СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к области управления подачей топлива в газотурбинные двигатели.

Известен регулятор режима и разгона двигателя (см. патент Франции №1472828, кл. F 02 К, 1965 г.).

Регулятор содержит насос, дозатор топлива, гидравлические вычислительные устройства, выполненные на базе проточных гидравлических камер с дросселями, и рычаг управления двигателем.

Недостатком данного регулятора является его сложность из-за наличия привода для датчика частоты вращения, обеспечивающего работу двигателя на установившемся режиме.

Наиболее близким техническим решением является электронно-гидравлический регулятор топлива (см. патент Франции №2288867, кл. F 02 C 9/04, 1974 г.). Регулятор содержит насос, дозатор топлива с сервопоршнем, управляющий клапан дозатора, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с дросселями и междроссельной камерой, связанной через один из дросселей с пневмогидропреобразователем, задатчик режима с пружиной, электрогидропреобразователь и датчик положения, соединенные с дозатором и электронным регулятором.

При использовании моментного мотора в качестве электрогидропреобразователя для управления дозатором датчиком положения служит измеритель электрического управляющего сигнала.

Недостатком данного регулятора также является сложность его конструкции из-за наличия привода для регулятора частоты вращения, кроме того, он не обеспечивает непосредственное управление расходом топлива от задатчика режимов двигателя с коррекцией по давлению воздуха в компрессоре на установившемся режиме.

Задачей заявленного технического решения является обеспечение регулирования подачи топлива в двигатель с помощью достаточно простой системы, позволяющей управлять подачей топлива резервным регулятором в случае отказа электронного.

Поставленная задача решается тем, что в системе регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащей дозатор топлива с сервопоршнем, управляющий клапан дозатора, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с дросселями и междроссельной камерой, связанной через один из дросселей с пневмогидропреобразователем, задатчик режима, элекрогидропреобразователь и датчик положения, соединенные с дозатором, другой дроссель гидравлической проточной камеры соединен с дозатором, а управляющий клапан дозатора соединен через пружину с задатчиком режима и гидравлически - с серпопоршнем дозатора и междроссельной камерой.

Предложенная система представлена на чертеже.

Система содержит топливный насос 1 и дозатор, выполненный в виде дозирующей иглы 2 с сервопоршнем 3, управляющий клапан 4 дозатора с полостью 5, управляющей кромкой 6 и пружиной 7, клапан постоянного перепада давления 8 на дозирующем сечении 9 иглы 2, пневмогидропреобразователь 10 с каналом 11 подвода воздуха, например, со входа компрессора, гидравлическую проточную камеру с двумя последовательно установленными дросселями 12 и 13 и междроссельной камерой 14, гидравлически соединенной с полостью 5, канал питания 15 сервопоршня 3, соединенный через дроссель 16 с управляющей кромкой 6 клапана 4 и через дроссели 16 и 17 с управляющей полостью 18 сервопоршня 3.

Пневмогидропреобразователь 10 выполнен в виде рычага 19 с осью 20 и уплотнением 21 и соединенных с рычагом 19 вакуумированного сильфона 22 и клапана 23.

Дроссель 13 переменного сечения образован профилированной иглой 24, соединенной с иглой 2. Управляющая полость 18 сервопоршня 3 соединена с каналом 15 через дроссель 17, золотник-селектор 25 с отсечной кромкой 26 и дроссель 16. Кроме того, управляющая полость 18 соединена через отсечную кромку 27 селектора 25 с полостью 28, а также через седло 29 с подпружиненным клапаном 30, соединенным через шток 31 с селектором 25.

Слив топлива из полости 18 при открытом клапане 30 производится через седло 32 клапана 33, управляемого электрогидропреобразователем 34, связанным с электронным регулятором (на чертеже не показан).

Для переключения селектора 25 служит электромагнитный клапан 35, управляющий сливом топлива из полости под селектором 25, питание которой происходит из канала 15 через дроссель 36.

Выходной канал 37 отдозированного топлива соединен с полостью после дозирующего сечения 9 иглы 2, на которой установлен датчик положения 38, связанный с электронным регулятором.

Задание требуемого расхода топлива обеспечивается затяжкой пружины 7 через задатчик режима, выполненный в виде рычага 39, шестерни 40 и штока 41 с зубчатой рейкой.

Работает система следующим образом. При работе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 закрывает слив топлива за дросселем 36, повышая тем самым давление под золотником-селектором 25, который перемещается вверх и соединяет канал 15 через дроссель 16, отсечную кромку 27 и полость 28 с седлом 32 клапана 33. Клапан 29 под действием штока 31 открывается, и полость 28 за дросселем 16 соединяется также с управляющей полостью 18 сервопоршня 3. Скорость перемещения дозирующей иглы 2 с сервопоршнем 3 определяется величиной подъема над седлом 32 клапана 33 электропреобразователя 34, соединенного с электронным регулятором, получающим электрический сигнал о расходе топлива в двигатель от датчика положения 38 дозирующей иглы 2.

