Электроприводная заслонка системы активного управления радиальными зазорами Российский патент 2023 года по МПК F02C7/26 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к регулирующим устройствам в системах активного управления радиальными зазорами газотурбинных двигателей.

Известна электроприводная заслонка [полезная модель РФ №59216, МПК F24F 13/00, опубликовано 2006 г.], содержащая корпус, с размещенной в нем поворотной заслонкой, закрепленной на вращающемся валу, с установленным на нем зубчатым колесом конического редуктора, контактирующим с валом-шестерней, соединенным с выходным валом электромеханизма вращательного действия, расположенного на коробке редуктора, на валу-шестерне установлен кулачок, а на крышке редуктора размещены два регулируемых упора крайних положений заслонки, причем на зубчатом колесе установлены две цилиндрические пружины кручения, зацепы которых вставлены в отверстия зубчатого колеса и крышки редуктора, имеющих ложементы, выполненные в виде винтовых поверхностей, поворотная заслонка закреплена на вращающемся валу коническими штифтами, причем, опорами вращающегося вала являются шариковые радиальные подшипники, установленные попарно.

Недостатком аналога являются высокие массо-габаритные показатели и отсутствие возможности контроля положения заслонки, низкая надежность.

Известен электромеханический привод заслонки управления воздухопотоком отопителя [полезная модель РФ №14890, МПК В60Н 1/00, опубликовано 2000 г.], содержащий электромеханизм привода в составе электродвигателя и редуктора с выходным валом, потенциометрический датчик положения выходного вала, электрические соединители электромеханизма привода и потенциометрического датчика, устройство передачи приводного момента, а также корпус электромеханического привода с опорой выходного вала, снабженной отверстием, и монтажными площадками с отверстиями для установки и крепления на объекте, причем устройство передачи приводного момента выполнено в виде переходной втулки, по форме и размерам соответствующей отверстию вала заслонки управления, в электромеханизме привода ось электродвигателя ориентирована перпендикулярно оси выходного вала редуктора, а местоположение монтажных площадок с отверстиями и их размеры выполнены в соответствии с местоположением и размерами монтажных бобышек на объекте.

Недостатком аналога являются высокие массо-габаритные показатели, низкая надежность.

Известно устройство для управления воздушным стартером [патент РФ №2679951, МПК F02C 7/26, опубликовано 2019 г.], содержащее корпус, заслонку, расположенную на входе в воздушный стартер при помощи болтового соединения на своей оси и упор для фиксации положения заслонки, соединенный с корпусом посредством фланцевого соединения, отличающееся тем, что на входе в воздушный стартер заслонка выполнена поворотной с приводом от электромеханизма, включающего в свою конструкцию электромагниты для управления редуктором электромеханизма и сигнализаторы давления для управления электродвигателем механизма.

Недостатком аналога являются высокие массо-габаритные показатели и отсутствие возможности контроля положения заслонки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления воздушным стартером газотурбинного двигателя [патент РФ №2748579, МПК F02C 7/26, опубликовано 2021 г.], содержащее корпус с заслонкой, выполненной поворотной с приводом от электромеханизма, и упором для фиксации положения поворотной заслонки в закрытом положении, возвратный механизм, электромеханизм с электродвигателем, планетарным редуктором, причем электродвигатель электромеханизма выполнен бесконтактным вентильным, дополнительно содержится блок управления и контроля встроенный, в электромеханизм, либо в систему автоматического управления и контроля газотурбинным двигателем, либо выполнен в виде отдельного агрегата.

Недостатком ближайшего аналога является низкая технологичность изготовления, высокие массо-габаритные показатели, отсутствие возможности контроля положения заслонки.

Задача изобретения - снижение массо-габаритных показателей, трудоемкости изготовления, повышение надежности.

Техническим результатом является снижение массы, повышение технологичности изготовления устройства, надежности и коэффициента использования материала, а также повышение точности позиционирования заслонки.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электроприводной заслонке системы активного управления радиальными зазорами, содержащей корпус с заслонкой, выполненной поворотной с приводом от электромеханизма, и упором для фиксации положения поворотной заслонки в закрытом положении, возвратный механизм, электромеханизм с электродвигателем, планетарным редуктором, блоком управления и контроля, согласно изобретению, электродвигатель электромеханизма выполнен с ротором с инкорпорированными постоянными магнитами и изготовлен из двухфазного магнитного материала, причем немагнитные зоны распределены по окружности ротора в области между инкорпорированными постоянными магнитами и полюсными наконечниками, а в электромеханизме установлены как минимум два датчика положения заслонки.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан поперечный разрез электроприводной заслонки системы активного управления радиальными зазорами. На фиг.2 изображен поперечный разрез электродвигателя электромеханизма электроприводной заслонки системы активного управления радиальными зазорами.

Предложенная электроприводная заслонка системы активного управления радиальными зазорами содержит корпус с заслонкой 1 (фиг.1), выполненной поворотной с приводом от электромеханизма 2 (фиг.1), и упором 3 (фиг.1) для фиксации положения поворотной заслонки 1 (фиг.1) в закрытом положении, возвратный механизм 4 (фиг.1), электромеханизм 2 (фиг.1) с электродвигателем 5 (фиг.1), планетарным редуктором 6 (фиг.1), блоком управления и контроля (на фиг.1 не показан), а в электромеханизме установлены как минимум два датчика 7 (фиг.1) положения заслонки. Ротор 8 (фиг.2) электродвигателя 5 (фиг.1) электромеханизма 2 (фиг.1) выполнен с инкорпорированными постоянными магнитами 9 (фиг.2) и изготовлен из двухфазного магнитного материала, причем немагнитные зоны 10 (фиг.2) распределены по окружности ротора 8 (фиг.2) в области между инкорпорированными постоянными магнитами 9 (фиг.2) и полюсными наконечниками 11 (фиг.2).

