2015-07-03
711
Главный клапан окислителя двигателя РД–111
([2], листы 10, 11)
Клапан окислителя (жидкий кислород) служит для управления подачей окислителя в камеры сгорания двигателя.
Основные технические данные
| Расход окислителя (максимальный) | 367,58 кг/с |
| Управление клапаном | азотом |
| Масса клапана, не более | 20,75 кг |
| Диапазон рабочих температур | –196…+50 °С |
Конструкция клапана
Клапан состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса клапана (1), узла клапана, крышки (13), продувочного клапана (место I на чертеже, заглушка (18)), ввертного штуцера (15), служащего для подачи управляющего воздуха к клапану, а также крепежных деталей и уплотнительных прокладок под штуцеры и фланцы.
Корпус. Литой алюминиевый корпус (1) имеет два фланца, расположенные по оси, и четыре боковых патрубка с фланцами для отвода окислителя к камерам сгорания (вид по стрелке «В»). Все фланцы для соединения с соответствующими узлами имеют шпильки, ввернутые в них.
Верхний фланец, расположенный по оси корпуса, служит для крепления его к фланцу выходного патрубка насоса окислителя (стрелка «О»). Во фланце выполнена кольцевая проточка под уплотнительную прокладку.
В нижней части к корпусу крепится крышка (13), которая в свою очередь, закрыта ввертной пробкой (14).
Во внутренней части корпуса со стороны ввода окислителя выполнено седло под грибок клапана (2).
Узел клапана. К грибку клапана (2) (на месте его контакта с седлом запрессована в кольцевую проточку уплотнительная прокладка) аргонодуговой сваркой прикреплен сильфон (3), нижнее основание которого зажато между корпусом (1) и крышкой (13). Герметизация полостей обеспечивается постановкой прокладок (16). Сильфон (3) служит для отделения полости управляющего воздуха от жидкостной полости.
Во внутрь грибка клапана ввернут стакан (4), в который предварительно вмонтирована опора (5). Для ввертывания стакана, под специальный ключ, в его нижнем торце просверлены глухие отверстия.
В торец стакана (4) упирается траверса (6), которая прижата к нему посредством разрывного болта (7). Фиксация болта от проворачивания обеспечивается пружиной (8), вмонтированной во внутрь опоры. Весь собранный узел опоры (5) с траверсой (6) удерживается в стакане посредством пружины (8), опирающейся на опоры пружины (10) и (11). Опора пружины (10) фиксируется на опоре клапана (5) контрящим устройством (12) (сеч. А–А).
Опора (5) до постановки траверсы (6) и разрывного болта (7) ввинчивается в крышку (13). Ввертывание производится при помощи продольных шлиц на внутренней поверхности опоры (5).
Материалы основных деталей клапана: корпус и крышка – АЛ-4, сильфон – Х18Н10Т, разрывной болт – БрАЖ9-4, стакан – АВ, пружина – 50ХФА.
Работа клапана
К штуцеру (15) подается управляющий воздух; давление управляющего воздуха, действующего на эффективную площадь сильфона, прижимает грибок клапана (2) к седлу корпуса. На вход в клапан подается окислитель. При сбросе управляющего давления клапан отходит от седла на величину хода предварительной ступени под действием усилия пружины (9). Через щель, образуемую седлом корпуса (1) и торцем клапана, окислитель поступает к выходным патрубкам. По мере нарастания оборотов ТНА растет давление окислителя на входе в клапан, при достижении определённого давления окислителя на входе разрушается разрывной болт, клапан перемещается вниз на величину хода главной ступени. Окислитель поступает в камеру сгорания с расходом, необходимым для работы двигателя на главной ступени.
Для закрытия клапана подается управляющий воздух к штуцеру (15). Для циркуляции управляющего воздуха во внутренней полости сильфона (3), в целях предотвращения его конденсации от воздействия низкой температуры окислителя в период подготовки изделия к запуску, служит травящее устройство, ввертываемое в резьбовое отверстие пробки (18).
