RU2828401C1

RU2828401C1 - Constant differential pressure regulator slide valve

Info

Publication number: RU2828401C1
Application number: RU2024100605A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Горин; Вера Михайловна Боева; Юлия Николаевна Каплина; Анатолий Иванович Каширин; Айжан Фанилевна Плечева
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева"
Filing date: 2024-01-10
Publication date: 2024-10-11

Abstract

FIELD: pneumohydraulic automation.

SUBSTANCE: distributing screen is installed in the inlet cavity of the regulator housing, which forms a manifold for uniform distribution of flow relative to the actuating valve through holes, which exclude the possibility of oscillations of movable elements of the slide valve.

EFFECT: increased reliability of pressure regulator operation.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к пневмогидравлической автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления для регулирования расходов жидкостных и газовых потоков по сигналам от системы управления.The invention relates to pneumatic-hydraulic automation and can be used in automatic control systems for regulating the flow rates of liquid and gas flows based on signals from the control system.

В современных двигателях возникла необходимость поддерживать постоянный расход топлива при помощи регулятора постоянного перепада давления, построенного из золотника и серводросселя (см. стр. 90, 92, Рис. 3.11 и Рис. 3.12, книга под редакцией Ягодникова Д.А. «Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигательных установок» - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 г.).In modern engines, it has become necessary to maintain a constant fuel consumption using a constant pressure differential regulator, constructed from a spool valve and a servo throttle (see pp. 90, 92, Fig. 3.11 and Fig. 3.12, book edited by D.A. Yagodnikov “Control units of liquid rocket propulsion systems” - Moscow: Bauman Moscow State Technical University, 2015).

Золотник, в корпусе которого установлены: фильтр 1, сильфон 2, тарели 3 и 10, пластина демпфера 4, пружина 5, заглушка 6, пята 7, сильфонный пакет 8, клапан 9, седло 11, а также имеются: полость входа Г с наконечником входа А, полость Е, в которой расположено задающее устройство - пружина 5, полость Д, которая соединена выходным наконечником Б с полостью управления серводросселя.A spool valve, in the body of which are installed: filter 1, bellows 2, plates 3 and 10, damper plate 4, spring 5, plug 6, heel 7, bellows pack 8, valve 9, seat 11, and also has: input cavity G with input tip A, cavity E, in which the setting device is located - spring 5, cavity D, which is connected by output tip B to the control cavity of the servo throttle.

Серводроссель состоит из корпуса 7, в котором установлены: уплотнители сервопоршня - манжеты 1 и 2, фильтр, защищающий от загрязнения жиклер 5, поршень 6, перемещающий профилированную иглу, возвратная пружина 8, стакан с седлом 9.The servo throttle consists of a housing 7, in which the following are installed: servo piston seals - cuffs 1 and 2, a filter protecting the jet 5 from contamination, a piston 6 moving a profiled needle, a return spring 8, a cup with a seat 9.

Для подавления колебаний в золотнике и в серводросселе установлены демпферы, чтобы обеспечить динамическую устойчивость при работе изделия. В серводросселе имеется гидравлический демпфер, а в золотнике установлен механический демпфер из гнутой пластинчатой пружины (см. стр. 141, таблица 3.3, книга под редакцией Ягодникова Д.А. «Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигательных установок» - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 г.), концы плоских участков которой опираются на цилиндрическую поверхность корпуса, а середины плоских участков поджимаются к подвижному диску, соединенному кинетически с клапаном 9 золотника.To suppress vibrations, dampers are installed in the spool and in the servo throttle to ensure dynamic stability during operation of the product. The servo throttle has a hydraulic damper, and the spool has a mechanical damper made of a bent leaf spring (see p. 141, table 3.3, book edited by D.A. Yagodnikov "Liquid Rocket Propulsion Control Units" - Moscow: Bauman Moscow State Technical University, 2015), the ends of the flat sections of which rest on the cylindrical surface of the body, and the middles of the flat sections are pressed against the movable disk, kinetically connected to the valve 9 of the spool.

К конструктивным недостаткам золотника относится трудоемкая настройка необходимого демпфирующего усилия - поджатия пластины к диску в демпфере. При изготовлении (до сварки золотника) настройка осуществляется подбором из запасных пластин, а в отсутствии запасных – подгибанием, деформацией плоских участков, контактирующих с диском.The design disadvantages of the valve include the labor-intensive adjustment of the required damping force - pressing the plate to the disk in the damper. During manufacture (before welding the valve), the adjustment is carried out by selecting from spare plates, and in the absence of spare ones - by bending, deforming the flat sections in contact with the disk.

