Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя Советский патент 1993 года по МПК F02C9/26 

±

Использование: автоматическое регулирование выходных параметров газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: дозирующий элемент 6 выполнен в виде регулятора постоянного расхода, а дозирующий элемент 7 в виде регулятора расхода пропорционального частоте вращения. Регулятор постоянного расхода выполнен в виде клапана постоянного расхода, а регулятор пропорционального расхода в виде вращающегося золотника 13с радиальными и осевыми каналами. 5 ил.

2

8

ч

Ё

00

hO

ел

00 V4 О

Фиг.1

Изобретение относится к области автоматического регулирования, в частности к устройствам регулирования выходных параметров газотурбинного двигателя (ГТД),

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности,

На фиг.1 изображен регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, на фиг.2 - регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя (конкретный пример), на фиг.З - разрез по А-А фиг.2, на фиг.4- разрез по Б-Б фиг.2; на фиг,5 - разрез по В-В фиг,2,

Предложенный регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистралями входа 2 и выхода 3, механизм управления производительностью топливного насоса 1 в виде сервомотора 4, управляющая полость 5 которого связана через дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3, и через дозирующий элемент 7 - С магистралью входа 2, и задатчик частоты вращения 8. Дозирующий элемент 7 связан с двигателем, его ротором 9, и с задатчиком частоты вращения 8. Дозирующий элемент 6 представлен в виде регулятора постоянного расхода (фиг.2), который вне зависимости от частоты вращения ротора 9 обеспечивает постоянный расход топлива в полость 5, при соответствующих давлениях в магистрали 3, больших минимального, расчетного. Дозирующий элемент 7 представлен в виде регу- лятора пропорционального расхода, содержащего корпус 10с каналами подвода 11 и отвода 12 топлива, размещенный в корпусе 10 подпружиненный цилиндрический золотник 13-, образующий с корпусом 10 первую 14 и вторую 15 полости, а также связанный с валом 16 задатчик, представленный также в виде золотника 13, причем полость 14 соединяется через каналы 17 с каналом 11 подвода топлива, золотник 13 связан с валом 16 кинематически, с возможностью осевого перемещения, через паз золотника 13 и выступ вала 16. Полость 14 через отверстия 18 и 19 и каналы 17 соединяется с каналом 12 отвода топлива. В корпусе 10 размещен регулируемый упор 20, на который воздействует кулачок 21 задатчика режимов 8. Золотник 13 поджат пружиной 22, жесткость и сила которой обеспечивают перемещение золотника 13 вверх и вниз.

Элементы 6 и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнения, главное, чтобы они обеспечивали выполнение своих функций, тех, которые выполняют изображенные на фиг.2.

Задатчик частоты вращения может быть представлен в виде электронного регулятора и любого другого.

Предложенный регулятор частоты вращения ГТД работает следующим образом.

Клапан постоянного расхода (дозирующий элемент) 6 обеспечивает вне зависимости от частоты вращения ГТД поступление постоянного объема топлива в полость 5 сервомотора 4. При определенном, постоянном, положении упора 20 для того, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном положении необходимо, чтобы количество поступающего в его полость 5 топлива через элемент 6 равнялось количеству топлива вытекающего из полости 5 через элемент 7, а это будет в том случае, когда золотник 13

5 будет вращаться со строго определенной частотой, обеспечивая порциями слив топлива из полости 5 в магистраль 2. При вращении золотника 13, когда канал 11 через каналы 17 связан с полостью 14, она при

0 движении золотника 13 вниз заполняется топливом, при дальнейшем повороте золотника 13 полость 14 через каналы 17, отверстия 18 и 19 соединяется с полостью 15 и под действием пружины 22 золотник 13 идет

5 вверх, вытесняя топливо из полости 14, и так

далее циклы заполнения полости 14 и ее

опорожнение повторяются, обеспечивая

слив топлива из полости 14 и полости 5.

В случае, если положение упора 20 ста0 нет другим, за счет воздействия кулачка 21, то для равенства количества поступающего в полость 5 топлива количеству, вытекающему из нее, необходимо, чтобы частота вращения золотника 13 изменилась.

5в случае, если упор 20 переместился

вниз, то для восстановления количества топ- лиса, вытекающего из полости 5 (до прежней величины) необходимо, чтобы частота вращения зодотника 13 возросла, а она на

0 самом деле возрастает, т.к. при перемещении упора 20 вниз, расход топлива из полости 5 уменьшается, а значит сервомотор 4 идет вниз до тех пор, пока не уменьшит слив -топлива на входе в насос, т.е. не увеличит

5 подачу топлива в двигатель, который при увеличенной подаче топлива начнет увеличивать свою частоту вращений, пока она не обеспечит необходимый слив топлива из полости 5.

0

При постоянном положении упора 20, если частота вращения ротора 9 по каким- либо причинам изменится, то элемент 7 уменьшит слив топлива из полости 5, серво- 5 мотор 4 пойдет вниз, увеличивая расход топлива в двигатель, в результате чего частота вращения двигателя повысится до заданной задатчиком 8, при увеличении частоты вращения ротора 9 элемент 7, управляя сервомотором 4, за счет изменения подачи

топлива в двигатель, восстановит заданную частоту вращения ГТД.

При изменении положения упора 20, по какому-либо закону (задается задатчиком режимов 8), будь то запуск или разгон, час- тота вращения ГТД, с некоторым запаздыванием, будет меняться также по этому закону, поскольку при возникновении разности заданной частоты {задатчиком 8) от фактической элемент 7 будет менять подачу топлива на исключение этой разности, по частоте вращения

Предложенный регулятор проще по конструкции, т к. в немприменен объемный принцип регулирования положением сервомотора, отсутствуют центробежные датчики, золотники с точными дозирующими окнами и т.д.

Регулятор имеет более высокую точность, поскольку применен объемный метод дозирования. Известно, что у объемного дозирования (импульсного) нет гистерезиса, нет нечувствительности, очень высокая точ- ность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее плотности и так далее.

Формупа и j и 6 р е 1 е н и я

Шог1

Щи г. 5