КЛАПАН
VALVE

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением и предназначено для пуска, отсечки криогенного компонента и слива криогенного компонента перед запуском, может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике.
Известен перепускной клапан (патент США 3369564, кл. 137-625.5), содержащий корпус с входным, выходным и перепускным патрубками с основным седлом и седлом перепуска, основной затвор и затвор слива.
Недостатками перепускного клапана является сложность механизма управления перемещением затворов и перемещения затворов перепуска и основного затвора при высоких входных давлениях компонента.
Известен двухходовой клапан (патент США 3320976, кл. 137-625.5), содержащий корпус с входным, выходным и перепускным патрубками, с основным седлом и седлом перепуска и затвор, взаимодействующий с основным седлом.
Недостатком двухходового клапана является сложность механизма поворота затвора с перепускного седла на основное седло и выполнения поворота затвора с основного или перепускного седел при высоких входных давлениях.
Известен клапан трехходовой (патент RU 2502005, кл. F16K 11/10), содержащий корпус с входной, выходной, дренажной и управляющей полостями, входной и дренажный клапаны, соединенные между собой через шток. Дренажный клапан соединен с поршнем.
Недостатком трехходового клапана является отсутствие возможности слива криогенного компонента с входной полости для захолаживании магистралей двигателя и неработоспособность клапана на криогенных компонентах при применении резинового кольца для уплотнения штока.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пневмоклапан, содержащий корпус, седло, клапан, поршень (Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. - М.: Машиностроение, 1968, рис. 6.12а, с. 239).
Недостатками указанного пневмоклапана, принятого в качестве прототипа, является отсутствие возможности слива криогенного компонента с входной полости пневмоклапана для захолаживания магистралей двигателя до требуемой температуры криогенного компонента при запуске и перекрытия слива при открытии клапана по линии «Вход-Выход». Общеизвестно, что для этого во входной полости пневмоклапана выполняется патрубок слива с седлом и устанавливается затвор слива, контактирующий с седлом слива.
Целью изобретения является расширение возможности применения конструктивной схемы пневмоклапана в различных изделиях машиностроения, упрощение конструкции, снижение массы пневмоклапана.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известном пневмоклапане, содержащем корпус с входным, выходным, сливным патрубками, с основным седлом и седлом слива и втулку с центральным отверстием в выходной полости корпуса, основной затвор, затвор слива со штоком, согласно изобретению в корпусе со стороны слива выполнена проточка, в которую установлена опора с центральным отверстием и с отверстиями для протока, в основном затворе выполнен выступ с центральным глухим отверстием, шток затвора слива выполнен с возможностью взаимодействия с центральными отверстиями выступа основного затвора и опоры, между основным затвором и штоком поршня установлена демпфирующая втулка в виде стакана, взаимодействующая внутренним диаметром с наружным диаметром втулки корпуса с центральным отверстием.
В корпус установлен переходник с седлом слива.
Наружный диаметр втулки корпуса с центральным отверстием выполнен ступенчатым с коническим переходом с меньшего диаметра на больший.
На меньшем диаметре втулки корпуса с центральным отверстием выполнены ребра, взаимодействующие наружным диаметром с внутренним диаметром демпфирующей втулки.
В демпфирующей втулке выполнены проточки, в которые установлены поршневое кольцо и гайка, взаимодействующие с большим диаметром втулки корпуса с центральным отверстием.
В гайке выполнены ребра, взаимодействующие внутренним диаметром с большим диаметром втулки корпуса с центральным отверстием.
В демпфирующей втулке выполнено отверстие.
Предлагаемый клапан представлен на фиг. 1, где
1 - корпус;
2 - основной затвор;
3 - поршень со штоком;
4 - затвор слива со штоком;
5 - опора;
6 - демпфирующая втулка;
7 - переходник;
8 - поршневое кольцо;
9 - гайка;
10 - пружина;
11 - пружина;
A - ребра втулки;
Б - ребра гайки;
В - отверстие в демпфирующей втулке;
Г - линия подвода управляющего давления газа;
Д - линия дренажа;
Е - линия слива.
Клапан состоит из корпуса 1, основного затвора 2, поршня со штоком 3, затвора слива 4, опоры 5, демпфирующей втулки 6, переходника 7, поршневого кольца 8, гайки 9, пружин 10, 11.
Клапан работает следующим образом:
- перед запуском двигателя компонент со входа корпуса 1 через отверстия опоры поступает в линию слива Е переходника 7;
- по команде на открытие (см. фиг. 1) управляющее давление газа подается в линию Г, поршень со штоком 3, преодолевая усилие от перепада давлений на основном затворе 2 и пружин 9 и 10, перемещается до посадки на седло корпуса 1, при этом шток поршня отводит демпфирующую втулку 6 и основной затвор 2 от седла корпуса 1, обеспечивая подачу компонента в камеру.
При перемещении основного затвора 2 затвор слива 4 также перемещается, приближаясь максимально близко к седлу переходника 7, и садится на седло за счет перепада давлений по линии "Вход-Е".
Утечки кислорода по уплотнению штока поршня и управляющего газа по месту посадки поршня сбрасываются в линию "Д".
2
По команде на закрытие клапана давление управляющего гелия сбрасывается через электропневмоклапан (ЭПК), поршень со штоком 3, демпфирующая втулка 6 и основной затвор 2, перемещаясь под действием усилия пружины 10 и перепада давлений, возвращаются в исходное положение. Демпфирующая втулка 6 при перемещении демпфируется за счет плотного прилегания поршневого кольца 8 к наружной поверхности большего диаметра втулки корпуса с центральным отверстием, что замедляет перемещение основного затвора 2 и способствует снижению гидроудара. Сброс давления криогенного компонента из внутренней полости демпфирующей втулки осуществляется через отверстие В. Затвор слива 4 остается на седле переходника 7 до снижения давления в полости клапана до 10-20 кгс/см, после чего, возвращается в исходное положение под действием пружины 11.
Так как использование клапана планируется в ракетной технике то детали выполнены из материалов: демпфирующая втулка 6, поршневое кольцо 8, гайка 9 - из стали 07X16Н6; пружины - из стали 12Х18Н10Т, остальные детали - из алюминиевого сплава АМг6.
Таким образом, применения указанного изобретения позволяет расширить возможность применения клапана в изделиях машиностроения, работающих на криогенных компонентах, с обеспечением захолаживания магистралей двигателя, уменьшения гидроудара при закрытии клапана, упрощения конструкции и снижения массы клапана.