КЛАПАН РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГАЗА
GAS FLOW RATE CONTROL VALVE

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание клапанов регулирования расхода газа для управления летательным аппаратом в плоскостях тангажа, рыскания и крена.
Известна конструкция клапана для регулирования расхода горячего газа, состоящая из корпуса с входным и выходным патрубком, седла, расходное отверстие которого перекрывается заслонкой, которая приводится во вращение валом, установленным в корпус через подшипники, один из которых является подшипником качения, а другой подшипником скольжения, выполненным из графита, вал от осевого перемещения зафиксирован прокладкой, контактирующей с внутренней обоймой подшипника качения. (Патент №2493461, РФ, кл. F16K 5/05, F16K 5/12, 2012 г.).
Недостаток конструкции заключается в том, что вал от перемещения ограничен только в одну сторону, а в другую сторону может перемещаться свободно, что может привести при транспортных и полетных перегрузках к выходу вала из зацепления с заслонкой, что приведет к нарушению работоспособности клапана, т.к. он не будет обеспечивать регулирования расхода горячего газа, для чего он предназначен.
Целью изобретения является увеличение надежности работы клапана за счет исключения перемещения вала до включения клапана в работу.
Указанная цель достигается тем, что в клапане регулирования расхода газа, состоящем из корпуса с входным и выходным патрубками, седла, заслонки и вала, контактирующего с заслонкой и установленного с одной стороны в подшипник качения, внутреннея обойма которого через прокладку контактирует с валом, а с другой стороны вал установлен в графитовый подшипник скольжения, в торцевой поверхности вала, который поджат последовательно установленными соосно валу графитовой и резиновой втулками, выполнена коническая выемка, соосно наружной цилиндрической поверхности вала, причем графитовая втулка выполнена в виде шарового слоя, контактирующего по сферической поверхности с внутренней цилиндрической поверхностью графитового подшипника скольжения, и сопряженного с ним конуса, осесимметричного со сферической поверхностью шарового слоя и упирающегося своей вершиной в коническую выемку вала, а угол при вершине конуса выемки меньше угла при вершине конической выемки вала, причем резиновая втулка выполнена из материала с возможностью пластической деформации, а ее наружный диаметр меньше внутреннего диаметра графитового подшипника и имеет длину в свободном состоянии больше, чем расстояние между торцом графитовой втулки и торцом корпуса, с которым контактирует резиновая втулка, а коническая выемка вала и коническая часть графитовой втулки при вершине выполнена по сфере.
На фиг.1 изображена конструкция клапана регулирования расхода газа.
На фиг.2 изображена часть конструкции клапана.
Клапан регулирования расхода газа (Фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками (выходных патрубков может быть несколько), седла 4, установленного в выходной патрубок, заслонки 5, которая контактирует с седлом, например по сферической поверхности, и вала 6, кинематически связанного с заслонкой и установленного с одной стороны в подшипник качения 7, внутренняя обойма которого через прокладку 8 контактирует с валом, а с другой стороны вал установлен в графитовый подшипник скольжения 9. В торцевой поверхности вала, заходящего в графитовый подшипник, выполнена соосно заходящему в графитовый подшипник наружному диаметру выемка 10 конической формы, с которой контактирует втулка 11 из графита, при этом часть графитовой втулки, контактирующая с конической выемкой вала, выполнена также в виде конуса 12, а часть графитовой втулки, контактирующая с внутренней поверхностью графитового подшипника, выполнена в виде шарового слоя 13. Конус 12 выполнен осесимметричным со сферической поверхностью шарового слоя. Конус 12 упирается своей вершиной в коническую выемку 10 вала 6. Шаровой слой 13 контактирует по сферической поверхности с внутренней цилиндрической поверхностью графитового подшипника скольжения. Между графитовой втулкой 11 и корпусом установлена цилиндрическая резиновая втулка 14, толщина Н которой превышает расстояние h между торцом графитовой втулки и торцом корпуса, с которым контактирует резиновая втулка 14. Наружный диаметр d втулки 14 выполнен меньше внутреннего диаметра D графитового подшипника, а угол α при вершине конической выемки вала превышает угол β при вершине конической части графитовой втулки. Коническая выемка 10 вала 6 и конус 12 графитовой втулки 11 при вершине могут быть выполнены по сфере (Фиг.2). Резиновая втулка 14 выполнена из материала, обладающего пластической деформацией, например, из резиновой смеси 51-2186.
До включения клапана в работу не происходит перемещение вала под действием транспортных или полетных перегрузок благодаря тому, что вал зафиксирован от перемещения с обеих сторон. С одной стороны стоит прокладка 8, которая упирается во внутреннюю обойму подшипника качения 7, а с другой стороны вал поджат графитовой втулкой 11 и резиновой втулкой 14. Т.к. вал 6 с одной стороны через прокладку 8 упирается во внутреннюю обойму подшипника 7, а с другой упирается в конус 12 графитовой втулки 11, не происходит значительное повышение крутящего момента, потому что момент равен произведению усилия на плечо приложения этого усилия, а плечо приложения усилия равно нулю, т.к. усилие приложено в центр вала. Благодаря тому что наружный диаметр резиновой прокладки d выполнен меньше внутреннего диаметра графитового подшипника D, обеспечивается сжатие резиновой втулки 14. Выполнением части 13 графитовой втулки 11 по сфере и угла α больше угла β обеспечивается самоустановка втулки 11 по центру вала. Выполнение конической выемки 10 вала 6 и конуса 12 графитовой втулки 11 при вершине по сфере исключает разрушение при изготовлении наконечника конуса 12.
При работе в клапан поступает холодный или горячий газ. Если поступает горячий газ, то резиновая втулка 14 может сгореть, а т.к. давление газа действует на вал и поджимает его через прокладку 8, то вал не может передвигаться в осевом направлении.
Таким образом, обеспечивается увеличение надежности работы клапана за счет исключения осевого перемещения вала до включения клапана в работу.