Стендовая установка для определения величины шарнирного момента регуляторов расхода газа
TEST BENCH FOR DETERMINING VALUE OF HINGED MOMENT OF GAS FLOW RATE REGULATORS

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и направлено на создание стендовой установки для испытаний регуляторов расхода газа. Одной из задач, возникающих при испытаниях регуляторов расхода, является определение величины так называемого шарнирного момента, т.е. момента, возникающего в кинематической цепи привод - регулирующий элемент, при работе регулятора. Как правило, источником рабочего тела при испытаниях регуляторов служат заряды твердого топлива, в том числе и заряды, содержащие металлические добавки, для повышения энергетических характеристик. В основном это мелкодисперсный порошок алюминия, который может составлять до 20% массы заряда (В.Е. Алемасов и др. «Теория ракетных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1980 г., стр. 401). Металлизированные добавки осаждаются на деталях и узлах и влияют на величину шарнирного момента, т.к. препятствует движению регулирующих элементов.
Известен способ прочностных испытаний кинематической цепи привод - регулирующий элемент и регулятор расхода для его осуществления. В этом способе стендовая установка для его осуществления состоит из источника питания, соединенного с регулятором расхода, и привода, который, в свою очередь, через датчик силы соединен с регулирующим элементом (РФ патент №2397470, М. кл. G01M 15/04, 2008 г. ).
Недостаток этой установки заключается в том, что для проверки влияния на величину шарнирного момента различного процентного содержания металлических добавок в регуляторах расхода, работающих на продуктах сгорания твердого топлива, требуется проведение целого ряда испытаний. Для каждого испытания необходимо изготовление зарядов с различным процентным содержанием металлических добавок и применение нового регулятора расхода. Все это приводит к удорожанию и усложнению испытаний. Кроме того, на величину шарнирного момента влияют еще и конструктивные особенности регулятора, такие как точность изготовления деталей и узлов, входящих кинематическую цепь привод - регулирующий элемент, поэтому сложно сравнить результаты испытаний с разными регуляторами.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение точности определения шарнирного момента в регуляторах расхода, упрощение и удешевление испытаний по определению влияния на величину шарнирного момента различного процентного содержания металлических добавок в зарядах твердого топлива.
Указанная задача решается тем, что в стендовой установке для определения величины шарнирного момента регуляторов расхода газа, содержащей установленные в камере сгорания заряд твердого топлива и воспламенитель, регулятор расхода газа с регулирующим элементом и приводом, между которыми установлен датчик кинематических характеристик, блок управления, заряд твердого топлива выполнен в виде n - числа отдельных шашек, идентичных по форме и химическому составу, но с минимальным и максимальным содержанием металлических добавок, помещенных в n - камер сгорания, а число шашек в каждом заряде твердого топлива с максимальным содержанием металлических добавок возрастает от 1 до n в каждой последующей камере, причем камеры сгорания соединены газоходами через отсечные клапана с перепускной камерой, связанной с регулятором расхода газа, а блок управления связан с каждой камерой сгорания с возможностью их последовательного включения по мере увеличения в них количества шашек с максимальным содержанием металлических добавок, при этом регулятор расхода газа выполнен с регулирующими элементами кратными двум.
На фиг. 1 приведена конструкция стендовой установки для определения величины шарнирного момента регуляторов расхода (вид сбоку).
На фиг. 2 приведено сечение конструкции стендовой установки для определения величины шарнирного момента регуляторов расхода (вид сверху).
Стендовая установка для определения величины шарнирного момента регуляторов расхода (фиг. 1, 2) состоит из однотипных камер сгорания 1 с воспламенителями 2 и зарядами твердого топлива 3, выполненными в виде n - числа отдельных шашек 4 и 5, идентичными по форме и химическому составу, но с различным содержанием металлических добавок (минимальным и максимальным). Число камер сгорания 1 равно количеству n, установленных в них шашек 4 и 5. Так, например, при четырех камерах сгорания 1, в первой камере сгорания «А» заряд твердого топлива 3 выполнен из четырех шашек: трех шашек с 4 минимальным содержанием металлических добавок и одной шашки 5 с максимальным содержанием металлических добавок. В следующих камерах сгорания «Б», «В», «Г» количество шашек 4 с минимальным содержанием металлических добавок уменьшается, а количество шашек 5 с максимальным содержанием металлических добавок увеличивается. Камеры сгорания 1 соединены газоходами 6 через отсечные клапана 7 с перепускной камерой 8, связанной с регулятором расхода 9. Стендовая установка снабжена блоком управления 10, регулирующим порядок включения камер сгорания 1. В перепускной камере 8 установлен датчик давления 11. Регулятор расхода газа 9, снабжен приводом 12, который через датчик кинематических характеристик 13 соединен с регулирующим элементом 14 регулятора расхода газа 9. На представленных фигурах регулятор расхода газа 9, как вариант, выполнен с кратными двум регулирующими элементами 14.
Стендовая установка работает следующим образом. Первоначально блок управления 10 подает сигнал на отсечной клапан 7 и воспламенитель 2 камеры «А», в которой заряд выполнен из трех шашек 4 и одной шашки 5, при этом отсечные клапаны 7 камер «Б», «В», «Г» закрыты. В процессе работы камеры «А» регулирующие элементы 14 регулятора 9 перемещаются по заданной программе, а датчик 13 определяет шарнирный момент в кинематической цепи привод 12 - регулирующий элемент 14. По мере выгорания заряда в камере «А» при достижении в перепускной камере 8 давления порядка 1 атм., которое определяет датчик давления 11, подается сигнал на отсечной клапан 7 и воспламенитель 2 камеры «Б», в которой заряд выполнен из двух шашек 4 и двух шашек 5, и так далее.
Установка регулятора расхода газа 9 с кратными двум регулирующими элементами 14 позволяет при работе поддерживать постоянное давление за счет обеспечения постоянного расхода продуктов сгорания.
В установке используется регулятор расхода с кратными двум регулирующими элементами, причем программа функционирования регулятора составлена таким образом, что одна регулирующая пара находится в режиме ожидания (один канал регулятора закрыт). Это позволяет более точно определять величину шарнирного момента, за счет учета прогрева и не прогрева конструкции.
Наборная структура зарядов позволяет варьировать содержанием металлических добавок в каждом из зарядов, изменяя количественное соотношение в нем шашек, содержащих максимально и минимально металлические добавки, что позволяет сократить номенклатуру топливных составов до двух модификаций. Благодаря этому предложенное техническое решение сокращает производственные затраты на разработку, технологическое обеспечение, изготовление и отработку потребной номенклатуры зарядов.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, стендовая установка позволяет упростить и удешевить проведение испытаний, а также повысить точность определения влияния величины шарнирного момента в регуляторах расхода газа, работающих на продуктах сгорания твердого топлива, в зависимости от различного содержания металлических добавок в них.