SU1751723A1

SU1751723A1 - Liquid flow governor

Info

Publication number: SU1751723A1
Application number: SU904785470A
Authority: SU
Inventors: Владимир Петрович Гуськов
Original assignee: Харьковский авиационный институт
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1992-07-30

Abstract

Изобретение относитс к технике автоматического регулировани подачи жидких компонентов топлива в энергетических установках различного назначени . Повышение точности и уменьшение массога- баритных характеристик обеспечиваетс увеличение точности поддержани уровн расхода жидкости в напорной магистрали и возможностью устранени отрицательной статической неравномерности выходной характеристики . Дл этого регул тор расхода жидкости, построенный по принципу компенсации изменений перепада давлений на одном из двух дроссельных устройств, охвачен каскадом стабилизации перепада давлений на совокупности его дроссельных устройств. Таким образом резко сокращаетс диапазон возмущающих перепадов, поступающих на регул тор. Устройство имеет полый корпус с цилиндрической входной и кольцевой выходной полост ми, цилиндрическую втулку с окнами, первый и второй дроссельные элементы, пробковый затвор задающего дроссел , расположенный в цилиндрической втулке, причем первый и второй дроссельные элементы выполнены соответственно в виде малого и большего подпружиненных полых поршней, концентричных цилиндрической втулке, и образуют первую и вторую промежуточные полости, соединенные между собой и с выходной полостью соответственно через первую и вторую дроссельные щели, при этом на цилиндрической втулке выполнен первый упор, а в корпусе - второй упор ограничени хода соответственно малого и большего полых поршней. 2 ил. Ё СП ч N3 СОThe invention relates to a technique for automatically controlling the supply of liquid fuel components in power plants for various purposes. Improving the accuracy and reducing the mass-size characteristics provides an increase in the accuracy of maintaining the level of fluid flow in the pressure line and the possibility of eliminating the negative static unevenness of the output characteristic. For this purpose, a fluid flow regulator, built on the principle of compensating for changes in pressure drop at one of two throttle devices, is covered by a cascade of stabilization of pressure drop on the totality of its throttle devices. Thus, the range of disturbing fluctuations arriving at the controller is sharply reduced. The device has a hollow body with a cylindrical inlet and an annular outlet cavity, a cylindrical sleeve with windows, first and second throttle elements, a cork gate defining a throttle located in a cylindrical sleeve, the first and second throttle elements being respectively in the form of small and large spring-loaded hollow pistons concentric cylindrical sleeve, and form the first and second intermediate cavities connected to each other and with the output cavity, respectively, through the first and second cores There are slits, with the first stop on the cylindrical bushing, and the second stop in the housing for limiting the stroke of the correspondingly small and larger hollow pistons. 2 Il. Ё SP h N3 CO

Description

Изобретение относитс к технике автоматического регулировани и может использоватьс в системах питани топливом энергетических установок различного Назначени , в частности в двигател х летательных аппаратов с вытеснительиой или турбонасосной системами подачи топлива.The invention relates to an automatic regulation technique and can be used in the power supply systems of power plants of various applications, in particular, in aircraft engines with propellant or turbopump fuel supply systems.

Известны автономные регул торы посто нства расхода жидкости, использующие энергию регулируемого потока вKnown autonomous regulators of fluid flow consistency, using the energy of an adjustable flow in

напорной магистрали и стабилизирующие режимные показатели энергоустановок.pressure line and stabilizing regime parameters of power plants.

Так, известен регул тор расхода пере- падного типа с последовательным расположением дросселирующих устройств в напорной магистрали, причем задающий уровень расхода дроссель, на котором с помощью подпружиненного плунжера измер етс и поддерживаетс посто нным перепад давлений, расположен между первым и вторым регулирующим дроссельным элементами плунжера.Thus, a flow type flow regulator is known with a series arrangement of choke devices in a pressure line, the throttle defining the flow rate at which the differential pressure is measured and maintained constant by the spring-loaded plunger between the first and second plunger control throttle elements.

