регулятор расхода

Формула изобретения

1. Регулятор расхода, содержащий корпус, имеющий основной входной и выходной патрубки, внутри корпуса в его передней части неподвижно закреплена передняя направляющая втулка, выполненная с передними дроссельными отверстиями и поперечной перегородкой, внутреннее пространство передней направляющей втулки, ограниченное поперечной перегородкой, образует входную полость, которая сообщена непосредственно с основным патрубком, коаксиально передней направляющей втулке размещена гильза, кинематически связанная с приводом принудительного ее перемещения вдоль указанной втулки с возможностью перекрытия передних дроссельных отверстий, внутри корпуса соосно с передней направляющей втулкой неподвижно закреплена задняя направляющая втулка, в стенках которой выполнены выходные дроссельные отверстия, при этом между перегородкой и задней направляющей втулкой размещен золотник, выполненный в виде подвижного поршня с юбкой, установленного с образованием с поперечной перегородкой поршневой полости, причем поршень подпружинен относительно задней направляющей втулки и установлен с возможностью контакта с поперечной перегородкой, причем между корпусом и указанными передней и задней направляющими втулками сформирована проточная полость, сообщающая входную полость с выходным патрубком посредством передних и выходных дроссельных отверстий, в юбке поршня выполнены отверстия, расположенные с возможностью сообщения образуемой этой юбкой полости с проточной полостью, а задняя часть юбки свободно посажена на заднюю направляющую втулку с возможностью перекрытия на последней выходных дроссельных отверстий, отличающийся тем, что он снабжен обратным клапаном и настроечным дросселем, расположенным в канале, сообщающем входную полость с проточной полостью, а корпус снабжен дополнительным входным патрубком, расположенным в его передней части и сообщенным с входной полостью посредством входных отверстий, выполненных в передней направляющей втулке, наружную поверхность которой охватывает гильза с принудительным перемещением, при этом обратный клапан смонтирован в основном входном патрубке со стороны входной полости, а в перегородке выполнены отверстия для сообщения входной полости с поршневой полостью.

2. Регулятор расхода по п.1, отличающийся тем, что обратный клапан выполнен в виде подпружиненного затвора с хвостовиком, размещенным в направляющей гильзе, смонтированной на несущих пилонах, расположенных во входной полости и закрепленных на передней направляющей втулке.

3. Регулятор расхода по п.2, отличающийся тем, что затвор обратного клапана выполнен со сквозным осевым отверстием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области агрегатов автоматики, в частности к регуляторам расхода, устанавливаемым в гидравлических системах энергетических установок, например в системах регулирования жидкостных ракетных двигателей.

Известен регулятор расхода из патента США N3130747, НКИ 137-504, 1964, в котором имеется подпружиненный золотник, сообщающийся с одной стороны с входной полостью агрегата, а с другой - с внутренней полостью регулятора через отверстия в золотнике. Этот регулятор принимаем за аналог изобретения. Недостаток аналога в том, что он предназначен для работы в условиях постоянного расхода, что не позволяет обеспечить работу магистрали на различных режимах.

Из анализа уровня техники известен регулятор расхода жидкости, содержащий корпус, имеющий основной входной и выходной патрубки, внутри корпуса в его передней части неподвижно закреплена передняя направляющая втулка, выполненная с передними дроссельными отверстиями и поперечной перегородкой, внутреннее пространство передней направляющей втулки, ограниченное поперечной перегородкой, образует входную полость, которая сообщена непосредственно с основным патрубком, коаксиально передней направляющей втулке размещена гильза, кинематически связанная с приводом принудительного ее перемещения вдоль указанной втулки с возможностью перекрытия передних дроссельных отверстий, внутри корпуса соосно передней направляющей втулке неподвижно закреплена задняя направляющая втулка, в стенках которой выполнены выходные дроссельные отверстия, при этом между перегородкой и задней направляющей втулкой размещен золотник, выполненный в виде подвижного поршня с юбкой, установленного с образованием с поперечной перегородкой поршневой полости, причем поршень подпружинен относительно задней направляющей втулки и установлен с возможностью контакта с поперечной перегородкой, причем между корпусом и указанными передней и задней направляющими втулками сформирована проточная полость, сообщающая входную полость с выходным патрубком посредством передних и выходных дроссельных отверстий, в юбке поршня выполнены отверстия, расположенные с возможностью сообщения образуемой этой юбкой полости с проточной полостью, а задняя часть юбки свободно посажена на заднюю направляющую втулку с возможностью перекрытия на последней выходных дроссельных отверстий (см. Энциклопедия "Космонавтика", Москва, издательство "Советская энциклопедия", 1985 г., стр. 16, рис. 9).

