СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЕМКОСТНОГО АГРЕГАТА ЗАЖИГАНИЯ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2007 года по МПК F02C7/266 H05K5/06 

Изобретение относится к технологии изготовления емкостных агрегатов зажигания, используемых в системах зажигания авиационных газотурбинных двигателей, и может быть использовано при изготовлении агрегатов зажигания стационарных газотурбинных установок.

Известен способ изготовления емкостных агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей, заключающийся в том, что в корпусе агрегата с соединителем питания и высоковольтным выводом с помощью хомутов и крепежных элементов: болтов, шпилек, винтов, гаек и др., устанавливают элементы электрической схемы: преобразователь напряжения бортпитания в напряжение заряда конденсатора, например, индукционный прерыватель или электронный преобразователь, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, например разрядник, и резистор гальванической связи, соединяют их монтажными приводами согласно электрической принципиальной схеме, устанавливают на корпус крышку с помощью винтов или сварки [Агрегат зажигания емкостного разряда СКНД-11-1А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Машиностроение, 1969. Агрегат зажигания КНИС-222. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и ремонту. М.: Машиностроение, 1972. Низковольтный агрегат системы зажигания емкостного разряда СКНА 22-2А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Машиностроение, 1968].

Недостатком описанного технологического решения является низкая вибропрочность емкостных агрегатов зажигания - не более 7 g. Закрепление конструкционных элементов агрегата с помощью хомутов и крепежных элементов приводит при воздействии вибрационных нагрузок от газотурбинного двигателя к значительному циклическому взаимному перемещению элементов конструкции, их дезинтеграции, разрушению и отказу агрегатов зажигания.

Кроме этого, такой способ изготовления не обеспечивает изготовление агрегатов пониженной массы из-за большого количества крепежных конструктивных элементов.

Указанных недостатков лишен способ изготовления емкостных агрегатов зажигания [Агрегат зажигания ПВФ-22-7. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.252 РЭ. М.С.Тризо, В.В.Барсова. Пенопласты ПЭН - новый тип пенопластов, Серия - Пластмассы и их применение в промышленности, ЛДНТП, 1974.], принятый за прототип, заключающийся в том, что на дно корпуса агрегата с соединителем питания и высоковольтным выводом устанавливают на клей - герметик конструктивные элементы электрической схемы: преобразователь напряжения бортпитания в напряжение заряда конденсатора, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, резистор гальванической связи и другие, соединяют их монтажными проводами, заполняют (засыпают) свободное пространство между конструктивными элементами, установленными на дно корпуса, порошкообразным пенопластом, устанавливают на корпусе технологическую крышку с выполненными на ней отверстиями, проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса с технологической крышкой, снимают технологическую крышку с вышедшими через отверстия в ней излишками отвержденного пенопласта, закрепляют на корпусе герметично сваркой крышку агрегата.

Использование пенопласта позволяет исключить взаимное перемещение конструктивных элементов в корпусе агрегата относительно друг друга за счет их размещения в объеме отвержденного пенопласта, что обеспечивает повышение вибропрочности агрегатов зажигания с тонкими оболочками до 20 g.

Недостатком данного технологического решения является невозможность изготовления агрегатов зажигания повышенной термостойкости при использовании для повышения вибропрочности пенопластов малой кажущейся плотностью типа ПЭН-И [М.С.Тризо, В.В.Барсова. Пенопласты ПЭН - новый тип пенопластов, Серия - Пластмассы и их применение в промышленности, ЛДНТП, 1974. Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474-2003], обеспечивающих значительное уменьшение массы агрегатов при повышении вибропрчности до 20 g и выше.

При повышении температуры окружающей среды выше температуры формоустойчивости [Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474- 2003] легких пенопластов типа ПЭН-И давление воздуха, заключенного в герметичной оболочке агрегата в полости между поверхностью пенопласта, образовавшейся от контакта с технологической крышкой и конструкционной крышкой оболочки агрегата, также повышается. При этом увеличивается его удельное давление на поверхность пенопласта, обращенную к крышке агрегата, и свободную поверхность пенопласта, отслоившуюся от стенки корпуса агрегата.