Данное техническое решение не исключает аппаратурные погрешности, св занные С вредным про влением гидродинамической силы на затворных кромках дроссельных элементов. Функциональное изменение параметров , формирующих эту силу, приводит к по влению на внешней расходной характеристике регул тора в режиме стабилизации обширной зоны с отрицательной статической неравномерностью. Отрицательный статизм регулирующего устройства в энергоустановках со слабым самовыравниванием равновесных режимов может привести к их параметрической дестабилиза ции.This technical solution does not exclude instrumental errors associated with the harmful development of hydrodynamic force at the gate edges of the throttle elements. The functional change of the parameters forming this force leads to the appearance on the external flow characteristic of the regulator in the stabilization mode of a vast area with a negative static irregularity. The negative statism of the regulating device in power plants with weak self-leveling of equilibrium regimes can lead to their parametric destabilization.

Наиболее близок к предлагаемому регул тор расхода авиационного газотурбинного двигател , который поддерживает посто нство перепада давлений на двух последовательно расположенных в напорной магистрали дроссел х посредством слива части расхода горючего из междроссельного пространства через регулирующий клапан . Второй дроссель имеет переменное проходное сечение и задает уровень расхода горючего к форсункам камеры сгорани . Питание магистрали осуществл етс объемным насосом.Closest to the proposed flow regulator of an aviation gas turbine engine, which maintains the constancy of the pressure differential on two successively arranged throttles in the discharge line by draining a part of the fuel consumption from the inter-throttle space through the control valve. The second throttle has a variable flow area and sets the level of fuel consumption to the nozzles of the combustion chamber. The line is powered by a volumetric pump.

Известное техническое решение характеризуетс следующими недостатками . Регулируемый перепуск части расхода горючего из междроссельного пространства напорной магистрали на вход насоса вызывает непроизводительные затраты мощности последнего, возрастающие с уменьшением проходного сечени на задающем дросселе. Это, в свою очередь, приводит к повышенному износу элементов качающего узла насоса и снижает его анти- кавитационные запасы из-за температурных и кинематических возмущений в жидкости на участке всасывани . Расчетный анализ статических расходных характеристик регул тора показал, что сложные параметрические настройки сливного регулирующего клапана не гарантируют одинаково высокой точности стабилизации уровней расходов горючего через задающий дроссель при различной степени его открыти . При малых значени х величины относительной деформации пружины клапана имеет место отрицательна статическа неравномерность внешней расходной характеристики, возрастающа по мере уменьшени площади проходного сечени задающего дроссел . Ширина диапазона стабилизации расхода горючего через задающий дроссель ограничена максимальным Ходом регулирующего органа сливного клапана , а размещение этого диапазона на выходной характеристике по мере перекрыти проходного сечени задающего дроссел имеет тенденцию смещени к вариаци мA known technical solution has the following disadvantages. The adjustable bypass of a part of the fuel consumption from the cross-throttling space of the delivery line to the pump inlet causes overhead costs of the power of the latter, which increase with decreasing flow area on the master throttle. This, in turn, leads to increased wear of the elements of the pumping unit and reduces its anti-cavitation reserves due to temperature and kinematic perturbations in the fluid at the suction site. A computational analysis of the static flow characteristics of the regulator showed that the complex parametric settings of the drain control valve do not guarantee the equally high accuracy of stabilizing the fuel consumption levels through the reference throttle at varying degrees of its opening. At small values of the magnitude of the relative deformation of the valve spring, there is a negative static unevenness in the external flow characteristic, which increases with decreasing flow area of the reference throttle. The width of the range of stabilization of fuel consumption through the driver throttle is limited by the maximum stroke of the regulator of the drain valve, and the placement of this range on the output characteristic, as the flow cross section of the driver throttle overlaps, tends to shift to variations.

возмущений более высоких уровней. Приведенные аппаратурные особенности рассмотренного регулирующего устройства заметно сужают его функциональные возможности в составе объекта регулировани .disturbances of higher levels. The above instrumental features of the considered regulating device noticeably reduce its functionality as part of the control object.

0 Цель изобретени - повышение точности поддержани заданного уровн расхода жидкости при работе, регулирующего устройства в режиме стабилизации, а также уменьшение его массы и габаритных разме5 ров.0 The purpose of the invention is to improve the accuracy of maintaining a given level of fluid flow during operation, the regulating device in the stabilization mode, as well as the reduction of its mass and overall dimensions.

Указанна цель достигаетс посредством двухкаскадной стабилизации перепадов давлений на дроссельных устройствах, последовательно расположенных по потокуThis goal is achieved by means of a two-stage stabilization of pressure drops on the throttle devices in series along the flow.