Особенности сборки клапана
1. Положение клапана, соответствующее открытию на предварительную ступень, определяется проливкой. Регулировку этого положения производить при помощи болта поз. 7 моментом не более 1,5 кГ×м.
2. Ход клапана на главную ступень не менее 33 мм. Наличие во внутренних полостях загрязнений и излишков смазки ВЗРЫВООПАСНО при работе с рабочим продуктом.
Главный клапан кислорода двигателя РД–107
([2], листы 14, 15)
Клапан окислителя служит для управления подачи окислителя в основные рулевые камеры двигателя РД-107.
Конструкция клапана
Клапан состоит из следующих основных узлов и деталей: клапана (3) с запрессованными в него уплотнительными кольцами из фторопласта, большого сильфона (10), сильфона (5), втулки (17), включателя (11), корпусов (1, 2), штанги (4), болта разрывного (19), гайки (13), крышки (22), двух штуцеров (27) и пружин (6) и (23).
Корпус (1) имеет один входной, четыре выходных фланца из полостей «Д» и «Г» и один фланец для соединения с корпусом (2).
Кроме того, в корпусе (1) выполнены два резьбовых отверстия со штуцером (24) для подачи окислителя к рулевым камерам. Выходные фланцы снабжены шпильками для подсоединения трубопроводов, отводящих окислитель к основным камерам. Клапан окислителя крепится входным фланцем к фланцу нагнетающего патрубка кислородного насоса через дроссельное устройство с помощью 12 шпилек, ввертываемых во входной фланец. Для обеспечения герметичности места стыка дроссельного устройства и клапана во входном фланце имеются проточки под медную прокладку. Корпус (1) сцентрирован с корпусом (2) и крепится к нему шпильками.
Уплотнение этого соединения обеспечивается прокладкой (26). Внутри корпуса (2) размещен большой сильфон, состоящий из двух оснований (подвижного и неподвижного) и двухслойного сильфона.
Для повышения прочности сильфон снабжен, наружными кольцами. Соединение собственно сильфона с основаниями осуществляется аргонодуговой сваркой. Внутренняя полость большого сильфона образует полость управляющего давления клапана. Неподвижное основание большого сильфона сцентрировано в корпусе (2) и поджато к нему гайкой (13). Подвижное основание сцентрировано в штанге (4) и соединяется с ней резьбой.
Со стороны полости управляющего давления в подвижное основание запрессована резьбовая втулка, предназначенная для ввертывания в нее винта включателя.
В неподвижное основание большого сильфона ввернут на прокладке включатель (11), состоящий из корпуса, рычага, двух пружин, державки, наконечника, контакта, контактной пластины, штуцера, винта, фиксатора и четырехконтактной колодки с четырьмя клеммами.
В резьбовое отверстие включателя (11) ввертывается штуцер (на чертеже не указан), служащий для подвода воздуха в управляющую полость клапана.
В корпус (2) ввернут штуцер (15) с жиклёром, через который подается воздух для обдува большого сильфона. Обдувом сильфона подогревается находящийся в управляющей полости воздух для предотвращения его сжижения в сильфоне, что приводит к уменьшению его плотности, и тем самым обеспечивается сокращение времени открытия клапана (3) на предварительную ступень.
Для циркуляции воздуха в корпусе (2) предусмотрено отверстие (Т) диаметром 5 мм, через которое воздух отводится в атмосферу.
В малую тарель клапана (3) ввернута втулка (17), законтренная стопорным винтом (26). С помощью насечки на буртиках большой тарели и втулки (17) (места «Ж» и «К») производится окончательная дозировка расхода окислителя через клапан (3) на режиме предварительной ступени.
Герметизация жидкостной полости клапана обеспечивается трехслойным сильфоном (5), приваренным к штуцерам роликовой сваркой.
Нижний штуцер сцентрирован в корпусе (2) и соединен с ним резьбой.
