УСТРОЙСТВО для РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1966 года по МПК F02C9/26 

В настоящее время получили распространение вертолеты с турбореактивными двигателями, выполненными в виде двигателей со свободиой турбиной; для безопасности полета оба двигателя работают на один винт. Для уменьшения веса и габаритов редуктора устанавливают максимально возможную мощность при работе на земле, ограничивая максимальный расход топлива. Система -регулирования таких двигателей должна обеспечивать как высокое качество процессов регулирования, нормальные приемистость и запуск, так и надежную работу двигателей на один винт и ограничение максимального расхода топлива. Регулятор должен быть простым, надежным в работе и иметь малые габариты и вес.

Задача создания системы регулирования усложнена тем, что двигатели рассчитаны на малую моидность и поэтому имеют небольщие расходы топлива, которые становятся соизмеримыми с утечкой топлива по зазорам.

Известны устройства для регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержаище топливный насос, подаюн ий топливо к дозирующей игле с сервопорщнем и параллельно к клапану постоянного перепада, регулятор и ограничитель числа оборотов двигателя, автомат запуска и клапан минимального давления. Полости сервопорщпя соединены каналом.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью повыщения точности регулирования н уменьшения веса и габаритов, одна из полостей сервопоршня дозирующей иглы соединена непосредственно с линией высокого давления за иглой, а вторая- с той же линией через жиклер и дроссельный пакет. Канал между полостями связан с управляющим элементом автомата запуска, а через кромку клапана минимального управления - с чувствительным элементом регулятора и ограничителя.

Для повышения точности регулирования числа оборотов турбокомпрессора и ограничения числа оборотов несущего винта в первом случае применен регулятор с воздействием по производной, а во втором - аналогичный регулятор, но с остаточной неравномерностью. Чтобы исключить влияние утечек на максимальный расход топлива, установлен регулятор максимального расхода, выполненный в виде жиклера и клапана постоянного перепада.

На чертеже представлена принципиальная

блок-схема описываемого устройства, которое включает топливный насос /, дозирующую иглу 2 с сервопорщнем 3, чувствительный элемент регулятора (ограничителя) 4 числа оборотов турбокомпрессора, чувствительный элеротов свободной турбины, клапан 6 постоянного перепада по сеченню дозирующей иглы, автомат запуска 7, дроссельный пакет 8, регулятор максимального расхода топлива с клапаном 9 и регулировочным винтом 10, стопкран П, отсечной кланан 12, жиклер 13 и клапан минимального давления 14.

Топливо из бака поступает к топливному насосу высокого давления 1, который нагнетает его к дозируюн(ей игле 2. Затем через стоп-кран 11, регулятор максимального расхода 9 и отсечной кланан 12 топливо поступает на форсунки двигателя. Клапан постоянного перепада 6 перепускающий излищнее топливо на слив и управляюн ий производительностью насоса, поддерживает на дозирующей игле заданное значение перепада.

В системе применен регулятор числа оборотов с эффектом по производной за счет сочетания медленнодействующей дозирующей иглы 2 и быстрого изменения чувствительным элементом отдозированного иглой топлива.

Увеличение числа оборотов турбокомпрессора по отнощению к заданному открывает маятник регулятора 4, увеличивая расход топлива через жиклер 13 и уменьшая расход топлива в двигателе. Одновременно с этим происходит падение давления в полости между жиклером и маятником и медленное перемещение сервопорщня за иглой 2 в сторону уменьщения подачи до тех пор, пока не будет восстановлен заданный режим. Аналогично работает и ограничитель (регулятор) 5 числа оборотов свободной турбины. Однако здесь в качестве управляющего элемента применен плоский клапан, что позволяет получать остаточную неравномерность. Статизм необходим для обеспечения синхронной работы двух двигателей при вращеиии ими одного песущего винта. Применение статического регулятора свободной турбины с воздействием по производной создает необходимую точность при хорощем качестве регулирования. Оба чувствительных элемента (турбокомпрессора и свободной турбины) включены параллельно и соединены с управляемой нолостью дозирующей иглы через золотник клапана минимального давления, который отключает их на режимах, при которых давление на форсунках становится ниже допустимого.

Дозирование топлива на режимах запуска осуществляет автомат запуска 7, который управляет дозирующей иглой по закону - давление топлива на форсунках в функции от разности давлений воздуха за компрессором и на входе в двигатели. Автомат подсоединен к управляемой полости дозирующей иглы, минуя клапан минимального давления.

В системе регулирования отсутствует автомат приемистости, его функции выполняет дозирующая игла 2. Перемещение рычага управления на новый режим увеличивает затяжки пружины чувствительного элемента регулятора 4, ведет к закрытию маятника, и прекращению слива через него отдозированного топлива, которое сразу идет в двигатель, что создает первоначальный бросок. Закрытие маятника влечет за собой перемещение дозирующей иглы 2 с постоянной скоростью (задаваемой проходным сечением дроссельного сопротивления S) и изменение по времени расхода топлива, поступающего в двигатель. Программу изменения расхода определяет профиль дозирующей иглы.

Для высотных двигателей суи ественное значение имеет точное ограничение максимального расхода топлива. Для двигателей малой мощности это затруднено влиянием утечек по зазорам стон-крана, золотника клапана минилгального давления и других элементов. Поэтому в системе предусмотрен рег -лятор максимального расхода, состоящий из регулировочного винта 10 и клапана постоянного нерепада 9. Регулятор установлен на выходе топлива из агрегата. С помощью винта 10 устанавливают определенное проходное сечение, клапан 9 ноддерлсивает на нем постоянный церенад и, следовательно, постоянный расход топлива, перепуская излищнее топливо на слив. Если расход мепьще максимального, клапан выключают из работы.

Для останова двигателя служит стоп-кран //, который перекрывает нодвод топлива к форсункам, соединяя магистраль за дозирующей иглой со сливом. Отсечной клапан 12 герметизирует выход из агрегата, исключая подтекание топлива в камеру сгорания при останове двигателя, и обеспечивает резкость открытия подачи топлива при запуске.

Предмет изобретения

1.Устройство для регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащее топливный иасос, подающий топливо к дозирующей игле с сервопоршнем, полости которого соединены кана.том, и параллельно к клапану постоянного перепада, поддерживающему перепад давления топлива на дозирующей игле, регулятор и ограничитель числа оборотов двигателя, автомат запуска и клапан мииимального давления, отличающееся тем, что, с целью новыщения точности регу«тирования и уменьщения веса и габаритов, одна из иолостей сервопорщня дозирующей иглы соединена непосредственно с линией высокого давления за иглой, а вторая - с той же линией через жиклер и дроссельный пакет, причем канал между полостями сервопорщня соединен с управляющим элементом автомата запуска, а через кромку клапана минимального давления - с чувствительными элементами регулятора и ограничителя.

2.Устройсгво по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования числа оборотов турбокомпрессора (ПТК) и ограничения числа оборотов несущего винта вертолетного двигателя (ПСТ), в качестве регулятора ПТК применен регулятор с воздействием по производной, а в качестве ограничптеля пет - аналогичный регулятор, но с остаточной неравномерностью.

3. Устройство но пн. 1 и 2, отличающееся тем, что для исключення влняння утечек на

.максимальный рас.ход тонлнва, установлен регулятор макснмального расхода топл1у5а, выполненный в виде регулируемого жиклера и клапана постоянного перепада.