УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ВОЗДУХА ИЗ КОМПРЕССОРА Российский патент 1994 года по МПК F04D27/00 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, преимущественно для отбора воздуха из компрессора, например для противообледенительной системы авиационного газотурбинного двигателя.

Известно устройство для отбора воздуха из компрессора для противообледенительной системы ГТД, содержащее корпус с двумя соосными входными и одним выходным патрубками и размещенные в корпусе две поворотные заслонки, кинематически связанные между собой и размещенные в сферических гнездах корпуса, сообщенных между собой цилиндрическим каналом с возможностью поочередного перекрытия входных патрубков [1] .

Такое устройство работает надежно, но имеет существенные недостатки:
1) большие статические нагрузки от давления воздуха на заслонки, что требует мощного силового цилиндра;
2) необходим внешний кинематический механизм с воздушным цилиндром, что увеличивает габариты, массу и количество деталей.

Эти недостатки отсутствуют у другого известного устройства [2] . Это устройство содержит корпус с двумя соосными патрубками, один из которых сообщен с высоконапорной ступенью компрессора. В корпусе установлен с образованием в нем кольцевой полости воздушный цилиндр и размещенный в нем двухпозиционный подпружиненный цилиндрический клапан с диафрагмой и конусным запирающим элементом. Клапан подвижно установлен на штоке, жестко закрепленном на корпусе, причем по обе стороны диафрагмы образованы герметичные полости, одна из которых сообщена с одним из патрубков, а другая - с перепускным клапаном, сообщенным с окружающей средой.

Это устройство компактно, нет внешних звеньев кинематического привода.

Однако оно имеет недостаточные функциональные возможности, так как служит для включения и выключения отбора только из одной ступени компрессора ГТД.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем включения отбора воздуха от одной из двух ступеней компрессора.

Цель достигается тем, что, в отличие от известного устройства, второй осевой патрубок сообщен с низконаправленной ступенью компрессора, корпус снабжен третьим патрубком, сообщенным с кольцевой полостью, а двухпозиционный клапан выполнен за одно целое с воздушным цилиндром и снабжен дополнительным запирающим элементом с другого конца клапана.

На фиг. 1 - предлагаемое устройство в положении отбора воздуха от высоконапорной ступени компрессора, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в положении отбора воздуха от низконапорной ступени компрессора.

Устройство для отбора воздуха из компрессора содержит корпус 1 с двумя соосными патрубками 2 и 3. Один из патрубков, например 2, сообщен с высоконапорной ступенью компрессора. В корпусе 1 установлен воздушный цилиндр 4 с образованием между ним и корпусом 1 кольцевой полости A. Заодно с цилиндром выполнен двухпозиционный цилиндрический клапан, подпружиненный пружиной 5, размещенной между диафрагмой 6 клапана выполнены запирающие элементы 9 и 10, контактирующие попеременно с седлами 11 и 12 корпуса 1.

Клапан 4 при помощи втулок 13 и 14, жестко закрепленных в цилиндрической части диафрагмы 6, установлен подвижно на штоке 15. Шток 15 жестко закреплен на корпусе 1 в крышках 7 и 16.

По обе стороны диафрагмы 6 образованы герметичные полости В и С. Для уплотнения этих полостей по обе стороны диафрагмы 6 в проточках крышек 7 и 16 установлены уплотняющие элементы, например пружинные разрезные кольца 17. Полость В отверстиями в корпусе 1 и штуцером 18 сообщена с перепускным управляющим клапаном стравливания (на чертежах не показанным).

Второй соосный входной патрубок 3 сообщен с низконапорной ступенью компрессора. Корпус снабжен также третьим, выходным, патрубком 19, сообщенным с кольцевой полостью A.

Со стороны запирающих элементов 9 и 10 в корпусе 1 выполнены цилиндрические уступы 20 и 21 с расстоянием L между ними, меньшим, чем осевая длина М клапана 4.

Герметичные полости В и С могут быть сообщены между собой дроссельным отверстием 22.

Устройство работает следующим образом.

