том, что заслонки свободно перемещаются в осевом направлении относительно седел, что может привести к соударению заслонок, седел, карданных муфт и вала, которые обычно изготавливаются из жаропрочных сплавов, обладающих при комнатной температуре повышенной хрупкостью, а это при транспортировке и до начала работы может приводить к разрушению этих узлов и деталей.The disadvantage of this design is that the dampers move freely in the axial direction relative to the saddles, which can lead to a collision of the dampers, saddles, cardan couplings and shaft, which are usually made of heat-resistant alloys with increased brittleness at room temperature, and this during transportation and before work can lead to the destruction of these components and parts.

Задачей изобретения является повышение надежности работы регулятора расхода горячего газа за счет исключения возможности разрушения узлов и деталей во время транспортировки и до начала их работы.The objective of the invention is to improve the reliability of the flow controller of hot gas by eliminating the possibility of destruction of components and parts during transportation and prior to their work.

Указанная задача решается тем, что в регуляторе расхода горячего газа, содержащим теплоизолированный корпус с входным и двумя выходными патрубками, в которые установлены основное и дополнительное седла с расходными отверстиями, на седлах с обеих сторон от их расходных отверстий выполнены ребра, контактирующие с основной и дополнительной заслонками по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям, заслонки через основную и дополнительную карданные муфты соединены с валом, соосным с цилиндрическими поверхностями заслонок и седел, при этом на обеих заслонках со стороны, обращенной к валу, выполнены опорные приливы, диаметр опорного прилива на основной заслонке превышает диаметр цилиндрического отверстия ребер основного седла, диаметр опорного прилива на дополнительной заслонке меньше диаметра цилиндрического отверстия ребер основного седла и больше диаметра цилиндрического отверстия ребер дополнительного седла, обе карданные муфты снабжены штифтами, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях и установленными по посадке в пазах, выполненных в валу и заслонках, при этом пазы имеют глухие торцы, а заслонки установлены с осевым люфтом и в них выполнены расходные отверстия, ширина которых в осевой плоскости превышает ширину расходных отверстий седел, между глухими торцами пазов дополнительной заслонки и штифтом дополнительной карданной муфты расположен упругий элемент из сгораемого материала, толщина которого в осевом направлении больше суммарного осевого люфта заслонок, причем кромки расходных отверстий каждой из заслонок, ближайшие друг к другу, и торцы дополнительной карданной муфты не перекрывают кромки расходных отверстий, также ближайших друг к другу, седел, а обе заслонки с торцов, обращенных друг к другу, выполнены с глухими отверстиями, соосными с осью вала и минимальная глубина которых превышает минимальное расстояние от кромок расходных отверстий заслонок, наиболее удаленных от дополнительной карданной муфты.This problem is solved by the fact that in the hot gas flow regulator containing a heat-insulated housing with inlet and two outlet connections, in which the main and additional saddles with the discharge holes are installed, ribs are made on the saddies on both sides of their discharge orifices valves on mutually reversed cylindrical surfaces, valves through the main and additional cardan couplings are connected to the shaft, coaxial with the cylindrical surfaces of the valves and seats, with the volume on both dampers on the side facing the shaft is made of supporting tides; the diameter of the reference tide on the main valve is greater than the diameter of the cylindrical opening of the ribs of the main seat; the diameter of the reference tide on the additional valve is smaller than the diameter of the cylindrical opening of the edges of the additional saddle. , both cardan couplings are equipped with pins located in mutually perpendicular planes and set on fit in grooves made in the shaft and beyond At the same time, the grooves have blind ends, and the flaps are installed with axial play and flow holes are made in them, the width of which in the axial plane exceeds the width of the flow holes of the seats, between the blind ends of the grooves of the additional flap and the pin of the additional cardan coupling there is an elastic element made of combustible material whose thickness in the axial direction is greater than the total axial play of the flaps, with the edges of the flow ports of each of the flaps closest to each other and the ends of the additional cardan coupling do not overlap the edges of the discharge holes, also closest to each other, saddles, and both flaps with ends facing each other are made with blind holes coaxial with the shaft axis and whose minimum depth exceeds the minimum distance from the edges of the discharge holes of the flaps most distant from additional cardan coupling.

На фиг. 1 изображен общий вид регулятора расхода горячего газа.FIG. 1 shows a general view of a hot gas flow regulator.

На фиг. 2. изображено сечение регулятора по основному патрубку.FIG. 2. shows the cross section of the regulator on the main pipe.