При отказе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 обесточивается и открывает слив за дросселем 36. Давление под золотником-селектором 25 падает, и он перемещается вниз, перекрывая отсечной кромкой 27 канал к клапану 33, и соединяет канал 15 через дроссель 16 и кромку 26 с управляющей кромкой 6 клапана 4, а через дроссель 17 - с управляющей полостью 18 сервопоршня 3 дозирующей иглы 2. Дозирующая игла 2 в этом случае перемещается пропорционально командному давлению в полости 5, определяемому затяжкой пружины 7. Например, при увеличении затяжки пружины 7 клапан 4 смещается влево, что влечет за собой увеличение слива топлива через кромку 6, увеличение расхода топлива через дроссель 17 из полости 18 и перемещение сервопоршня 3 с иглой 2 вверх на уменьшение проходного сечения дросселя 13 с помощью профилированной иглы 24.

Перемещение иглы 2 вверх на уменьшение расхода топлива будет происходить до тех пор, пока сечение дросселя 13 не обеспечит давление в междроссельной камере 14 после дросселя 12, равное давлению, уравновешивающему давление в полости 5 от пружины 7.

Дроссель 17 обеспечивает необходимую скорость перемещения иглы в обе стороны, обеспечивая темп изменения расхода топлива, безопасный для двигателя. Ход иглы 2 однозначно определяет расход топлива, т.к. на ее дозирующем сечении 9 поддерживается постоянный перепад клапаном 8.

В пневмогидропреобразователе 10 обеспечивается равенство моментов сил на рычаге 19 относительно оси 20 за счет того, что на рычаг 19 с одной стороны действует сила от давления со входа в компрессор P*₁ на вакуумированный сильфон 22, а с другой - от командного давления под клапаном 23. Благодаря этой равновесной схеме давление за клапаном 23 пропорционально давлению воздуха от компрессора, подведенному через канал 11 к вакуумированному сильфону 22.

Закон управления подачей топлива при отключении электронного регулятора выбран наиболее простой, не требующий применения регулятора частоты вращения и привода для него. Этот закон выражается через зависимость отношения расхода топлива к давлению воздуха в компрессоре от положения задатчика режима, т.е. G₁/p*₁=f(α_зад), где G_т - расход топлива, P*₁ - давление в компрессоре, α_зад - положение задатчика режимов.

Выполнение этого закона обеспечивается тем, что выработанное на пневмогидропреобразователе 10 командное давление Рк, пропорциональное давлению Р*₁, проходя через дроссели 12 и 13, редуцируется, и из междроссельной камеры 14 и полости 5 воздействует на клапан 4, управляющий дозирующей иглой 2.

Изменение редукции давления Р_к происходит за счет изменения проходного сечения дросселя 13 на игле 24 при перемещении дозирующей иглы 2 и обеспечивает расход топлива, пропорциональный давлению подводимого воздуха и положению задатчика режима рычага 39 по закону G_т/P*₁=f(α_зад). Изменение режима по расходу топлива может быть как пропорциональным α_зад, так и релейным в зависимости от требований к регулятору.

Таким образом, за счет непосредственного соединения иглы 24 дросселя 13 с дозирующей иглой 2, а междроссельной камеры 14 с управляющим клапаном 4, который связан с управляющей полостью 18 сервопоршня 3 дозирующей иглы 2 через селектор 25 и с пружиной 7, соединенной с задатчиком режима рычагом 39, обеспечивается заданный закон управления подачей топлива в газотрубинный двигатель при переходе на резервный регулятор.

Изобретение относится к области управления подачей топлива в газотурбинные двигатели. Система содержит дозатор топлива в виде дозирующей иглы с сервопоршнем, управляющий клапан дозатора, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с двумя последовательно установленными дросселями и и междроссельной камерой, связанной через дроссель с пневмогидропреобразователем. Задание требуемого расхода осуществляется затяжкой пружины, через задатчик режима, выполненный в виде рычага, шестерни и штока с зубчатой рейкой. Система также содержит электрогидропреобразователь и датчик положения, соединенные с дозатором. Дроссель проточной камеры соединен с дозатором, а управляющий клапан дозатора - через пружину с задатчиком режима и гидравлически с сервопоршнем и междроссельной камерой. Закон управления подачей топлива при отключении электронного регулятора выбран наиболее простой, не требующий применения регулятора частоты вращения и привода для него. Этот закон выражается через зависимость отношения расхода топлива к давлению воздуха в компрессоре от положения задатчика режима. Такое выполнение системы позволит управлять подачей топлива резервным регулятором в случае отказа электронного. 1 ил.

Система регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащая дозатор топлива с сервопоршнем, управляющий клапан дозатора, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с дросселями и междроссельной камерой, связанной через один из дросселей с пневмогидропреобразователем, задатчик режима, электрогидропреобразователь и датчик положения, соединенные с дозатором, отличающаяся тем, что другой дроссель гидравлической проточной камеры соединен с дозатором, а управляющий клапан дозатора соединен через пружину с задатчиком режима и гидравлически - с сервопоршнем дозатора и междроссельной камерой.