При работе с многоразовыми включениями после пауз происходят пусковые гидроудары и перегрузки в магистралях, которые постепенно приводят к изменению усилий поджатия деформированных при настройках пластин, что ведет к возникновению колебаний, источником которых уже являются подвижные элементы золотника.When working with multiple inclusions after pauses, starting hydraulic shocks and overloads occur in the main lines, which gradually lead to a change in the compression forces of the plates deformed during adjustments, which leads to the occurrence of vibrations, the source of which are already the moving elements of the valve.

Конструкция золотника обеспечивает подачу компонента топлива из насоса через входной наконечник и одно отверстие в корпусе, что вызывает неравномерное обтекание потока клапана 9. При этом пульсации, вызванные работой насоса в изделии, становятся дополнительной причиной нештатной работы подвижных элементов золотника.The design of the spool valve ensures the supply of the fuel component from the pump through the inlet tip and one hole in the body, which causes uneven flow around the valve 9. In this case, the pulsations caused by the operation of the pump in the product become an additional reason for the abnormal operation of the moving elements of the spool valve.

К конструктивным недостаткам золотника относится и расположение демпфирующих пластин, обжимающих диск, размещенных на тарели 3, покачивающейся опоры под пружину 5. Настройка демпфирующего усилия происходит без учета перекоса тарели 3. Известно, что у всех пружин сжатия, опирающихся на тарели, установленные в центрах (с покачиванием), торцы пружин занимают свое определенное положение, не перпендикулярное оси пружины, поэтому возможно изменение характеристики золотника с изменением положения тарели 3 относительно оси во время работы.The design flaws of the spool valve also include the location of the damping plates that compress the disk, placed on the plate 3, the rocking support under the spring 5. The damping force is adjusted without taking into account the tilt of the plate 3. It is known that for all compression springs that rest on plates installed in the centers (with rocking), the ends of the springs occupy their own specific position, not perpendicular to the axis of the spring, therefore it is possible to change the characteristics of the spool valve with a change in the position of the plate 3 relative to the axis during operation.

Золотник и серводроссель имеют цельносварные конструкции, и когда при изготовлении после сварки и при дальнейших проверках до установки в изделии происходит изменение характеристик золотника, в основном из-за отгибания пластин демпфера для подгонки демпфирующего усилия, возникает необходимость в разборке золотника.The spool and servo throttle are all-welded structures, and when, during manufacturing after welding and during further checks before installation in the product, the characteristics of the spool change, mainly due to bending of the damper plates to adjust the damping force, it becomes necessary to disassemble the spool.

Применяемый демпфер с гнутой пластинчатой пружиной и технология его настройки трудозатратна по времени, особенно подгонкой усилия поджатия с подгибанием пластин и с каждой последующей перепроверкой.The damper used with a bent plate spring and the technology for its adjustment are labor-intensive in terms of time, especially with adjusting the compression force with bending the plates and with each subsequent recheck.

Предлагаемый золотник для регулятора постоянного перепада давления дает возможность настраивать демпфер на его характеристики при изготовлении более технологично, а также исключить возможность нештатной работы подвижных элементов при открытии клапана.The proposed valve for the constant differential pressure regulator makes it possible to adjust the damper to its characteristics during manufacturing more technologically, and also to eliminate the possibility of abnormal operation of moving elements when opening the valve.

Поставленная цель достигается тем, что в известном золотнике выполнены следующие изменения:The stated goal is achieved by making the following changes to the known valve:

- во входной полости корпуса установлен экран распределительный, образующий коллектор для равномерного распределения потока относительно исполнительного клапана через отверстия такой суммарной площади, чтобы не создавалось значительного сопротивления, влияющего на работоспособность золотника, и расположенные так, чтобы исключить возможность нештатной работы подвижных элементов,- a distribution screen is installed in the inlet cavity of the housing, forming a manifold for uniform distribution of the flow relative to the actuator valve through openings of such a total area that significant resistance is not created that affects the operability of the valve, and located so as to exclude the possibility of abnormal operation of the moving elements,

- демпферное устройство установлено в полость ограничителя хода штока сильфонного пакета и закреплено крепежной гайкой, а демпферное устройство состоит из лепестковой пружины, регулировочной гайки, пяты на подвижном штоке, ввернутой в шток сильфонного пакета. На конус пяты опирается тарель задающей пружины, а цилиндрическая поверхность обжимается лепестками демпферной пружины.- the damper device is installed in the cavity of the bellows package rod stroke limiter and secured with a fastening nut, and the damper device consists of a petal spring, an adjusting nut, a heel on the movable rod, screwed into the bellows package rod. The plate of the setting spring rests on the cone of the heel, and the cylindrical surface is compressed by the petals of the damper spring.

