ПНЕВМОЦИЛИНДР ПРИВОДА РЕАКТИВНОГО СОПЛА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК F02K1/12 

Изобретение относится к приводам реактивных сопел авиационных газотурбинных двигателей, а именно, к силовым пневмоцилиндрам управления створками сопла, работающим в условиях односторонних высоких температур.

Известен пневмоцилиндр для механизма поворота лопаток осевой турбомашины, содержащий корпус с днищем, поршень со штоком и серьгой. Пневмоцилиндр соединен с корпусом и элементами механизма поворота лопаток осевого компрессора [1].

Известен пневмоцилиндр привода реактивного сопла газотурбинного двигателя с подводом воздуха в штоковую полость. Пневмоцилиндр серьгами соединен с элементами кинематики реактивного сопла. Пневмоцилиндр воздействует на створки реактивного сопла и управляет его геометрией [2].

К недостаткам указанного пневмоцилиндра следует отнести то, что его стенка изменяет свою форму в поперечном сечении от цилиндрической к грушевидной из-за ее одностороннего нагрева реактивным соплом. Изменяется форма стенки пневмоцилиндра и в продольном направлении. Некруглость стенки приводит к повышенному расходу воздуха из-за неплотного прилегания поршня к стенке, а нарушение линейности стенки пневмоцилиндра может привести к заклиниванию поршня. Помимо этого, неравномерный нагрев пневмоцилиндра может привести к разрушению износостойкого покрытия на его внутренней стенке, которое там, как правило, имеется.

Задача изобретения - снижение неравномерности разогрева пневмоцилиндра и, как следствие, повышение надежности его работы.

Поставленная задача достигается тем, что в пневмоцилиндре привода реактивного сопла газотурбинного двигателя, с подводом воздуха в штоковую полость, с наружной стороны пневмоцилиндра установлен кожух, образующий с пневмоцилиндром полость охлаждения, вход которой соединен с бесштоковой полостью, а выход выполнен в сторону оси реактивного сопла.

Выход из полости охлаждения может быть выполнен в виде отверстий, площадь которых выбрана убывающей в обе стороны от линии, соединяющей продольные оси реактивного сопла и пневмоцилиндра. Отверстия выхода, выполненные по обе стороны от линии, соединяющей ось реактивного сопла с осью цилиндра, могут быть размещены в секторе до 180 градусов.

Новым в изобретении является то, что с наружной стороны пневмоцилиндра установлен кожух, образующий с пневмоцилиндром полость охлаждения, вход которой соединен с бесштоковой полостью, а выход выполнен в сторону оси реактивного сопла.

Кроме того, выход из полости охлаждения выполнен в виде отверстий, площадь которых выбрана убывающей в обе стороны от линии, соединяющей продольные оси реактивного сопла и пневмоцилиндра, причем отверстия выхода, выполненные по обе стороны от линии, соединяющей ось реактивного сопла с осью пневмоцилиндра, размещены в секторе до 180 градусов.

Размещение с наружной стороны пневмоцилиндра кожуха, образующего с корпусом полость охлаждения, позволяет пневмоцилиндру иметь экран от излучения со стороны раскаленного сопла и канал для прохода по нему охлаждающего воздуха. Соединение входа полости охлаждения с бесштоковой полостью позволяет использовать для охлаждения пневмоцилиндра относительно недорогой воздух "утечек". Выполнение выхода из полости охлаждения в сторону оси реактивного сопла, то есть в сторону излучения реактивного сопла, позволяет более интенсивно охлаждать как раз более нагретую сторону пневмоцилиндра, повернутую к оси сопла, что в свою очередь позволяет снизить окружную неравномерность нагрева пневмоцилиндра. В результате этого пневмоцилиндр меньше изменяет свою форму (прямолинейность в продольном сечении и некруглость в поперечном сечении) при работе сопла, что уменьшает вероятность заклинивания поршня и разрушения покрытия рабочей поверхности пневмоцилиндра.

