ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ТАКОЕ КАК УСТРОЙСТВО ИЗМЕНЕНИЯ ШАГА ВИНТА Российский патент 2016 года по МПК F15B15/14 

Настоящее изобретение касается гидравлического устройства системы управления.

Изобретение относится к области, в которой любая система снабжена винтом, например ветроустановка, промышленный вентилятор, а также касается турбомашин и турбореактивных двигателей, снабженных вентилятором, содержащим множество лопаток или лопастей с изменяемым углом поворота.

Турбомашина традиционно содержит одну или несколько ступеней лопаток с изменяемым углом поворота, которые расположены между роторными колесами компрессора. Эти лопатки c изменяемым углом поворота расположены на статоре турбомашины и регулируются вокруг своей оси для оптимизации потока газов в двигателе турбомашины. Так, изменение угла поворота лопаток позволяет повысить производительность и улучшить отдачу двигателя турбомашины в течение всех фаз ее работы, при взлете и посадке.

Изменяемый угол поворота дополнительно позволяет изменить режим работы винта или вентилятора для получения желаемой тяги без изменения тяги турбины, которая обычно настроена на максимально продолжительный режим работы, и даже при приземлении, для преобразования этой тяги, заменяя, таким образом, соответствующие тяжеловесные и сложные системы инверсии тяги.

Устройства управления изменением шага винта или вентилятора являются гидравлическими приводами (силовыми цилиндрами, каждый из которых приводит ножку лопатки), которые передают усилие, необходимое для ориентации лопаток в желаемое положение.

Каждая лопатка с изменяемым углом установки содержит цилиндрический стержень на каждом из своих концов, причем эти стержни определяют ось поворота лопатки. Радиально внешний стержень лопатки размещен в цилиндрическом канале внешнего кольцевого кожуха, который связан с помощью тяги с управляющим кольцом, установленным вокруг кольцевого кожуха. Что касается управляющего кольца, то оно связано рычагом с управляющим валом, приводимым гидроцилиндром. Обычно управляющий вал расположен параллельно оси кожуха и может быть связан с одним или несколькими кольцами так, чтобы управлять одной или несколькими ступенями лопаток единственным приводным цилиндром.

Шток гидроцилиндра соединен с управляющим валом радиальным рычагом, жестко соединенным с управляющим валом, вызывающим вследствие линейного перемещения штока силового цилиндра поворот каждого из колес вокруг кожуха. Поворот управляющего кольца передается соответствующими тягами внешним стержням лопаток ступени, заставляя их поворачиваться вокруг своих осей.

Известным образом, гидроцилиндр питается гидравлической жидкостью и имеет для этого вход и выход для гидравлической жидкости. Для предупреждения любой внутренней утечки гидравлической жидкости и исключения любой утечки жидкости к турбине, могущей вызвать нарушение производительности турбины, загрязнить турбину (загрязнение заборов воздуха), силовые гидроцилиндры содержат дренаж на уровне каждого входа гидравлической жидкости (то есть на уровне входа и выхода жидкости). Дренажи позволяют, таким образом, благодаря гравитации рекуперировать возможные утечки гидравлической жидкости, которые могли бы произойти во время работы двигателя.

Известно, что эти дренажи связаны с каналами, направляющими утечку в рекуперационные резервуары, предназначенные для хранения гидравлической жидкости.

Однако, в зависимости от положения силового цилиндра относительно конструкции вентилятора и в зависимости от наклона турбомашины, который может изменяться в процессе ее работы, случается, что предусмотренные дренажи полностью не выполняют своей функции удаления возможной утечки гидравлической жидкости.

В этом контексте изобретение направлено на решение упомянутых выше проблем путем разработки гидравлического устройства системы управления, позволяющего обеспечить удаление возможной утечки гидравлической жидкости независимо от положения силового цилиндра относительно конструкции.

Для решения этой задачи в изобретении предлагается гидравлическое устройство, содержащее корпус, шток поршня, приводимого гидравлической жидкостью под давлением, первый дренирующий канал, предназначенный для отвода наружу внутренней утечки гидравлической жидкости в упомянутое устройство; отличающееся тем, что оно содержит второй дренирующий канал для отвода наружу упомянутой утечки гидравлической жидкости в упомянутое устройство: упомянутый первый канал и упомянутый второй дренирующий канал ориентированы в двух различных направлениях, при этом каждый из упомянутых каналов соединен на уровне одного из своих концов с внутренней частью упомянутого корпуса упомянутого устройства.

Благодаря изобретению функция дренирования возможной утечки внутрь гидравлического устройства обеспечивается двумя дренирующими каналами независимо от положения гидравлического устройства и независимо от позиционирования гидравлического устройства.

