УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК F02C9/48 

Изобретение относится к автоматическому регулированию газотурбинных двигателей.

Известно устройство автоматического регулирования газотурбинных двигателей, содержащее сервопоршень с штоком, связанным механической передачей с наклонной шайбой плунжерного насоса подачи расхода топлива и форсажную камеру. Бесштоковая полость сервопоршня соединена с регулятором постоянного давления, а штоковая полость - с клапаном, открытие которого определяется положением штока, связанного с датчиком отношения давлений на турбинах.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает оптимальных характеристик двигателя, так как поддерживается постоянное значение степени расширения газов на турбинах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является выбранная в качестве прототипа система автоматического регулирования газотурбинного двигателя, включающая в себя полый золотник, установленный в гильзе, имеющей входное и выходное окна, и способный перемещаться относительно гильзы в угловом и осевом направлениях; поворот золотника относительно гильзы связан сервоприводом с рычагом управления двигателя, осевое перемещение золотника определяется давлением воздуха за компрессором; внутренняя полость золотника через окна в гильзе связана с клапанами, отношение давления топлива на которых регулируется в зависимости от отношения давления на турбине. Величина расхода топлива в форсажную камеру определяется площадью открытия входного и выходных окон в гильзе, обусловленной взаимным расположением золотника и гильзы и отношением давления на клапанах.

Недостатком такой системы является возможность снижения запасов газодинамической устойчивости двигателя при выходе на форсированный режим в процессе приемистости вследствие того, что угловое перемещение золотника и связанная с ним площадь открытия окон в гильзе изменяется с постоянной скоростью, а расход топлива в форсажную камеру может сильно изменяться вследствие изменения отношения давления топлива на клапанах, обусловленного резким изменением отношения давлений на турбине в процессе заполнения топливом коллекторов форсажной камеры.

Целью изобретения является повышение надежности газотурбинного двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в систему автоматического управления газотурбинного двигателя, содержащую сервопоршень с штоком, связанным механической передачей с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, бесштоковая полость которого связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления, а штоковая полость связана со сливом через центральный канал в штоке и кромку ползушки, механически связанной с рычагом управления двигателем, установлено устройство управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящее из золотникового распределителя с клапаном, соединенным рычагом с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, соединенного каналом с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления.

На чертеже представлена схема работы предлагаемого устройства.

Устройство автоматического регулирования газотурбинного двигателя содержит сервопоршень 1 с штоком 2, связанным механической передачей 3 с регулятором расхода топлива в форсажную камеру. Штоковая полость 4 сервопоршня связана с регулятором постоянного давления через отверстие 5 в стенке стакана 6 и жиклер 7 и связана со сливом через центральный канал 8 в штоке и кромку ползушки 9, соединенной механической передачей с рычагом управления двигателем 10. Бесштоковая полость 11 сервопоршня 1 соединена через отверстие 12 в боковой стенке стакана 6 и дроссельный пакет 13 с каналом 14, связанным через жиклер 15 с регулятором постоянного давления, а через жиклер 16 со сливом; дополнительно она соединена с регулятором постоянного давления через внутреннюю полость 17 стакана 18, отверстие 19 в боковой стенке стакана 18, дроссельный пакет 20 и жиклер 15. В стакан 18 помещен с возможностью осевого перемещения золотник 21 на пружинах 22, прикрепленных к дну стакана. Упоры 23 и 24 в стакане 18 ограничивают перемещение золотника 21. Пружинная полость 25 стакана 18 соединена со сливом через отверстие 26 в боковой стенке стакана, канал 27 и клапан 28, открытие которого определяется положением штока 29, связанного с датчиком отношения давлений на турбинах. Кроме того, пружинная полость 25 стакана 18 соединена с его внутренней полостью 17 через жиклер 30, канал 14 и дроссельный пакет 20.

Устройство автоматического регулирования работает следующим образом.

Во время работы устройства усилия, действующие на сервопоршень 1 со стороны бесштоковой полости 11 и штоковой полости 4, равны, и сервопоршень стремится занять положение, при котором расход топлива в штоковую полость 4 через отверстие 5 равен расходу топлива из полости 4 в слив через центральный канал 8 в штоке 2 и кромку ползушки 9 на штоке 2, связанной механически с положением рычага управления двигателем 10.

При перемещении рычага управления двигателем 10 ползушка 9 перекрывает отверстие в центральном канале 8, и сервопоршень 1 начинает перемещаться. При закрытом отверстии в центральном канале 8 скорость движения сервопоршня 1 определяется пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20 и площадью отверстия 19 в боковой стенке стакана 18. Отверстие 19 может быть перекрыто кромкой золотника 21. При приближении золотника к упору 23 отверстие 19 закрыто, и бесштоковая полость 11 сервопоршня 1 соединена с регулятором постоянного давления через дроссельный пакет 13, пропускная способность которого определяет скорость перемещения сервопоршня.

При приближении золотника 21 к упору 24 отверстие 19 в боковой стенке стакана 18 открывается и дополнительно соединяет бесштоковую полость 11 сервопоршня через дроссельный пакет 20 с регулятором постоянного движения. В этом случае скорость перемещения сервопоршня 1 при закрытом отверстии в канале 8 штока 2 определяется суммарной пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20 и сопротивлением отверстия 19. Отверстие 26 в боковой стенке стакана 18 всегда открыто, что обеспечивается положением упора 24, ограничивающего перемещение золотника 21.

Упор 23 ограничивает ход золотника 21 и исключает гидравлическую связь между отверстиями 19 и 26 через внутреннюю полость стакана 18.

Клапан 28 регулируется таким образом, чтобы его закрытие происходило при положениях рычага 29, соответствующих уменьшению перепада давления на туpбинах ниже определенной величины.

При перепадах давления на турбинах, больших или равных настройке, клапан 28 открыт и соединяет пружинную полость 25 стакана 18 со сливом. Давление в полости 17 стакана равно давлению в бесштоковой полости 11 сервопоршня 1, и золотник 21 под действием перепада давлений находится на упоре 24. В этом случае максимальная скорость перемещения сервопоршня 1 определяется суммарной пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20.

Когда перепад давления на турбинах становится меньше настройки, клапан 28 закрывается. Давления в полостях 25 и 17 стакана 18 выравниваются через жиклер 30 и дроссельный пакет 20, и золотник 21 под действием усилия со стороны пружин 22 перемещается на упор 23, перекрывая кромкой отверстие 19 в боковой стенке стакана 18. В этом случае максимальная скорость перемещения сервопоршня уменьшается до величины, определяемой пропускной способностью дроссельного пакета 13, что приводит к снижению скорости изменения настройки регулятора расхода топлива в форсажную камеру.

На форсажных приемистостях возможно "пережатие" двигателя при резком возрастании расхода топлива в форсажную камеру в момент окончания заполнения топливом коллекторов форсажной камеры. Предложенная схема снижает такое "пережатие" за счет уменьшения скорости возрастания расхода топлива в форсажную камеру.

Использование: регулирование форсажного контура и сопла газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: сервопоршень с штоком кинематически связан с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, причем безштоковая полость сервопоршня связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления. Устройство содержит узел управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящий из золотникового распределителя с каналом, связаным с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, который соединен с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления. 1 ил.

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее сервопоршень со штоком, кинематически связанным с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, причем бесштоковая полость сервопоршня связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления, а штоковая полость соединена со сливом через центральный канал в штоке и кромку ползушки, кинематически связанной с рычагом управления двигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности двигателя, система регулирования которого включает датчик отношения давлений на турбине, устройство дополнительно содержит узел управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящий из золотникового распределителя с клапаном, связанным с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, который соединен с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления.