RU2829403C1

RU2829403C1 - Pneumatically operated fuel valve

Info

Publication number: RU2829403C1
Application number: RU2024101628A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Горин; Наталья Сергеевна Млынаржевская; Владимир Иванович Морозов; Юлия Николаевна Каплина; Анатолий Иванович Каширин
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева"
Filing date: 2024-01-23
Publication date: 2024-10-30

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering, to valves and fuel feed systems from low-pressure tanks in various fields of technology. Pneumatically operated fuel valve comprises bellows drive with control pressure feed branch pipes. Spring with bellows is fitted in its housing, rod with shutoff element and seat. At that, bellows drive with rod and shutoff element is installed in fuel tank and is fixed by supports above seat made around tank intake, and housing of bellows drive is tightly connected by sealing bellows with rod coming out of it.

EFFECT: invention is aimed at reduction of hydraulic resistance at outflow of working medium from tank, reduction of total weight of valve and possibility of operation at cryogenic temperatures of working medium.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, к арматуре систем подачи топлива из баков низкого давления.The invention relates to the field of power engineering, to fittings for fuel supply systems from low-pressure tanks.

Известны дистанционно пневмоуправляемые клапаны, состоящие из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, подпружиненного запорного органа со штоком и пневматического поршневого привода (см. книгу Добровольский М.В. «Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования.», МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 г., стр. 301, Рис. 6. 12а). Приведенный отсечной пневматический клапан прямого действия с поршневым приводом применяется для перекрытия магистралей.There are known remotely pneumatically controlled valves consisting of a body with inlet and outlet pipes, a seat, a spring-loaded shut-off element with a rod and a pneumatic piston drive (see the book by M.V. Dobrovolsky "Liquid rocket engines. Design principles", Bauman Moscow State Technical University, 2005, p. 301, Fig. 6. 12a). The given direct-acting pneumatic shut-off valve with a piston drive is used to shut off main lines.

Применение поршневого привода ограничивает применение клапана при криогенных температурах с рабочим телом - жидкий кислород и т.д.The use of a piston drive limits the use of the valve at cryogenic temperatures with a working fluid - liquid oxygen, etc.

Известны конструкции клапанов для открытия, в которых установлен сильфонный привод. Схему клапана такого типа, взятого за прототип изобретения, см. в книге Эдельман А.И. «Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей», «Машиностроение», 1970, Рис. 2.5, стр. 51. Клапан нормально закрыт с сильфонным приводом, седло перекрыто тарельчатым запорным органом со штоком, который жестко соединен с сильфоном. При подаче управляющего давления сильфон сжимается, перемещает шток и отрывает - запорный орган от седла.There are known designs of valves for opening, in which a bellows drive is installed. For a diagram of a valve of this type, taken as a prototype of the invention, see the book by Edelman A.I. "Fuel valves of liquid rocket engines", "Mashinostroenie", 1970, Fig. 2.5, p. 51. The valve is normally closed with a bellows drive, the seat is blocked by a plate shut-off element with a stem, which is rigidly connected to the bellows. When control pressure is applied, the bellows is compressed, moves the stem and tears the shut-off element from the seat.

Недостатком этого клапана является следующие:The disadvantage of this valve is the following:

- после открытия проходного сечения запорный орган находится в потоке рабочего тела и создает дополнительное гидросопротивление к сопротивлению поворота потока;- after the opening of the flow section, the shut-off element is in the flow of the working fluid and creates additional hydraulic resistance to the resistance to the flow turning;

- большое время закрытия, так как клапан закрывается от усилия пружины при спаде управляющего давления до определенной величины;- long closing time, since the valve closes due to the force of the spring when the control pressure drops to a certain value;

- в открытом положении большое гидравлическое сопротивление, т.к. запорный орган, находится в потоке рабочего тела и кроме этого гидросопротивление увеличивается из-за поворота потока рабочего тела в клапане;- in the open position there is high hydraulic resistance, since the shut-off element is located in the flow of the working fluid and, in addition, the hydraulic resistance increases due to the rotation of the flow of the working fluid in the valve;

- клапан имеет значительный вес при больших проходных сечениях входного патрубка, а также наличие резьбовых соединений крышек с корпусом с применением неметаллических (мягких) уплотнений, которые ограничивают применение клапана при криогенных температурах рабочей среды.- the valve has a significant weight with large flow sections of the inlet pipe, as well as the presence of threaded connections of the covers with the body using non-metallic (soft) seals, which limit the use of the valve at cryogenic temperatures of the working environment.