Предпочтительно, два дренирующих канала позиционированы так, чтобы по меньшей мере один канал был предназначен для направления внутренней гидравлической утечки наружу упомянутого устройства посредством гравитации, независимо от положения упомянутого гидравлического устройства.

Благодаря изобретению одно и то же гидравлическое устройство может быть использовано и позиционировано в различных направлениях в зависимости от желаемой конструкции. Так, использование единственного гидравлического устройства позволяет уменьшить стоимость изготовления.

Гидравлическое устройство по изобретению может также соответствовать одному или нескольким ниже представленным отличительным признакам, рассматриваемым по отдельности или в любых технически возможных комбинациях:

- два упомянутых дренирующих канала образуют V- или Y-образный профиль;

- упомянутое устройство содержит питающую пластину, в которой выполнены первый подвод и второй подвод гидравлической среды в упомянутый корпус;

- упомянутые дренирующие каналы открываются на упомянутую питающую пластину;

- упомянутый первый дренирующий канал и упомянутый второй дренирующий канал связаны с третьим внутренним каналом, расположенным продольно в упомянутом корпусе упомянутого силового цилиндра;

- упомянутое гидравлическое устройство является гидравлическим устройством для изменения шага винта;

- упомянутое гидравлическое устройство является гидравлическим устройством для изменения угла поворота лопатки.

Объектом изобретения является также устройство для управления, содержащее гидравлическое устройство по изобретению.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает вид в изометрии гидравлического устройства для изменения шага лопатки с изменяемым углом установки по изобретению;

- фиг.2 изображает вид в изометрии, содержащий локальный разрез по плоскости разреза АА', изображенной на фиг.1, гидравлического устройства для изменения шага лопатки с изменяемым углом установки по изобретению.

На всех чертежах общие элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями за исключением иных уточнений.

Фиг.1 изображает вид в изометрии гидравлического устройства 100 для изменения шага лопатки турбомашины. Точнее, гидравлическое устройство является гидравлическим силовым цилиндром для изменения угла установки лопатки вентилятора турбомашины (не изображенной на чертеже) и встроенным в устройство для изменения шага лопаток вентилятора.

Каждая лопатка с изменяемым углом установки содержит на каждом из своих концов цилиндрический стержень, эти стержни определяют ось поворота лопатки. Радиально внешний стержень расположен в цилиндрическом канале внешнего кольцевого кожуха, который связан тягой с управляющим колесом, размещенным вокруг кольцевого кожуха. Собственно, управляющее кольцо связано рычагом с управляющим валом, приводимым гидроцилиндром. Обычно управляющий вал расположен параллельно оси кожуха и может быть связан с одним или несколькими кольцами так, чтобы управлять одной или несколькими ступенями лопаток единственным силовым цилиндром.

Гидравлический силовой цилиндр 100 классически образован корпусом 10 и штоком 20 поршня силового цилиндра 100, приводимого давлением гидравлической жидкости, циркулирующей внутри силового цилиндра 100.

Шток 20 поршня содержит на своем свободном конце U-образную вилку, связанную с управляющим валом радиальным рычагом, жестко соединенным с управляющим валом, вызывающим путем линейного перемещения штока силового цилиндра поворот каждого из колец вокруг кожуха. Поворот управляющего кольца передается соответствующими тягами внешним стержням лопаток ступени, заставляющим их поворачиваться вокруг их осей.

Силовой цилиндр 100 содержит два подвода 31, 33 гидравлической жидкости, служащих одновременно для входа и выхода гидравлической жидкости, в зависимости от направления перемещения штока 20 поршня.

Предпочтительно, два подвода 31 и 33 сгруппированы в одном направлении на питающей пластине 30, предназначенной для соединения с блоком питания (не изображенном на чертеже) с помощью соединительных средств 41. Группирование подводов гидравлической жидкости на одной питающей пластине 30 преимущественно уменьшает габаритные размеры каналов для подвода гидравлической жидкости в области гидроцилиндра 100 и, таким образом, облегчает его техническое обслуживание.

Силовой цилиндр 100 содержит также два канала 35 и 37, выходящие на уровень питающей пластины 30. Два канала 35, 37 являются дренирующими каналами, обеспечивающими удаление возможной утечки гидравлической жидкости внутри силового цилиндра 100 и, в частности, вблизи подводов 31, 33 гидравлической жидкости.

Предпочтительно, два дренирующих канала 35, 37 выполнены таким образом, что один из их концов сообщается с внутренней частью силового цилиндра 100.