На фиг. 1 показан продольный разрез пневмоцилиндра с закрепленным на нем кожухом;
на фиг. 2 показаны выходные отверстия для охлаждающего воздуха, выполненные со стороны горячей части реактивного сопла.

Пневмоцилиндр привода реактивного сопла газотурбинного двигателя содержит корпус 1 с крышкой 2, поршень 3 и кожух 4. В корпусе 1 выполнены отверстие 5 подвода воздуха в штоковую полость 6 и отверстия 7, соединяющие бесштоковую полость 8 со входом полости охлаждения 9, образованной наружной стенкой корпуса 1 и кожухом 4. У полости охлаждения 9 выход 10 выполнен с противоположного торца корпуса 1 в сторону оси 11 реактивного сопла. Выход 10 из полости охлаждения 9 может быть выполнен в виде отверстий разных площадей в секторе в 180 градусов от линии 12, соединяющей ось 11 реактивного сопла с осью 13 пневмоцилиндра. В поршне 3 установлены уплотнительные кольца 14, контактирующие с рабочей поверхностью корпуса 1.

При работе пневмоцилиндра воздух подается в штоковую полость 6 пневмоцилиндра. Воздух, проходящий через уплотнительные кольца 14 поршня 3, через отверстия 7 подается в полость охлаждения 9. Воздух, проходя через полость охлаждения 9, охлаждает корпус 1 и выбрасывается через отверстия 12 наружу. При этом наиболее охлаждаемой оказывается наиболее нагретая часть корпуса 1, повернутая к оси реактивного сопла. Это более лучшее охлаждение этой части корпуса позволяет уменьшить температурный перепад корпуса в окружном направлении. Тем самым обеспечивается большая цилиндричность и прямолинейность корпуса пневмоцилиндра, что ведет к повышению надежности его работы.

Источники информации:
1. Патент Франции N 2267454, МКИ F 02 C 7/00, опубликовано 7.11.75.

2. Патент РФ N 1009150, 01.04.80 г, МКИ F 02 K 1/12 - прототипо

Пневмоцилиндр привода реактивного сопла газотурбинного двигателя относится к приводам реактивных сопел авиационных газотурбинных двигателей, работающих в условиях односторонних высоких температур. Технический результат заключается в снижении неравномерности разогрева пневмоцилиндра и, как следствие, повышении надежности его работы. При работе пневмоцилиндра воздух подается в штоковую полость пневмоцилиндра. Воздух, проходящий через уплотнительные кольца поршня, а затем через отверстия, соединяющие бесштоковую полость со входом полости охлаждения, охлаждает корпус и выбрасывается через отверстия наружу. При этом наиболее охлаждаемой оказывается наиболее нагретая часть корпуса, повернутая к оси реактивного сопла. Это более лучшее охлаждение этой части корпуса позволяет уменьшить температурный перепад корпуса в окружном направлении, тем самым обеспечивается большая цилиндричность и прямолинейность корпуса пневмоцилиндра, что ведет к повышению надежности его работы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневмоцилиндр привода реактивного сопла газотурбинного двигателя с подводом воздуха в штоковую полость, отличающийся тем, что с наружной стороны пневмоцилиндра установлен кожух, образующий с пневмоцилиндром полость охлаждения, вход которой соединен с бесштоковой полостью, а выход выполнен в сторону оси реактивного сопла. 2. Пневмоцилиндр привода по п.1, отличающийся тем, что выход из полости охлаждения выполнен в виде отверстий, площадь которых выбрана убывающей в обе стороны от линии, соединяющей продольные оси реактивного сопла и пневмоцилиндра. 3. Пневмоцилиндр привода по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отверстия выхода, выполненные по обе стороны от линии, соединяющей продольные оси реактивного сопла и пневмоцилиндра, размещены в секторе до 180^o.