На фиг. 3 изображен вариант установки упругого элемента.FIG. 3 shows the installation of the elastic element.

На фиг. 4 изображена форма упругого элемента.FIG. 4 shows the shape of the elastic element.

Регулятор расхода горячего газа (фиг. 1, 2) состоит из теплоизолированного корпуса 1 с входным 2, основным выходным 3 и дополнительным выходным 4 патрубками. В выходные патрубки 3 и 4 установлены седла: основное 5 и дополнительное 6 с расходными отверстиями 7 и 8 соответственно. С седлами 5 и 6 контактируют заслонки: основная 9 и дополнительная 10, которые через карданные муфты: основную 11 и дополнительную 12 соединены с валом 13. Заслонки 9, 10 и седла 5, 6 контактируют по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям. Для этого на седлах 5, 6 выполнены ребра 14 и 15. Ребра 14 и 15 выполнены в виде двух пластин, расположенных с обеих сторон от расходных отверстий 7 и 8 седел 5 и 6, в которых имеются цилиндрические отверстия. В основной 9 и дополнительной 10 заслонках выполнены расходные отверстия 16 и 17 соответственно. Цилиндрические взаимообращенные поверхности заслонок 9, 10 и седел 5, 6 соосны с валом 13. Для соединения заслонок 9, 10 с валом 13 через карданные муфты 11, 12 на заслонках 9, 10 и валу 13 выполнены пазы 18, 19, 20 и 2, в которые заходят штифты 22 и 23 карданных муфт 11 и 12. На основной заслонке 9 пазы 18 и 21 выполнены с обеих сторон. Заслонки 9 и 10 со стороны, ближайшей к валу 13, снабжены опорными приливами 24 и 25, диаметр которых превышает диаметр цилиндрической поверхности ребер 14 и 15 седел 5 и 6 соответственно. Величина диаметра опорного прилива 25 дополнительной заслонки 10 меньше величины диаметра цилиндрической поверхности ребер 14 основного седла 5 и больше величины диаметра цилиндрического отверстия ребер 15 дополнительного седла 6. Максимальная длина штифтов 23 дополнительной карданной муфты 12 меньше диаметра цилиндрического отверстия ребер 14 основного седла 5. Вал 13 через подшипники 26 установлен в крышку 27 и загерметизирован уплотнениями 28. Пазы 18, 19, 20 и 21 имеют глухие торцы 29. Ширина расходных отверстий 16 и 17 в осевой плоскости превышает ширину расходных отверстий седел на величину суммарного осевого люфта заслонок 9 и 10. Между глухими торцами 29 паза 20 дополнительной заслонки 10 и штифтом 23 дополнительной карданной муфты 12 расположен упругий элемент 30 из быстро сгораемого материала, толщина которого «h» в осевом направлении больше суммарного осевого люфта «5» заслонок (фиг. 1, 3, 4). Кромки 31 и 32 расходных отверстий 16 и 17 каждой из заслонок 9 и 10, ближайшие друг к другу, и торцы 33 и 34 дополнительной карданной муфты 12 не перекрывают кромки 35 и 36, ближайшие друг к другу расходных отверстий 7 и 8 седел 5 и 6. Упругие элементы обычно изготавливаются из резины. Обе заслонки 9 и 10 с торцов, обращенных друг к другу, выполнены с глухими отверстиями, соосными с осью вала 13 и минимальная глубина которых превышает минимальное расстояние от кромок 37 и 38 расходных отверстий 16 и 17 заслонок 9 и 10, наиболее удаленных от дополнительной карданной муфты 12 (фиг. 3).The hot gas flow regulator (Fig. 1, 2) consists of a heat-insulated casing 1 with an inlet 2, a main outlet 3 and an additional outlet 4 branch pipes. In the outlet nozzles 3 and 4, the following seats are installed: main 5 and additional 6 with discharge ports 7 and 8, respectively. Valves 5 and 6 are in contact with the main 9 and additional 10, which through the cardan couplings: the main 11 and additional 12 are connected to the shaft 13. The valves 9, 10 and the saddles 5, 6 contact along mutually inverted cylindrical surfaces. To do this, the saddles 5, 6 made the ribs 14 and 15. The ribs 14 and 15 are made in the form of two plates located on both sides of the feed holes 7 and 8 of the saddles 5 and 6, in which there are cylindrical holes. In the primary 9 and the additional 10 dampers, the discharge ports 16 and 17 are made, respectively. The cylindrical interconverted surfaces of the flaps 9, 10 and the seats 5, 6 are coaxial with the shaft 13. For connecting the flaps 9, 10 with the shaft 13 through the cardan couplings 11, 12, the grooves 18, 19, 20 and 2 are made on the shaft 13, the pins 22 and 23 of the cardan joints 11 and 12 go into. On the main flap 9, the grooves 18 and 21 are made on both sides. The valves 9 and 10 from the side closest to the shaft 13 are provided with supporting tides 24 and 25, the diameter of which exceeds the diameter of the cylindrical surface of the ribs 14 and 15 of the saddles 5 and 6, respectively. The diameter of the reference tide 25 additional valve 10 is smaller than the diameter of the cylindrical surface of the ribs 14 of the main seat 5 and larger than the diameter of the cylindrical bore of the ribs 15 of the additional saddle 6. The maximum length of the pins 23 of the additional cardan coupling 12 is smaller than the diameter of the cylindrical bore of the ribs 14 of the main saddle 5. Shaft 13 through the bearings 26 is installed in the cover 27 and sealed with seals 28. The grooves 18, 19, 20 and 21 have blind ends 29. The width of the discharge holes 16 and 17 in the axial plane exceeds the width Inu saddle flow holes on the value of the total axial play of the flaps 9 and 10. Between the blind ends 29 of the groove 20 of the additional flap 10 and the pin 23 of the additional cardan clutch 12 there is an elastic element 30 of quickly combustible material whose thickness “h” in the axial direction is greater than the total axial backlash "5" dampers (Fig. 1, 3, 4). Edges 31 and 32 of the consumable holes 16 and 17 of each of the flaps 9 and 10, closest to each other, and the ends 33 and 34 of the additional cardan clutch 12 do not overlap the edges 35 and 36, closest to each other of the flow holes 7 and 8 of the saddles 5 and 6 . Elastic elements are usually made of rubber. Both dampers 9 and 10 from the ends facing each other are made with blind holes coaxial with the axis of the shaft 13 and whose minimum depth exceeds the minimum distance from the edges 37 and 38 of the discharge holes 16 and 17 of the flaps 9 and 10, the most distant from the additional cardan coupling 12 (Fig. 3).