Демпферная пружина выполнена в виде тонкостенного кольца-шайбы из листа и имеет в основном форму конической поверхности, а на периферии конической поверхности выполнен опорный буртик для крепления пружины в золотнике, который жестко поджат гайкой крепежной к торцевой поверхности в полости одной из деталей блока ограничителя хода. На конусной поверхности демпферной пружины выполнены осевые прорези, которые и образуют лепестки. И в конусную поверхность опирается регулировочная гайка таким образом, что при ее затягивании поджимаются лепестки, меняется усилие обжатия пяты лепестками, т.е. меняется демпфирующее усилие. Демпферное устройство технологично в настройке поджатия лепестков к пяте, которое регулируется при помощи настроечной гайки и не меняется после выполнения замыкающих сварных швов при изготовлении золотника.The damper spring is made in the form of a thin-walled ring-washer made of sheet and has mainly the shape of a conical surface, and on the periphery of the conical surface there is a support flange for fastening the spring in the valve, which is rigidly pressed by a fastening nut to the end surface in the cavity of one of the parts of the stroke limiter block. On the conical surface of the damper spring there are axial slots, which form the petals. And the adjusting nut rests on the conical surface in such a way that when it is tightened, the petals are pressed, the force of compression of the heel by the petals changes, i.e. the damping force changes. The damper device is technologically advanced in adjusting the pressing of the petals to the heel, which is adjusted using the adjusting nut and does not change after performing the closing welds during the manufacture of the valve.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1, где представлен общий вид золотника, который состоит из: фильтра 1, чувствительного элемента - сильфона 2, тарелей 3 и 10, лепестковой пружины демпфера 4, задающего устройства - пружины 5, заглушки 6, регулирующего винта - пяты 7, сильфонного пакета 8, исполнительного элемента в сборе клапана 9, седла 11, направляющего штока 12 сильфонного пакета, пяты демпферной 13, установленной на конце штока 12, блок ограничителя хода 14, в полость которого установлена лепестковая пружина, закрепленная гайкой крепежной 15, гайки регулировочной 16, экрана распределительного 17, установленного во входной полости. На конической поверхности пружины демпфера 4 имеются прорези, образующие лепестки 18, а на периферии конической поверхности выполнен опорный буртик 19, при помощи которого пружина жестко зажимается гайкой крепежной 15 в блоке ограничителе хода. При вворачивании гайки регулировочной 16 до упора в коническую поверхность лепестковой пружины последняя деформируется с увеличением поджатия лепестков к пяте 13, тем самым дает возможность регулировать демпфирующее усилие. На экране распределительном 17 выполнены отверстия 20, создающие равномерное обтекание клапана 9, исключающие возможность появления нештатных колебаний подвижных элементов золотника.The essence of the invention is explained by the drawing Fig. 1, which shows a general view of the valve, which consists of: a filter 1, a sensitive element - a bellows 2, plates 3 and 10, a damper petal spring 4, a setting device - a spring 5, a plug 6, an adjusting screw - a heel 7, a bellows package 8, an actuator element in the valve assembly 9, a seat 11, a guide rod 12 of the bellows package, a damper heel 13, installed on the end of the rod 12, a stroke limiter block 14, in the cavity of which a petal spring is installed, secured with a fastening nut 15, an adjusting nut 16, a distribution screen 17, installed in the input cavity. On the conical surface of the damper spring 4 there are slots forming petals 18, and on the periphery of the conical surface there is a support flange 19, by means of which the spring is rigidly clamped by the fastening nut 15 in the stroke limiter block. When the adjusting nut 16 is screwed in until it stops in the conical surface of the petal spring, the latter is deformed with an increase in the compression of the petals to the heel 13, thereby making it possible to adjust the damping force. On the distribution screen 17 there are holes 20, creating a uniform flow around the valve 9, eliminating the possibility of abnormal vibrations of the moving elements of the valve spool.

Методика и порядок работы золотника не отличается от золотника прототипа. Все перечисленные мероприятия: установка экрана распределительного, применение лепестковой пружины и регулировочной гайки в демпферном устройстве, установка его в полость блока ограничителя хода штока и настройка демпфирующего усилия повышают надежность функционирования золотника и регулятора постоянного перепада давления в целом.The method and operating procedure of the spool valve do not differ from the prototype spool valve. All the listed activities: installation of the distribution screen, use of the petal spring and adjusting nut in the damper device, its installation in the cavity of the rod stroke limiter block and adjustment of the damping force increase the reliability of the spool valve and the constant pressure differential regulator as a whole.

Claims

A constant differential pressure regulator spool valve comprising a filter, a bellows, plates, a damper, a setting spring and an adjusting screw, a plug, a foot, a bellows pack on a rod with a stroke limiter unit, an assembled actuator valve, a seat, characterized in that a distribution screen with holes for controlling the flow of the required flow around the actuator valve is installed in the inlet cavity, and the damper spring is made in the form of a thin-walled ring with a support flange on the periphery of a conical surface with slots forming petals pressed against the foot of the movable rod by an adjustment nut screwed all the way into the conical surface of the spring, installed and rigidly secured to the support flange in the cavity of the stroke limiter unit.