Под действием повышенного удельного давления воздуха пенопласт, нагреваясь выше температуры формоустойчивости, претерпевает объемную усадку и образовывает трещины (см. фиг.1а).

Эти явления приводят в условиях циклического изменения температуры и повышенной вибрации к дезинтеграции массы пенопласта и, как следствие, взаимному перемещению конструкционных элементов, установленных в корпусе, и в итоге - к обрыву монтажных проводов, их разрушению и отказу агрегата зажигания.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение формоустойчивости пенопласта, находящегося в герметичной оболочке корпуса агрегата зажигания, как следствие - повышение термостойкости емкостных агрегатов зажигания с одновременным повышением вибропрочности.

Повышение формоустойчивости пенопласта при повышенных температурах в герметичной или уплотненной оболочке, корпусе достигается путем уменьшения давления газообразной среды в ней (в нем), воздействующей на поверхность пенопласта при повышенных температурах окружающей среды.

Предложенный способ изготовления емкостных агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей заключается в том, что на дно корпуса агрегата с герметичным соединителем питания и высоковольтным выводом закрепляют конструктивные элементы электрической схемы. Затем заполняют свободное пространство между конструктивными элементами порошкообразным пенопластом и проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса агрегата. После чего герметично устанавливают на периметр корпуса крышку агрегата, при этом герметизацию корпуса осуществляют при температуре газообразной среды, заключенной в нем между поверхностью пенопласта и крышкой, 120-125°С.

Указанная задача достигается тем, что в отличие от прототипа герметизацию оболочки, например, путем приварки крышки корпуса, осуществляют при температуре газообразной среды, заключенной в нем между поверхностью пенопласта и крышкой, равной 120-125°С.

Герметизация оболочки агрегата при повышенных температурах окружающей среды, например - сваркой, обеспечивает после остывания агрегата уменьшение давления воздуха, заключенного в полости между оболочкой (крышкой корпуса) и пенопластом, это уменьшает удельное давление воздуха на поверхности пенопласта, которое становится меньше максимально допустимого давления и, как следствие, исключает явления объемной усадки и возникновение трещин при повышенных температурах эксплуатации. Тем самым сохраняется монолитность пенопласта при повышенных температурах и циклическом ее изменении. За счет этого исключается значимое взаимное перемещение конструкционных элементов агрегата зажигания, размещенных в пенопласте, и обеспечивается повышенная вибропрочность агрегата при воздействии высоких температур эксплуатации, превышающих температуру формоустойчивости легких пенопластов.

Операцию герметизации оболочки агрегата, например, путем приварки крышки, можно проводить при одновременном снижении давления газовоздушной среды внутри оболочки агрегата, например, откачкой.

На фиг.1 «а» показана поверхность пенопласта в агрегатах, изготовленных по способу-прототипу, «б» - по заявляемому способу, на фиг.2 показан агрегат в разрезе, где 1 - корпус агрегата, 2 - соединитель питания, 3 - высоковольтные выводы, 4 - конструктивные элементы электрической схемы, 5 - пенопласт, 6 крышка, 7 - отверстие.

Ниже приведены примеры реализации способа изготовления емкостного агрегата зажигания по данному изобретению.

1. В корпус 1 с герметично установленным в нем соединителем питания 2 и высоковольтными выводами 3 на клей-герметик устанавливают конструктивные элементы электрической схемы 4: преобразователь напряжения бортпитания в напряжение заряда накопительного конденсатора, блок накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, резистор гальванической связи и др. (на фиг.1 находятся под слоем пенопласта 5).

2. Заполняют (засыпают) свободный объем корпуса пенопластом ПЭН-И- 150 [Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474- 2003] в количестве, достаточном, чтобы после вспенивания обеспечить минимальную массу излишков, выходящих на технологическую крышку.

3. Устанавливают на корпус 1 агрегата технологическую крышку, обеспечив закрепление ее в корпусе.

4. Проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса с технологической крышкой, например по режимам, изложенным в [Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474- 2003].

5. Снимают с корпуса 1 технологическую крышку с излишками отвержденного пенопласта, вышедшего через отверстия в крышке в процессе вспенивания пенопласта.

6. На корпусе 1 агрегата приваривают герметично по периметру крышку агрегата 6, имеющую отверстие 7.

7. Нагревают агрегат в термостате с циркуляцией воздуха в течение времени, достаточного для нагрева его оболочки, и воздуха под крышкой до температуры (125-5)°С (например, в течение (30-5) минут в термостате с температурой (125-5)°С).

8. Производят герметизацию отверстия крышки сваркой при достижении температуры оболочки этой температуры и обеспечивают охлаждение агрегата до нормальной температуры.

В изготовленном по представленному способу агрегате зажигания давление воздуха внутри герметичной оболочки (корпуса) при нормальной температуре окружающей среды меньше атмосферного давления на ˜0,2 кгс/см². При повышении температуры окружающей среды до 120 - 125°С, что превышает температуру формоустойчивости вспененного и отвержденного ПЭН-И-150 - 90-95°С на (30-25)°С, давление воздуха внутри герметичной оболочки меньше, чем в случае герметизации оболочки при нормальной температуре.

Предлагаемый способ изготовления агрегатов зажигания уменьшает давление воздуха на пенопласт, который становится меньше максимально допустимого для этой температуры нагрева пенопласта и исключает явление его объемной усадки и возникновения в массе пенопласта трещин. Сохранение монолитности пенопласта обеспечивает повышенную вибропрочность агрегата зажигания в условиях воздействия повышенной температуры, превышающей температуру формоустойчивости пенопласта.

Сравнительные автономные испытания емкостных агрегатов зажигания, изготовленных по известным [Агрегат зажигания емкостного разряда СКНД-11-1А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Машиностроение, 1969. Агрегат зажигания КНИС-222. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и ремонту. М.: Машиностроение, 1972. Низковольтный агрегат системы зажигания емкостного разряда СКНА 22-2А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Машиностроение, 1968] и предлагаемому способам изготовления показали его эффективность для реализации задач повышения термостойкости агрегатов зажигания до 120-125°С и кратковременно до 170°С при воздействии повышенных вибрационных нагрузок до 20 g в диапазоне частот 5-2000 Гц.

В связи с изложенным следует, что именно уменьшение давления газообразной среды во внутреннем объеме корпуса агрегата обеспечивает формоустойчивость легких пенопластов при повышенных температурах и, таким образом, обеспечивает термостойкость агрегатов зажигания или другого электрооборудования, заключенного в герметичные или уплотненные оболочки, при сохранении их повышенной вибропрочности.

Способ изготовления емкостного агрегата зажигания для авиационных газотурбинных двигателей заключается в том, что на дно корпуса агрегата с герметичным соединителем питания и высоковольтным выводом закрепляют конструктивные элементы электрической схемы. Затем заполняют свободное пространство между конструктивными элементами порошкообразным пенопластом и проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса агрегата. После чего герметично устанавливают на периметр корпуса крышку агрегата. Герметизацию корпуса осуществляют при температуре газообразной среды, заключенной в нем между поверхностью пенопласта и крышкой, 120-125°С. Изобретение позволяет повысить формоустойчивость пенопласта, заключенного в герметичном корпусе агрегата зажигания. 2 ил.

Способ изготовления емкостных агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей, заключающийся в том, что на дно корпуса агрегата с герметичным соединителем питания и высоковольтным выводом закрепляют конструктивные элементы электрической схемы, заполняют свободное пространство между конструктивными элементами порошкообразным пенопластом, проводят вспенивание и отверждение пенопласта путем нагрева корпуса агрегата, герметично устанавливают на периметр корпуса крышку агрегата, отличающийся тем, что герметизацию корпуса осуществляют при температуре газообразной среды, заключенной в нем между поверхностью пенопласта и крышкой, 120-125°С.