На фиг. 3 изображен вариант установки упругого элемента 30. Упругий элемент 30 из сгораемого материала, толщина которого больше суммарного осевого люфта заслонок 9 и 10, установлен между глухими торцами пазов 21 основной заслонки 9 и штифтом 23 дополнительной карданной муфты 12. Упругий элемент 30 (фиг. 1, 4) может быть выполнен эквидистантно профилю зазора между штифтом 23 и глухим торцом 29 паза 20.Упругий элемент 30 из сгораемого материала может быть установлен на клеевом составе, при этом клеевой состав расположен между упругим элементом 30 и штифтом 23 дополнительной карданной муфты 12.FIG. 3 shows the installation of the elastic element 30. The elastic element 30 of combustible material, the thickness of which is greater than the total axial play of the flaps 9 and 10, is installed between the blind ends of the grooves 21 of the main flap 9 and the pin 23 of the additional cardan coupling 12. Elastic element 30 (Fig. 1 , 4) can be made equidistantly to the profile of the gap between the pin 23 and the blind end 29 of the groove 20. The elastic element 30 of combustible material can be mounted on the adhesive composition, while the adhesive composition is located between the elastic element 30 and the pin 23 in addition Power Cardan Clutch 12.

Установка упругого элемента 30 на клеевом составе исключает их выпадение при транспортировке за счет прочного скрепления со штифтами 23 дополнительной карданной муфты 12.The installation of the elastic element 30 on the adhesive composition eliminates their loss during transportation due to the durable fastening with the pins 23 of the additional cardan coupling 12.

В отсутствие упругих элементов 30 за счет перегрузок при транспортировке и до включения в работу заслонки 9 и 10 и карданные муфты 11 и 12 могут соударяться друг о друга и о седла 5 и 6, что может привести к их разрушению, т.к. они выполнены из жаропрочных сплавов, которые обладают повышенной хрупкостью при комнатной температуре. При работе регулятора в парах «заслонка-седло» возникает шарнирный момент, усилие для преодоления которого передается от привода через карданы. Сила трения, возникающая между штифтами карданов и пазами заслонок, исключает их взаимное перемещение под действием вибраций и перегрузок после выгорания упругого элемента, обеспечивая их целостность при работе.In the absence of elastic elements 30 due to overloads during transportation and before the flaps 9 and 10 are put into operation, the cardan joints 11 and 12 can collide against each other and about the saddles 5 and 6, which can lead to their destruction, since they are made of heat-resistant alloys, which have increased brittleness at room temperature. When the regulator is operating in the “valve-saddle” pairs, a hinged moment arises, the effort for overcoming of which is transmitted from the drive through the cardans. The frictional force that occurs between the pins of the cardan and the grooves of the dampers, eliminates their mutual movement under the action of vibrations and overloads after the burning of the elastic element, ensuring their integrity during operation.

