Сопловий блок газогенератора на твердому паливі

1. Сопловий блок газогенератора на твердому паливі, що містить вхідну частину, яка звужується і вихідну частину, що розширюється, теплостійкий кільцевий вкладиш в критичному перетині і тепловідвідний вузол, який відрізняється тим, що в ньому вхідна частина, яка звужується, оснащена абліруючим протектором, внутрішня поверхня якого виконана конічною, а на зовнішній поверхні виконані кільцевий виступ з одного торця і конічна вибірка з іншого торця, вихідна частина, що розширюється, виконана у вигляді профільного кіль U 1 3 пропонованого є сопловий блок (прототип - патент США № 3200585, НПК 60-35.6), який містить зовнішній корпус, встановлений в ньому теплопоглинаючий матеріал, який діє, як елемент тепловідводу, і вкладиш, зафіксований відносно цього елемента тепловідводу. Вкладиш зібраний з багатьох кілець з ерозійностійкого матеріалу, наприклад, вольфраму, створюючих пластинчасту трубу, внутрішня поверхня якої, дотична з потоком гарячого газу, що протікає через сопловий блок, утворює його критичний перетин. Кільця можуть мати розрізи для зменшення термічної напруги і виключення деформації пластинчастої труби. Перевагою даного технічного рішення є відсутність розгоряння критичного перетину. Недолік прототипу полягає в тому, що елемент тепловідводу омивається потоком гарячого газу, тому його тепловідвідна і теплопоглинальна здібності обмежені, що погіршує роботу елементів конструкції соплового блока. Крім того даний сопловий блок, зібраний з багатьох кілець, має значну масу і габарити. Технічною задачею корисної моделі є виконання конструкції соплового блока з підвищеною стійкістю до перегріву та розгоряння, стабільністю робочих характеристик, а також з покращеними габаритно-масовими характеристиками. Технічним результатом пропонованого рішення є підвищення стабільності тиску і розходу продуктів згоряння і зниження маси на 10-15 %. Поставлена задача вирішується за рахунок використання наступних відомих суттєвих ознак: сопловий блок газогенератора на твердому паливі, що містить вхідну частину, що звужується і вихідну частину, що розширюється, теплостійкий кільцевий вкладиш в критичному перетині і тепловідвідний вузол, а також наступних відмінних суттєвих ознак: вхідна частина, що звужується, оснащена абліруючим протектором, внутрішня поверхня якого виконана конічною, а на зовнішній поверхні виконані кільцевий виступ з одного торця і конічна вибірка з іншого торця, вихідна частина, що розширюється, виконана у вигляді профільного кільця, яке у поперечному перерізі має, наприклад, форму трапеції, тепловідвідний вузол включає периферійну частину кільцевого вкладиша, кріпильну гайку і горловину кришки газогенератора, периферійна частина кільцевого вкладиша виконана профільної форми і має наростаючу товщину, кріпильна гайка виконана з торцевою полицею, що має плоску притискну і конічну упорну поверхні, у горловині кришки газогенератора виконано профільоване посадкове місце під установку протектора, профільного кільця, вкладиша і кріпильної гайки. Використання сукупності відмічених ознак дозволяє підвищити стабільність тиску і розходу продуктів згоряння і знизити масу на 10-15 %. Конструкція і робота запропонованого соплового блока пояснюються кресленням, на якому приведена схема конструкції. Сопловий блок містить абліруючий протектор 1, встановлений у вхідний частині соплового блока, профільне кільце 2, встановлене у вихідний частині соплового блока, кріпильну гайку 3 і вкла 65958 4 диш 4. Сопловий блок встановлений в посадковому місті горловини 5 кришки 6 газогенератора. Абліруючий протектор 1 виконаний з пресматеріалу, наприклад, на основі вугільних волокон і фенолформальдегідної смоли. Кільце 2 виконане з того ж матеріалу, що і протектор 1. Між зовнішньою циліндричною поверхнею периферійної частини вкладишу 4 і посадковим містом виконаний зазор А. Робота соплового блока відбувається таким чином. При запуску газогенератора і загорянні заряду твердого палива утворюються гарячі гази, які рухаються через сопловий блок. При цьому гази нагрівають поверхню абліруючого протектора 1, в результаті на ній відбувається процес абляції, тобто розкладання і віднесення матеріалу з виділенням газів піролізу. Ці гази (показані стрілками Б) зносяться потоком уздовж стінки протектора 1 до критичного перетину В вкладиша 4 і омивають його. Основний компонент газів піролізу складають продукти розкладання фенолформальдегідної смоли з температурою приблизно 1700°С. Основний потік (показанийстрілками Г), що протікає через центральну зону соплового блока, складається з продуктів згоряння твердого палива заряду газогенератора, його температура може складати 2500-3200°С. Таким чином, потік гарячих газів в сопловому блоці має меншу температуру в пристіночній зоні протектора і на поверхні критичного перетину, чим в центральній зоні потоку, тому критичний переріз в запропонованому сопловому блоці захищений газами піролізу від дії більш гарячого основного потоку. Крім того, критичний перетин захищається від перегріву і розгоряння за допомогою відведення тепла углиб конструкції. Тепловий потік, що діє на поверхню критичного перерізу В вкладиша 4, виготовленого з теплопровідного теплостійкого сплаву, завдяки теплопровідності відводиться углиб тіла вкладиша до його бічних поверхонь. Ці поверхні контактують з полицею Д гайки 3 і з поверхнею посадкового місця, виконаного в горловині 5 кришки 6 газогенератора. Тепло через ці контактні поверхні від бічних поверхонь вкладиша відводиться в горловину 5. Таким чином тепло від критичного перетину В відводиться углиб більш масивних елементів конструкції, тому перегріву вкладиша не відбувається. В процесі роботи соплового блока відбувається нагрів вкладиша 4 і його теплове розширення, що може привести до появи напружень и навіть до тріщин вкладиша. Щоб запобігти цьому у посадковому місті виконаний зазор А, куди може розширюватись вкладиш 4. Елементи вузла тепловідводу - гайка 3 і посадкове місце в патрубку 5 захищені від нагріву гарячими газами, що протікають через сопловий блок, за допомогою протектора 1 і кільця 2, тому ефективність тепловідводу підвищується. Виконання соплового блока запропонованої конструкції забезпечує стабільність характеристик і знижену на 10-15 % у порівнянні з прототипом масу. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 65958 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601