На неработающем двигателе силой пружины 5 клапан 4 прижат запирающим элементом 10 к седлу 12 корпуса 1. Поэтому кольцевая полость A сообщена с патрубком 2 отбора воздуха от высоконапорной ступени компрессора (см. фиг. 1).

После запуска двигателя и до определенного режима его работы клапан 4 остается в том же положении, открывая путь воздуху от высоконапорной ступени компрессора через входной патрубок 2 и полость A в выходной патрубок 19. Клапан стравливания при этом закрыт и в полостях В и С будет одинаковое давление. Поэтому пружина 5 прижимает клапан 4 элементом 10 к седлу 12 корпуса.

При достижении двигателем заданного режима работы (например, заданной частоты вращения ротора) по сигналу от системы регулирования двигателем открывается управляющий клапан стравливания. При этом давление в полости В за время, существенно меньшее одной секунды, падает до давления окружающей среды (например, до давления в канале наружного контура ТРДД). Клапан 4 быстро (за время менее одной секунды) под действием перепада давления на диафрагме 6, преодолевая сопротивление пружины 5, перемещается в другое крайнее положение, до упора запирающим элементом 9 в седло 11 корпуса (фиг. 2). В этом положении полость A и выходной патрубок 19 сообщены с входным патрубком 3, то есть с низконапорной ступенью компрессора.

Давление в полости С всегда равно давлению в патрубке 2, так как они всегда сообщены отверстиями в штоке 15.

При уменьшении режима работы двигателя до заданного значения по сигналу от системы регулирования клапан стравливания закрывается. Давление в полости В повышается за счет перетекания воздуха из полости С через зазоры в уплотнении кольцами 17, а также через дроссельное отверстие 22 (при его наличии). Усилием пружины 5 клапан 4 медленно перемещается до упора запирающим элементом 10 в седло 12 корпуса (в положение отбора воздуха из патрубка 2).

При перемещении клапана 5 из одного положения в другое в промежуточном среднем его положении кратковременно перекрывается отбор воздуха от обеих ступеней компрессора (клапан 4 находится обоими концами в цилиндрических уступах 20 и 21). Это предотвращает сообщение между собой патрубков 2 и 3, то есть перетекание воздуха от высоконапорной ступени компрессора к низконапорной, что предупреждает возможный помпаж компрессора. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1332958, кл. F 04 D 27/00, 1987.

2. Регулятор избыточного давления 6116А. Руководство по технической эксплуатации. М. , ММЗ "Наука", 1984, рис. 6.

Использование: авиадвигателестроение. Сущность изобретения: устройство для отбора воздуха из компрессора содержит корпус с двумя соосными патрубками, один из которых сообщен с высоконапорной ступенью компрессора. В корпусе установлен с образованием кольцевой полости воздушный цилиндр, двухпозиционный подпружиненный цилиндрический клапан с диафрагмой и запирающим элементом, установленным подвижно на штоке, закрепленном на корпусе. По обе стороны диафрагмы образованы герметичные полости, одна из которых сообщена с одним из патрубков, а другая - с перепускным клапаном, сообщенным с атмосферой. Второй соосный патрбок сообщен с низконапорной ступенью компрессора. Корпус снабжен третьим патрубком, сообщенным с кольцевой полостью. Двухпозиционный клапан выполнен за одно целое с воздушным цилиндром и снабжен дополнительным запорным элементом. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ВОЗДУХА ИЗ КОМПРЕССОРА, содержащее корпус с двумя соосными патрубками, один из которых сообщен с высоконапорной ступенью компрессора, установленные в нем с образованием кольцевой полости воздушный цилиндр, двухпозиционный подпружиненный цилиндрический клапан с диафрагмой и запирающим элементом, установленным подвижно на штоке, закрепленном на корпусе, причем по обе стороны диафрагмы образованы герметичные полости, одна из которых сообщена с одним из патрубков, а другая - с перепускным клапаном, сообщенным с атмосферой, отличающееся тем, что второй соосный патрубок сообщен с низконапорной ступенью компрессора, корпус снабжен третьим патрубком, сообщенным с кольцевой полостью, а двухпозиционный клапан выполнен за одно целое с воздушным цилиндром и снабжен дополнительным запорным элементом.