ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности, к обратным клапанам, применяемым в магистралях жидкостных ракетных двигателях.
Предшествующий уровень техники
Агрегаты автоматики, в том числе и обратные клапаны, устанавливаемые в магистралях ЖРД, подвержены широкому спектру нагрузок - силам давления жидкости или газа, термическим нагрузкам, большим вибронагрузкам и другим нагрузкам.
При воздействии вибрационных нагрузок на корпус обратного клапана могут возникнуть соударения подвижных элементов клапана с неподвижными, что приводит к преждевременному выходу клапана из строя.
В технике широко известно применение конструкционных материалов с большой жаропрочностью и усталостной прочностью, например, никелевых сплавов, которые обеспечивают нормальную работу агрегатов автоматики при высоких давлениях и высоких температурах. Также известно применение устройств, обеспечивающих нормальную работу обратных клапанов в среде с большими вибрационными нагрузками. Например, известно техническое решение (см. патент ФРГ №1909819, 1970 г.), в котором запорный орган обратного клапана фиксируется в открытом положении с помощью поршня, установленного в отдельной полости клапана и управляемого вручную. Аналог.
Недостаток аналога - сложная и громоздкая конструкция клапана. Кроме того, клапан с ручным управлением нельзя применять в ЖРД.
Известен также обратный клапан (авт. свид. СССР №544811 кл. F16K 15/02), включающий в себя корпус с входной и выходной полостями, седло, запорный орган - тарель, поджатый к седлу пружиной, ограничитель хода запорного органа, направляющую, с установленным в ней хвостовиком с возможностью скольжения, и средство для фиксации запорного органа, при этом в корпусе клапана выполнена полость, в которой установлен поршень со штоком, а на боковой поверхности штока запорного органа клапана выполнено углубление, в которое при открытом положении клапана входит шток поршня.
Недостаток - сложная и громоздкая конструкция клапана, Обладает низкой надежностью.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании простой и надежной в работе конструкции фиксатора затвора.
Эта задача решена за счет того, что в обратном клапане, содержащем корпус с входной и выходной полостями, седло, затвор, поджатый пружиной к седлу, направляющую втулку, в которой установлен хвостовик с затвором и фиксатор запорного органа, кроме того, в качестве фиксатора затвора применена коническая оболочка, охватывающая направляющую втулку и закрепленная на ней, а на торцовой поверхности основания конической оболочки и тыльной стороне затвора выполнены конические скосы, образующие уплотнения «конус по конусу», которые при стыковке затвора с конической оболочкой образуют камеру пониженного давления, в стенке которой выполнены радиальные отверстия, через которые осуществляется эжекция рабочего тела из камеры высокоскоростным потоком рабочего тела.
Другими отличиями являются:
- коническая оболочка выполнена за одно целое с направляющей втулкой.
- пружина установлена внутри камеры пониженного давления.
- на цилиндрической поверхности штока выполнены два центрирующих пояска, разнесенные по длине в пределах взаимодействия с направляющей.
Технический результат заключается в том, что создана наиболее простая и надежно работающая конструкция фиксатора затвора клапана.
Перечень чертежей
На фиг. 1 представлено продольное сечение обратного клапана; на фиг. 2 - клапан в открытом положении; на фиг. 3 - фрагмент А на фиг. 1; на фиг. 4 - фрагмент Б на фиг. 1.
Описание полезной модели
Обратный клапан устанавливается в магистрали подвода окислительного генераторного газа на привод ротора бустерного насоса окислителя и предназначен для разобщения газовой полости двигателя от полости жидкого кислорода в процессе хранения.
Обратный клапан (фиг. 1) содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, седло 4, затвор 5, поджатый пружиной 6. к седлу 4, направляющую втулку 7, в которую вставлен хвостовик 8 затвора 5. Для снижения трения между сопрягаемыми поверхностями направляющей втулки 7 с хвостовиком 8 на цилиндрической поверхности хвостовика 8 выполнены два центрирующих пояска 9 и 10. Эти пояски установлены с минимальным зазором между сопрягаемыми поверхностями. Обратный клапан также имеет фиксатор, состоящий из конической оболочки 11 и тыльной стороны 12 затвора 5. Коническая оболочка 11 закреплена на направляющей втулке 7, охватывает ее и коаксиально расположена с ней. На торцовой поверхности основания конической оболочки выполнен конический скос 13, а на тыльной стороне затвора клапана выполнен такой же конический скос 14. Конические скосы 13 и 14 являются уплотнениями между конической оболочкой и тыльной стороной 12 затвора 5. При стыковке затвора 5 с конической оболочкой образуется камера пониженного давления (фиг. 2). Снижение давления в этой камере происходит в результате эжекции рабочего тела из полости камеры высокоскоростным потоком, проходящим через проточную полость клапана через радиальные отверстия 15, выполненные в стенке конической оболочки.
Применение конической оболочки и затвора, на тыльной стороне которого выполнен конический скос, позволило создать наиболее простую конструкцию фиксатора и предотвратить радиальные и осевые смещения затвора при работе клапана. Это позволило повысить надежность работы клапана и двигателя в целом. Установка центрирующих поясков на поверхности хвостовика затвора позволила уменьшить трение между сопрягаемыми поверхностями и исключить заклинивание хвостовика.
Выполнение конической оболочки за одно целое с направляющей втулкой позволяет упростить технологию изготовления клапана.
Работает клапан следующим образом
В исходном положении при отсутствии поступления генераторного газа на вход в клапан затвор 5 усилием пружины 6 прижат к седлу 4, тем самым разобщая газовую полость двигателя от полости жидкого кислорода. При запуске двигателя с возрастанием давления генераторного газа затвор 5, преодолевая усилие пружины 6, отжимается от седла 4 корпуса 1 и открывает проходное сечение клапана. В этом положении происходит фиксация затвора. Вначале затвор стыкуется через уплотнительную пару «конус по конусу» с конической оболочкой 11 и поджимается к ней за счет возникающих сил от действия динамического потока рабочего тела. В результате этого образуется камера пониженного давления, и затвор сильнее поджимается к этой оболочке силами, возникающими от эжекции рабочего тела из камеры через отверстия 15 высокоскоростным потоком рабочего тела.
При останове двигателя с уменьшением давления затвор 5 под действием усилия пружины 6 возвращается в исходное положение.
Промышленное применение
Предлагаемая полезная модель может найти применение во многих отраслях техники, но наиболее предпочтительно ее использование в магистралях жидкостных ракетных двигателей.