СЕДЛО РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ГАЗА
SEAT OF HOT GAS FLOW RATE CONTROL

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к регуляторам расхода горячего газа, работающим на продуктах сгорания ракетных топлив и обеспечивающих 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.
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.).
Недостатком этой конструкции является тот факт, что наблюдается унос боковых кромок расходного отверстия части седла, изготовленного из углерода, из-за наличия вихревых течений.
Известна конструкция газораспределительного клапана, содержащего корпус с входным и выходным патрубками с расходными отверстиями, расположенную в корпусе заслонку, кинематически связанную с валом и установленную по отношению к валу и выходному патрубку с зазором, при этом заслонка и выходной патрубок контактируют между собой по одинаковым поверхностям (п. №2377460, кл. F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).
Недостаток такой конструкции заключается в том, что обычно заслонки и выходные патрубки изготавливаются из жаропрочных вольфрамомолибденовых сплавов, обладающих значительным коэффициентом трения, порядка 0,4…0,5, что приводит к повышенному шарнирному моменту в паре деталей, регулирующих минимальное расходное сечение регулятора, а это, в свою очередь, приводит к увеличению массы всех узлов регулятора и мощности привода, что для ракетной техники неприемлемо.
Задачей изобретения является создание конструкции седла с требуемой надежностью работы за счет исключения эрозионного уноса расходного отверстия седла при обеспечении минимального шарнирного момента.
Указанная задача решается тем, что в седле регулятора расхода горячего газа, выполненном из эрозионностойкого металлического сплава и имеющем расходное отверстие, входная часть седла вокруг расходного отверстия выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой из углеродного материала, а поверхность втулки из углеродного материала, контактирующая с заслонкой, и входная поверхность входной части седла выполнены эквидистантными, а эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионностойкого металлического сплава.
На фиг.1 изображен общий вид регулятора расхода горячего газа.
На фиг.2 изображено сечение А-А.
На фиг.3 изображено седло (выноска Б).
На фиг.4 изображено сечение В-В седла.
На фиг.5 изображено сечение В-В варианта исполнения седла.
Седло 1 установлено в корпус 2, который имеет входной 3 и выходной 4 патрубки. Также в корпус 2 установлена заслонка 5, кинематически соединенная с валом 6. Заслонка по отношению к седлу и валу установлена с радиальным зазором для обеспечения постоянного контакта с седлом за счет поджатия ее к седлу давлением продуктов сгорания (фиг.1, 2).
Седло 1 (фиг.3, 4, 5) выполнено из эрозионностойкого металлического сплава и имеет расходное отверстие 7, входная часть 8 седла вокруг отверстия 7 выполнена прямоугольной формы и облицована втулкой 9 из углеродного материала (графита различных марок, пироуглерода, изотропного пироуглерода и т.д.).
Расходное отверстие 7 седла 1 выполняется обычно прямоугольной формы для обеспечения линейной расходной характеристики регулятора расхода.
Втулка 9, выполненная из углеродного материала, установлена снаружи входной части 8 седла, выполненной из металлического сплава. Поверхность 10 втулки 9, контактирующая с заслонкой 5, и входная поверхность 11 входной части 7 седла выполнены эквидистантными, а эквидистантная поверхность втулки из углеродного материала выступает относительно эквидистантной поверхности седла, выполненной из эрозионностойкого металлического сплава, на величину «δ».
При работе горячие газы поступают к седлу 1 и истекают наружу. Заслонка контактирует по цилиндрической или сферической поверхности с втулкой 9, выполненной из углеродного материала, тем самым обеспечивается минимальный коэффициент трения, а следовательно, и минимальный шарнирный момент.
Благодаря тому, что минимальное сечение седла выполнено из жаропрочного эрозионностойкого металлического сплава (молибдена, вольфрама и т.д.), на кромках которого происходит вихревое течение продуктов сгорания, отсутствует унос кромок входной части 7 седла.
Выполнение входной части 8, расположенной вокруг расходного отверстия 7 седла 1, прямоугольной формы и облицовка втулкой 9 из углерода обеспечивает исключение поворота входной части 8 и втулки 9 относительно друг друга.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, решена задача - увеличена надежность работы за счет отсутствия эрозионного уноса кромок седла при обеспечении минимального шарнирного момента.