ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН
GAS-DISTRIBUTING VALVE

Изобретение относится к конструкциям газораспределительных клапанов, которые управляют летательными аппаратами по плоскостям тангажа, рыскания и крена.
Известна конструкция газораспределительного клапана горячего газа, содержащая корпус с входным и двумя выходными патрубками, в выходные патрубки установлены седла, с которыми контактируют по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям заслонки, при этом каждая заслонка кинематически соединена со своим собственным валом (патент РФ №2355931, МПК F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).
Недостаток такой конструкции заключается в том, что диаметральные габариты газораспределительного клапана увеличиваются, что в некоторых случаях недопустимо.
Известна конструкция газораспределительного клапана, содержащая корпус с входным и двумя выходными патрубками, в выходные патрубки установлены седла, с которыми контактируют по взаимообращенным цилиндрическим поверхностям заслонки, при этом заслонки соединены кинематически с одним общим валом и установлены по отношению к валу с радиальным зазором (патент РФ №2377460, МПК F16K 11/085, F16K 5/12, F16K 5/04, 2009 г.).
Недостаток конструкции заключается в том, что значительно увеличивается величина шарнирного момента и усложняется расходная характеристика.
Целью изобретения является упрощение расходной характеристики, уменьшение габаритов, массы и величины шарнирного момента.
Указанная цель достигается тем, что в газораспределительном клапане, содержащим корпус с входным и двумя выходными патрубками, с седлами, установленными в выходные патрубки, с расходными отверстиями прямоугольной формы, с заслонками, контактирующими с седлами по взаимообращенным поверхностям вращения и кинематически соединенными каждая со своим валом при помощи приливов, жестко соединенных с валами, при этом заслонки установлены по отношению к валам с радиальным зазором, валы имеют общую ось, наружный вал установлен в крышку через подшипник и загерметезирован уплотнением, установленным в крышку, а внутренний вал установлен внутри полого участка наружного вала через подшипник и загерметизирован уплотнением, установленным в полый участок наружного вала, участки валов, противоположные выходным участкам, установлены в графитовый подшипник, выполненный в продольном сечении валов ступенчатой формы, в наружном валу в зоне кинематического соединения заслонки с внутренним валом выполнен паз секторной формы, торцевые стенки которого проходят через радиальную плоскость, проходящую через центр валов, а в поперечном сечении паз выполнен с обеспечением следующих условий: ω>α, β>0, ψ<180°, где α - угол между кромками расходного отверстия седла в поперечном сечении, ω - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр валов и точку пересечения приливов с диаметром внутреннего вала, β - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр валов и точку пересечения приливов с диаметром внутреннего вала, Ψ - угол между радиальными плоскостями, проходящими через кромки паза.
На фиг.1 приведен общий вид газораспределительного клапана.
На фиг.2 приведено поперечное сечение А-А газораспределительного клапана.
Газораспределительный клапан (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и двумя выходными 3 патрубками. В выходные патрубки 3 установлены седла 4 с расходными отверстиями 5 прямоугольной формы. С седлами 4 контактируют заслонки 6 по взаимообращенным поверхностям вращения, которые кинематически соединены с соосными между собой внутренним и наружным валами 7 и 8. Вал 7 расположен внутри вала 8, в дальнейшем вал 7 будем называть внутренним валом, а вал 8 - наружным. Заслонки 5 установлены по отношению к седлам 4 и валам 7 и 8 с радиальным зазором.
Корпус 1 жестко скреплен с крышкой 9. Наружный вал 8 проходит через крышку 9 и загерметизирован уплотнительными кольцами 10. Внутренний вал 7 расположен внутри наружного вала 8 и загерметизирован уплотнительными кольцами 11. На внутреннем и наружном валах 7 и 8 выполнены приливы 12 и 13, которые заходят в прорези заслонок 6, чем обеспечивается кинематическая связь заслонки и вала, каждый из валов с одной стороны установлен в подшипники качения 14 и 15, а с другой стороны установлен в общий графитовый подшипник 16, который в продольном сечении вала выполнен ступенчатой формы. Подшипник 14 установлен в крышке 9. Наружный вал 8 выполнен составным, и в нем образована полость 17, в которой расположен подшипник 15 для опоры внутреннего вала 7. Наружный вал 8 состоит из двух частей 18 и 19, которые жестко соединены между собой, например, при помощи штифтов 20. В наружном валу 8 в зоне приливов 12 внутреннего вала 7 выполнен паз 21 (фиг.2), торцы 22 которого проходят через радиальные поверхности с центром на оси внутреннего вала 7, и который идет от приливов 12 до конца наружного вала в сторону графитового подшипника 16. Внутренний вал 7 для обеспечения открытия расходного отверстия 5 седла 4 поворачивается по часовой стрелке, а наружный вал 8 - против часовой стрелки. В поперечном сечении паз 21 выполнен с обеспечением следующих условий: ω>α, β>0, ψ<180°, где α - угол между кромками расходного отверстия седла в поперечном сечении, ω - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр вала и точку пересечения приливов 12 с диаметром внутреннего вала 7, β - угол между радиальной плоскостью, проходящей через кромку паза, и радиальной плоскостью, проходящей через центр внутреннего вала 7 и точку пересечения приливов 12 с диаметром внутреннего вала 7, Ψ - угол между радиальными плоскостями, проходящими через кромки паза 21.
Сборка клапана происходит следующим образом. Сначала собирается корпус 1 с седлами 4 и графитовым подшипником 16. Затем в часть 18 наружного вала 8 вставляется подшипник 15, затем через уплотнительные кольца 11 вставляется внутренний вал 7, а часть 19 наружного вала 8 крепится при помощи штифтов 20 к части 18 наружного вала 8. Собранные таким образом валы через подшипник 14 и уплотнительные кольца 10 устанавливается в крышку 9. Затем в корпус устанавливаются заслонки 6, после чего к нему жестко крепится крышка, собранная с двумя валами.
Клапан работает следующим образом. В клапан через входной патрубок поступает газ и затем при помощи одного из валов открывается расходное отверстие одного из седел и происходит управление вектором тяги. Чтобы изменить направление вектора тяги первый вал поворачивает заслонку в сторону закрытия, а второй вал поворачивает другую заслонку в сторону открытия расходного отверстия седла. Благодаря тому, что в валу выполнен паз определенной величины происходит независимое относительное вращение валов. Выполнение угла ψ менее 180° обеспечивается исключение перемещения вала в графитовом подшипнике поперек его оси.
Таким образом, по сравнению с прототипом при том же расходном отверстии седла уменьшаются габариты клапана, вес, упрощается расходная характеристика и уменьшается величина шарнирного момента.