Недостаток известного регулятора заключается в том, что при дальнейшем уменьшении минимального расхода, расход жидкости, перетекаемой по зазорам между деталями регулятора, становится соизмерим с расходом через задающее дросселирующее устройство, вследствие чего точность установки нужной величины расхода заметно снижается. Это касается в первую очередь поддержания малых расходов, что особенно важно на пусковых режимах двигателей.

Кроме того известный регулятор требует специальных устройств для переключения ЖРД с питания от дополнительного входного патрубка (на двигателе это питание от пускового бачка) на питание из основного входного патрубка (т.е. на питание из основной магистрали ЖРД).

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка конструкции регулятора расхода жидкости, позволяющей при фиксированном положении задающего устройства (валика) осуществить запуск двигателя с обеспечением расхода рабочего тела через дополнительный ввод его в регулятор расхода с повышенной точностью.

Технический результат заключается в повышении точности работы регулятора на малых расходах, а также в обеспечении возможности переключения питания регулятора с питания от дополнительного входного патрубка на питание от основного входного патрубка.

Указанная выше задача решается тем, что регулятор расхода жидкости, содержащий корпус, имеющий основной входной и выходной патрубки, внутри корпуса в его передней части неподвижно закреплена передняя направляющая втулка, выполненная с передними дроссельными отверстиями и поперечной перегородкой, внутреннее пространство передней направляющей втулки, ограниченное поперечной перегородкой, образует входную полость, которая сообщена непосредственно с основным патрубком, коаксиально передней направляющей втулке размещена гильза, кинематически связанная с приводом принудительного ее перемещения вдоль указанной втулки с возможностью перекрытия передних дроссельных отверстий, внутри корпуса соосно передней направляющей втулке неподвижно закреплена задняя направляющая втулка, в стенках которой выполнены выходные дроссельные отверстия, при этом между перегородкой и задней направляющей втулкой размещен золотник, выполненный в виде подвижного поршня с юбкой, установленного с образованием с поперечной перегородкой поршневой полости, причем поршень подпружинен относительно задней направляющей втулки и установлен с возможностью контакта с поперечной перегородкой, причем между корпусом и указанными передней и задней направляющими втулками сформирована проточная полость, сообщающая входную полость с выходным патрубком посредством передних и выходных дроссельных отверстий, в юбке поршня выполнены отверстия, расположенные с возможностью сообщения образуемой этой юбкой полости с проточной полостью, а задняя часть юбки свободно посажена на заднюю направляющую втулку с возможностью перекрытия на последней выходных дроссельных отверстий, дополнительно снабжен обратным клапаном и настроечным дросселем, расположенным в канале, сообщающем входную полость с проточной полостью, а корпус снабжен дополнительным входным патрубком, расположенным в его передней части и сообщенным со входной полостью посредством входных отверстий, выполненных в передней направляющей втулке, наружную поверхность которой охватывает гильза с принудительным перемещением, при этом обратный клапан смонтирован в основном входном патрубке со стороны входной полости, а в перегородке выполнены отверстия для сообщения входной полости с поршневой полостью.

Кроме того, обратный клапан выполнен в виде подпружиненного затвора с хвостовиком, размещенным в направляющей гильзе, смонтированной на несущих пилонах, расположенных во входной полости и закрепленных на передней направляющей втулке, а затвор обратного клапана выполнен со сквозным осевым отверстием, необходимым для вакуумирования полостей двигателя.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез регулятора расхода текучей среды.

Описываемый регулятор расхода текучей среды содержит полый корпус 1, имеющий основной 2 и дополнительный 3 входные патрубки, а также выходной патрубок 4. Основной входной патрубок 2 служит для подвода основного компонента топлива, а дополнительный входной патрубок 3 - для подвода пускового компонента топлива.

Внутри корпуса 1 в его передней части неподвижно закреплена передняя направляющая втулка 5, выполненная за одно целое с перегородкой 6, внутреннее пространство которой образует входную полость 7, причем между втулкой 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 образована проточная полость 8, а в стенках этой втулки выполнены передние дроссельные отверстия 9, сообщающие входную полость 7 с проточной полостью 8.

Внутри корпуса 1 в его задней части соосно передней направляющей втулке неподвижно закреплена задняя направляющая втулка 10, в стенках которой выполнены выходные дроссельные отверстия 11, сообщающие проточную полость 8 с выходным патрубком 4.

Неподвижность относительно корпуса 1 передней 5 и задней 10 направляющих втулок обеспечена за счет поджатия их в осевом направлении до упора в упомянутый корпус с помощью гайки 12.