0 жидкости в напорной магистрали. На основном участке напорной магистрали размещаютс задающий дроссель и первый регулирующий дроссельный элемент, который составл ет единое целое с малым под5 пружиненным полым поршнем, измер ющим и поддерживающим посто нный перепад давлений на задающем дросселе , Перечисленные элементы формируют первый каскад стабилизации. На последую0 щем участке магистрали размещаетс второй регулирующий дроссельный элемент, который составл ет единое целое с большим подпружиненным полым поршнем, измер ющими поддерживающим посто нный0 fluid in the pressure line. The main throttle and the first regulating throttle element, which is integral with a small spring hollow piston measuring and maintaining a constant pressure differential on the master throttle, are located on the main section of the pressure line. The listed elements form the first stabilization stage. In the subsequent section of the line, a second regulating throttle element is placed, which is integral with a large spring-loaded hollow piston measuring supporting constant

5 перепад давлений на совокупности дросселей основного участка напорной магистрали . Это второй каскад стабилизации. Оба каскада обладают определенными аппаратурными погрешност ми, однако даже при0 ближенное поддержание посто нства перепада давлений на совокупности дросселей основного участка в несколько раз ограничивает диапазон перепадных возмущений , существенных дл первого каскада5 pressure drop across the chokes of the main section of the pressure line. This is the second stabilization stage. Both cascades have certain instrumental errors, however, even the approximate maintenance of a constant pressure differential across the set of chokes of the main section several times limits the range of differential disturbances that are significant for the first stage.

5 стабилизации. В результате резкого сужени диапазона возмущающих перепадов давлений, воздействующих на первый каскад стабилизации, обеспечиваетс высока точность поддержани посто нства расхода5 stabilization. As a result of a sharp narrowing of the range of disturbing pressure drops acting on the first stabilization stage, the accuracy of maintaining the constant flow rate is ensured.

0 через задающий дроссель. Одновременно многократно расшир етс зона располагаемых возмущающих перепадов давлений на регулирующем устройстве 8 целом.0 through setting throttle. At the same time, the zone of disposable perturbing pressure drops on the regulating device 8 as a whole expands many times.

На фиг.1 представлена конструктивна Figure 1 shows the constructive

5 схема предлагаемого регул тора расхода жидкости,5 scheme of the proposed fluid flow controller,

Регул тор имеет полый корпус 1 с входным и выходным каналами. Цилиндрически расточенна внутренн полость, соединенна с входным каналом, отделена от кольцевой полости на выходе цилиндрической перегородкой с прорезанными в ней круглыми окнами. В цилиндрическую расточку внутренней полости корпуса 1 концентрично ей вставлена неподвижна пола втулка 2. Герметизаци технологического разъема между втулкой 2 и корпусом 1 обеспечиваетс резиновым уплотнительным кольцом 3. Втулка 2 своим кольцевым торцом через шайбу 4 фиксирует осевое положение подшипника 5 затворного узла задающего дроссел . Затворный узел имеет уплотни- тельное фторпластовое кольцо б, герметизирующее зазор между его валиком 7 и корпусом 1. Вилка 8 наружного хвостовика затворного узла служит дл стыковки с муфтой привода перенастройки регул тора (не показан). Пробковый затвор 9 с коноидаль- ной рабочей поверхностью насажен на резьбовую часть валика 7 и направл етс по внутренней поверхности втулки 2, перекрывай пр моугольные окна в ее стенке. Затвор 9 задающего дроссел фиксируетс от про- ворота вокруг оси пружиной 10.The controller has a hollow body 1 with input and output channels. A cylindrical bore inner cavity connected to the inlet channel is separated from the annular cavity at the exit by a cylindrical partition with round windows cut in it. Sleeve 2 is fixed in the cylindrical bore of the inner cavity of the housing 1 concentric with it. Sealing the process plug between the sleeve 2 and the housing 1 is provided with a rubber sealing ring 3. The sleeve 2 with its annular end through the washer 4 fixes the axial position of the bearing 5 of the valve assembly specifying the throttle. The shutter assembly has a fluoroplastic sealing ring b, sealing the gap between its roller 7 and housing 1. Fork 8 of the outer shank of the shutter assembly is used for mating with a reset actuator coupling (not shown). A cork slide 9 with a conoidal working surface is mounted on the threaded part of the roller 7 and guided along the inner surface of the sleeve 2, block the rectangular windows in its wall. The gate 9 of the master throttle is fixed from the protrusion around the axis by the spring 10.