Установка заслонок 9 и 10 с вполне определенном взаимном расположении их кромок 31 и 32 расходных отверстий 7 и 8 относительно кромок 35 и 36 расходных отверстий седел 5 и 6 и торцов 33 и 36 дополнительной карданной муфты 12 исключает перекрытие расходных отверстий 7 и 8 седел 5 и 6.The installation of valves 9 and 10 with a well-defined mutual arrangement of their edges 31 and 32 of the orifices 7 and 8 relative to the edges 35 and 36 of the orifices of the saddles 5 and 6 and the ends 33 and 36 of the additional cardan coupling 12 eliminates the overlapping of the orifices of the 7 and 8 saddles 5 and 6

Выполнение обеих заслонок 9 и 10 с торцов, обращенных друг к другу, с глухими отверстиями, соосными с осью вала 13 и минимальная глубина которых превышает максимальное расстояние от кромок расходных отверстий заслонок, наиболее удаленных от дополнительной карданной муфты 12, снижает массу и габариты регулятора.The implementation of both valves 9 and 10 with the ends facing each other, with blind holes coaxial with the axis of the shaft 13 and whose minimum depth exceeds the maximum distance from the edges of the discharge holes of the valves most remote from the additional cardan coupling 12, reduces the weight and dimensions of the regulator.

Таким образом, предложенная конструкция регулятора расхода горячего газа обеспечивает повышение надежности его работы, снижает его массу и габариты.Thus, the proposed design of a hot gas flow regulator provides an increase in the reliability of its operation, reduces its weight and dimensions.

Claims

1. A hot gas flow regulator containing a thermally insulated housing with inlet and two outlet connections, in which the primary and secondary seats are installed with the discharge holes, on the saddies on both sides of their discharge holes, there are ribs in which cylindrical holes are made in contact with the main and additional flaps on mutually reversed cylindrical surfaces, flaps through the main and additional cardan couplings are connected to a shaft coaxial with the cylindrical surfaces of the flaps and On the side facing the shaft, the tide was made on both valves; the diameter of the reference tide on the main valve exceeds the diameter of the cylindrical opening of the ribs of the main seat, and the diameter of the reference tide on the additional valve is smaller than the diameter of the cylindrical opening of the edges of the main saddle and larger than the diameter of the cylindrical the openings of the ribs of the additional saddle, both cardan couplings are provided with pins located in mutually perpendicular planes and installed along the slots in the grooves, are made x in the shaft and the dampers, with the grooves have blind ends, and the dampers are installed with axial play and flow holes are made in them, the width of which in the axial plane exceeds the width of the flow holes of the saddles, characterized in that between the blind ends of the grooves of the additional damper and the additional pin the cardan coupling is an elastic element of combustible material, the thickness of which in the axial direction is greater than the total axial play of the flaps, with the edges of the flow ports of each of the flaps closest to each other, and a torus These additional cardan couplings do not overlap the edges of the flow orifices of the saddles closest to each other, and both flaps with ends facing each other are made with blind holes coaxial with the shaft axis and whose minimum depth exceeds the minimum distance from the edges of the flow orifices of the flaps, remote from the additional cardan coupling.

2. The hot gas flow rate regulator according to claim 1, characterized in that an elastic element made of combustible material, the thickness of which is greater than the total axial play of the flaps, is installed between the blind ends of the main flap grooves and the pin of the additional cardan coupling.

3. Regulator consumption of hot gas in PP. 1, 2, characterized in that the elastic element is equidistant to the profile of the gap between the pin and the blind end of the groove.

4. Regulator consumption of hot gas in PP. 1, 2, characterized in that the elastic element is made of rubber.

5. Regulator consumption of hot gas in PP. 1, 2, 3, characterized in that the elastic element of combustible material is mounted on the adhesive composition, while the adhesive composition is located between the elastic element and the pins of the additional cardan coupling.