Между передней 5 и задней 10 направляющими втулками размещен золотник, выполненный в виде подвижного поршня 13 с юбкой 14. Поршень 13 посредством пружины 15 подпружинен относительно задней направляющей втулки 10, контактирует с внутренней поверхностью задней части передней направляющей втулки 5, и в его юбке 14 выполнены отверстия 16. Задняя часть юбки 14 свободно посажена на заднюю направляющую втулку 10 с возможностью перекрытия на последней выходных дроссельных отверстий 11.

На переднюю направляющую втулку 5 надета охватывающая ее гильза 17, кинематически связанная с приводом 18 принудительного перемещения этой гильзы вдоль втулки 5 и размещенная с возможностью перекрытия передних дроссельных отверстий 9 в этой втулке. Привод 18 может быть выполнен в виде электропривода (на чертеже не показан), выходной вал которого связан через реечное зубчатое зацепление с гильзой 17.

Поршневая полость (A), образованная между перегородкой 6 и поршнем 13, через отверстия 19, 20, 21 и 22 сообщена с дополнительным входным патрубком 3. Полость (B) со стороны юбки поршня 13 также сообщена с патрубком 3 через отверстия 16, проточную полость 8 в корпусе 1, отверстия 23 и 24, между которыми установлен настроечный дроссель в виде регулировочного винта 25, входную полость 7 и отверстие 22.

На основном входном патрубке 2 со стороны входной полости 7 смонтирован обратный клапан. Этот клапан выполнен в виде подпружиненного посредством пружины 26 затвора 27 с хвостовиком 28. Этот хвостовик размещен в направляющей гильзе 29, смонтированной на несущих пилонах 30 во входной полости 7. Затвор 27 имеет сквозное осевое отверстие 31.

Работает описываемый регулятор следующим образом.

При подаче пускового компонента топлива в патрубок 3 этот компонент через отверстия 22, 24 и 23 поступает в проточную полость 8 и через выходные дроссельные отверстия 11 и выходной патрубок 4 выводится в систему. Перетекание пускового компонента топлива при этом в полость основного входного патрубка 2 предотвращается подпружиненным затвором 27, прижатым к седлу корпуса 1, а передние дроссельные отверстия 9 в это время закрыты гильзой 17, прижатой в осевом направлении к торцу втулки 5 с помощью привода 18.

Необходимая величина проходного сечения между отверстиями 23 и 24 устанавливается при изготовлении регулятора путем поворота регулировочного винта 25. Величина расхода пускового компонента топлива определяется величиной проходного сечения канала, по которому он протекает, и разницей давления на входе и выходе этого канала. Таким образом, для поддержания постоянства расхода, заданного регулировочным винтом 25, необходимо обеспечить неизменную разницу (перепад) давлений на входе и выходе этого канала. Для этого давление пускового компонента топлива в полости отверстия 24 подводится также через отверстия 21, 20 и 19 в полость (A), а давление в полости отверстия 23 через проточную полость 8 и отверстия 16 в юбке 14 подводится в полость (B). При этом величина номинального перепада давлений в полостях A и B, а следовательно, и постоянство расхода, обеспечивается равенством усилия пружины 15 и силы, действующей на поршень 13 золотника. При случайных отклонениях этого перепада давлений от номинального значения баланс этих сил нарушается, поршень 13 перемещается в ту или другую сторону, частично закрывая или приоткрывая задние дроссельные отверстия 11. Номинальный перепад давлений на поршне 13, а следовательно, и номинальный расход пускового компонента топлива через регулятор восстанавливаются.

Для перехода на основной компонент топлива с помощью привода 18 перемещают гильзу 17, приоткрывая при этом передние дроссельные отверстия 9. Подаваемый через входной патрубок 2 основной компонент топлива, отжав от седла корпуса 1 затвор 27, начинает поступать в регулятор и затем в систему. При дальнейшем смещении гильзы 17 увеличивают расход основного компонента топлива через регулятор до требуемой величины.

При этом нарастающим давлением осуществляется перекрытие магистрали дополнительного патрубка 3, например с помощью обратного клапана, установленного в этой магистрали (на фигуре не показано), прекращая расход компонента топлива через нее.

Поддержание постоянства расхода основного компонента топлива через регулятор осуществляется на тех же принципах, как и пускового компонента топлива.

Сквозное осевое отверстие 31, выполненное в затворе 27, служит для обеспечения гарантированного опорожнения внутренней полости регулятора в процессе испытаний блоков системы на заводе-изготовителе.

Промышленная применимость.

Регулятор расхода предназначен для жидкостных магистралей в основном жидкостных ракетных двигателей. Он может быть также использован на различных машинах и установках, в которых имеются жидкостные магистрали.