Малий полый поршень 11 первого каскада стабилизации перепада давлений на задающем дросселе посажен на внешние направл ющие поверхности втулки 2. Во внутренней полости поршн 11 расположена пружина 12 упругой подвески его на втулке 2. Пружинна полость сообщаетс с внутренней полостью втулки 2 малоразмерными отверсти ми 13, ограничивающими скорость перемещени поршн 11. Под действием пружины 12 ход поршн 11 ограничен разрезным стопорным кольцом 14, установленным в канавке втулки 2, Скругленна кромка затворной части поршн 11 и выступ на внешней поверхности втулки 2 формируют кольцевую щель 15 первого регулирующего дроссельного элемента.The Maly hollow piston 11 of the first stage of stabilizing the differential pressure on the driver throttle is mounted on the outer guide surfaces of the sleeve 2. In the inner cavity of the piston 11, there is a spring 12 of its elastic suspension on the sleeve 2. The spring cavity communicates with the internal cavity of the sleeve 2 with small outlets 13 that limit the speed of movement of the piston 11. Under the action of the spring 12, the stroke of the piston 11 is limited by a split retaining ring 14 installed in the groove of the sleeve 2, the rounded edge of the sealing part of the piston 11 and the protrusion on the outside It hub surface 2 is formed an annular gap 15 of the first regulating throttling element.

Большой полый поршень 16 второго каскада стабилизации перепада давлений на совокупности задающего дроссел и первой дроссельной щеди 15 установлен в цилиндрически расточенных направл ющих входной полости корпуса 1. Поршень 16 образует с внутренней поверхностью стенки корпуса 1 кольцевую полость, где размещена пружина 17 его упругой подвески. Входна полость корпуса 1 сообщаетс с пружинной полостью через продольные пазы на направл ющей поверхности поршн 16. На торцовом цилиндрическом по ске последнего имеютс радиальные отверсти 18, гарантирующие доступ жидкости в пружинную полость при упоре поршн 16 в торец корпуса 1. Ножева кромка затворной части поршн 16 совместно с окнами в цилиндрической перегородке корпуса 1 формируют дроссельную щель второго регулирующего дроссельного элемента.The large hollow piston 16 of the second stage of stabilizing the pressure drop in the combination of the reference throttle and the first throttle plate 15 is installed in the cylindrically bored guides of the inlet cavity of the housing 1. The piston 16 forms an annular cavity with the inner surface of the housing wall 1, where the spring 17 of its elastic suspension is placed. The entrance cavity of the housing 1 communicates with the spring cavity through the longitudinal grooves on the guide surface of the piston 16. There are radial holes 18 on the face cylindrical side of the latter, guaranteeing liquid access to the spring cavity when the piston 16 stops at the end of the housing 1. Knife edge of the piston 16 together with the windows in the cylindrical partition of the housing 1 form the throttle gap of the second regulating throttle element.

Между наружной поверхностью поршн Between the outer surface of the piston

11 и внутренней поверхностью поршн 1611 and the inner surface of the piston 16

допускаетс кольцевой зазор, радиальныйradial clearance allowed

размер которого предпочтительно задаватьthe size of which is preferable to set

ходовой посадкой.running landing.

Регул тор работает следующим образом .The regulator works as follows.

0 Полагаем, что все внутренние полости регул тора заполнены жидкостью. При отсутствии расхода через регул тор малый и большой поршни 11 и 16 под действием пружин 12 и 17 удерживаютс соответствен5 но на разрезном кольце 14 и на торцовом выступе корпуса 1 в положении максимального открыти первой и второй дроссельных щелей. Пробковый затвор 9 задающего дроссел занимает позицию, гарантирую0 щую свободное прохождение некоторого расхода жидкости через пр моугольные окна во втулке 2, С нарастанием расхода через регул тор увеличиваютс перепады давлений на задающем дросселе, первой и второй0 We assume that all internal cavities of the regulator are filled with liquid. In the absence of flow through the regulator, the small and large pistons 11 and 16 are held by the action of the springs 12 and 17, respectively, but on the split ring 14 and on the end protrusion of the housing 1 in the position of maximum opening of the first and second throttling slots. The plug valve 9 of the master throttle takes up a position that guarantees the free passage of some fluid flow through rectangular windows in sleeve 2. As the flow rate rises through the regulator, the pressure drops on the master throttle, first and second

