УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F01D21/04 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к устройствам защиты газотурбинного двигателя (ГТД), например, при разрушении вала турбины.

Известно устройство для предотвращения предельного значения частоты вращения турбины ГТД [1] содержащее механизм, поворачивающий секции лопаток направляющего аппарата (НА) так, что они оказываются на пути движения лопаток ротора турбины и тормозят вращение турбины, если вал, соединяющий ротор турбины и компрессора, разрушается. При разрушении вала смещение ротора назад приводит к расцеплению секций НА, которые надвигаются на лопатки ротора и взаимно разрушают друг друга, а осколки выбрасываются через выпускную трубу.

Известно выбранное за прототип устройство защиты двигателя от разрушения [2] содержащее вал турбины и приемное устройство, причем осевая сила, передаваемая на вал приемным устройством, больше осевой силы турбины и направлена в обратную сторону. Вал установлен в подшипниках, один из которых является упорным и установлен вблизи турбины в опоре, которая может перемещаться в осевом направлении. Упорный подшипник удерживается опорой в направлении действия осевой силы приемного устройства таким образом, что в случае разрушения вала подшипник смещается осевой силой турбины до тех пор, пока лопатки ротора не начнут взаимодействовать с лопатками статора турбины. Это обеспечивает торможение турбины.

Недостатком прототипа является сложность конструкции перемещаемой опоры для упорного подшипника, а также не обеспечивается автоматическое отключение подачи топлива в двигатель, что может привести к возникновению пожара. Кроме того, конструкция прототипа не предотвращает разрушение лопаток ротора и статора турбины, т.е. двигатель претерпевает значительные разрушения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является защита ГТД от разрушения при раскрутке, возникающей в случае разрушения вала турбины, обеспечение работы сигнализатора осевого сдвига диска турбины в условиях высоких температур, повышение надежности работы, контролепригодности и устойчивости к электромагнитным помехам при небольшой массе и стоимости устройства.

Устройство защиты ГТД состоит из сигнализатора осевого сдвига диска турбины, блока формирования сигнала на исполнительный механизм и панели управления этим устройством, причем сигнализатор сдвига диска турбины содержит высокотемпературный бронированный кабель и установлен за турбиной, диск которой выполнен с резцами, обеспечивающими разрезание кабеля сигнализатора при осевом перемещении диска турбины в сторону выхлопного сопла в случае, например, разрушения вала турбины двигателя.

Сигнализатор осевого сдвига, содержащий бронированный высокотемпературный кабель, обеспечивает:
устойчивость к электромагнитным помехам, что способствует повышению надежности устройства;
сокращение количества датчиков, что при необходимом быстродействии ведет к упрощению конструкции, снижению массы и стоимости устройства, повышает удобство размещения в малом объеме;
повышение контролепригодности за счет возможности проверки работоспособности устройства на неработающем двигателе.

Для обеспечения надежности от ложного срабатывания при перерывах питания, обрыве одной из цепей, попадания несанкционированного плюса или минуса в цепь питания исполнительного механизма схема устройства выполнена двухпроводной с коммутацией по плюсу и минусу источника питания.

На чертеже представлено предлагаемое устройство защиты турбины.

Устройство состоит из сигнализатора 1 осевого сдвига диска 2 турбины, блока 3 формирования сигнала, исполнительного механизма 4 и панели 5 управления устройством. Сигнализатор 1 содержит бронированный высокотемпературный кабель 6 и установлен за турбиной. Диск 2 турбины имеет резцы 7, выполненные на задней стороне диска.

При исправном вале 8 турбины кабель 6 сигнализатора 1 замыкает входную цепь блока 3 формирования сигнала, при этом на выходе блока 3 сигнал на исполнительный механизм 4 отсутствует. В случае разрушения вала 8 турбины за счет давления газа P_г диск 2 турбины перемещается в осевом направлении в сторону выхлопного сопла 9 на расстояние, большее заданного расстояния Δ и резцами 7 разрезает кабель 6 сигнализатора 1. При этом входная цепь блока 3 формирования сигнала размыкается и на выходе блока 3 появляется сигнал управления исполнительным механизмом 4, который обеспечивает останов двигателя путем прекращения подачи топлива в камеру сгорания.

Использование: в устройствах защиты газотурбинного двигателя, например при разрушении вала турбины. Сущность изобретения: устройство защиты газотурбинного двигателя состоит из сигнализатора 1 осевого сдвига диска 2 турбины, блока 3 формирования сигнала на исполнительный механизм 4 и панели 5 управления этим устройством. Сигнализатор 1 установлен за турбиной и содержит высокотемпературный, бронированный кабель 6. Диск 2 турбины выполнен с резцами 7, обеспечивающими разрезание кабеля 6 при осевом перемещении диска 2 турбины в сторону выхлопного сопла 9 в случае, например, разрушения вала 8 турбины двигателя. 1 ил.

Устройство для защиты газотурбинного двигателя, содержащее сигнализатор осевого сдвига диска турбины, отличающееся тем, что оно содержит блок формирования сигнала на исполнительный механизм и панель управления, а сигнализатор сдвига диска турбины содержит высокотемпературный бронированный кабель и установлен за турбиной, диск которой выполнен с резцами, обеспечивающими разрезание кабеля сигнализатора при осевом перемещении диска турбины в сторону выхлопного сопла в случае, например, разрушения вала турбины двигателя.