Снижение массы и повышение надежности обеспечивается исключением из конструкции бандажа ротора электродвигателя электромеханизма, за счет использования инкорпорированных постоянных магнитов на роторе, а выполнение электродвигателя электромеханизма с ротором из двухфазного магнитного материала приводит к уменьшению рассеяния в немагнитных зонах между инкорпорированными постоянными магнитами ротора и, как следствие, увеличению основного магнитного потока и электромагнитного момента, что при заданной мощности позволяет снизить массо-габаритные показатели электродвигателя электромеханизма и всего устройства в целом.

Снижение трудоемкости изготовления обеспечивается применением двухфазного магнитного материала, за счет изготовления листов ротора и статора из одинакового электротехнического материала, что повышает коэффициент использования материала.

Повышение точности позиционирования заслонки обеспечивается применением датчиков положения заслонки, с помощью которых блок контроля и управления задает направление и частоту вращения электродвигателя электромеханизма для обеспечения заданного положения заслонки за требуемое время.

При изменении давления рабочего тела выше или ниже заданного система автоматического управления и контроля газотурбинного двигателя (ГТД) подает соответствующий сигнал в блок управления и контроля, который на основании сигналов 7 (фиг.1) подает сигнал на электродвигатель 5 (фиг.1) электромеханизма 2 (фиг.1).

Электроприводная заслонка системы активного управления радиальными зазорами работает при взаимодействии с системой автоматического управления и контроля ГТД для обеспечения заданного значения давления рабочего тела. При изменении давления рабочего тела выше или ниже заданного система автоматического управления и контроля ГТД подает соответствующий сигнал в блок управления и контроля, который на основании сигналов датчиков положения заслонки 7 (фиг.1) подает сигнал на электродвигатель 5 (фиг.1) электромеханизма 2 (фиг.1). На обмотку статора 12 (фиг.2) электродвигателя 5 электромеханизма 2 (фиг.1) подается переменный трехфазный ток, который, образует вращающееся магнитное поле обмотки статора 12 (фиг.2), взаимодействующее через воздушный зазор с магнитным полем инкорпорированных постоянных магнитов 9 (фиг.2) ротора 8 (фиг.2). В результате этого взаимодействия возникает электромагнитный момент. Выходной вал электродвигателя 5 электромеханизма 2 (фиг.1) передает крутящий момент на вал редуктора 6 (фиг.1), который кратно снижает частоту вращения и передает момент на вал поворотной заслонки 1 (фиг.1), которая перемещается в нужное положение в зависимости от сигнала системы автоматического управления и контроля ГТД. Поворотная заслонка 1 (фиг.1) при перемещении изменяет проходное сечение канала для управления радиальным зазором, тем самым дросселируя поток рабочего тела и регулируя его давление до заданного значения. Добавление немагнитных зон 10 (фиг.2) между инкорпорированными постоянными магнитами 9 ротора 8 (фиг.2) электродвигателя 5 электромеханизма 2 (фиг.1) приводит к уменьшению рассеяния в этих зонах и, как следствие, увеличению основного магнитного потока и электромагнитного момента, что при заданной мощности позволяет снизить его массо-габаритные показатели и всего устройства в целом.

Таким образом, предлагаемая конструкция электроприводной заслонки системы активного управления радиальными зазорами позволяет снизить массо-габаритные показатели, трудоемкость изготовления, повысить надежность, коэффициент использования материала и точность позиционирования заслонки.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к регулирующим устройствам в системах управления радиальными зазорами газотурбинных двигателей. Электроприводная заслонка содержит корпус с заслонкой, выполненной поворотной с приводом от электромеханизма, и упором для фиксации положения поворотной заслонки в закрытом положении, возвратный механизм, электромеханизм с электродвигателем, планетарным редуктором, блоком управления и контроля. Электродвигатель электромеханизма выполнен с ротором с инкорпорированными постоянными магнитами и изготовлен из двухфазного магнитного материала, причем немагнитные зоны распределены по окружности ротора в области между инкорпорированными постоянными магнитами и полюсными наконечниками, а в электромеханизме установлены как минимум два датчика положения заслонки. Технический результат: снижение массы, повышение технологичности изготовления устройства, надежности и коэффициента использования материала, а также повышение точности позиционирования заслонки. 2 ил.

Электроприводная заслонка системы активного управления радиальными зазорами, содержащая корпус с заслонкой, выполненной поворотной с приводом от электромеханизма, и упором для фиксации положения поворотной заслонки в закрытом положении, возвратный механизм, электромеханизм с электродвигателем, планетарным редуктором, блоком управления и контроля, отличающаяся тем, что электродвигатель электромеханизма выполнен с ротором с инкорпорированными постоянными магнитами и изготовлен из двухфазного магнитного материала, причем немагнитные зоны распределены по окружности ротора в области между инкорпорированными постоянными магнитами и полюсными наконечниками, а в электромеханизме дополнительно установлены как минимум два датчика положения заслонки.