5 дроссельных щел х. До момента начала движени подпружиненных полых поршней 11 и 16 расходна характеристика регул тора определ етс гидравлическими потер ми на его дросселирующих элементах при5 choke holes. Until the beginning of the movement of the spring-loaded hollow pistons 11 and 16, the flow characteristic of the regulator is determined by hydraulic losses on its throttling elements at

0 максимально открытых проходных сечени х регулирующих щелей обоих каскадов стабилизации , Перепады давлений на каждом из дросселирующих элементов нарастают пропорционально квадрату величины массово5 го расхода и практически со скоростью распространени звука в жидкости.The maximally open flow sections of the regulating slots of both stabilization stages, the pressure drops on each of the throttling elements increase in proportion to the square of the mass flow rate and practically with the speed of sound in the liquid.

Так как стабилизируемый перепад давлений на первом каскаде значительно ниже стабилизируемого перепада на втором, тоSince the stabilized pressure drop on the first stage is significantly lower than the stabilized drop on the second,

0 при достижении определенной величины этого параметра на задающем дросселе к эффективной площади малого поршн It прикладываетс усилие, превышающее предварительную зат жку его пружины 12.0, when a certain value of this parameter is reached, a force is applied to the effective area of the small piston It at the driver throttle, which exceeds the preliminary tightening of its spring 12.

5 При дальнейшем росте перепада давлений поршень 11 начинает перемещатьс , сжима пружину 12 и перекрыва скругленной кромкой своей затворной части проходное сечение первой дроссельной щели 15. Сте0 пень открыти этой щели характеризуетс величиной осевого смещени кромки затворной части hi от полностью перекрытого состо ни . С уменьшением hi эффективность компенсации роста перепада давле5 ний на задающем дросселе прогрессивно увеличиваетс и первый каскад стабилизации выходит на заданный уровень поддержани посто нства расхода жидкости. Этот каскад функционирует с точностью до собственных аппаратурных погрешностей, про вл ющихс на его внешней характеристике в виде положительной и отрицательной статической неравномерности поддерживаемого уровн перепада давлений (а следовательно , и расхода жидкости) на задающем дросселе. Отрицательна неравномерность имеет место в зоне повышенных перепадов давлений на дроссельной щели 15, когда высокие функциональные значени гидродинамической силы гиперболически искажают линейные свойства упругой подвески поршн 11.5 With a further increase in the pressure differential, the piston 11 begins to move, compressing the spring 12 and closing the flow area of the first throttle slot 15 with the rounded edge of its gate part. The stump of opening this gap is characterized by the value of the axial shift of the edge of the gate part hi from the fully blocked state. With a decrease in hi, the efficiency of compensating for the increase in pressure drop on the master throttle progressively increases, and the first stabilization stage reaches the preset level of maintaining the consistency of fluid flow. This cascade operates with an accuracy of its own instrumental errors, which appear on its external characteristic in the form of positive and negative static non-uniformity of the maintained level of pressure difference (and, consequently, of the fluid flow) on the master throttle. Negative irregularity occurs in the zone of increased pressure drops on the throttle gap 15, when high functional values of the hydrodynamic force hyperbolically distort the linear properties of the elastic suspension of the piston 11.