В соответствии с примером выполнения, изображенным на фиг.1 и 2, два дренирующих канала 35, 37 выполнены таким образом, что образуют Y- либо V-образный профиль в плоскости, перпендикулярной продольному перемещению штока 20 поршня. Однако оба дренирующих канала 35, 37 могут быть также размещены таким образом, чтобы образовать Y- или V-образный профиль в любой другой плоскости.

Два дренирующих канала 35, 37 соединяются также с третьим каналом (не изображенным на чертеже), размещенным внутри силового цилиндра, простираясь на большей части длины корпуса 10 силового цилиндра, предназначенным для направления возможных утечек гидравлической жидкости силового цилиндра к дренирующим каналам 35, 37. Утечки, таким образом, собираются и направляются во внешний рекуперационный резервуар (не изображенный на чертеже) силового цилиндра 100.

Различные дренирующие каналы 35, 37 и третий канал выполняются способом сверления. Выходящий на поверхность открытый конец третьего канала закрыт пробкой 50 для обеспечения соответствующей герметичности.

Таким образом, два дренирующих канала 35, 37, образующие канал V- или Y-образной формы, позволяют обеспечить дренаж, направленный вниз для того, чтобы под силой тяжести утечка стекала наружу цилиндра и собиралась в предназначенном для этого резервуаре независимо от положения турбомашины при использовании (то есть при увеличенных наклонах самолета).

Таким образом, благодаря устройству по изобретению количество деталей, различных и необходимых для изготовления устройства управления изменением шага лопаток, или, в общем, воздушных винтов, уменьшено, что позволяет упростить технологический процесс при уменьшении стоимости такого производства. Действительно, благодаря предпочтительной конструкции гидравлического устройства по изобретению больше нет необходимости использовать множество специальных силовых цилиндров, схема дренирования которых является специфичной для положения силового цилиндра на вентиляторе для обеспечения полного и безопасного дренирования гидравлической утечки, каким бы ни было положение силового цилиндра.

Изобретение, в основном, было представлено для гидравлического устройства изменения шага лопаток с изменяемым углом установки вентилятора турбомашины; однако изобретение применимо также в любой системе, снабженной воздушными винтами, такой как ветроустановка, промышленные вентиляторы либо турбореактивный двигатель.

Другими преимуществами изобретения являются следующие:

- уменьшение стоимости изготовления;

- уменьшение времени изготовления;

- упрощение технологического процесса;

- уменьшение стоимости инструментария;

- уменьшение затрат материала.

Гидравлическое устройство предназначено для системы управления изменением шага винта. Гидравлическое устройство (100) содержит корпус (10), шток (20) поршня, приводимого гидравлической жидкостью под давлением, первый дренирующий канал (35) для отвода наружу внутренней утечки гидравлической жидкости в упомянутом устройстве (100), при этом оно содержит второй дренирующий канал (37) для отвода наружу упомянутой утечки гидравлической жидкости в упомянутом устройстве (100), при этом упомянутый первый канал (35) и упомянутый второй канал (37) так ориентированы в двух различных направлениях, что каждый из упомянутых каналов (35, 37) взаимодействует на уровне одного из их концов внутри упомянутого корпуса (10) упомянутого устройства (100). Технический результат - упрощение технологического процесса. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлическое устройство (100), содержащее корпус (10), шток (20) поршня, приводимого гидравлической жидкостью под давлением, первый дренирующий канал (35) для отвода наружу внутренней утечки гидравлической жидкости упомянутого устройства (100), отличающееся тем, что содержит второй дренирующий канал (37) для отвода наружу упомянутой внутренней утечки гидравлической жидкости устройства (100); при этом первый канал (35) и второй канал (37) ориентированы в двух различных направлениях, причем каждый из каналов (35, 37) соединен на уровне одного из концов с внутренней частью корпуса (10) устройства (100).

2. Гидравлическое устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что два дренирующих канала (35, 37) выполнены V- или Y-образной формы.

3. Гидравлическое устройство (100) по одному из пп.1, 2, отличающееся тем, что содержит питающую пластину (30), на которую выходят первый подвод (31) и второй подвод (32) гидравлической жидкости в упомянутом корпусе (10).

4. Гидравлическое устройство (100) по п.3, отличающееся тем, что дренирующие каналы (35, 37) открываются на питающую пластину (30).

5. Гидравлическое устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что первый дренирующий канал (35) и второй дренирующий канал (37) соединены с третьим внутренним дренирующим каналом, расположенным продольно в корпусе (10) силового цилиндра (100).

6. Гидравлическое устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что гидравлическое устройство (100) является гидравлическим устройством для изменения шага винта.

7. Гидравлическое устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что гидравлическое устройство (100) является гидравлическим устройством (100) для изменения угла установки лопатки.

8. Устройство управления, отличающееся тем, что оно содержит гидравлическое устройство по одному из пп.1-7.