СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1995 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к устройствам для регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель (ГТД).

Цель изобретения повышение точности регулирования.

На чертеже представлена предлагаемая система подачи топлива в ГТД.

Система содержит гидравлический переключатель, выполненный в виде подпружиненного золотника 1 с управляемой полостью 2, к которой подключен первый электромагнитный клапан 3 электронного регулятора, гидромеханический регулятор, включающий в себя центробежный датчик 4 с каналом 5 управления, подключенным к полости 6 статического поршня 7, дозирующую иглу 8 с командной полостью 9 сервопоршня 10, канал 11 постоянного давления, электромагнитные клапаны 12 и 13 электронного регулятора, первый дроссельный пакет 14, установленный в канале 15 второй дроссельный пакет 16, установленный в канале 17, третий дроссельный пакет 18, установленный в канале 19.

В золотнике 1 выполнены три проточки 20, 21 и 22, причем к проточке 20 подключены канал 11 и первый электромагнитный клапан 3, к проточке 21 подведен канал 23, связанный с полостью 24 статического поршня 7, а с проточкой 22 связан канал 5 управления (через канал 39) центробежного датчика 4. В золотнике 1, кроме того, выполнен глухой центральный канал 25, связанный через пружинную полость 26 золотника 1 с полостью 27, где поддерживается давление, равное давлению, которое поддерживается в полости 9 сервопоршня 10 дозирующей иглы 8. Канал 25 также связан с четырьмя гидрозамковыми проточками 28, 29, 30 и 31.

В состав системы, кроме того, входят маятник 32 установленный в центробежном датчике 4, канал 33, соединяющий проточку 21 с электромагнитным клапаном 12 и командной полостью 9 сервопоршня 10 дозирующей иглы 8, дроссельные пакеты 34, 35 и 36, шток 37 дозирующей иглы 8, канал 38, подведенный к штоку 37 и связанный с проточкой 21, и канал 39, соединяющий проточку 22 с каналом 5 управления.

Система подачи топлива в ГТД работает следующим образом. При работе гидромеханического регулятора электромагнитный клапан 3 обесточен и закрыт, давление в полости 2 сливное, золотник 1 переместился в левое крайнее положение (положение + гидромеханика), электромагнитные клапаны 12 и 13 обесточены и закрыты. Гидромеханический регулятор обеспечивает поддержание режимов работы ГТД, например частоты вращения ротора низкого давления (РНД).

Регулирование осуществляется следующим образом. Увеличение, например, частоты вращения РНД вызывает отклонение маятника 32 вверх, открытие управляющей щели, падение давления в канале 5 управления перед маятником 32 и перемещение статического поршня 7 и сервопоршня 10 с дозирующей иглой 8. В первый момент статический поршень 7 и сервопоршень 10 с дозирующей иглой 8 перемещаются вместе, обеспечивая быстрое уменьшение расхода топлива (статический поршень 7 перемещается вниз (по схеме), так же вниз перемещается и сервопоршень 10 с дозирующей иглой 8, уменьшая проходное сечение дозирующей иглы и расход топлива, так как полость 24 статического поршня 7 сообщена с полостью 9 сервопоршня 10 при помощи канала 23, проточки 21, канала 33. Затем статический поршень 7 садится на упор, а скорость движения дозирующей иглы 8 уменьшается до величины, определяемой дроссельными пакетами 16, 34, 35 и 36, с помощью которых соединяются полость 9 сервопоршня 10 и полость 24 статического поршня 7, управляемые маятником 32.

Уменьшение расхода топлива вызывает снижение частоты вращения, маятник 32 прикрывается, и система приходит в равновесие при другом положении дозирующей иглы 8. Время приемистости и резкого уменьшения расхода топлива определяется той или иной комбинацией дроссельных пакетов 16, 34, 35 и 36.

При незначительных отклонениях от установившегося режима перемещения статического поршня 7 невелики и его проточка с отверстием перекрывает шунтирующие каналы. При быстром переводе рычага управления на понижение режима работы ГТД (сброс газа) статический поршень 7 перемещается вниз и соединяет две полости статического поршня 7 дополнительно через дроссельный пакет 36, подбором которого обеспечивается требуемая скорость резкого уменьшения сброса расхода топлива. При быстром переводе рычага управления на повышение режима работы двигателя (приемистость) статический поршень 7 перемещается вверх и соединяет полость 6 с каналом между дроссельными пакетами 34 и 35.

Если расход топлива невелик, то шток 37 перекрывает канал 38, ведущий в канал между дроссельными пакетами 16 и 34.

Скорость перемещения дозирующей иглы 8 определяется их эквивалентным сопротивлением. При больших расходах топлива шток 37 соединяет канал 38 с полостью 9 сервопоршня 10, шунтируя дроссельный пакет 15. Скорость движения дозирующей иглы 8 увеличивается и определяется только дроссельным пакетом 34 при приемистости и дроссельными пакетами 34 и 35 на установившихся режимах работы двигателя.