Сила предварительной зат жки пружины 17 выбираетс такой, чтобы диапазон стабилизации перепадов давлений на совокупности задающего дроссел и первой регулируемой дроссельной щели 15 соответствовал интервалу расходной характеристики первого каскада с минимальными значени ми статической неравномерности. В св зи с этим перепад давлений, который на эффективной площади большого полого поршн 16 развивает усилие, равное предварительной зат жке его пружины 17, должен превышать аналогичную величину, выбранную дл поршн 11. Дальнейший рост перепада давлений на совокупности дроссельных устройств первого каскада вызывает перемещение поршн 16, который, сжима пружину 17, ножевой кромкой своей затворной части перекрывает проходные сечени окон в перегородке корпуса 1, Конструктивна характеристика второй регулируемой дроссельной щели определ етс формой окон в перегородке и степенью их открыти z при осевом смещении ножевой кромки. С уменьшением П2 осуществл етс необходима компенсаци роста перепада давлений на совокупности дроссельных устройств первого каскада стабилизации за счет сбалансированного увеличени потерь давлени на второй дроссельной щели. Выбранный уровень перепада давлений на совокупности дроссельных устройств первого каскада поддерживаетс с менее жесткими требовани ми к качественным и количественным показател м аппаратурных погрешностей второго каскада и практически в неограниченном диапазоне перепадов давлений на регул торе в целом. Выбор настро- ек второго каскада стабилизации в окрестност х экстремума статической характеристики первого в состо нии обеспечить астатическое посто нство расхода жидкости через регул тор.The force of the pre-tightening of the spring 17 is chosen such that the range of stabilization of pressure drops in the aggregate of the master throttle and the first adjustable throttle slit 15 corresponds to the interval of the flow characteristics of the first stage with minimum values of static non-uniformity. In this connection, the pressure drop, which on the effective area of the large hollow piston 16 develops a force equal to the pre-tightening of its spring 17, must exceed the same value chosen for the piston 11. A further increase in the pressure drop in the aggregate of the throttle devices of the first stage causes the piston to move 16, which, compressing the spring 17, overlaps the flow areas of the windows in the partition wall of the housing 1 with the knife edge of its closure part. The design characteristic of the second adjustable throttle slot is defined to form windows in the partition and their degree of opening by axial displacement z knife edge. With a decrease in P2, it is necessary to compensate for the increase in pressure drop in the aggregate of the throttle devices of the first stabilization stage due to a balanced increase in pressure loss at the second throttle slit. The selected level of pressure drop across the aggregate of the throttle devices of the first cascade is maintained with less stringent requirements for the qualitative and quantitative indicators of the instrumental errors of the second cascade and in virtually unlimited range of pressure drops on the regulator as a whole. The choice of the settings of the second stabilization stage in the vicinity of the extremum of the static characteristic of the first is in the state to ensure the static constancy of fluid flow through the controller.

Перенастройка регул тора с одного уровн стабилизации расхода жидкости на другой осуществл етс поворотом вилки 8 наружного хвостовика затворного узла задающего дроссел от специального привода . При этом резьбова часть валика 7 вызывает осевое смещение пробкового затвора 9, измен ющего проходные сечени пр моугольных окон в стенке полой втулки 2. Дл The adjustment of the regulator from one level of stabilization of fluid flow to another is accomplished by turning the fork 8 of the outer shank of the gate node of the throttle master from a special drive. In this case, the threaded part of the roller 7 causes an axial displacement of the cork gate 9, which changes the flow sections of the rectangular windows in the wall of the hollow sleeve 2. For

эффективной реализации компенсационного принципа, заложенного в регул торе, максимальное открытие окон задающего дроссел по площади не менее чем в 1,5-2 раза должно превышать максимальные проходные сечени первой и второй регулируе: мых дроссельных щелей.the effective implementation of the compensation principle laid down in the regulator, the maximum opening of the windows of the defining throttle over the area should be at least 1.5-2 times greater than the maximum flow cross-sections of the first and second controllable throttling slots.

Часть расхода жидкости проходит через кольцевой зазор между поршн ми 11 и 16, мину задающий дроссель и первую промежуточную полость. Измен величину зазора , можно при необходимости существенно ослабить градиенты отрицательного статиз- ма на расходной характеристике первого каскада стабилизации за счет параболически нарастающей добавки расхода через зазор. В случае прекращени подачи жидкости в про точной части первого каскада сохран ютс стабилизирующие свойства второго каскада по поддержанию посто нства перепада давлений на гидросопротивлении кольцевого зазора.A portion of the fluid flow passes through the annular gap between the pistons 11 and 16, the setting throttle and the first intermediate cavity. By changing the gap, it is possible, if necessary, to significantly reduce the gradients of the negative statistics on the flow characteristics of the first stabilization stage due to the parabolic increase in the flow rate through the gap. In the event of the cessation of fluid supply in the flow path of the first cascade, the stabilizing properties of the second cascade are maintained to maintain the constant pressure drop across the hydroresistance of the annular gap.

Аппаратурные преимущества предлагаемого регулирующего устройства под- твер,ждены расчетным путем по известнойThe hardware advantages of the proposed regulating device are subsided, calculated by the known

методике.method.

На фиг.2 представлен пример возможной реализации статических характеристик предлагаемым регул тором расхода жидкости . Графические построени выполненыFigure 2 presents an example of a possible implementation of static characteristics by the proposed fluid flow regulator. Graphic constructions are made.

