Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi>s F 02 С 9/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4642211/06 (22) 25.01.89 (46) 07.07.93. Бюл. М 25 (75) Г.Б. Осадчий (56) Черкасов Б.А. Автоматика и регулирование воздушно-реактивных двигателей. М„

Машиностроение, 1974, с. 200, рис. 7.32. (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: автоматическое регулирование выходных параметров гаэотувбин„) „„1825879 À1 кого двигателя. Сущность изобретения: доэирующий элемент 6 выполнен в виде регулятора постоянного расхода, а доэирующий 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 13 с радиальными и осевыми каналами. 5 ил.

1825879

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.3— 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 расходтоплива в полость 5, при соответствующих давлениях в магистрали 3, больших минимального, расчетного, Дозирующий элемент 7 представлен в виде регулятора .пропорционального расхода, содержащего корпус 10 с 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 5 и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнения, главное, чтобы они обеспечивали выполнение своих функций, тех, которые выполняют изображенные на фиг.2.

Задвтчик частоты вращения может быть представлен в виде электронного регулятора и любого другого, 55

При постоянном положении упора 20, если частота вращения ротора 9 по какимлибо причинам изменится, то элемент 7 уменьшит слив топлива из полости 5, сервомотор 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

Предложенный регулятор частоты вращения ПД 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. П ри оп редел ен ном, постоянном, положении упора 20 для того, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном по"0 ложении необходимо, чтобы. количество поступающего в его полость 5 топлива через эле;- ент 6 равнялось количеству топлива вытекающего из полости 5 через элемент 7, а это будет в том случае, когда золотник 13 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 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 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 станет 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.

В случае, если упор 20 переместился вниз, то для восстановления количества топлиса, вытекающего из полости 5 (до прежней величины) необходимо, чтобы частота вращения золотника 13 возросла, а она на 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 подачу топлива в двигатель. который при увеличенной подаче топлива начнет увеличивать свою частоту вращения, пока она не обеспечит необходимый слив топлива из полости 5, 1825879 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, частота 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 нем применен обьемный 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 точность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее плотности и так далее.

Формула иэобре ения

1, Регулятор частогы вращения азотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, сер5 вомотор управления производительностью топливного насоса, полость которого связана через первый дозирующий элемент с магистралью выхода и через второй дозирующий элемент — с магистралью вхо10 да, и задатчик частоты ьращения двигателя, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности, первый дозирующий элемент выполнен в виде регулятора постоянного расхода, 15 а второй — в виде регулятора расхода, пропорционального частоте вращения, соединенного с двигателем и кинематически связанного с задатчиком.

2. Регулятор по п.1, о,тл ича ю щий20 с я тем, что регулятор постоянного расхода выполнен в виде клапана постоянного расхода, а регулятор расхода пропорционального частоте вращения, — в виде вращающегося золотника с радиальными и

25 осевыми каналами, подключенными соответственно к управляющей полости сервомотора и магистрали входа.

1825819

1д

17

Составитель А.Скоболев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор E.Папп

Редактор Е.Савина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уп.Гагарина, 101

Заказ 2310 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5