Целью предлагаемого изобретения является создание клапана с минимальным весом и соответственно габаритами, работающего при криогенных температурах рабочего тела и с минимальным гидравлическим сопротивлением.The aim of the proposed invention is to create a valve with minimal weight and, accordingly, dimensions, operating at cryogenic temperatures of the working fluid and with minimal hydraulic resistance.

Поставленная цель достигается тем, что клапан установлен в баке с рабочим телом с криогенной температурой и состоит из сильфонного привода с патрубками, который крепится опорами над седлом, выполненным вокруг заборника. Седло закрыто запорным органом в виде тарели, соединенной штоком с сильфоном, установленным в корпусе привода. В сильфоне установлена пружина, поджимающая запорный орган со штоком к седлу. Седло в виде кольцевого плоского выступа выполнено вокруг заборника бака. Корпус сильфонного привода герметично соединен с выходящим из него подвижным штоком дополнительным уплотняющим сильфоном.The stated objective is achieved by the valve being installed in a tank with a working fluid at a cryogenic temperature and consisting of a bellows actuator with branch pipes, which is secured with supports above a seat made around the intake. The seat is closed by a shut-off element in the form of a plate connected by a stem to a bellow installed in the actuator body. A spring is installed in the bellow, pressing the shut-off element with the stem to the seat. The seat in the form of an annular flat protrusion is made around the tank intake. The bellows actuator body is hermetically connected to the movable stem coming out of it by an additional sealing bellow.

Установка клапана в баке облегчает суммарный вес изделия и уменьшает гидравлическое сопротивление.Installing a valve in the tank reduces the overall weight of the product and reduces hydraulic resistance.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1, где представлен общий вид клапана с сильфонным приводом.The essence of the invention is explained by the drawing Fig. 1, which shows a general view of a valve with a bellows drive.

Клапан топливный пневмоуправляемый (см. Фиг. 1) установлен в баке 1 над заборником 2 бака и состоит из: корпуса сильфонного привода 3 с патрубком на «открытие» 4 и с патрубком на «закрытие» 5 и с сильфоном 6, установленном на опоре 7 над седлом 8, выполненным вокруг заборника 2. Седло 8 перекрыто тарелью 9, поджатой через шток 10 пружиной И, установленной в сильфоне 6. Корпус 3 сильфонного привода герметично соединен со штоком, уплотненным сильфоном 12.The pneumatically controlled fuel valve (see Fig. 1) is installed in the tank 1 above the tank intake 2 and consists of: the body of the bellows drive 3 with a branch pipe for "opening" 4 and with a branch pipe for "closing" 5 and with a bellows 6 installed on a support 7 above a seat 8 made around the intake 2. The seat 8 is covered by a plate 9, pressed through a rod 10 by a spring I, installed in the bellows 6. The body 3 of the bellows drive is hermetically connected to the rod, sealed by a bellows 12.

Клапан нормально закрыт и при подаче управляющего давления в штуцер 4 на «открытие» сильфон 6 сжимается и перемещает шток, отрывая тарель 9 от седла 8, и рабочее тело выходит из бака с минимальным гидравлическим сопротивлением, так как тарель не находится в потоке рабочего тела, выходящего из бака. Для быстрого закрытия клапана, не сбрасывая давления в полости на «открытие», допускается подавать соответствующее давление газа в полость на «закрытие» через патрубок 5.The valve is normally closed and when the control pressure is supplied to the nozzle 4 for "opening", the bellows 6 is compressed and moves the rod, tearing the plate 9 away from the seat 8, and the working fluid leaves the tank with minimal hydraulic resistance, since the plate is not in the flow of the working fluid leaving the tank. To quickly close the valve, without releasing the pressure in the cavity for "opening", it is permissible to supply the corresponding gas pressure to the cavity for "closing" through the branch pipe 5.

Таким образом, установка клапана в топливном баке:Thus, the installation of the valve in the fuel tank:

- уменьшило гидравлическое сопротивление при истечении рабочего тела из бака;- reduced hydraulic resistance when the working fluid flows out of the tank;

- уменьшило суммарный вес клапана и бака, уменьшило количество корпусных узлов и деталей клапана;- reduced the total weight of the valve and tank, reduced the number of body assemblies and valve parts;

- клапан работает при криогенных температурах рабочего тела.- the valve operates at cryogenic temperatures of the working fluid.

Claims

A pneumatically controlled fuel valve comprising a bellows actuator with pipes for supplying control pressure, in the body of which a spring with a bellows is installed, a stem with a shut-off element installed on it, a seat, characterized in that the bellows actuator with the stem and shut-off element is installed in the fuel tank and is secured with supports above the seat made around the tank intake, and the body of the bellows actuator is hermetically connected by a sealing bellows with the stem extending from it.