при следующих не нарушающих общности принципиального подхода допущени х: относительные открыти регулирующих дроссел ьных щелей равны между собой, т.е. Hi ha h; относительные деформацииwith the following principle approaches that do not violate the generality of principles: the relative openings of regulating throttle gaps are equal, i.e. Hi ha h; relative deformations

пружин первого и второго каскадов стабилизации совпадают и составл ют 0,4; максимальные проходные сечени первой и второй регулирующих дроссельных щелей превосход т максимальную площадь оконthe springs of the first and second stabilization stages coincide and are 0.4; the maximum flow areas of the first and second control throttling slots exceed the maximum window area

задающего дроссел в 2 и 3 раза соответственно; относительное открытие задающего дроссел и отношение площади проходного сечени кольцевого зазора к максимальной площади окон задающего дроссел прин тоsetting throttling 2 and 3 times, respectively; the relative opening of the master throttle and the ratio of the area of the through passage of the annular gap to the maximum square of the windows of the master throttle are taken

равным 0,5; отношение базисных величин перепадов давлений дл второго и первого каскада стабилизации составл етequal to 0.5; the ratio of the base values of pressure drops for the second and first stabilization stages is

АРбаз2 А РбазГARBAZ2 A RbazG

PnlSl Pnlsl

15, 15,

где РпГ и РП2 - силы пружин первого и второго каскадов при полностью перекрытых регулируемых дроссельных щел х;where RPG and RP2 are the spring forces of the first and second stages with fully overlapped adjustable throttle slots;

Si и S2 эффективные площади поршней первого и второго каскадов,Si and S2 effective areas of the pistons of the first and second cascades,

Окна в перегородке корпуса заменены эквивалентной щелью, что позвол ет использовать одно и то же соотношение дл определени конструктивно-кинематического показател гидродинамической силы, воздействующей на затворные части малого или большого поршней:The windows in the housing partition are replaced by an equivalent slot, which allows using the same ratio to determine the structural-kinematic index of the hydrodynamic force acting on the gate parts of a small or large piston:

T(hi) T(h2) Г(К2) 0,08 h при Т(Й2) - 1.T (hi) T (h2) T (K2) 0.08 h at T (H2) - 1.

Прив зка перепадов давлений, указанных на графике, к проточной части регул тора обеспечиваетс следующими индексами: зд - задающий дроссель; о - совокупный дл дросселей первого каскада стабилизации; р - регул тор в целом. Расчетные соот- ношени , определ ющие статические характеристики второго каскада стабилизации , получены путем введени пон ти эквивалентной конструктивной характеристики дл проточной части первого каскада.The assignment of pressure drops indicated on the graph to the flow part of the regulator is provided by the following indices: here - the driving throttle; o is cumulative for throttles of the first stabilization stage; p - regulator as a whole. The calculated ratios that determine the static characteristics of the second stabilization stage are obtained by introducing the concept of the equivalent structural characteristics for the flow section of the first stage.

Анализиру полученные кривые, нетрудно установить, что достаточно широкий диапазон рабочих пер епадов давлений на регул торе в целом А Ррмакс - А Ррмин - 500 в результате работы второго каскада стабилизации трансформируетс в весьма узкую полосу возможных вариаций входного параметра А Ромакс - А Ромин 1, воздействующего в качестве возмущающей нагрузки на дроссельные элементы первого каскада. Это не только приводит к снижению промежутка возможных вариаций статической неравномерности перепада давлений на задающем дросселе, формируемой первым каскадом, но и при увеличении А Рр от значени 150 обеспечивает убывающий положительный статизм изменени данного параметра вплоть до А Р0- 5. В режиме стабилизацииAnalyzing the obtained curves, it is easy to establish that a wide enough range of operating pressure drops on the regulator as a whole A Pmax - A Ppmin - 500 as a result of the operation of the second stabilization stage transforms into a very narrow band of possible variations of the input parameter A Romax - A Romin 1, acting as a disturbing load on the throttle elements of the first cascade. This not only leads to a reduction in the interval of possible variations of static non-uniformity of pressure drop at the driver throttle formed by the first stage, but also with increasing A Pp from 150, it provides a decreasing positive statistic of changes in this parameter up to A P0- 5. In the stabilization mode

тэд (м Р)здted (m P)

const const

что позвол ет приведенные рассуждени распростран ть и на оценку статической неравномерности расхода жидкости через регул тор . Без заметного снижени точности по стабилизации расхода верхнюю границу перепада давлений на регул торе можноwhich allows the above reasoning to extend to the assessment of static non-uniformity of fluid flow through the regulator. Without a noticeable decrease in the accuracy of flow stabilization, the upper limit of the pressure differential on the regulator can be