При работе электронного регулятора электромагнит 3 находится под током и открыт, давление в полости 2 повышается и перемещает золотник 1 в правое крайнее положение (положение электроника) и полностью выключает из работы гидромеханический регулятор. Каналы 23 и 39 гидромеханического регулятора перекрыты золотником 1 и он отключен от управления дозирующей иглой 8.

Одновременно подключается в работу электронный регулятор (на чертеже не показан), который управляет электромагнитными клапанами 12 и 13, регулирующими работу двигателя, воздействуя на дозирующую иглу 8.

Регулирование осуществляется следующим образом. При увеличении частоты вращения ГТД электронный регулятор подает электрический сигнал на электромагнит 13, который открывается, из полости 9 сервопоршня 10 давление стравливается на слив через дроссельный пакет 18, который и определяет темп перемещения дозирующей иглы 8 на уменьшение расхода топлива. Частота вращения ГТД уменьшается до исходной величины, электромагнит 13 обесточивается и закрывается.

При уменьшении частоты вращения ГТД, электронный регулятор подает электрический сигнал на электромагнитный клапан 12, который открывается и пропускает постоянное давление по каналу 11, проточке 20, дроссельному пакету 14 в полость 9 сервопоршня 10.

Дозирующая игла 8 перемещается на увеличение расхода, частота вращения ГТД увеличивается до исходного значения, и электромагнит 12 обесточивается и закрывается.

В предложенной системе подачи топлива в ГТД при работе электронного регулятора обеспечивается повышенная точность регулирования. Это достигнуто благодаря тому, что отключены от управления дозирующей иглой 8 оба канала 23 и 39, выполняющие разные функции:
канал 39 непосредственно от маятника 32 регулятора;
канал 23 от статического поршня 7.

В известной системе отключается только один канал управления и при гидромеханическом регуляторе изодромного типа (со статическим поршнем) такой переключатель не обеспечивает достаточной точности регулирования при работе под контролем электронного регулятора.

Для дополнительного повышения точности регулирования в предложенной системе в золотнике 1 выполнен глухой центральный канал 25, выход из которого связан через пружинную полость 26 с полостью постоянного давления, в которой давление равно давлению в командной полости 9 дозирующей иглы на установившихся режимах работы.

Золотник 1 также снабжен четырьмя гидрозамковыми проточками, каждая из которых связана с центральным каналом, причем первые две гидрозамковые проточки 28 и 29 размещены между первой проточкой 20 и второй проточкой 21, третья гидрозамковая проточка 30 между второй 21 и третьей 22 проточками, а четвертая гидрозамковая проточка 31 между третьей проточкой 22 и пружинной полостью 26.

Такое расположение гидрозамковых проточек на золотнике 1 обеспечивает полное исключение взаимных перетоков подпиток и утечек как между смежными каналами, так и командной полостью 9 дозирующей иглы 8.

Такое выполнение золотника 1 гидравлического переключателя обеспечивает максимально возможную точность регулирования.

Использование: автоматическое регулирование подачи топлива в газотурбинный двигатель. Сущность изобретения: в золотнике гидравлического переключателя выполнены три проточки 20, 21 и 22, причем к проточке 20 подключены канал 11 и первый электромагнитный клапан 3. К проточке 21 подведен канал 23, связанный с полостью 24 статического поршня 7, а с проточкой 22 связан канал 5 управления (через канал 39) центробежного датчика 4. В золотнике 1 выполнен глухой центральный клапан 25. Канал 25 также связан с четырьмя гидрозамковыми проточками 28, 29, 30 и 31. 1 ил.

СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащая гидравлический переключатель, выполненный в виде подпружиненного золотника с управляемой полостью, к которой подключен электромагнитный клапан, гидромеханический регулятор, включающий в себя центробежный датчик с каналом управления, подключенным к одной из полостей статического поршня и к золотнику гидравлического переключателя, к которому с другой стороны подведен канал от командной полости дозирующей иглы, канал постоянного давления и электронный регулятор с электромагнитными клапанами, связанный с золотником гидравлического переключателя, дроссельные пакеты и подводящие каналы, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в золотнике гидравлического переключателя выполнены три проточки, к одной из которых подключены канал постоянного давления и первый электромагнитный клапан, к другой другая полость статического поршня, а к третьей канал управления центробежного датчика, причем при работе электронного регулятора второй электромагнитный клапан через первый дроссельный пакет связан с первой проточкой и непосредственно с второй проточкой, которая в этот момент отключена от другой полости статического поршня и связана через второй дроссельный пакет с командной полостью дозирующей иглы, подключенной через третий дроссельный пакет к третьему электромагнитному клапану, она имеет полость постоянного давления, в которой давление равно давлению в командной полости дозирующей иглы на установившихся режимах работы, а в золотнике гидравлического переключателя выполнены центральный канал, выход которого связан через пружинную полость золотника с полостью постоянного давления, и четыре гидрозамковые проточки, каждая из которых связана с центральным каналом, причем первые две гидрозамковые проточки размещены между первой и второй проточкой, третья между второй и третьей, а четвертая между третьей проточкой и пружинной полостью.