Внутри сильфона находится штанга (4), связанная с верхним штуцером сильфона резьбовым соединением. С наружной стороны на штуцер посажена втулка (17), соединенная с ним с помощью штифта (18).
В резьбовое отверстие втулки (17) ввернут разрывной болт (19), предназначенный для задержки момента полного открытия клапана (3) до тех пор, пока давление окислителя на входе в блок не достигнет определенной величины, и для ограничения хода клапана на предварительной ступени. Ход клапана регулируется с помощью разрывного болта, контрящегося пружиной (23). Пружина (21) предназначена для выталкивания головки болта после его разрыва в полость крышки (22). Выталкиванием головки болта исключается возможная помеха при закрытии клапана.
Принцип действия клапана
При подаче сжатого воздуха в управляющую полость клапана давление воздуха, действующее на подвижное основание большого сильфона через штангу (4), передается на клапан. Клапан (3), преодолевая силу упругости пружины (6), плотно прижимается к седлам корпуса, при этом головка разрывного болта (19) отводится от торца штуцера, ввернутого в корпус (1). Наконечник включателя (11) входит в выточку винта – контакты разомкнуты. Такое положение клапана соответствует его закрытию.
При сбросе сжатого воздуха из управляющей полости клапана давлением наддува и гидростатическим напором, действующим на разницу площадей левой и правой тарелей, а также под действием пружины (6) клапан (3) отводится от седел до упора головки разрывного болта в торец штуцера. Вместе с клапаном перемещается подвижное основание большого сильфона с ввернутым в него винтом, который своим выступом отжимает рычаг включателя, замыкая его контакты. При этом подается команда на пирозажигательное устройство и открытие клапана горючего. Через щели, образовавшиеся между буртиком левой тарели и корпусом и буртиком втулки (17) и корпусом, окислитель под давлением наддува и столба жидкости подается к выходным фланцам и штуцерам (24) и далее в основном и рулевые камеры двигателя. Такое положение клапана соответствует его открытию на предварительную ступень. При достижении давления окислителя на входе в клапан 27 кГ/см2 (изб) под действием перепада давлении на клапане обрывается разрывной болт (19), клапан под действием давления окислителя и пружины резко перемещается до упора в корпус (2). При этом рычаг включателя сходит с выступа винта и размыкает контакты включателя.
При размыкании контактов включателя подается команда на сброс сжатого воздуха из управляющей полости клапана горючего. Такое положение клапана соответствует открытию его на главную ступень.
Клапан (27) предназначен для продувки полости клапана газообразным азотом перед запуском, вмонтирован в самостоятельный корпус (28) с уплотнением (29) и ввернут в корпус клапана окислителя.
Особенности сборки клапана
1. Перед сборкой детали и узлы клапана обезжирить.
2. Перед сборкой проверить перемещение детали поз. 18 в сборе с деталями поз. 5 и 17; перемещение должно быть свободным, без заеданий.
3. Ход клапана поз. 3 от закрытого положения на главную ступень должен быть не менее 32 мм, на предварительную ступень 2,5±0,1 мм; контакты включателя поз. 11 должны замыкаться при ходе клапана 1,1± 0,3 мм.
4. Наличие во внутренних полостях загрязнений и излишков смазки ВЗРЫВООПАСНО при работе с рабочим продуктом.
Контрольные вопросы:
1. Поясните назначение главного топливного клапана окислителя РД-111.
2. Перечислите основные технические данные главного топливного клапана окислителя РД-111.
3. Опишите конструкцию главного топливного клапана окислителя РД-111.
4. Поясните принцип работы главного топливного клапана окислителя РД-111.
5. Перечислите особенности сборки главного топливного клапана окислителя РД-111.
6. Из каких материалов выполнены основные главного топливного клапана окислителя РД-111?
7. Поясните назначение главного клапана кислорода РД-107.
8. Опишите конструкцию главного клапана кислорода РД-107.
9. Поясните принцип действия главного клапана кислорода РД-107.
10. Перечислите особенности сборки главного клапана кислорода РД-107.