ПОДНЯТЬ ДО УРОВНЯ А Ррмакс 900LIFT UP TO LEVEL A Ррмакс 900

Сравнительно простые операции по настройке параметров каждого из двух каскадов стабилизации регул тора обеспечивают при различных открыти х окон задающего дроссел потребные выходные расходные характеристики с управл емым, как угодно малым, уровнем положительного или отрицательного статизма. При известных ограничени х на диапазоны изменени перепадов давлений вполне достижимы астатические показатели при поддержанииRelatively simple operations for setting the parameters of each of the two stages of regulator stabilization ensure that at different openings of the window specifying the throttle the required output consumption characteristics with a controlled, arbitrarily small, level of positive or negative statism. With known limitations on the ranges of changes in pressure drops, astatic indicators are quite achievable while maintaining

посто нства расхода жидкости. Весьма благопри тные услови стабилизации расхода складываютс на участке высоких перепадов давлений, воздействующих на регулирующее устройство, когда полностьюfluid flow constants. Very favorable conditions for stabilizing the flow rate are formed in the area of high pressure differences affecting the regulating device when fully

устран етс характерна дл однокаскад- ной схемы отрицательна статическа неравномерность . На этом участке с увеличением А Рр обеспечиваетс нарастание ДР3д, а значит, и т3д. Как известно,the negative static unevenness characteristic of a single-stage scheme is eliminated. At this site, with an increase in A Pp, an increase of D3d, and hence, m3d, is provided. As known,

даже незначительное снижение уровн расхода горючего через регул тор при росте общего перепада давлений на нем приводит к потере устойчивости режима работы жидкостного ракетного двигател .even a slight decrease in the level of fuel consumption through the regulator with an increase in the overall pressure drop on it leads to a loss of stability of the mode of operation of the liquid-propellant rocket engine.

Принцип последовательного дросселировани потока жидкости в напорной магистрали , осуществленный в предлагаемом устройстве, позвол ет рационально распределить перепады давлений на каждом из егоThe principle of sequential throttling of the fluid flow in the pressure line, implemented in the proposed device, allows rational distribution of the pressure drops on each of its

дроссельных элементов и таким образом исключить услови дл возникновени кавитации в их проточных част х.throttle elements and thus eliminate the conditions for the occurrence of cavitation in their flow parts.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает высокую точность и заданноеThe proposed solution provides high accuracy and set

качество регулировани режимных показателей энергетических установок различного назначени , использующих жидкие топливные компоненты. В частности, применение регул тора перепадного типа, построенного по двухкаскадной схеме, на двигател х летательных аппаратов позвол ет существенно повысить энергетическую эффективность их основных узлов и уменьшить разбросы настроек по таким определ ющим параметрам, как т га и удельный импульс .quality of regulation of regime parameters of power plants of various purposes using liquid fuel components. In particular, the use of a differential type regulator, built on a two-stage scheme, on the engines of aircraft makes it possible to significantly increase the energy efficiency of their main components and reduce the variation of settings in such defining parameters as current and specific impulse.

Claims

The invention The fluid flow regulator, comprising a housing with cylindrically bored

inlet and annular outlet cavities and concentric stationary cylindrical bushing with windows arranged in a cylindrical bore, first and second regulating throttle elements, retunable plug valve of the master throttle located in the cylindrical bushing from the side of the input cavity with the possibility of partial overlapping of the windows of the cylindrical bushing,

characterized in that, in order to increase the accuracy and reduce the mass-dimensional characteristics of the regulator, the first regulating throttle element is designed as a small spring-loaded hollow piston mounted concentrically to a cylindrical sleeve, forming with its face lug the first choke slit and with its surface the first intermediate cavity, connected to the input cavity, the second regulating throttle element is designed as a large spring-loaded hollow pistons mounted concentrically cylindrical tulkus with a gap between the pistons and the housing forming a second choke gap, and with

0

the inner surface of the cylindrical bore and the outer surface of the small piston - the second intermediate cavity connected to the first intermediate cavity and the output cavity, respectively, through the first and second throttling slots, the first stop being made on the cylindrical bushing, and the second stop of the stroke in the cylindrical bore, respectively small and large spring-loaded hollow pistons.

Output

BHYA

cb

Reconfigure

& R3d

Oh 0.6

W

rR

200

&R

rmax 600

& PU

Fie.2